Расчет основания фундаментов мелкого заложения (стр. 2 )

Вид грунтов	Коэффициент	Коэффициент для зданий и сооружений с жесткой конструктивной схемой при отношении длины здания или его отсека к его высоте L/H
		4 и более	1,5 и менее
Крупнообломочные грунты без заполнителя или с песчаным заполнителем и песчаные грунты, кроме мелких и пылеватых	1,4	1,2	1,4
Пески мелкие: маловлажные и влажные	1,3	1,1	1,3
насыщенные водой	1,2	1,1	1,3
Пески пылеватые: маловлажные и влажные	1,2	1,0	1,2
насыщенные водой	1,1	1,0	1,2
Крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем и глинистые грунты с консистенцией £ 0,5	1,2	1,0	1,1
То же, с консистенцией > 0.5	1,1	1,0	1,0
Примечания: 1. С жесткой конструктивной схемой считаются здания и сооружения, конструкции которых специально приспособлены к восприятию дополнительных усилий от деформаций основания путем применения мероприятий, указанных в п. 2. Для зданий с гибкой конструктивной схемой значение коэффициента принимается равным единице. 3. При промежуточных значениях отношения длины здания ( сооружения ) к его высоте значение коэффициента определяется интерполяцией.

Пример определения расчетного сопротивления грунта основания приведен в ниже.

Пример 2.1 Определить расчетное сопротивление грунта оcнования для ленточного фундамента под наружную стену кирпичного здания с подвалом. Ширина фундамента м, глубина заложения подошвы фундамента м. Пол подвала находится на глубине м. Длина здания м, м. До глубины м залегает слой мелкого маловлажного песка плотностью кН/м3, а ниже - слой глины мощностью

м с коэффициентом пористости , показателем текучести

JL=0.7 и естественной плотностью кН/м3, градусов,

кН/м2.

Пол в подвале бетонный толщиной м и плотностью кН/м3, расстояние от подошвы до низа конструкции пола в подвале м.

Решение: Так как подстилающим слоем служит глина, то по формулам (2.6) определим:

; ;

; ;

; ; ; ;

- глубина подвала-расстояние от уровня планировки до пола подвала, м(для сооружений с подвалом шириной В<=20м и глубиной свыше 2м db =2 м, при ширине В>20 м - db =0;

.

Определяем соотношение и по табл.2.3 находим ;

Так как прочностные характеристики грунта (f и с ) определены непосредственно испытаниями принимаем коэффициент .

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

кН/м3 - то же, залегающих выше подошвы;

;

kz=8/b+0.2-коэффициент принимаемый равным: при b<10- kz=1,при b>=10 м

,

Тогда расчетное сопротивление грунта будет равна:

R=375.3 кПа.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ

ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТОВ

Согласно указаниям п.2.49 [1], п.2.207 [1] и п.5.53 [1] основные размеры фундаментов мелкого заложения назначаются с учетом следующих ограничений краевых давлений на основание

(3.1)

Коэффициент зависит от вида нагружения фундамента. Система (3.1) должна выполняться в виде:

а) при центральном нагружении

(3.2)

б) внецентренное нагружение, момент действует в одной плоскости

(3.3)

в) внецентренное нагружение, момент действует в двух плоскостях

(3.4)

Удовлетворение перечисленных основных и ряда дополнительных требований приводит к громоздким вычислениям. Проектирование фундаментов в предлагаемых методических указаниях достигается подбором минимальных размеров их подошв из условия равенства краевых давлений, нормируемого (см.(3.2),(3.3),(3.4)) [1], т. е.

. (3.5)

Учитывая тип фундаментов мелкого заложения и схему приложения нагрузки рассматривается несколько вариантов расчетных схем фундаментов:

*  ленточный фундамент с центрально и внецентренно приложенной нагрузкой;

*  прямоугольный фундамент с центральной и внецентренной нагрузками, создающими моменты в двух плоскостях;

*  круглый и кольцевой фундаменты.

3.1. Ленточный центрально нагруженный фундамент

 

N

Для этого типа фундаментов ( рис. ) среднее напряжение под подошвой фундамента равно: Тогда выражение 3.1 после несложных преобразований можно привести к виду

 

b Рис.

(3.6)

Решив уравнение (3.6) в среде MathCAD, найдем значение величины b ширины ленточного фундамента.

Пример 3.1 Определить оcновные размеры ленточного фундамента под наружную стену кирпичного здания с подвалом, рассмотренного в примере 2.1.

Решение: Горизонтальную силу от давления грунта на стену подвала не учитываем, пологая, что она воспринимается конструкцией перекрытия и полом подвала. Нормативная вертикальная нагрузка кН/м, следовательно, чтобы не повторяться, воспользуемся необходимыми характеристиками:

кПа; ;

мощности ИГЭБ, м; кудельные веса ИГЭ, кН/м3;

м; м -глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м(для сооружений с подвалом шириной В<=20м и глубиной свыше 2м db =2 м, при ширине В>20 м - db =0;

м; кН/м3; м; м; м;

; ; ; ;

; ; ;

; .

