Пример 7. Определение размеров подошвы фундаментов

Определить основные размеры ленточного сборного фундамента наружной стены шестиэтажного жилого дома (рис. 11), возводимого в Москве. Здание имеет подвал, пол которого на 1,3 м ниже уровня земли. Пол бетонный с цементной стяжкой, общая толщина конструкций пола 0,1 м. Планировочная отметка совпадает с природным рельефом. Под подошвой фундамента песок средней крупности γ = 18,1 кН/м³; φ = 26º; I_l = 0; С = 0 кПа; R₀ = 400кПа

Решение.

Расчетные вертикальные нагрузки на 1 м наружной стены:

- постоянная N_п = 244 кН/м,

- временная N_в = 18,4 кН/м.

Обе нагрузки, по указаниям норм проектирования каменных конструкций, считаем приложенными в центре тяжести подошвы фундамента.

Горизонтальную силу от давления грунта на стену подвала в расчете не учитываем, она воспринимается конструкциями перекрытий и полом подвала. Выбираем глубину заложения фундамента. По конструктивным условиям фундамент должен быть заложен на 0,2 – 0,5 м ниже пола в подвале. При толщине фундаментной подушки 0,3 м глубина заложения 1,3 + 0,3 = 1,6 м. Других конструктивных требований к фундаменту не предъявляется.

Ширина подошвы ленточного фундамента определяется по формуле:

, (20)

где n_oII – расчетное усилие по 2-му предельному состоянию на 1 п.м. ленточного фундамента, приложенное к верхнему обрезу (при коэффициенте надежности по нагрузке γ_f = 1), кН.

R – расчетное сопротивление грунта основания: подставляется R₀ для предварительного определения размеров фундамента, кПа;

γ_mg – средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах, принимаемый равным 20 кН/м³;

d – глубина заложения фундамента от уровня планировки, м.

Расчетное сопротивление грунта соответствует такому давлению под подошвой фундамента, при котором зоны пластических деформаций развиваются на глубину z = b/4. На графике зависимости осадка-нагрузка это давление находится в начале фазы образования областей сдвига. Из решения Н.П.Пузыревского при z = b/4 получено следующее выражение для расчетного сопротивления грунта основания:

(21)

где γ _c1 и γ _c2  – коэффициенты условий работы, зависящие от вида грунта основания и жесткости сооружения;

k  коэффициент, принимаемый k = 1, если прочностные характеристики грунта φ и c определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по таблице СНиП [1] на основании физических характеристик грунтов;

M_γ, M_q, Mc  – коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения грунта;

k_z – коэффициент, принимаемый при b < 10 м k_z = 1, а при b ≥ 10 м k_z = z ₀/ b + 0,2 (здесь z ₀= 8 м);

b  – ширина подошвы фундамента;

γ_II – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод γ_II определяется с учетом взвешивающего действия воды); γ_II^I  удельный вес грунта, находящегося выше подошвы фундамента;

c _II – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

d ₁  – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:

(22)

где h_s –  толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала;

h_cf  –  толщина конструкции пола подвала;

γ _cf  –  расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала. Величина d_b  –  глубина подвала –  расстояние от уровня планировки до пола подвала (для сооружений с подвалом B ≤ 20 м и глубиной свыше 2 м принимается d_b = 2 м, при ширине подвала B > 20 м считается d_b = 0).

Если d ₁> d (где d  глубина заложения фундамента), то d ₁принимается равным d, а d_b = 0 при любой форме фундаментов в плане.

Ширина подошвы фундамента определяется методом последовательных приближений.

Предварительно ширина подошвы определится:

b = (244 + 18.4) / 400 - 20·1,6 = 0,71 м.

Однако значение расчетного сопротивления грунта R₀ является условным, относится к фундаментам, имеющим ширину b = 1 м и глубину заложения

d = 2 м и не учитывающим прочностные характеристики грунта. Поэтому производится уточнение значения R с учетом конструктивных особенностей фундамента по формуле:

, (21)

где γ _с1 и γ_с2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по указаниям (табл. п.3.3); γ _с1 = 1,4, γ_с2 = 1,2.

К_z = 1 – коэффициент при b <10 м;

К = 1 – коэффициент, принимаемый по прочностным характеристикам грунта, если они определены непосредственно испытанием.

М_с, М_γ, М_g – коэффициенты, принимаемые в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения; при φ = 26⁰ – М_с = 6,9, М_γ = 0,84, М_q = 4,37;

γ₁₁ и γ^{`</sup><sub>11</sub><sup>I</sup> - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих соответственно ниже и выше подошвы фундамента γ<sub>11</sub> =18,1 кН/м<sup>3</sup>, γ<sup>`}₁₁^I = 17,55 кН/м³.

С₁₁ = 0 кПа – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента (песок);

d₁ – приведенная глубина заложения фундамента от пола подвала, определяемая по формуле:

,

где h_s –толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала равная 0,5 м;

h_cf – толщина конструкции пола – 0,08 м;

γ_cf = 22 кН/м³ – расчетное значение удельного веса конструкции пола выше подвала;

d_b = 1,3 м – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала;

d₁ = 0,5 + 0,08· 22 /17,3 = 0,6 м

Расчетное сопротивление грунта основания при b = 0,71 м и d₁ = 0,6 м определится:

R=1,4×1,2×(0,84×0,71×18,1+4,37×0,6×17,355+(4,37-1)×1,3×17,55+0 = 224 кПа

Уточняем ширину подошвы фундамента:

b = (244 + 18.4) / 224 - 20·1,6 = 1,36 м.

Так как разность двух значений превышает 10%, то уточнение необходимо продолжить.

Расчетное сопротивление грунта основания при b = 1,36 м определится:

R=1,4×1,2×(0,84×1,36×18,1+4,37×0,6×17,355+(4,37-1)×1,3×17,55+0 = 241 кПа.

Тогда:

b = (244 + 18.4) / 241 - 20·1,6 = 1,3 м.

Так как разница последних двух значений менее 10%, дальнейшее уточнение не делается.

Подбор сборных стеновых панелей и фундаментных блоков производится по ГОСТ 13580-68 (приложение 4 настоящих указаний). Принимаем ширину 1,4 м, которая соответствует размеру фундаментной подушки из железобетонных плит Ф 14.(переделать рисунок 14 – 2 блока и стена)

Рис. 14. Конструирование фундамента

Проверка давления на грунт под подошвой фундамента производится по формуле:

, (22)

где р₁₁ – давление под подошвой фундамента, кПа;

G_fn – нагрузка от 1 м фундамента:

- от подушки при ее массе 2,18 т………………. 10× 2.18: 2,38 = 9,2 кН;

- от блоков стены (2 шт.)при массе одного блока 1,96 т …2 (10×1,96: 2,38) = 16,4 кН;

- от кирпичной стены высотой 0,3 м………………….0,3×0,64×1×10×1,8 = 16,9 кН

G_fn= 9,2 + 16,4 + 16,9 =42,5 кН.

G_gn – вес грунта с одной стороны обреза фундамента, определяемый как произведение удельного веса грунта (18 кН/м³) и объема грунта равного 0,4×1,5 =0,6:

G_gn=18×0,6 = 10,8 кН.

А – площадь 1 п.м. подошвы фундамента, принятых размеров.

р₁₁ = (244+18,4 + 42,5 + 10,8) / 1,4 = 225,5 кПа.

Тогда:

р₁₁ = 225,5 кПа < R = 241 кПа.

Следовательно, принятая ширина подошвы фундамента достаточна.

Дата добавления: 2014-11-29