2. Разработка вариантов фундаментов

   1. Расчёт фундамента на естественном основании

      1. Определение глубины заложения подошвы фундамента

Нормативная глубина сезонного промерзания для г. Вологда составляет 1.4м. Расчётное значение глубины промерзания определится:

.

При наличии подвала глубина заложения подошвы фундамента от уровня планировки определяется по формуле:

,

где – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала;

– высота ступени фундамента, ;

Расчётное сопротивление грунта на этой глубине составляет:

R₀ = 190,35 кПа. Расчёт будем производить для наиболее нагруженного фундамента №2.

2. Расчёт по прочности грунта основания

Расчётная комбинация усилий для этого фундамента будет:

1. Требуемая площадь подошвы фундамента: .

2. Принимаем размеры подошвы, руководствуясь табл. 2.1 [3]: . Фактическая площадь подошвы фундамента: .

3. Давление подошвы фундамента на грунт:

,

где: .

4. Проверка прочности по грунту: , где:

d_b = 0

При устройстве стандартных сборных фундаментов допускается недогрузка до 10%.

5. Конструкция фундамента:

3. Проверка фундамента по деформациям

Выполняется методом послойного суммирования.

Целью расчета является ограничение абсолютных перемещений фундаментов и подземных конструкций такими пределами, при которых гарантировалась бы нормальная эксплуатация сооружения и не снижалась бы его долговечность.

Расчет сводится к удовлетворению условия:

S£S_u

где S – совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом;

S_u – предельное значение совместной деформации основания и сооружения.

Осадка основания S может быть рассчитана различными методами, и в частности с использованием схемы в виде линейно деформируемого полупространства или слоя, методом эквивалентного слоя, предложенным Н. А. Цытовичем, или же методом ограниченной сжимаемой толщи (Б. И. Далматова).

Определение осадки фундамента методом послойного суммирования.

Осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле:

где b-безразмерный коэффициент, равный 0,8;

s_zp.i-среднее, значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней z_i-1 и нижней z_i границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

h_i и Е_i-соответственно толщина и модуль деформации i-гo слоя грунта;

n-число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания.

Для построения эпюр s_zg и s_zp разбивают толщу грунта ниже подошвы фундамента на элементарные слои. При однородном основании высота элементарного слоя h_i может быть принята равной 0,4b, а при неоднородном основании, принимают h_i£0,4b таким образом, чтобы одна из точек находилась на границе двух различных по составу грунтов.

В нашем случае высота элементарного слоя h_i=0,4×3,45=1,38 м.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента s_{zg 0} при планировке срезкой определится по формуле:

s_{zg 0}=g¢d

s_{zg 0}=14,03х3,45=48,4м².

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта s_zg на границе слоя, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле

где g_i и h_i – удельный вес и толщина i-го слоя грунта.

Дополнительное вертикальное давление на основание на уровне подошвы фундамента определяют по формуле:

,

где p₂ – среднее давление под подошвой фундамента.

Дополнительные вертикальные нормальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, определятся по формуле:

; .

где a-коэффициент, принимаемый по табл. 1 прил. 2 СНиП в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента h=l/b и относительной глубины x=2z/b.

Нижняя граница сжимаемой толщи основания условно находится на глубине z=H_с там, где s_zp=0,2s_zg, если модуль деформации этого слоя или непосредственно залегающего под этой границей больше или равен 5 МПа. Если же E<5 МПа, то граница сжимаемой толщи определяется исходя из условия s_zp=0,1s_zg.

Для удобства вычисления конечной осадки определяемые величины сведены в таблицу:

Таблица 4. К расчёту осадки фундамента

Грунт	Номер точки	z , м	szg	h=l/b	z=2z/b	a	szp	szp i	Ei
Глина	0	0	48,4	1,3	0	1,000	134.7	134	4000 4000 18000
Глина	1	0,25	50,425		0,138	0,990	133,3
Супесь	2	1,65	65,53		0,917	0,796	107,2	120,25
Супесь Суглинок	3	3,05	80,64		1,69	0,512	68,97	88,08	18000 12000
	4	4,45	93,42		2,47	0,325	43,78	56,37
Суглинок	5	5,85	106,2		3,25	0,191	25,7	34,74	12000
Суглинок	6	7,25	118,98		4	0,13	17,51	21,6	12000
Суглинок	7	8,65	131,76		4,8	0,1	13,47	15,49	12000
Суглинок	8	9,05	135,5		5,02	0,092	12,4	12,93	12000

М ощность сжимаемого слоя Н_с = 6,6 м (Е>5 МПа)

Рисунок 5. Определение осадок фундамента послойным суммированием.

1. Осадка фундамента вычисляется:

.