3.2. Расчет площади подошвы фундаментов

Сечение 1 – 1 (под колонну).

Исходные данные: N = 1983,2 кН.

Таким образом, рабочим слоем будет являться глина коричневая с характеристиками: с = 33 кН/м², φ = 10º, R₀ = 215 т/м², γ = 19,1 кН/м³, I_L = 0,52.

Основное условие при расчете площади подошвы фундаментов (А),

Р_ср ≤ R,

где Р_ср – среднее давление под подошвой фундамента от передаваемой

нагрузки (N), определяется по формуле

,

где – средневзвешенное значение удельного веса грунта и материала

фундамента, = 20 кН/м².

d – глубина заложения подошвы фундамента (d=1,3 м для сечения 1 – 1);

( ) – удельный вес 1 м² фундамента.

R – расчетное сопротивление грунта (допустимое давление на грунт), определяется по формуле 7 [1] (без подвала)

,

где – зависит от грунта, на который опирается фундамент, определяется

по табл. 3 [1], так как I_L = 0,52, =1,1, =1, k = 1,0;

М_; М_q; М_c – зависят от  и определяются по табл. 4 [1] для =10

М_ = 0,18; М_q = 1,73; М_c = 4,17; k_z = 1;

 – удельный вес грунта, в котором находится фундамент  = 19,1 кН/м³

(см. исходные данные).

b_ф – ширина будущего фундамента;

Для того чтобы определить bф необходимо найти условную площадь фундамента Аус.Ф по формуле

м².

А_ус.ф = b_ус.ф  l_ус.ф , где b_ус.ф и l_ус.ф – стороны подошвы фундамента, = 20 кН/м³ – средневзвешенное значение удельного веса грунта и материала фундамента.

Так как фундамент загружен центральной нагрузкой, то стороны фундамента принимают одинаковыми, тогда м.

Определяем R по формуле 7 [1]:

кН/м².

Проверяем условие Р_ср  R

кН/м² , а R = 210,7 кН/м². Перегрузка составляет 4 %, а допустимая 5 %, принимаем А_.ф = 3,23,2 м² .

Расчет площади подошвы фундамента. Сечение 2 - 2

Исходные данные: N = 272 кН (на 1 пог. м), М = 6,45 кН·м. Грунтовые условия такие же, как для фундамента под колонну, но d = 1,1 м.

Фундамент под стену обычно делается ленточный, состоящий из отдельных фундаментных плит.

Расчет площади подошвы ленточного фундамента, загруженного внецентренно, производится по формуле

,

где W – момент сопротивления подошвы фундамента, .

b – ширина фундамента (пока не известна);

l – длина фундамента, l = 1 пог. м.

Условие для правильного подбора А_ф

.

Определяем условную площадь подошвы фундамента:

м².

А_ус.ф = b_ус.ф  1 пог.м , отсюда b_ус.ф = 1,4 м.

Определяем R по формуле 7 [1]:

кН/м².

Определяем и :

кН/м²; кН/м². Условие выполнено.

кН/м² > 0. Условие выполнено.

Принимаем фундаментную подушку ФП-14.

3.3. Расчет осадки

Расчет осадки грунта под подошвой фундамента является основным условием проектирования

S_ф  S_u ,

где S_ф – фактическая осадка под фундаментом;

S_u – допустимая осадка по СНиП [1] согласно прил. 4 [1] S_u =10 см. Для предлагаемой к расчету конструктивной схемы здания

S_ф =  S_i

где S_i – осадка элементарного слоя грунта под подошвой фундамента

(h_i = 0,4b_ф).

,

где – среднее дополнительное напряжение под подошвой фундамента в элементарном слое h_i (от сооружения);

Е_i – модуль деформации слоев грунта, в которых происходит осадка.

где – ордината напряжений от дополнительного давления, возникающего

в грунте от нагрузки, передаваемой через площадь фундамента,

определяется по формуле , где  - коэффициент,

учитывающий затухание напряжения в грунте с глубиной и опре-

деляемый по табл.1 прил. 2 [1]. Он зависит от двух величин:

= и = ,

где z – глубина слоя, в котором определяют ;

l – большая сторона площади подошвы фундамента;

b – меньшая сторона площади подошвы фундамента;

,

где Р_ср – среднее давление под подошвой фундамента (найдено выше).

Для того чтобы узнать, до какой глубины нужно подсчитывать ординаты эпюры , необходимо подсчитать и построить эпюру напряжений, возникающих в грунте от собственного веса грунта.

Ординаты этой эпюры определяются по формуле

,

где – природное давление грунта;

 – удельный вес грунта, от которого определяется давление;

– высота слоя.

Граница сжимаемой толщи грунта проходит там, где .

Весь расчет осадки ведут в табличной форме (табл. 3), одновременно строят эпюры природного и дополнительного давлений (рис. 7).

Правило построения эпюр (сечение 1 - 1 под колонну)

Рассмотрим построение эпюры . Ее строят слева от оси фундамента, предварительно отложив вниз от подошвы фундамента мощности слоев из геологического разреза:

кН/м².

d=1,3

Р₀=197,0

_zр1=157,6

_zр2=88,5

_zр3=50,6

_zр4=31,5

_zр5=21,27

Рис.7. Эпюры природного и дополнительного давлений

Откладываем (в заранее выбранном масштабе) величину на нижней границе этого слоя

кН/м².

Откладываем эту величину на нижней границе следующего слоя.

,

где – удельный вес грунта во взвешенном состоянии; так как третий слой

песок находится во взвешенном состоянии, S_r = 1.

кН/м³;

– плотность твердых частиц этого слоя, = 26,5 кН/м²;

е – коэффициент пористости этого слоя, е = 0,63 (слой 3, в первом разделе).

кН/м², откладываем эту величину на нижней границе следующего слоя.

Если в геологическом разрезе отмечен горизонт грунтовых вод (WL), подсчет осуществляется как , где – напор воды. Так как ниже песка залегает водоупорная глина, то столб воды высотой =2,5 м будет оказывать дополнительное давление на четвертый слой грунта и кН/м².

Далее подсчет ординат эпюры природного давления ведем в каждом слое (h_i = 0,4b_ф=1,36 м):

кН/м²,

кН/м².

Полученные точки соединяем прямыми линиями.

Для построения эпюры дополнительного давления все слои под подошвой фундамента разбивают на участки h_i = 0,4b, т. е. h_i = 0,43,4 = 1,36 м, а полученные ординаты этой эпюры откладывают на нижней границе каждого элементарного слоя h_i.

, кН/м²,

где кН/м², это значение откладываем вправо от оси фундамента, на линии подошвы фундамента.

Для определения  используем графу 1 (табл.1 прил. 2[1]).

₁ = 0,800  = ; = ;

кН/м²;

₂ = 0,449  = ; = ;

кН/м²;

₃ = 0,257  = ; = ;

кН/м²;

₄ = 0,16  = ; = ;

кН/м²;

₅ = 0,108  = ; = ;

кН/м².

Граница сжимаемой толщи (ВС) определяется из условия: или ; ВС находится на глубине –5,94 м (точка пересечения эпюры с эпюрой )

z, м	=					Еi	Si, м
0	0	1	Р0=197,0	177,3	22,6	9000	0,0214
1,36	0,8	0,800	157,6
				123,05		18000	0,0093
2,72	1,6	0,449	88,5		51,0
				69,55		18000	0,0042
4,08	2,4	0,257	50,6		101,0
				41,06		26000	0,0022
5,44	3,2	0,16	31,52		128,99
				26,4		26000	0,0005
6,80	4,0	0,108	21,27		156,7
Итого							Si = 0,0376

Подсчитываем осадку по формуле S_ф =  S_i :

S_ф =3,76 см  S_u =10 см.

Аналогично подсчитывают осадку в сечении 2-2.

Вид полученных в результате расчета фундаментов, представлен на рис. 8, 9.

Сечение 1–1

h_f

0,075

0,95

h_n

0,6

План Разрез I–I

d=1,3

0,2

0,2

3,2

I

I

3,2

0,95

Рис. 8. План и разрез рассчитанного фундамента

С

СБ

ечение 2 – 2

СБ

Ф14

Ф14