Определение глубины заложения фундаментов

Глубина заложения фундамента устанавливается с учетом инженерно-геологических условий площадки строительства, необходимости исключения возможности промерзания пучинистого грунта под подошвой фундаментов и конструктивных особенностей возводимого здания.

По инженерно-геологическим условиям первый слой (песок пылеватый, рыхлый) не может служить основанием фундаментов. В качестве основания фундаментов можно использовать второй слой (супесь пластичная).

Определяем нормативную глубину сезонного промерзания:

(3.1)

где сумма отрицательных среднемесячных температур за зимний период.

Однако можно определить и по климатической карте. Для городаМосква м. Определяем расчетную глубину сезонного промерзания:

(3.2)

где принимаем по т.5.3., [4].

Сечение 2-2 находится внутри здания, следовательно глубина его заложения назначается без учета глубины промерзания грунта.

Сечение 3-3 находится в крайнем рядя фундаментов отапливаемых зданий следовательно глубину заложения следует принимать не менее d ₁ — в случае залегания ниже подошвы фундамента песков и глинистых грунтов с показателем текучести I_L ³ 0,25 и супеси с I_L > 0, а также крупнообломочных грунтов с глинистым заполнителем с I_L ³ 0,25 независимо от уровня расположения подземных вод d_w. В нашем случае этосупесь с I_L =0,71

Т.к. первый слой не является несущим, то фундамент заглубляется в несущий слой на 20см, при этом глубина заложения равна 4,37 м от планировочной отметки, что больше глубины сезонного промерзания грунтов.

Окончательно принимаем глубину заложения фундаментов .

3.1.2. Определение размеров фундамента.

Глубина заложения d = 4,37 м, расчетная нагрузка показана на рис. 3.1., схема фундамента и ориентировочный разрез показаны на рис. 3.2, в стакан фундамента устанавливается колонна сечением 40х40см, нагрузка, действующая на фундамент, равна N_II=1824,5кН.

Рис. 3.1. Схема нагрузок

Грунтовые условия: первый слой – песок пылеватый, рыхлый, влажный, мощностью 3,5 м, удельный вес – 16,68 кН/м³; второй слой – супесь пластичная, мощностью 2 м, удельный вес – 19,82 кН/м³, с =15 кПа, j =26⁰, Е =23 МПа,

R₀ =277 кПа.

1. Определяем площадь подошвы фундамента в плане:

(3.3)

где принимаем 20 кН/м³,

расчетная нагрузка (для расчета оснований по деформациям) по обрезу фундамента, кН;

глубина заложения фундамента.

расчётное сопротивление грунта, находящегося под подошвой фундамента.

Размеры в плане прямоугольного фундамента:

Ширина ; (3.4)

Принимаем размеры кратные 100 мм: l=b = 3,1 м,.

Определяем расчётное сопротивление грунта основания:

,, (3.5)

где - коэффициенты условий работы, принимаем по т. В.2 [1] (, при ).

- коэффициент, принимаемый равным k =1.1, если они приняты на основе статистических данных;

, по т. В.3 [1], при ;

, т.к.

осреднённое значение удельного веса грунта, залегающего выше подошвы фундамента;

значение удельного веса грунтов на отметке подошвы фундамента

Рис. 3.2. К определению и

- расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента.

- глубина заложения фундамента;

глубина подвала- расстояние от уровня планировки до пола подвала;

Уточняем значение ширины при R₁=468,5 кПа:

Принимаем l=b=2,2 м. Длина фундамента:

При расчете центрально нагруженных фундаментов должно выполняться следующее условие:

Проверяем выполнение условия.

Условие не выполняется, следовательно, увеличиваем размеры фундамента:

Принимаем l=b=2,3 м. Длина фундамента:

При расчете центрально нагруженных фундаментов должно выполняться следующее условие:

(3.6)

Проверяем выполнение условия.

Все условия выполняются, при этом P_ср<R₂ на 4,6%, что меньше 5,0%.

Следовательно, принимаем размер фундамента l=b=2,3 м,

2. Ширина ленточного фундамента под стену, когда подсчет нагрузок производится на 1 пог. м длины фундамента равна

Принимаем размеры фундаментной подушки b = 1,4 м,.

