Инженерно-геологический разрез

Выбор глубины заложения подошвы фундамента

Для привязки здания по вертикали выполняем разрез по скважинам 3-6 (рис. 1), так как по условиям здесь наибольшее заложение кровли грунта ИГЭ-2. Инженерно-геологический разрез с привязкой здания по вертикали приведен на рис. 3.

При этом необходимо учитывать требованиями,среди которых можно выделить три основных требования:

1. инженерно-геологические условия – грунт должен обладать соответствующими строительными свойствами, анализ которых приведен выше, и подошва фундамента должна быть расположена ниже кровли слоя на 300 мм и выше подошвы слоя на 500 мм (принимаем по инженерно-геологическому разрезу – 0,8 м);

2. конструктивные особенности фундамента;

3. при определении глубины подошвы фундамента учитывается глубина сезонного промерзания грунта основания.

Во всех случаях минимальная глубина заложения фундамента должна быть не менее 0,5 м.

Учитывая конструктивные особенности возводимого сооружения, глубина заложения подошвы фундамента должна быть не менее:

– для столбчатого фундамента под железобетонную колонну 400600 мм

, м

где h_f – высота фундамента;

Глубина заложения фундамента от уровня планировки с учетом инженерно-геологических условий площадки назначается таким образом, чтобы подошва фундамента была заглублена в несущий слой не менее чем на 0,3 м, а мощность несущего слоя под подошвой была бы не меньше 0,5 м. Для определения мощностей слоев грунта по оси фундамента производится привязка здания или сооружения к геологическому разрезу (рис. 3).

Глубина заложения подошвы фундамента не зависит от глубины сезонного промерзания, если под подошвой фундамента залегают: крупнообломочные грунты, пески гравелистые, крупные и средней крупности; а также пески мелкие и пылеватые, если УГВ ниже подошвы фундамента более чем на 2 м.

В остальных случаях глубина заложения фундамента принимается в зависимости от расчетной глубины сезонного промерзания грунта d_f (табл. 38 [10]), которая определяется по формуле

м

где d_fn – нормативная глубина промерзания, принимаемая по схематической карте рис. 4 [10], принимаем 0,9 м; k_h – коэффициент теплового режима здания, принимаемый по табл. 37 [10] принимаем 1.

Окончательной глубиной заложения фундамента принимаем 2 м как наибольшую из величин, полученных при анализе вышеуказанных факторов. Схема расположения здания по вертикали на геологическом разрезе приведена на рис. 3.

Определение размеров фундамента в плане

Критерии выбора размеров подошвы фундамента основываются на требованиях расчета оснований по предельным состояниям. Расчет фундаментов по второй группе предельных состояний (деформациям) ведется в предположении линейной деформируемости основания, которая реализуется при выполнении следующих условий:

(9)

где Р_ср – среднее давление по подошве фундамента, кПа; R – расчетное сопротивление основания, кПа; P_max и P_min – соответственно максимальное и минимальное краевые давления, кПа.

Среднее давление под подошвой фундамента находят по формуле

, (10)

где N – результирующая вертикальная сила на обрез фундамента, кН; b и l – соответственно ширина и длина подошвы фундамента, м; Длина подошвы фундамента l = b, в зависимости от соотношения нагрузок на фундамент  рекомендуется принимать в диапазоне 1,2…1,8, в нашем случае принимается 1,8. _mt – осредненный удельный вес фундамента и грунта на его уступах (принимается в диапазоне 20…22 кН/м³); d – глубина заложения подошвы фундамента от поверхности планировки, 1,1 м;

q – пригруз на поверхности основания от складируемых материалов и транспортных средств, принимается не менее 20 кН/м² для промышленных зданий и 10 кН/м² для гражданских зданий.

Краевые давления под подошвой фундамента находят по формуле

(11)

где Q– результирующая горизонтальная сила на обрез фундамента, кН; W – момент сопротивления подошвы фундамента

W = b(b)²/6=0,54 b³

Для круглых фундаментов в плане W = r³/4).

