3. Проектирование фундаментов мелкого заложения на естественном основании
3.1. Определение глубины заложения подошвы фундамента
Глубина заложения подошвы фундамента должна приниматься с учетом следующих факторов:
- назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения, нагрузок и воздействий на его фундаменты;
- глубины заложения фундаментов примыкающих сооружений, а также глубины прокладки инженерных коммуникаций;
- существующего и проектируемого рельефа застраиваемой территории;
- инженерно-геологических условий площадки строительства (физико-механических свойств грунтов, характера напластований, наличия слоев, склонных к скольжению, карманов выветривания, карстовых полостей и др.);
- гидрогеологических условий площадки и возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации;
- возможного размыва грунта у опор сооружений, возводимых в руслах рек (мостов, переходов, трубопроводов и др.);
- глубины сезонного промерзания грунта.
Конструктивными особенностями возводимых сооружений являются:
- величина и характер нагрузок, передаваемых на фундаменты;
- наличие подземных этажей, подвалов, подполий, приямков и других устройств, заглубленных в грунт;
- характер конструкций, через которые нагрузка передается на фундаменты (колонна каркаса, инженерные болты, несущие стены, распорные конструкции);
- чувствительность надземных конструкций к возможному развитию неравномерных осадок.
Определяем глубину заложения под колонну 1 сечением 600x400 мм:
d1=0,15+НФ=0,15+0,6+0,05+0,2=1м=1,05 м
d2 не рассчитывается, так как фундамент закладывается в грунте, обладающем несущей способностью.
- данная величина в расчет не принимается, так как глубина заложения фундамента ниже глубины промерзания грунта.
Сравнивая данные глубины заложения фундамента по конструктивным соображениям принимаем глубину заложения d1=1,05 м, hФ=0,9 м.
Определяем глубину заложения фундамента под колонну 2 сечением 400х400 мм:
d1=0,15+НФ=0,15+0,4+0,05+0,2=0,8м=0,9 м
d2=h1+0,5=0,4+0,5=0,9 м – в расчете не учитывается, так как фундамент закладывается в грунте, обладающем несущей способностью.
d3 – не рассчитывается, так как глубина заложения фундамента ниже глубины промерзания грунта.
Сравнивая данные глубины заложения фундамента по конструктивным соображениям принимаем глубину заложения d1=0,9 м, hФ=0,75 м.
Определяем глубину заложения фундамента под колонну 5 сечением 400х400 мм:
d1=0,15+НФ=0,15+0,4+0,05+0,2=0,8м=0,9 м
d2=h1+0,5 – в расчете не учитывается, так как фундамент закладывается в грунте, обладающем несущей способностью.
d3 – не рассчитывается, так как глубина заложения фундамента ниже глубины промерзания грунта.
Сравнивая данные глубины заложения фундамента по конструктивным соображениям принимаем глубину заложения d1=0,9 м, hФ=0,75 м.
3.2. Определение размеров подошвы фундамента
Определим площадь подошвы фундамента под колонну 1 в первом приближении:
где N0II – рассчетная нагрузка, приложенная к обрезу фундамента, кН; R0 – расчетное сопротивление грунта основания, кПа; - средний удельный вес грунта и материала при наличии подвала; d1 – глубина заложения фундамента от планировочной отметки, м.
Определим коэффициент соотношения сторон Кn:
Определим площадь подошвы фундамента под колонну 2 в первом приближении:
Определим коэффициент соотношения сторон Кn:
Определим площадь подошвы фундамента под колонну 5 сечением 400х400 мм в первом приближении:
Определим коэффициент соотношения сторон Кn:
3.3. Определение расчетного сопротивления грунта основания
Сечение №1
По полученной в пункте 3.2 величине b и глубине заложения d1, определяем расчетное сопротивление грунта основания R, кПа:
; ; k=1 ; ; ; ; kZ=1 ; b=1,8 м ;
Для среднего давления по подошве PCP<R
< R (382,618 кПа)
Для максимального краевого давления Pmax1,2R
Для минимального краевого давления Pmin 0
PMAX=274,087 кПа < 1,2R (459,142 кПа)
PMIN=216,473 кПа >0
Недогруз фундамента, следовательно необходимо уменьшить размеры до 1,5х2,1 м
PMAX=420,362 кПа < 1,2R (454,542 кПа)
Недогруз составляет
PMIN=313,702 кПа >0
Окончательно принимаем размеры подошвы фундамента для колонны 1: 1,5х2,1 м
Эксцентриситет е0:
Относительный эксцентриситет е1:
- краевые давления допускается не проверять.
Сечение №2
По полученной в пункте 3.2 величине b и глубине заложения d1, определяем расчетное сопротивление грунта основания R, кПа:
; ; k=1 ; ; ; ; kZ=1 ; b=1,8 м ;
Для среднего давления по подошве PCP<R
< R (373,391 кПа)
Недогруз составляет
Следовательно необходимо уменьшить размеры до 1,5х1,5 м
<R =369,564 кПа
Недогруз составляет
Окончательно принимаем размеры подошвы фундамента для колонны 1: 1,5х1,5 м
Сечение №5
По полученной в пункте 3.2 величине b и глубине заложения d1, определяем расчетное сопротивление грунта основания R, кПа:
; ; k=1 ; ; ; ; kZ=1 ; b=2,7 м ;
Для среднего давления по подошве PCP<R
< R (382,637 кПа)
Для максимального краевого давления Pmax1,2R
Для минимального краевого давления Pmin 0
PMAX=292,958 кПа < 1,2R (459,164 кПа)
Недогруз составляет
PMIN=216,473 кПа >0
Недогруз фундамента, следовательно необходимо уменьшить размеры до 2,4х2,4 м
<R=378,8 кПа
PMAX=375,639 кПа < 1,2R (454,56 кПа)
Недогруз составляет
PMIN=202,027 кПа >0
Недогруз фундамента, следовательно необходимо уменьшить размеры до 2,1х2,4 м
<R=374,984 кПа
PMAX=440,903 кПа < 1,2R (449,981 кПа)
Недогруз составляет
PMIN=214,143 кПа >0
Окончательно принимаем размеры подошвы фундамента для колонны 5: 2,1х2,4 м
Рисунок 3.1. – Расчетная схема здания
3.4. Конструирование фундамента
Сечение №1
Рисунок 3.2. – Конструкция монолитного отдельного фундамента под колонну 1
Сечение №2
Рисунок 3.3. – Конструкция монолитного отдельного фундамента под колонну 2
Сечение №5
Рисунок 3.3. – Конструкция монолитного отдельного фундамента под колонну 5
3.5. Расчет осадки фундаментов
Для расчета осадок фундаментов шириной менее 10 м рекомендуется метод послойного суммирования деформаций слоев грунта, на которые разбивается сжимаемая толща основания.
Расчет осадки фундамента под колонну 1:
Рисунок 3.4. – Схема к расчету осадки фундамента под колонну 1
PMAX=420,362 кПа
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
№ слоя |
Zi, м |
hi, м |
|
|
|
|
|
|
|
Ei |
Si |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
0 |
0 |
0 |
- |