Основания и фундаменты

4.2 Подбор размеров  подошвы фундамента

Предварительная площадь  фундамента:

, где

- сумма нагрузок на фундамент  для расчета второй группы  предельных состояний (для ленточных  фундаментов – погонная нагрузка), кН;

-табличное значение расчетного  сопротивления грунта несущего  слоя, кПа;

- средний удельный вес материала  фундамента и грунта на его  обрезах (принять 20 кН/м3);

- глубина заложения фундамента, м.

Принимаем блоки бетонные стен подвалов ФБС 12.6.6-Т (ГОСТ 13579-94) m=0,96т, ФБС 12.6.3-Т (ГОСТ 13579-94) m=0,46т и плиту – подушку железобетонную ФЛ16.24-4 (ГОСТ 13580 – 85) m=2,15т.

Основным критерием при  подборе размеров подошвы фундамента является выполнение условия:

P_II ≤ R.

где P_II – среднее давление по подошве фундамента, кПа;

,

здесь ∑N_iII   –  внешняя суммарная расчетная нагрузка на фундамент для расчетов по второй группе предельных состояний, кН;

N_ФБС – вес фундаментного блока, кН;

N_ФЛ  – вес фундаментной плиты;

N_ПР  – вес пригрузки;

N_гр^лев  – вес грунта с левой стороны от фундамента, кН;

N_гр^прав – вес грунта с правой стороны от фундамента, кН;

N_ПОЛА – вес пола, кН.

N_ФБС =

N_ФЛ =

N_ПР =

N_гр^лев = 0,5 1 18,62 = 9,31 кН;

N_гр^прав = 0,5 1,9 18,62=17,69 кН;

N_ПОЛА = 0,5 24 0,2 = 2,4 кН.

Рисунок 3 – Ленточный фундамент, сечение 1-1

А– принятая площадь фундамента, м²;

R – расчетное сопротивление грунта, определяемое по формуле:

,

где b = 1,6 м – ширина подошвы фундамента;

γ_С1 = 1,25 и γ_С2 = 1,2 – коэффициенты условия работы;

γ_II = 19,11 кН/м³ – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;

γ_II' = 19,11 0,95=18,15 кН/м³ – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента;

K_Z = 1 – коэффициент при b ≤ 10 м;

К = 1,1 – коэффициент надежности;

М_γ = 1,06, М_q = 5,25  и М_С = 7,67 – коэффициенты, принимаемые по таблице 6.3 [1], для φ = 29°.

С_II = 3,5 кПа – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

d_I – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:

,

Условие P_II ≤ R выполняется, 116,05 ≤ 275,71 кПа.

Размеры фундамента достаточны для восприятия нагрузок от вышележащих  конструкций здания.

При внецентренном загружении фундамента последовательным приближением добиваются удовлетворения следующих условий:

для среднего давления по подошве  Р_II

.

для максимального краевого давления

.

для минимального давления

.

Краевые давления по подошве  фундамента вычисляют по формуле:

,

где ∑N_II –  суммарная вертикальная расчетная нагрузка в уровне подошвы фундамента, вычисляется аналогично как при расчете среднего давления по подошве, кН;

М – момент от расчетных  нагрузок в уровне подошвы фундамента, кНм;

W – момент сопротивления площади подошвы фундамента, м³.

Для ленточного фундамента .

Расчетные характеристики грунта засыпки песка пылеватого:

γ_II' = 0,95γ_II = 0,95 19,11 = 18,15 кН/м³;

φ_II' = 0,9φ_II = 0,9 29 = 26,1°;

С _II' = 0,5 С _II = 1,75 кПа.

Определяю интенсивность  давления грунта:

θ₀ = = 45° – 26,1 /2 = 31,95°;

λ = tg²θ₀ = tg²31,95° = 0,389;

K_I = .

Интенсивность горизонтального  давления грунта от нагрузки q на поверхности земли:

P_q = q λ γ_f  = 10 0,389 1 = 3,89 кПа.

Интенсивность горизонтального  активного давления грунта от собственной  массы:

на поверхности земли  P_γ1 = 0.

В уровне верха фундаментной плиты

P_γ2 = .

В уровне подошвы фундамента

P_γ3 = .

Момент инерции 1 м стены  подвала:

I_b = .

Коэффициенты:

m₁ = ;

n = ;

n₁ = ;

К = .