Так как прочностные характеристики грунта (f и с ) определены непосредственно испытаниями принимаем коэффициент

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

- то же, залегающих выше подошвы;

; .

Ширину фундамента определяем из решения квадратного уравнения (3.6), где

; кН/м3.

Начальная величина ширины фундамента м.

; м;

Окончательно назначаем ширину фундамента м.

Расчетное сопротивление грунта

кПа.

Среднее напряжение под подошвой фундамента

;

< кПа.

Таким образом задача решена.

3.2. Ленточный внецентренно-нагруженный фундамент ( рис. )

Приводим уравнение (3.5) к виду:

(3.7)

где

; ;

- площадь подошвы фундамента; - момент сопротивления подошвы.

Уравнение 3.7 решаем или итерационным методом или в среде MathCAD. После решения системы уравнений найдем величину b.

Пример 3.2 Определить основные размеры ленточного внецентренно нагруженного фундамента под наружную стену кирпичного здания с подвалом, рассмотренного в примере 3.1. м.

Решение: Горизонтальную силу от давления грунта на стену подвала не учитываем, полагая, что она воспринимается конструкцией перекрытия и полом подвала. Нормативная вертикальная нагрузка кН/м, эксцентриситет приложения силы м, тогда эта задача сводиться к решению уравнения (3.8). Воспользуемся необходимыми характеристиками из примера 3.1: кНм; ; ; ;

м; м; кН/м3;

м;

м - глубина подвала-расстояние от уровня планировки до пола подвала, м(для сооруженй с подвалом шириной В<=20м и глубиной свыше 2м db =2 м, при ширине В>20 м - db =0;

;

Так как прочностные характеристики грунта (f и с ) определены непосредственно испытаниями принимаем коэффициент

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

-то же, залегающих выше подошвы;

; м.

Ширину фундамента определяем из решения квадратного уравнения (3.6), где

; ; кН/м3;

; Ширина фундамента, м.

Окончательно назначаем м.

Расчетное сопротивление грунта

кПа.

Максимальное напряжение под подошвой фундамента

; <кПа.

; кПа.

3.3. Столбчатый центрально нагруженный фундамент ( рис. )

Для определения геометрических размеров столбчатого фундамента необходимо (3.5) привести к системе:

, (3.10)

где - площадь подошвы фундамента.

Разрешить это уравнение в среде MathCAD не представляет никаких трудностей. После решения этого уравнения найдем величину b.

Пример 3.3 Определить оcновные размеры столбчатого или отдельностоящего центренно нагруженного фундамента в подвалом, рассмотренного в примере 3.1. м.

Решение: Нормативная вертикальная нагрузка кН, тогда эта задача сводиться к решению уравнения (3.10). Воспользуемся необходимыми характеристиками из примера 3.1:

; ; ;

-глубина подвала-расстояние от уровня планировки до пола подвала, м(для сооруженй с подвалом шириной В<=20м и глубиной свыше 2м db =2 м, при ширине В>20 м - db =0;

Так как прочностные характеристики грунта (f и с ) определены непосредственно испытаниями принимаем коэффициент

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

-то же, залегающих выше подошвы;

;

Ширину фундамента определяем из решения квадратного уравнения (3.6), где

м; кН/м3;

.

Ширина фундамента м.

Окончательно назначаем .

Расчетное сопротивление грунта

кПа;

Среднее напряжение под подошвой фундамента

; < кПа

3.4. Прямоугольный внецентренно - нагруженный фундамент

( момент действует в одной плоскости, см. рис. )

Для определения геометрических размеров столбчатого фундамента необходимо (3.5) привести к системе:

(3.11)

Где: - площадь подошвы фундамента; - момент сопротивления площади фундамента.

Решив систему уравнений с дополнительными условиями, определим величины геометрических размеров фундамента.

Разрешить эту систему уравнений в среде MathCAD не представляет никаких трудностей. После решения этого уравнения найдем величины b и l.

3.5. Прямоугольный внецентренно нагруженный фундамент

(момент действует в двух плоскостях, см. рис. )

Геометрические размеры фундамента определяем из системы уравнений аналогичных (3.11) с учетом другого коэффициента kf = 1,5.

(3.12)

Где: - площадь подошвы фундамента; - момент сопротивления площади фундамента относительно оси Х; - момент сопротивления площади фундамента относительно оси У; - моменты действующие относительно соответственно осей Х, У.

Решив систему уравнений, определим величины геометрических размеров фундамента.

Разрешить эту систему уравнений в среде MathCAD не представляет никаких трудностей. После решения этого уравнения найдем величины b и l.

3.6. Круглый, сплошной фундамент ( см. рис. )

Диаметр плиты определяем из (3.3) учитывая, что площадь круглого фундамента равна - , а момент сопротивления подошвы фундамента - . Тогда (3.3) приобретет следующий вид: