4.3. Определение глубины заложения фундамента.

Определение глубины заложения фундамента производим согласно п. 2.25-2.23 [1] в следующей последовательности.

1. Определяем расчетную глубину промерзания d_f несущего слоя грунта по формуле

d_f = кd_fn =0,61,54=0,924 м.

Где к – коэффициент, учитывающий температурный режим здания, к=0,6; d_fn – нормативная глубина промерзания грунта, определяется в зависимости от климатического района строительства, для г. Саратов d_fn =1,54 м.

3. Определяем глубину заложения фундамента d по конструктивным требованиям.

d= Н_f + 0,15=1,5-0,65=1,65 м,

где Н_f – высота фундамента, Н_f =1,5 м;

Вывод: так как расчетная глубина промерзания d_f грунта меньше, чем конструктивная глубина заложения d фундамента, то в качестве расчетной глубины заложения фундамента принимаем большую из них, т.е. d =1,65м.

Абсолютная отметка подошвы фундамента составляет:

FL = DL-d = 98,5-1,65= 96,85 м

4.3. Определение размеров подошвы фундамента

Определение размеров подошвы фундамента производится в следующей последовательности:

1. Так как фундамент испытывает воздействие нормальной силы N_II и изгибающего момента М_II, он считается внецентренно нагруженным. Следовательно, фундамент проектируется прямоугольным в плане вытянутым в плоскости действия момента, при этом и соотношение размеров сторон подошвы фундамента принимается в пределах η = b_f / l_f = 0,6 ÷ 0,85. Принимаем η = 0,75.

2. Исходя из принятого соотношения сторон, определяем предварительные (ориентировочные) размеры подошвы фундамента. Ширина подошвы фундамента b_f определяется по формуле:

где η - коэффициент соотношения сторон подошвы фундамента, η = 0,75;

R₀ - начальное расчетное сопротивление грунта ИГЭ-1, R_o = 220,00 кПа;

γ_mt - осредненный удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах, γ_mt = 20 кН/м³;

d - глубина заложения фундамента, расстояние от уровня планировки земли до подошвы фундамента , принимаем d = 1,65 м.

Тогда длина подошвы фундамента l_f определяется по формуле:

Полученные размеры подошвы фундамента b_f и l_f округляем кратно 0,3 м в большую сторону. Принимаем b_f = 1,8 м и l_f = 2,4 м.

3. Определяем соотношение длины здания к его высоте L/H = 216/9 = 24

4. Уточняем расчетное сопротивление грунта основания R. При этом расчетное сопротивление определяется в предположении возможного замачивания просадочного слоя грунта в период эксплуатации здания и использованием расчетных значений прочностных характеристик (φ и с_II) в водонасыщенном состоянии по формуле:

где γ_c1 и γ_c2 - коэффициенты условий работы, γ_c1 = 1,1 и γ_c2 = 1,0, принимаем согласно Приложения 4 (таблица 4.1) ; k - коэффициент, т.к. прочностные характеристики грунта (φ и с_II) определены непосредственными испытаниями, то k = 1,0;

M_γ, M_q, M_c - коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения φ несущего слоя грунта, для φ = 18⁰ - М_γ = 0,43, М_q = 2,73, М_c = 5,31, принимаем согласно Приложения 4 (таблица 4.2);

b_f - ширина подошвы фундамента, b_f = 1,8 м;

k_z - коэффициент, k_z = 1,0, т.к. ширина подошвы фундамента b_f =1,8 м < 10 м;

с_II - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, с_II = 9 кПа;

γ_II‘ - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, определяется по формуле:

здесь γ₁ - удельный вес грунта ненарушенной структуры ИГЭ-1;

ρ₁ = 1,89 г/см³ - плотность грунта ненарушенной структуры ИГЭ-1;

g = 9,82 ≈ 10 м/с² - ускорение свободного падения;

γ₁ = ρ₁g = 1,8910 = 18,9 кН/м³ - удельный вес грунта ненарушенной структуры ИГЭ-1.

γ_II – тоже, ниже подошвы фундамента.

Так как расчетное сечение I-I (А-1) проходит через скважину №1 , следовательно, толщину грунта принимаем по скважине № 1. Тогда

γ_sb2 - удельный вес грунта ИГЭ-2 с учетом взвешивающего действия воды, определяется по формуле:

где γ_w - удельный вес воды, γ_w = 10 кН/м³;

е = 0,813 - коэффициент пористости грунта ИГЭ-2;

γ_s2 = ρ_s2g = 2,7210 = 27,2 кН/м³ - удельный вес твёрдых частиц грунта ИГЭ-2. Здесь ρ_s2 = 2,72г/см³- плотность твёрдых частиц грунта ИГЭ-2.

γ_sb3 - удельный вес грунта ИГЭ-3 с учетом взвешивающего действия воды, определяется по формуле:

где γ_w - удельный вес воды, γ_w = 10 кН/м³;

е = 0,814 - коэффициент пористости грунта ИГЭ-3;

γ_s3 = ρ_s3g = 2,710 = 27,0 кН/м³ - удельный вес твёрдых частиц грунта ИГЭ-3. Здесь ρ_s3 = 2,7г/см³- плотность твёрдых частиц грунта ИГЭ-3.

Γ₄ - удельный вес грунта ненарушенной структуры ИГЭ-4;

γ_s4 = ρ_s4g = 210 = 20 кН/м³ - удельный вес твёрдых частиц грунта ИГЭ-4. Здесь ρ_s5 = 2,0г/см³- плотность твёрдых частиц грунта ИГЭ-4.

γ₅ - удельный вес грунта ненарушенной структуры ИГЭ-5;

γ_s5 = ρ_s5g = 210 = 20 кН/м³ - удельный вес твёрдых частиц грунта ИГЭ-5. Здесь ρ_s5 = 2,0г/см³- плотность твёрдых частиц грунта ИГЭ-5.

Тогда

5. Уточняем размеры подошвы фундамента b_f и l_f с полученным в п. 4 расчетным сопротивлением R, и округляем их кратно 0,3 м в большую сторону:

Принимаем b_f = 2,1 м и l_f = 3 м.

6. Определяем максимальное и минимальное краевое давление и среднее давление под подошвой внецентренно нагруженного фундамента в предположении линейного распределения напряжений в грунте:

Уточним значение R

где W - момент сопротивления подошвы фундамента, определяется по формуле:

7. Для исключения возникновения в грунте пластических деформация проверяем выполнение следующих условий:

P_max = 179,19кПа < 1,2R = 1,2161,0 = 193,2 кПа;

P_min = 120,14кПа > 0;

P_ср = 149,67 кПа < R = 161,0 кПа.

Все условия выполняются, значит фундамент подобран правильно.

следовательно, фундамент запроектирован экономично.

Принимаем b_f = 2,1 м и l_f = 3,0 м

Все условия выполняются. Принимаем окончательно b_f = 2,1 м и l_f = 3,0 м