Расчетное сопротивление грунта R характеризует уровень напряжений в грунте, при котором основание еще можно считать линейно деформируемой средой. R находят по формуле

=

=

= (12)

где _c1 и _c2 – соответственно коэффициенты условий работы грунтового основания (табл. 3 [Error: Reference source not found] или 43 [10]); k – коэффициент, принимаемый равным k = 1 – если прочностные характеристики грунта (c_II и _II) определены непосредственными испытаниями и k = 1,1 – если они определены по таблицам прил. 1 [Error: Reference source not found]; M_=0,51; M_q=3,06 и M_c=5,66 – коэффициенты. зависящие от значения _II=20 грунта, залегающего под подошвой фундамента (табл. 4 [Error: Reference source not found] или 44 [10]); k_z – коэффициент, принимаемый равным: при b < 10 м – k_z = 1, при b  10 м – k_z = z_o/b + 0,2, (здесь z_o = 8 м); b – ширина подошвы фундамента; _II и _II^’ – осредненные расчетные значения удельного веса грунтов, залегающих соответственно ниже и выше подошвы фундамента; c_II – расчетное значение удельного сцепления грунта под подошвой фундамента; d₁ – расчетное значение глубины заложения фундамента (2 м); d_b – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (при ширине подвала В  20 м и глубине более 2 м d_b = 2 м, при В > 20 м d_b = 0).

Расчетные значения _II , c_II и _II находятся для слоя грунта толщиной z ниже подошвы фундамента: z=b/2 при b < 10 м и z=z₁+0,1b при b  10 м (z₁ = 4 м). Если толща грунтов, расположенных ниже подошвы фундаментов в пределах указанного диапазона, неоднородна по глубине, то принимаются осредненные значения ее характеристик, определяемых по формуле

(13)

где X_i – значение характеристики i^-того инженерно-геологического элемента; h_i – толщина i^-того инженерно-геологического элемента (ИГЭ).

Удельный вес грунта выше подошвы фундамента определяет по формуле 13

кН/м³.

Если уровень грунтовых вод (УГВ) находится выше глубины z, определение расчетных значений _II и _II^’ производится с учетом взвешивающего действия воды, то есть в формулу Ошибка! Ошибка связи. для ИГЭ, расположенных ниже УГВ подставляются значения удельного веса взвешенного в воде грунта _sb,i.

В нашем случае в основании фундамента на глубину z=b/2=3/2=1,5 м. Где ширина подошвы фундамента принимается предварительно по условию (9) для среднего давления при действующей нагрузке и расчетном сопротивлении грунта основания R₀=225 кПа по табл. 47 [10] для I_L<0 и e=0.82. Площадь подошвы фундамента А=N/R₀=2791/225=12,4 м². Предварительную ширину подошвы фундамента определяем как м.

Определение ширины подошвы фундамента с учетом условий (9) выполняем графоаналитическим методом, который заключается в следующем:

В системе координат (по оси абсцисс b в метрах, по оси ординат P, R в кПа) строятся графики уравнений R=f(b), 1.2R=f(b), P_cp=f(b), P_max=f(b). Формула Ошибка! Ошибка связи. является уравнением прямой Ошибка! Ошибка связи., формулы Ошибка! Ошибка связи. и Ошибка! Ошибка связи. – уравнениями ги

перболы P_cp=f(b), P_max=f(b). Чтобы построить график зависимости Ошибка! Ошибка связи., необходимо определить величины R при двух значениях b (например, при b=0 и при b=4 м). Чтобы построить графики зависимости P_cp=f(b) или P_max=f(b) необходимо определить их величины при нескольких (не менее трех) значениях b (например, при b=2 м, b=3 м и b=4 м). Построение графиков можно выполнять в произвольном масштабе при с обеспечением точности определения ширины подошвы фундамента до 0,2 м. Ординаты соответствующих графиков вычисляем в таблице 2.