7.2 Предварительный выбор основных размеров фундамента

7.2.1 Глубина заложения фундамента

Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов:

d_fn = d₀ · М_t^0.5,

где d₀ = 0,23 – для суглинков и глин.

M_t = 13+12,4+6+3,7+10 = 45,1 – коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе.

d_fn = 0,23 · 45,1^.5 = 1,5 м.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта

d_f = k_h · d_fn,

где k_h = 0,5 – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания без подвалов при температуре внутреннего воздуха +20^оС.

d_f = 0,5 ·1,5 = 0,75 м.

Предварительно принимаем минимальную глубину заложения фундаментов: d = 1,95 м.

Рис.7.2.1. К расчету глубины заложения фундамента

7.2.2 Размеры стаканной части фундамента

Величина заделки решетчатой колонны в фундамент

h_з = 1,2 м.

Глубина стакана

h_с = h_з + 0,05,

h_с = 1,2 + 0,05 = 1,25 м,

Принимаем h_с = 1,25 м.

Минимальная высота фундамента

H_{f min} = h_с + 0,2,

H_{f min} = 1,25 + 0,2 = 1,45 м.

Принимаем для дальнейшего расчета высоту фундамента: H_f = 1,8 м.

Минимальные длина и ширина подоколонника

l_п = h_кол + 2 · 0,075 + 2 · l_w,

b_п = b_кол + 2 · 0,075 + 2 · b_w,

где l_w = b_w = 0,175 м – минимальные толщины стенок стакана расположенные соответственно параллельно и перпендикулярно плоскости действия изгибающего момента.

h_кол = 1,9 м – высота сечения колонны ,

b_кол = 0,5 м – ширина сечения колонны ,

b_w = 0,175 м – толщина стенки стакана в первом приближении.

l_п = 1,9+2 · 0,075 + 2 · 0,175 = 2,4 м,

b_п = 0,5+2 · 0,075 + 2 · 0,175 = 1 м.

Принимаем следующие размеры подколонника:

l_п = 2,7 м,

b_п = 1,2 м.

Толщина стенки стакана расположенной параллельно плоскости действия изгибающего момента

l_w = (l_п - h_кол – 0,15) / 2,

l_w = (2,4 – 1,9 – 0,15) / 2 = 0,325 м.

Толщина стенки стакана расположенной перпендикулярно плоскости действия изгибающего момента

b_w = (b_п - b_кол – 0,15) / 2,

b_w = (1,2 – 0,5 – 0,15) / 2 = 0,275 м.

7.2.3 Размеры подошвы фундамента

Расчетное значение момента на уровне подошвы фундамента

М = М_max + Q_соот · H_f,

М = 210,29 + 12,2 ·1,8 = 228.6 кН·м.

Длина и ширина подошвы:

l = (N_{о ser} / (m · (R₀ -  · d))^0.5,

l = (780,44/ (0,8 · (160- 20 · 1,65)))^0.5 = 2,75 м,

b = l  m =2,70 · 0,8 = 2.16 м.

m=0,8 - коэффициент соотношения сторон фундамента.

Принимаем предварительно размеры подошвы: l = 3,3м, b = 2,4 м.

Для внецентренно нагруженного фундамента должны выполняться следующие условия:

1) для среднего давления

Р < R₀,

где Р – среднее давление на грунт

Р = N_ser / (b · l),

N_ser – сила под подошвой фундамента

N_ser =  · b · l · d + N_{о ser},

N_ser = 20 · 2,4 · 3,3 · 1,5 + 78,44 = 996,44 кН.

Р = 996,44 / (2,4 · 3,3) = 125,8 кПа < R₀ = 160 кПа - условие выполняется.

2) для максимального краевого давления при эксцентриситете относительно одной главной оси инерции подошвы фундамента

P_max  1,2 · R₀,

где P_max – максимальное давление на грунт

P_max = N_ser / (b · l) + М_ser / (b · l² / 6),

P_max = 996,44 / (2,4 · 3,3) + 182,8 / (2,4 · 3,3² / 6) = 167,75 кПа,

P_max = 167,75 кПа  1,2 · R₀ = 1,2 · 160 = 192 кПа - условие выполняется.

Рис. 7.2.3 План Фундамента