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 tвн = 10 и грунта основания, представленного суглинком, по 5.5.3, 5.5.4 СП 22.13 330.2011:

ddf = Khdfn = Khd0 = 0,70,23 = 1,25 м.

Коэффициент Kh = 0,7 принят как уточненный при последующем расчете в соответствии с указаниями примечания к табл.5.2 СП 22.13 330.2011, d0 — величина, равная 0.23 для суглинков. (п. 5.5.3 СП 22.13 330.2011).

Принимаем df =1.25 м.

Второй фактор. Учет конструктивных особенностей здания. Для заданных размеров сечения металлической колонны 500×1250 мм учитывая минимальный типоразмер высоты фундаметаНф=1,5 м. Учитывая расстояние для заглубления базы колонны-траверсы, принимаемым равным 700 мм 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 прочным суглинком (Ryсл=273,73). 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, Нф=1,50 м. Абсолютная отметка подошвы фундамента (FL) составляет — 93.85, что обеспечивает заглубление в несущий слой не менее чем на 0,5 м. заглубление в несущий слой 2 от отметки природного рельефа (NL) составляет.

95.9 -93.85=2,05 м.> 0.5м С учетом принятой глубины заложения фундамента d=2,05 м., определяем площадь подошвы фундамента Aтр:

Атр = NcolII / (Rусл — mtd) = 1463.7/ (273.73- 202,05) = 6.3 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 Атр=6.3 м2, и назначенной глубиной заложения d=2.05 м. Площадь подошвы принятого фундамента должна удовлетворять условию А? Атр Всем условиям удовлетворяет фундамент марки ФД 12−2 с характеристиками:

размер ступеней плитной части, lхbхh, мм:

Первая подошвенная-4200*3000*300.

Вторая подошвенная- 3300*2100*300.

Третья подошвенная- 2700*1200*300.

А = lb = 12,6 м2>6.3м2, Нф = 1,5 м, момент сопротивления площади подошвы фундамента.

м3.

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

MtotII = 683.9+ 133.21,5 =883.7 кН м;

NtotII = NII+ гmtdlb= 1463.7+20*1,5*4,2*3,0=1841,7 кН.

QtotII =QII =133.2кН Определим эксцентриситет нагрузки по подошве фундамента, м, по формуле.

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

гmtсредний объемный вес материала фундамента и грунта, расположенного над уступами фундамента, кН? м3 ;

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

lдлина фундамента, м;

bширина фундамента, м;

dглубина заложения фундамента, считая от планировочной отметки земли около фундамента, м.

Определяем максимальное, минимальное и среднее краевое давление на грунт под подошвой при относительном эксцентриситетеe? l=0,48?4,2=0,12?1/6по формуле:

Расчетное сопротивление грунта основания R, кПа, для принятых размеров фундамента, определяем по формуле (СП 22.13 330.2011 п. 5.6.7):

Проверяем условия для принятых размеров фундамента:

PIImax=257,36кН?317,04 кН=1,2•264,2 кН-условие выполняется.

PIImin=56,98кН?0-условие выполняется.

Расчет осадки методом послойного суммирования.

Для расчета осадки фундамента методом послойного суммирования составляем расчетную схему, совмещенную с геологической колонкой по оси фундамента А-5.

Напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента при планировке срезкой в соответствии с п. 5.6.33 СП 22.13 330.2011:

zg, 0 = IIdw + sb II (d-dw) =18,840,9 + 9,42 (2.05−0.9) =27,789кПа Дополнительное вертикальное давление на основание от внешней нагрузки на уровне подошвы фундамента:

zp 0 = PII mt= 157,17 кПа.

Определяем составляющие формулы для определения осадки основания фундамента на глубине zi от уровня подошвы фундамента:

zi=0,2b=0,2•3,0=0,6 м.

где, б — коэффициент, принимаемы по таб. 5.8 СП 22.13 330.2011 в зависимости от относительной глубины о=(2h1)?b=(2?0,6)?3,0=0,4 и соотношению сторон подошвы фундамента з=l?b=4,2? 3,0=1,4.

где, z_iтолщина i-го слоя грунта, м;

bширина подошвы фундамента, м;

lдлина фундамента, м.

где, г_sb^((2)) — удельный вес суглинка, расположенного ниже уровня подземных вод, с учетом взвешивающего действия воды для расчета по II группе предельных состояний, кН? м³ ;

z_iтолщина i-го слоя грунта, залегающего выше границы слоя на глубине z от подошвы фундамента, м;

б — коэффициент, принимаемы по таб. 5.8 СП 22.13 330.2011 в зависимости от относительной глубины о Дальнейшие вычисления сводим в таблицу.

zi, м.	zp = Pmt,. кПа.	zg = zg, 0 +. + sb, iziт, кПа.	z = zg, 0,. кПа.	0,5zg,. кПа.	Е, кПа.
0,00.	0,00.		157,17.	27,789.	27,789.	13,89.
0,60.	0,4.	0,972.	152,77.	33,429.	27,011.	16,71.
1,2.	0,8.	0,848.	133,28.	39,093.	23,565.	19,55.
1,8.	1,2.	0,682.	107,19.	44,745.	18,952.	22,37.
2,4.	1,6.	0,532.	83,61.	49,899.	14,784.	24,95.
3,0.		0,414.	65,07.	55,053.	11,505.	27,53.
3,6.	2,4.	0,325.	51,08.	60,207.	9,031.	30,10.
4,2.	2,8.	0,26.	40,86.	63,153.	7,225.	31,58.
4,8.	3,2.	0,21.	33,01.	66,099.	5,836.	33,05.

На глубине Hc=4,8 м от подошвы фундамента выполняется условие СП 22.13 330.2011 п. 5.6.41 ограничения глубины сжимаемой толщи основания (ГСТ):

zp= 33,01кПа? 0,5zg= 31,82 кПа,.

Поэтому послойное суммирование деформаций основания производим в пределах от подошвы фундамента до ГСТ.

Осадку основания c учетом замечания СП 22.13 330.2011 п. 5.6.34 определяем по формуле (без учёта второго слагаемого т.к. глубина котлована меньше 5м):

= 0,028 м Условие S = 2,8 см.