3.4 Графический метод определения размеров подошвы фундамента
Предварительные размеры подошвы общего фундамента определяю графическим методом.
Задаюсь четырьмя значениями площади подошвы общего фундамента А:
А1=4,00 м2, А2=10,00 м2, А3=15,00 м2, А4=20,00 м2.
Расчетная нагрузка на колонну в уровне низа перекрытия над подвалом
NIIБ= 950 кН.
Среднее давление pII под подошвой фундамента при принятом размере площади A:
pII=( NIIБ*2+ NФII,i)/Ai, где
NФII,i – расчетная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах,
определяемая по приближенной формуле:
NФII,i=Аi*d*γср, где
γср – средний удельный вес материала фундамента и грунта на его обрезах,
γср=20 кН/м3;
d=d1=hs+ hcf*γcf/ γ’II=(0,5+0,9)+0,20*22,00/19,64=1,62 м.
pII1=( NIIБ*2+ NФII1)/A1=( 950 *2,0+ 4,00*1,62*20)/4,00=729,90 кПа.
pII2=( NIIБ*2+ NФII2)/A2=( 950 *2,0+ 10,00*1,62*20)/10,00=311,40 кПа.
pII3=( NIIБ*2+ NФII3)/A3=( 950 *2,0+ 15,00*1,62*20)/15,00=218,40 кПа.
pII4=( NIIБ*2+ NФII4)/A4=( 950 *2,0+ 20,00*1,62*20)/20,00=171,90 кПа.
Расчетное сопротивление грунта рабочего слоя основания R в зависимости от ширины подошвы фундамента:
R=(γc1*γc2/k)*(Mγ*kz*b*γII+Mq*d1* γ’II+(Mq-1)*db* γ’II+Мс*сII), где
коэффициент условий работы для песка средней крупности
γc1=1,40;
коэффициент условий работы для здания с гибкой конструктивной схемой
γc2=1,00;
k - коэффициент, принимаемый k = 1,00, так как прочностные
характеристики грунта (j и с) определены непосредственными
испытаниями;
угол внутреннего трения φII=300 для песка средней крупности;
Mγ=1,15; Mq=5,59; Мс=7,95.
kz - коэффициент, принимаемый равным при b<10 м - kz = 1.
сII - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего
непосредственно под подошвой фундамента, для песка средней крупности сII=0,00 кПа.
γ’II - осредненное по слоям расчетное значение удельного веса грунтов,
залегающих выше отметки заложения подошвы фундамента:
γ’II=(γII1*h1+ γII2*h2+ γII3*h3)/(h1+h2+h3)=(18,00*1.22+ 21*1.2+ 18.9*1.1)/(0,72+2,10+0,68)=19,72 кН/м3.
d1 - приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов со стороны подвала d1==1,62 м.
db - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B£20 м и глубиной свыше 2,00 м принимается db = 2,00 м, при ширине подвала B>20 м - db = 0),
db = 2,00 м.
b – сторона подошвы фундамента, м. Рассматриваю два значения b:
b=0,00 м и b=4,47 м.
При b=0,00 м
Rb=0,00=(1,40*1,00/1,00)*(1,15*1,00*0*20,20+5,59*1,12*19,72+(5,59-1)*2,00* 19,72+7,95*0,00)=458,80 кПа.
При b=4,47 м
Rb=4,47=(1,40*1,00/1,00)*(1,15*1,00*4,47*20,20+5,59*1,12*19,72+
+(5,59-1)*2,00* 19,72+7,95*0,00)=571,66 кПа.
Рисунок 3.2.2 – Графическое определение площади подошвы фундамента Точка пересечения двух графиков R=f(Аф) и PII=f(Аф) определяеттребуемое значение площади общего фундамента.
Ат=6,50 м2 и b=(Ат)0,5=(6,50)0,5=2,55 м.
Рис 2 Схема фундамента под внутреннюю колонну
Определение размеров в плане общего фундамента и давления под его подошвой.
Расстояние х от оси колонны до длинной стороны плиты Lпл и до короткой стороны плиты Впл должно быть одинаковым.
Рис 3 Схема расположения фундамента мелкого заложения
Значение х:
х=-0,25*l+((0,25*l)2+0,25*A)0,5=-0,25*2,00+((0,25*2,00)2+0,25*6,50)0,5=0,86 м
Принимаю х=1,00 м.
Впл=2*х=2,00 м.
Lпл=l+2*х=2,00+2*1,00=4,00 м.
А=Впл *Lпл=2,00*4,00=8,00 м.
Определяю значение R при ширине общего фундамента равной 2,00 м:
Rb=2,00=(1,40*1,00/1,00)*(1,15*1,00*2,00*20,20+5,59*1,12*19,72+
+(5,59-1)*2,00*19,72+7,95*0,00)=491,33 кПа.
Объем фундамента Vф=2,00*4,00*0,50+2*(1,20*1,20*0,90)=6,59 м3.
Удельный вес конструктивных элементов фундамента принимается равным 24 кН/м3.
Вес фундамента Qф=6,59*24,00=158,16 кН.
Объем грунта на фундаментной плите Vгр=(2,00*4,00-2*1,202)*0,90=4,61 м3.
Средний удельный вес грунта обратной засыпки на фундаментной плите
γ’II=19,72 кН/м3.
Тогда пригрузка от веса грунта на фундаментной плите:
Gгр=4,61*19,72=90,91 кН.
Вес пола подвала (8,00-2*0,402)*0,20*22=33,79 кН.
Собственный вес двух колонн
Qк2=0,402*24*(2,70+0,20+0,60-0,22)*2=25,19 кН.
PII=(2790,00+158,16+90,91+33,79+25,19)/8,00=387,26 кПа, что меньше R=491,33 кПа.
Δ=(491,33 – 387,26)*100%/387,26=27 %.
Разница значений R и PII для фундамента составляет 27%.
Условие выполнено.
Окончательно принимаю монолитный железобетонный фундамент с размерами 2,00х2,00х0,50 м с двумя подколонниками 2Ф12.9-2.