Определяем расчётное сопротивление грунта основания:

,

где - коэффициенты условий работы, принимаем по т. В.2 [1] (, при ).

- коэффициент, принимаемый равным k =1.1, если они приняты на основе статистических данных;

, по т. В.3 [1], при ;

, т.к.

осреднённое значение удельного веса грунта, залегающего выше подошвы фундамента;

(3.7)

значение удельного веса грунтов на отметке подошвы фундамента

Рис. 3.3. К определению и

- расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента.

- приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов

от пола подвала, определяемая по формуле:

, (3.8)

где м - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала;

- расчетное значение удельного веса материала пола подвала;

м- толщина конструкции пола подвала;

м;

глубина подвала- расстояние от уровня планировки до пола подвала;

Рис. 3.4. Расчетная схема ленточного фундамента под стену при наличии подвала

Определим давление на подпорную стенку у подошвы:

(3.9)

осреднённое значение удельного веса грунта, залегающего выше подошвы фундамента;

L – высота подпорной стенки с учетом фиктивного слоя:

(3.10)

среднее значение угла сдвига, зависящего от и с обратной засыпки.

Определим усилия, действующие в плоскости подошвы фундамента:

расчетный вес фундамента;

(3.11)

расчетный вес грунта на уступах фундамента;

Момент с учетом давления, приложенного к поверхности грунта, найдем по формуле:

(3.12)

е₁ – эксцентриситет, указан на рисунке 3.4

е₀ – эксцентриситет нагрузки в плоскости надподвального перекрытия, е₀ =0

Определим краевое давление:

(3.13)

Значение N_II определяют по формуле:

(3.14)

N_0II – расчетная нагрузка в сечении на отметке поверхности грунта при расчете по II группе предельных состояний

(3.15)

расчетный вес грунта на уступах фундамента с двух сторон

кН

е– эксцентриситет равнодействующей относительно центра тяжести площади подошвы фундамента, м

(3.16)

Следовательно все условия удовлетворены.

3.1.3. Определение осадок фундаментов.

Рассчитывать осадку основания фундамента под колонну будем методом послойного суммирования.

1. Строим эпюру распределения вертикальных напряжений от собственного веса грунта :

где удельный вес грунта го слоя; (3.17)

мощность го слоя.

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупора, должен определяться с учётом взвешивающего действия.

Для глины ниже WL I_L =0,33 > 0.25 (не является водоупором):

(3.18)

где удельный вес частиц -го слоя грунта, ;

удельный вес воды,

коэффициент пористости -го слоя грунта.

Для песка ниже WL (не является водоупором)

,

Определяем вертикальное напряжение от собственного веса грунта в характерных плоскостях:

На подошве 1 слоя (песок пылеватый).

На подошве фундамента:

На подошве 2 слоя (супесь пластичная):

На подошве отметки уровня грунтовых вод:

На подошве 3 слоя (песок мелкий, средней плотности):

На кровле 5-го слоя (глина полутвердая): т.к. I_L =0,22 < 0.25,следовательно этот слой является водоупором:

Определяем дополнительное (к природному) вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента и строим эпюру ;

, (3.19)

где - среднее давление на уровне подошвы фундамента.

где коэффициент, учитывающий изменение дополнительного вертикального напряжения по глубине и определяемый по табл. 24 [2] в зависимости от ( глубина рассматриваемого сечения ниже подошвы фундамента; ширина фундамента );

вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента от веса вышележащих слоёв, .

Толщу грунта ниже подошвы фундамента разбиваем на слои, величиной :

Определяем осадку каждого слоя основания по формуле:

, (3.20)

где безразмерный коэффициент для всех видов грунтов

среднее дополнительное вертикальное напряжение в том слое грунта.

Осадка основания фундамента получается суммированием величины осадки каждого слоя. Она не должна превышать предельно допустимой осадки сооружения.

Вычисления сводим в таблицу:

Определение осадок столбчатого фундамента.

