3. Установление глубины заложения фундамента.

Место строительства - г. Санкт-Петербург.

Полы – по грунту.

Нормативная глубина промерзания:

d_fn= 1,2м.

Расчётная глубина промерзания:

d_f = k_h  d_fn= 0,61,2= 0,72 м

где k_h= 0,6 (полы по грунту, 15⁰С).

Глубина расположения подземных вод:

d_= 5 м >d_f + 2 м = 0,72 + 2 = 2,72 м.

Принимаем d>d_f =0,72 м

4. Определениерасчетного сопротивления грунта.

R₀ = _с1 _с2 ( М_  b  _II + М_g  d₁  _II^’ + М_c  C_II )

Рис. 4.1 «Расчетная схема для определения условного расчетного сопротивления грунтов»

Табл. 4.1 «Определение расчетного сопротивления грунта»

Виды грунта по подошве.	с1	с2	II	М	Мg	Мc	II, кН/м.	II^’, кН/м.	d, м.	CII, кПа
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
глина	1,2	1,05	16	0,36	2,43	4,49	19,4	19,4	0,72	43
суглинок	1,2	1,05	12	0,23	1,94	4,42	18,0	19,4	4,5	12
песок средней крупности	1,4	1,3	34	1,55	7,22	9,22	17,0	14,12	9,3	-

Допустим, что здание имеет жесткую конструктивную схему.

Отношение длины здания к его высоте L/H= 48/18,2 = 2,64.

_sb3 = ( _s - _ ) / ( 1 + e₃ ) = ( 26,5 – 10 ) / ( 1 + 0,76 ) = 9,38 кН/м.

_sb2 = ( _s - _ ) / ( 1 + e₂ ) = ( 26,8 – 10 ) / ( 1 + 1,07 ) = 8,12 кН/м.

е₂ = ( 1 +  )  _s / _II – 1 = (1 + 0,39)  ( 26,8 / 18,0 ) –1 = 1,07;

_II3^’ = (  _IIi  h_i ) /  h_i = ( 19,4  4,5 + 18,0  0,5 + 8,12  4,3 ) / ( 4,5 + 4,8 ) = 14,12 кН/м³.

R₀₁ = 1,2  1,05· (0,36119,4 + 2,430,7219,4 + 4,4943) = 322,05 кПа.

R₀₂ = 1,2  1,05· (0,23118,0 + 1,944,519,4 + 4,4212) = 285,44 кПа.

R₀₃ = 1,4  1,3 · (1,55117,0 + 7,229,314,12) = 1773,5 кПа.

Вывод:1.Все слои пригодны в качестве основания под фундамент.

2. При отсутствии других ограничений целесообразно выполнить фундаменты с минимальной глубиной заложения, равной 0,72 м.

5. Предварительная компоновка подземной части.

а) Фундамент без подколонника при отсутствии подвала.

Минимальная высота фундамента:

H_f,min =h_h + 200 мм;

h_h = h_c + 50мм,

где h_c – высота сечения колонны;

H_f = 400 + 50 + 200 = 650 мм.

Принимаем H_f =900 мм.

Глубина заложения от уровня пола первого этажа.

d = H_f + 0,15 м;

d = 0,9 + 0,15 = 1,05 м,

но, т.к. при такой глубине заложения фундамент выступает над уровнем поверхности земли (-0,200), глубину заложения принимаем 1,1 м.

б) Фундамент без подколонника при наличии подвала.

d = H_f + d_b + 0,15м;

d = 0,9 + 3,0+0,15 =4,05 м.

6. Вариант фундамента на естественном основании. Определение размеров подошвы наиболее нагруженного фундамента (№ 2)

Исходные данные:

Нагрузки по обрезу фундамента: N_0II = 960 кН; М_0II =210 кН·м; F_h = 30 кН.

Высота фундамента H_f = 1,1 м.

Удельный вес материала засыпки равен  =20 кН/м.

Площадь подошвы фундамента:

А = N_0II / (R -  d) = 960/(322,05– 201,1) =3,20м².

Примем соотношение сторон фундамента η = l/b= 1,5, тогда

; b=1,5м.

l= b∙ η = 1,5 · 1,5 =2,19 м; l=2,4 м.

Расчётное сопротивление грунта:

R = _с1  _с2 ( М_  b  _II + М_g  d₁  _II^’ + ( М_g – 1 )  d_b  _II^’ + M_c  C_II );

R=1,21,05· (0,361,519,4+2,43(0,9+0,122/19,4)19,4+(2,43-1)·0·19,4+4,4943) = 309,93 кПа.

Среднее давление по подошве фундамента:

P_II = N_0II /( b l ) +   d < R;

P_II = 960/ (1,52,4)+201,1 = 288,67 кПа < R = 309,93 кПа.

Максимальное давление под краем фундамента:

Р _{max, min} = ;

здесь N_II - суммарная вертикальная нагрузка на основание, включая вес фундамента и грунта на его уступах;

е -эксцентриситет равнодействующей относительно центра тяжести подошвы фундамента.

N_II = N_0II +  d  A = 960 + 20  1,1  3,2 = 1039,2 кН;

е = M_II / N_II =(М _0II + F_II  H _f )/ N_II = (210+30·0,9) / 1039,2= 0,228 м.

Р_max = 1039,2 · (1 + 6 · 0,228 / 2,4) / (1,5 · 2,4) = 453,25 кПа.

P_max = 453,25 > 1,2R = 371,91 кПа.

Р_min = 1039,2 · (1 – 6 · 0,228 / 2,4) / (1,5 · 2,4) = 124,08кПа > 0.

P_max > 1,2R – среднее давление по подошве фундамента превышает расчетное сопротивление грунта, следовательно необходимо увеличить площадь подошвы фундамента.

Примем l=2,4 м, b=2,1 м.

Расчётное сопротивление грунта:

R = _с1  _с2 ( М_  b  _II + М_g  d₁  _II^’ + ( М_g – 1 )  d_b  _II^’ + M_c  C_II );

R = 1,21,05· (0,362,119,4+2,43(0,9+0,122/19,4)19,4+(2,43-1)·0·19,4+4,4943) = 315,21 кПа.

Среднее давление по подошве фундамента:

P_II = N_0II /( b l ) +   d < R;

P_II = 960/(2,12,4)+201,1 = 212,48 кПа < R = 315,21 кПа.

Максимальное давление под краем фундамента:

Р _{max, min} = ;

здесь N_II - суммарная вертикальная нагрузка на основание, включая вес фундамента и грунта на его уступах;

е -эксцентриситет равнодействующей относительно центра тяжести подошвы фундамента.

N_II = N_0II +  d  A = 960 + 20  1,1  2,1  2,4 = 1070,9 кН;

е = M_II / N_II =(М _0II + F_II  H _f )/ N_II =(210+30·0,9) / 1070,9 = 0,22 м.

Р_max = 1070,9 · (1 + 6 · 0,22 / 2,4) / (2,1 · 2,4) = 330,21 кПа.

P_max = 330,21 < 1,2R = 378,25 кПа.

Р_min = 1070,9 · (1 – 6 · 0,22 / 2,4) / (2,1 · 2,4) = 94,91 кПа > 0.