5.Расчет и проектирование фундамента на естественном основании Определение глубины заложения фундамента

Первый фактор. Расчет ведем с учетом глубины сезонного промерзания грунта (климатический фактор). Грунты основания пучинистые, поэтому глубина заложения фундамента d от отметки планировки DL должна быть не менее расчетной глубины промерзания. Для t^вн = 5 и грунта основания, представленного суглинком, по 5.5.3, 5.5.4 СП 22.13330.2011:

dd_f = K_hd_fn = K_hd₀ = 0,80,23 = 1,52м.

Коэффициент K_h = 0,8 принят как уточненный при последующем расчете в соответствии с указаниями примечания к табл.5.2 СП 22.13330.2011, d₀ – величина, равная 0.23 для суглинка. (п.5.5.3 СП 22.13330.2011).

Принимаем d_f =1,52 м.

Второй фактор.Учет конструктивных особенностей здания. Для заданных размеров сечения металлической колонны 1000х500 мм учитывая минимальный типоразмер высоты фундаметаН_ф=1,5м.Учитывая расстояние для заглубления базы колонны-траверсы, принимаемым равным 700мм от отметки 0,000, по второму фактору требуется d>=1500+700-150=2050мм

Третий фактор.Инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки. С поверхности на относительно большую глубину залегает слой 2, представленный достаточно прочный суглинок (R_yсл=309,8кПа). Подстилающие слои 3 и 4 по сжимаемости и прочности не хуже среднего слоя. В этих условиях, учитывая высокий УПВ, глубину заложения подошвы фундамента целесообразно принять минимальную, однако достаточную из условий промерзания и конструктивных требований.

С учетом всех трех факторов принимаем глубину заложения от поверхности планировки (DL)d=2,05 м, Н_ф=1,50 м. Абсолютная отметка подошвы фундамента (FL) составляет – 74,8, что обеспечивает заглубление в несущий слой не менее чем на 0,5 м. заглубление в несущий слой 2 от отметки природного рельефа (NL) составляет 75,9-74,8=1,1 м.>0,5м

С учетом принятой глубины заложения фундамента d=1,5м., определяем площадь подошвы фундамента A_тр:

А_тр = N_colII / (R_усл - _mtd) = 1547,19/ (309,8- 202,05) = 5,76 м²,

где _mt = 20 кН / м³– средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах.

Принимаем размеры фундамента в соответствии с требуемым значением площади подошвы А_тр=5,76 м² , и назначенной глубиной заложения d=2,05 м. Площадь подошвы принятого фундамента должна удовлетворять условию А≥А_тр Всем условиям удовлетворяет фундамент марки ФВ11-1 с характеристиками:

размер ступеней плитной части, lхbхh, мм:

Первая подошвенная- 3600*3000*300

Вторая подошвенная- 2700*2100*300

Третья подошвенная-2100*1200*300

А = lb = 3,6*3=10,8м²>5,76 м², Нф = 1,5м , момент сопротивления площади подошвы фундамента

Приводим все нагрузки, действующие на фундамент, к центру тяжести подошвы

M_totII =M_II+Q_II*H_ф= 562,31+116,86*1,5=737,6 Кн*м

N_totII = N_II+ γ_mtd*l*b= 1547,19+20*2,05*3,6*3=1989,99 кН

Q_tot,II=Q_II=116,86 кН

Определим эксцентриситет нагрузки по подошве фундамента, м, по формуле

где, N_{_II}- сумма вертикальных нагрузок, действующих на основание, кроме веса фундамента и грунта на его обрезках, и определяемых для случая расчета основания по деформациям, кН;

γ_mt- средний объемный вес материала фундамента и грунта, расположенного над уступами фундамента, 20кН⁄м^3 ;

M_{_(tot,II)-} момент от равнодействующей всех нагрузок, действующих на подошве фундамента, найденных с учетом заглубления фундамента в грунте и перераспределяющего влияние подошвы фундамента,Кн*м;

l- длина фундамента, м;

b- ширина фундамента, м;

d- глубина заложения фундамента, считая от планировочной отметки земли около фундамента, м.

Расчетное сопротивление грунта основания R, кПа, для принятых размеров фундамента, определяем по формуле (СП 22.13330.2011 п.5.6.7):

R=(_с1 _с2 )/ k( М_γk_zb_IIsb+М_q(d_w_II+(d-d_w)_IIsb ) +М_cc_II)==(1,251)/1(0,66139,4+3,65(0,9517,9+(2,05-0,95)9,4)+6,2423)=327,4 кПа

Определяем максимальное, минимальное и среднее краевое давление на грунт под подошвой при относительном эксцентриситете e⁄l=0,41⁄2,7=0,15≤1/6по формуле:

Р_IImax=298,1<1.2R=392,9 кПа

Р_IImin=70,5кПа>0

<R=327,4кПа

где, сумма вертикальных нагрузок, действующих на основание, кроме веса фундамента и грунта на его обрезах, и определяемых для случая расчета основания по деформациям, кН;

площадь подошвы фундамента, ;

средний объемный вес материала фундамента и грунта, расположенного над уступами фундамента,20 ;

глубина заложения фундамента, считая от планировочной отметки земли около фундамента, м;

момент от равнодействующей всех нагрузок, действующих на подошве фундамента, найденных с учетом заглубления фундамента в грунте и перераспределяющего влияние подошвы фундамента,Кн*м;

момент сопротивления площади подошвы фундамента, .

Удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды) вычисляем по формуле:

где, γ_II^(sb(2))- удельный вес суглинка, расположенного ниже уровня подземных вод, с учетом взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, кН⁄м^3 ;

d_w- глубина расположения уровня подземных вод, м;

γ_II^((2))- удельный вес суглинка без учета взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, кН⁄м^3 ;

d- глубина заложения фундаментов, м.