Таблица 4

№ слоя
Супесь пластичная
		0,00	1,000		363,44	68,86	13,72
	0,4	0,960		348,9	77,98	15,596	0,570
	0,8	0,800		290,75	87,09	17,418	0,512
	1,2	0,606		220,24	96,21	19,24	0,409
	1,591	0,453		164,64	105,13	21,03	0,301
Песок мелкий, средней плотности
		1,6	0,449		163,18	105,33	21,07		0,003
	2,0	0,336		122,12	114,35	22,87	0,273
	2,026	0,331		120,3	114,94	22,99	0,015
	2,4	0,257		93,4	119,12	23,82	0,191
	2,8	0,201		73,05	123,56	24,71	0,159
	3,2	0,160		58,15	128,02	25,6	0,126
	3,6	0,131		47,61	132,47	26,5	0,101
	3,76	0,122		44,34	134,33	26,86	0,036
Глина полутвердая
		4,0	0,108		39,25	159,62	31,93		0,020
	4,4	0,091		33,07	168,64	33,72	0,063
∑	2,781

Определяем нижнюю границу сжимаемой зоны (В.С.). Она находиться на горизонтальной плоскости, где соблюдается условие:

Это условие соблюдается на глубине от подошвы фундамента.

Осадка основания .

Рис. 3.5. Напряжения в основании от собственного веса и нагрузок от фундамента.

2. Строим эпюру распределения вертикальных напряжений от собственного веса грунта :

Определяем вертикальное напряжение от собственного веса грунта в характерных плоскостях:

На подошве 1 слоя (песок пылеватый).

На подошве фундамента:

На подошве 2 слоя (супесь пластичная):

На подошве отметки уровня грунтовых вод:

На подошве 3 слоя (песок мелкий, средней плотности):

На кровле 5-го слоя (глина полутвердая):

Определяем дополнительное (к природному) вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента и строим эпюру ;

,

где - среднее давление на уровне подошвы фундамента.

где коэффициент, учитывающий изменение дополнительного вертикального напряжения по глубине и определяемый по табл. 24 [2] в зависимости от ( глубина рассматриваемого сечения ниже подошвы фундамента; ширина фундамента );

вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента от веса вышележащих слоёв, .

Толщу грунта ниже подошвы фундамента разбиваем на слои, величиной :

Определяем осадку каждого слоя основания по формуле:

,

Определение осадок ленточного фундамента.

Таблица 5

№ слоя
Супесь пластичная
		0,0	1,000		179,42	72,82	14,56
	0,4	0,977		175,29	78,37	15,67	0,173
	0,8	0,881		158,07	83,92	16,78	0,162
	1,2	0,755		135,46	89,47	17,89	0,143
	1,6	0,642		115,19	95,02	19,0	0,122
	1,614	0,639		114,65	95,22	19,04	0,004
Песок мелкий, средней плотности
		2,0	0,550		98,68	100,52	20,1		0,056
	2,4	0,477		85,58	106,01	21,2	0,107
	2,8	0,420		75,36	111,5	22,3	0,094
	3,043	0,392		70,33	114,83	22,9	0,052
	3,2	0,374		67,10	115,90	23,18	0,031
	3,6	0,337		60,46	118,61	23,72	0,074
	4,0	0,306		54,90	121,32	24,26	0,067
	4,4	0,280		50,24	124,03	24,81	0,061
	4,8	0,258		46,29	126,74	25,35	0,056
	5,2	0,239		42,88	129,45	25,89	0,052
	5,6	0,223		40,01	132,16	26,43	0,048
	5,9	0,212		38,04	134,21	26,83	0,034
Глина полутвердая
		6,0	0,208		37,32	155,58	31,12		0,005
	6,4	0,196		35,17	161,07	32,21	0,039
∑	1,255

Определяем нижнюю границу сжимаемой зоны (В.С.). Она находиться на горизонтальной плоскости, где соблюдается условие:

Это условие соблюдается на глубине от подошвы фундамента.

Осадка основания .

Рис. 3.6. Напряжения в основании от собственного веса и нагрузок от фундамента.

Дата добавления: 2015-08-05