4. Расчет и проектирование варианта фундамента на естественном основании

Проектируется монолитный фундамент мелкого заложения на естественном основании по серии 1.412-2/77 под колонну, расположенную по осям Ж-5.

Определяю глубину заложения фундамента с учетом трех факторов:

Первый фактор – учет глубины сезонного промерзания грунта. Грунты основания пучинистые, поэтому глубина заложения фундамента d от отметки планировки DL должна быть не менее расчетной глубины промерзания.

Для t_вн = 5°С и грунта основания, представленного суглинком по 5.5 СП 22.13330.2011:

–величина, принимаемая равной для суглинков и глин 0,23 м

безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНиП 23-01

K_h = 0,8 – коэффициент, принят как уточненный при последующем расчете в соответствии с Таблицей 5.2 СП 22.13330.2011.

Второй фактор – Учет конструктивных особенностей здания. Для заданных размеров сечения двухветьевой колонны 1400х600мм и необходимой глубины ее заделки в стакан минимальный типоразмер высоты фундамента . Таким образом, по второму фактору требуется.

Третий фактор – инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки. С поверхности на большую глубину залегает слой 2, представленный достаточно прочным малосжимаемым суглинком (R_усл = 247.716 кПа). Подстилающие слои 3 и 4 по сжимаемости прочности не хуже среднего слоя. В эти 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 , .Абсолютная отметка подошвы фундамента FL составляет 95,08: в самой низкой точке рельефа заглубление в несущий слой 2 от отметки природного рельефа составляет 95.6– 95,08=0,52 м > 0.5 м.

Площадь подошвы фундамента определяем по формуле:

где - средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах.

Принимаю фундамент ФД 12-2 с размерами подошвы , ,,,;объем бетона .

Расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах:

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Максимальное , минимальное и среднее давления на грунт под подошвой фундамента:

Уточняем расчетное сопротивление R для принятых размеров фундамента (,,):

Так как грузоподъемность мостового крана отношениепроверять не требуется.

Все условия ограничения давлений выполнены.

Эпюра контактных давлений на подошве фундамента

Расчет осадки фундамента 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 22.13330.2011:

Дополнительное вертикальное давление на основание от внешней нагрузки на уровне подошвы фундамента:

Соотношение сторон подошвы фундамента .

Значение коэффициента α устанавливаем по Таблице 5.8 СП 22.13330.2011. Принимаю толщину элементарного слоя грунта . Дальнейшие вычисления сводим вТаблице 8.

Таблица 8. Определение осадки

zi, м	ζ=2∙zi	zi + d, м	α	σzp=α∙рo, кПа	σzγ=σzp,0+∑γsb,i∙zi, кПа	0,2∙σzγ, кПа	Е, кПа
0	0	1.8	1	127.15	25.22	5.04	12000
0.6	0,4	2.4	0.966	122.83	30.79	6.16	12000
1.2	0,8	3	0.824	104.77	36.37	7.27	12000
1.8	1,2	3.6	0.644	81.88	41.94	8.39	12000
2.4	1,6	4.2	0.491	62.43	47.52	9.50	12000
3	2,0	4.8	0.375	47.68	53.09	10.62	12000
3.6	2,4	5.4	0.291	37.00	58.67	11.73	12000
4.2	2,8	6	0.231	29.37	64.24	12.85	12000
4.8	3,2	6.6	0.185	23.52	69.82	13.96	12000
5.4	3,6	7.2	0.152	19.33	75.39	15.08	12000
6	4,0	7.8	0.126	16.02	79.91	15.98	10000
6.6	4,4	8.4	0.107	13.61	85.38	17.08	10000

Граница второго и третьего слоя суглинка условно смещена до глубины z = 5,40м от подошвы (фактическое положение на глубине z = 5,42 м), граница третьего и четвертого слоя (суглинка и песка) условно смещена до глубины z = 6,6 м от подошвы (фактическое положение на глубине z = 6,78 м).

На глубине Н_с = 6,00 м от подошвы фундамента выполняется условие ограничения глубины сжимаемой толщи основания (ГСТ):

σ_zp = 16,02кПа ≈ 0,2∙σ_zγ = 0,2∙79,91 = 15,98 кПа,

Поэтому послойное суммирование деформаций основания производим в пределах от подошвы фундамента до границы сжимаемой толщи грунта (ГСТ).

Осадку основания определяем по формуле:

β  безразмерный коэффициент, равный 0.8;

–среднее значение вертикального нормального напряжения (далее – вертикальное напряжение) от внешней нагрузки в i-м слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента (см. 5.6.32), кПа;

–среднее значение вертикального напряжения в i-м слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, от собственного веса, выбранного при отрывке котлована грунта (см. 5.6.33), кПа;

–толщина i-го слоя грунта, см, принимаемая не более 0,4 ширины фундамента;

модуль деформации i-го слоя грунта по ветви первичного нагружения, кПа;

n  число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

Условие S = 2,4 см < S_u = 12,0 см выполняется. Значение принято по Таблице Д1 СП 22.13330.2011).

Расчетная схема распределения напряжений в основании фундамента по оси А-5