е = 0,6/2 – 0,04 = 0,26 м

M_c = (15,1+0,64) х 0,26 = 4,09 кН∙м

Рисунок 4 – Схема к определению эксцентриситета для M_c.

Опорная реакция в уровне низа плиты перекрытия надподвального этажа:

R_a =

Момент в уровне подошвы:

М₀  =

М₀  =-0,162 2,4+3,89 1,5²/2+8,4 1,5²/6–(9,31+5) 0,26+4,09 = 7,51 кНм.

 

 

 

 

 

6 Подбор размеров подошвы фундамента для сечения 2-2

6.1 Подбор размеров подошвы фундамента

Предварительная площадь  фундамента:

, где

- сумма нагрузок на фундамент  для расчета второй группы  предельных состояний (для ленточных  фундаментов – погонная нагрузка), кН;

-табличное значение расчетного  сопротивления грунта несущего  слоя, кПа;

- средний удельный вес материала  фундамента и грунта на его  обрезах (принять 20 кН/м3);

- глубина заложения фундамента, м.

Принимаем блоки бетонные стен подвалов ФБС 12.6.6 – Т (ГОСТ 13579-94) m=0,96т, ФБС 12.6.3 – Т (ГОСТ 13579-94) m=0,46т и плиту – подушку железобетонную ФЛ 16.24–4(ГОСТ 13580 – 85) m=2,15т.

Рисунок 7 – Ленточный фундамент, сечение 2-2

Основным критерием при  подборе размеров подошвы фундамента является выполнение условия:

P_II ≤ R.

где P_II – среднее давление по подошве фундамента, кПа;

,

здесь ∑N_iII   –  внешняя суммарная расчетная нагрузка на фундамент для расчетов по второй группе предельных состояний, кН;

N_ФБС  – вес фундаментного блока, кН;

N_ФЛ  – вес фундаментной плиты;

N_ГРУЗ  – вес пригрузки;

N_гр^лев  – вес грунта с левой стороны от фундамента, кН;

N_гр^прав  – вес грунта с правой стороны от фундамента, кН;

N_ФБС =

N_ФЛ =

Nп_Р =

N_гр^лев = 0,5 0,5 18,62 = 4,66 кН;

N_гр^прав =0,5 0,5 18,62 = 4,66 кН;

А – принятая площадь  фундамента, м²;

R – расчетное сопротивление грунта, определяемое по формуле:

,

где b = 1,6 м – ширина подошвы фундамента;

 γ_С1 = 1,25 и γ_С2 = 1,2 – коэффициенты условия работы;

γ_II = 19,11 кН/м³ – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;

 γ_II' = 19,11 0,95=18,15 кН/м³ – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента;

 K_Z = 1 – коэффициент при b ≤ 10 м;

 К = 1,1 – коэффициент  надежности;

 М_γ = 1,06, М_q = 5,25  и М_С = 7,67 – коэффициенты, принимаемые по таблице 5.3 [1], для φ = 21,18°.

 С_II = 3,5 кПа – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

d_I – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:

,

здесь h_S = 0,50 м –толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

h_cf = 0,1 м – толщина конструкции пола подвала, м;

γ_cf = 24 кН/м³ – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала;

d_B =0,9 – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м.

.

Условие P_II ≤ R выполняется, 154,04 ≤ 256,81 кПа.

Размеры фундамента достаточны для восприятия нагрузок от вышележащих  конструкций здания.

При внецентренном загружении фундамента последовательным приближением добиваются удовлетворения следующих условий:

для среднего давления по подошве  Р_II

.

для максимального краевого давления

.

для минимального давления

.

Краевые давления по подошве  фундамента вычисляют по формуле:

,

где ∑N_II – суммарная вертикальная расчетная нагрузка в уровне подошвы фундамента, вычисляется аналогично как при расчете среднего давления по подошве, кН;

М – момент от расчетных  нагрузок в уровне подошвы фундамента, кНм;

W – момент сопротивления площади подошвы фундамента, м³.

Для ленточного фундамента .

Расчетные характеристики грунта засыпки суглинка тугопластичного:

γ_II' = 0,95γ_II = 0,95 19,11 = 18,15 кН/м³;

φ_II' = 0,9φ_II = 0,9 29 = 26,1°;

С _II' = 0,5 С _II = 1,75 кПа.

Определяю интенсивность  давления грунта:

θ₀ = = 45° – 26,1 /2 = 31,95°;

λ = tg²θ₀ = tg²31,95° = 0,389;

K_I = .