Определение размеров подошвы фундамента

Размеры подошвы фундамента устанавливают на основе расчетов оснований по деформациям, которые включают:

• — построение эпюры давлений в подошве фундамента и величине отрыва;
• — расчет давлений под подошвой;

расчет величины давления на кровлю слабого слоя;

расчет осадок и крена;

— проверку размеров подошвы фундамента по несущей способности основания (для скального — по прочности; для других видов оснований — по прочности и устойчивости; для всех видов оснований — на сдвиг по подошве и по слабому слою).

В первом приближении площадь подошвы фундамента (А) определяют по конструктивным соображениям и вычисляют по формуле:

А = N:(R0 — гmtd).

где N — сумма всех вертикальных нагрузок в обрезе фундамента для расчетов по П группе предельных состояний, кН;

Ro — табличное значение условного сопротивления грунта сжатию, кПа;

гmt — среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, принимаемое в инженерных расчетах равным 20 кН/м3;

d — глубина заложения фундамента, м.

Значение N определяют как сумму наибольшей вертикальной нагрузки Nmax из всех заданных сочетаний нагрузок от колонны для расчетов по П группе предельных состояний и дополнительных нагрузок в обрезе фундамента в виде, например, веса фундаментной балки, веса стены и т. д.

Для условий курсового проекта:

N = Nmax + G1.

где G1 — вес стены, кН;

G1 = H1*b0*n*г1*kn*гn.

где H1 — высота здания, м;

b0 — толщина стены, м;

n — шаг колонн (n=6), м;

г1 — удельный вес материала стены, кН/м3;

kn — коэффициент проемности (kn=0,70…0,85);

гn — коэффициент надежности по назначению (гn=0,9).

При центрально нагруженном фундаменте его подошву проектируют квадратной, и сторона подошвы определяется как корень квадратный из площади «А». При внецентренно нагруженном фундаменте его подошву развивают в направлении действия наибольшего момента, т. е. проектируют прямоугольный в плане фундамент. Отношение ширины подошвы фундамента (b) к его длине (l) принимают в пределах.

m= b/l = 0,6…0,85.

Принимаем размеры подошвы фундамента: 1,8 и 2,1 м Первой проверкой найденных размеров подошвы является установление средних, максимальных и минимальных давлений на грунт по подошве фундамента (контактных давлений) и сравнение их с расчетным сопротивлением грунта сжатию. Проверка осуществляется через расчет значений относительных эксцентриситетов и сводится к выполнению условия: инженерный фундамент колонна подошва оi? оu (i =1,2,…n).

где оi — расчетное значение относительных эксцентриситетов для каждого i— го сочетания нагрузок при расчетах по П группе предельных состояний;

n — число сочетаний нагрузок при расчетах по П группе предельных состояний;

оu — предельный эксцентриситет, принимающий следующие значения.

оu =1/6 — для остальных производственных зданий с мостовыми кранами и открытых крановых эстакад;

Относительный эксцентриситет вертикальной нагрузки в подошве фундамента для каждого сочетания определяют по формуле.

оi = ei/a,.

где a — сторона подошвы фундамента (a = l или b), вдоль которой действуют моменты, м;

ei — эксцентриситет вертикальной нагрузки, приложенной к подошве фундамента, определяемый по формуле:

ei = (У Мi) / (У Ni) (i =1,2…n).

где У Ni - сумма всех вертикальных сил, приложенных к подошве фундамента;

У Mi — сумма всех моментов, относительно выбранных координатных осей в подошве фундамента.

Вначале определяют сумму всех вертикальных сил, действующих на подошву фундамента:

У Ni = У Nзад +G1+Gf.

где У Nзад — сумма вертикальных сил из табл.;

Gf — ориентировочный вес фундамента, грунта на его уступах иподготовки под полы, определяемый по формуле:

Gf = b* l * (d +0,15)* гmt*гn.

где гn — коэффициент надежности по назначению (гn=0,9);

У Mi = У M зад + Q П1*hf + N П1*O + G1 (bст+ lcт) *0,5.

где У M зад — сумма моментов из табл.1.1;

bст — толщина стены, м; lcт длина стены, равная 1 м;

Эксцентриситет приложения равнодействующей вертикальной нагрузки в подошве фундамента в первом сочетании:

e = (У Mi)/(У Ni).

о = (e)/ а

В соответствии со СНиП 2.02.01−83* среднее давление под подошвой фундамента (Р) не должно превышать расчетного сопротивления грунта (R), краевое давление при действии изгибающего момента вдоль каждой оси фундамента (Pmax) не должно превышать 1,2 R и в угловой точке (Pсmax) не должно превышать 1,5 R .

При действии момента только в одной плоскости должны выполняться два условия:

Р < R и Pmax? 1,2 R.

Расчетное сопротивление грунта основания для бесподвальных зданий определяют по формуле:

R = [(гС1 гС2):к]*(M g КZbг11 + Mqd г111 + McC11).

где гС1 и гС2 — коэффициенты условий работы приведены в табл 5.1 (СНиП 2.02.0I-83*, табл.3);

к — коэффициент, принимаемый равным: к = 1 — если прочностные характеристики грунта (С и ц) определены непосредственными испытаниями; к = 1,1 — если они приняты по таблицам СНиП;

M g, Mq, Mc — коэффициенты, принимаемые по табл. 5.2 в зависимости от угла внутреннего трения цП;

КZ — коэффициент, принимаемый равным:

при b < 10 м КZ =1, при b? 10 м КZ = Z0/b + 0,2 (здесь Z0 = 8 м);

b — ширина подошвы фундамента, м;

гП — осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3;

гП1 — то же, залегающих выше подошвы;

CП — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

d — глубина заложения фундамента, м.

Давления под подошвой определяют по формулам:

среднее.

Pi = (УNi): (b*l).

максимальное и минимальное краевые давления для первого и второго сочетания нагрузок.

Pmaxi = P (1+6оi).

Pmini = P (1- 6оi).

Проверяем условия:

В соответствии с требованиями СНиП среднее давление под подошвой фундамента не превышает расчетного сопротивления грунта. Принимаем установленные размеры без изменений.