V. Вариантное проектирование

1. Фундамент на естественном основании

1.1. Определение глубины заложения фундамента

Проектирование фундамента на естественном основании начинается с назначения глубины заложения подошвы.

Глубина заложения подошвы фундамента на естественном основании (ленточные, отдельно стоящие и пр.) зависит от трех основных факторы:

1. Инженерно-геологических условий площадки строительства;

2. Климатических условий района (от глубины сезонного промерзания);

3. Конструктивных особенностей здания, наличие подземной части (подвалов, приямков, каналов, фундаментов существующих зданий).

1. Инженерно-геологические условия

Срезаем почвенно-растительный слой до абс. отм. +10,000 (планировочная отметка). В несущий слой (песок пылеватый) фундамент необходимо заглубить на 0,5 м, следовательно глубина заложения фундамента d = 6,5 м.

2. Климатические условия

Основными климатическими факторами, влияющими на глубину заложения фундаментов, являются промерзание и оттаивание грунтов.

Глубина заложения фундамента определяется по формуле:

;

где d_f – расчетная глубина промерзания (м):

;

где k_n = 0,6 – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения на глубину промерзания грунтов у фундаментов;

= 1,1 м - коэффициент условий промерзания грунта, учитывающий изменчивость климата;

d_fn0 = 1,2 м – нормативная глубина промерзания, определяема по схематической карте нормативных глубин промерзания глин и суглинков. Для песков и супесей значения d_fn, найденные по карте, необходимо увеличить на 20 %, поэтому

d_fn = 1,1 м*1,2 = 1,32м

По климатическим условия глубина заложения фундамента d = 1,4 м

3. Конструктивные особенности здания

Минимальная высота монолитного фундамента под сборные железобетонные колонны определяется по конструктивным соображениям из условия жесткого защемления колонны в фундамент:

h_ф = а_ст + 0,2 + 0,05 = 0,6 + 0,2 + 0,05 = 0,85 м;

где а_ст – глубина стакана, берется не менее максимального размера сечения колонны;

0,2 м – минимальная толщина днища стакана, м;

0,05 м – толщина защитного слоя бетона, м.

С учетом, что обрез фундамента располагается на отм. -0,150 от планировочной, принимаем глубину заложения фундамента d = 1,0 м

Исходя из этих факторов, принимаем глубину заложения фундамента d = 6,5 м.

1.2. Определение размеров подошвы фундамента

После назначения глубины заложения фундамента в первом приближении определяется требуемая площадь его подошвы:

,

где N₂ – нормативная вертикальная нагрузка по обрезу фундамента, кН или кН/м (на один погонный метр стены);

R₀ – условное расчетное сопротивление основания, кПа;

γ_ср – среднее значения удельного веса фундамента и грунта выше подошвы фундамента в пределах d, принимаем 20 кН/м³ – для бесподвальных сооружений.

d – глубина заложения фундамента, м.

При наличии момента требуемую площадь увеличивают на 20 %.

Ширина подошвы фундамента прямоугольной формы будет равна:

,

где k = l/b = 0,6/0,4 = 1,5 – коэффициент соотношения сторон подошвы фундамента, обычно принимается равным отношению поперечных размеров сечения колонн.

После приближенного определения размеров подошвы фундамента определяем требуемую площадь его подошвы:

,

где R – расчетное сопротивление грунта определяется по СНиП 2.02.01-83* по формуле Н.П. Пузыревского:

где = 1,25 и= 1,2 - соответственно коэффициенты условий работы основания и здания (табл. 3 СНиП 2.02.01-83*);

k – коэффициент надежности (k=1, так как прочностные характеристики грунта иС_II определены непосредственными испытаниями);

M_γ = 1,68, M_g = 7,71, M_c = 9.58 - безразмерные коэффициенты, принимаемые по таблице 4 СНиП 2.02.01-83*, в зависимости от угла внутреннего трения грунта ();

k_z = 1 – коэффициен;

b = 1,8 м - ширина подошвы фундамента;

= кН/м² - осредненные расчетные значения удельного веса грунта, залегающего ниже подошвы фундамента (с учетом взвешенного воздействия воды).

=7,96 кН/м² - осредненные расчетные значения удельного веса грунта, залегающего соответственно выше подошвы фундамента.

d₁ = 6,5 м - глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений

с_II - расчетное сцепление грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа.

Принимаем размеры фундамента b = 2,1 м; l = 1,4 м