Расчёт ленточного фундамента на естественном основании

Глубина заложения фундамента

Глубина заложения ленточного фундамента определяется с учетом следующих условий: 1) глубины промерзания грунта; 2) грунтовых условий; 3) конструктивных особенностей.

Принимаем глубину заложения фундамента от планировочной отметки d = 1,4 м, что больше глубины промерзания грунта, равной 1,2 м. Относительная отметка подошвы фундамента «-1,550» (по оси «А»).

Определение расчетного сопротивления грунта

Расчетное сопротивление грунта определяем по формуле

где g_С1 и g_С2 - коэффициенты условий работы принимаем по табл. 3«СП 45.13330.2010. Земляные сооружения, основания и фундаменты. Актуализированная редакцияСНиП 3.02.01-87»:

g_С1 = 1;      g_С2 = 1;

k – коэффициент, принимаемый равным: k = 1, т. к. прочностные характеристики грунта (j и с) определены непосредственными испытаниями;

M_g, M_q, M_c – коэффициенты принимаемые по табл. 4:

M_γ = 0,91;   M_q = 4,64;   M_c = 7,14;

k_z – коэффициент, принимаемый равным: при b<10 м — k_z = 1;

b = 1,4 м - ширина подошвы фундамента;

g_II –осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента,

g_II = (19,6 ∙ 6,15 + 11 ∙ 0,3 + 19,5 ∙ 0,4 + 17,1∙3,8) / (6,15 + 0,3 + 0,4 + 3,8) = 18,46 кН/м³.

 

Рисунок 4.3 – Схема к определению расчетного сопротивления грунта

 

g^′_II - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих выше подошвы фундамента,

g^′_II = (14,3∙0,9 + 19,6∙0,45)/(0,9+0,45) = 16,07 кН/м³;

с_II – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента,

с_II = 20 кН/м²;

d₁ – глубина заложения фундаментов,

d₁ = 1,4 м;

d_b – глубина подвала (отсутствует).

R = ∙ [0,91 ∙ 1∙ 1,4 ∙18,46 + 4,64 ∙ 1,4 ∙ 16,07 + (4,64 - 1) ∙ 0 ∙ 16,07 + +7,14 ∙ 20] = 270,71 кН/м²

 

Определение ширины фундаментных подушек

Вычисляем требуемые конструктивные характеристики фундамента с учетом определенных ранее нагрузок.

Учитывая расположение фундаментных плит в плане вплотную друг к другу, при длине плит l=1,2 м на участке длиной l=3,75 м требуемая ширина определяется по формуле:

b_тр=A/l, где

A = b∙l = A = N_II / R₀ = 695,74/270,71= 3,57м²,

здесь R₀ – расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента. Таким образом, требуемая ширина фундаментных подушек

b_тр=A/l=3,57/3,75=0,9 м

Ширину фундаментной подушки под наружными стенами принимаем с учетом номенклатуры железобетонных изделий b=1,2 м.

 

Определение фактического давления на грунт под подошвой фундамента

,

G_ф,гр = G_ф + G_гр1 + G_гр2 + G_n + G_ф.б.,

где G_ф – вес фундаментной подушки равный:

G_ф = 1,2∙ 0,3 ∙ 3,75 ∙ 23 = 31,05 кН;

G_гр1 – вес грунта на обрезе фундамента с внешней стороны,

G_гр1 = 1,4∙ 0,3 ∙ 3,75∙ 16,7 = 26,30 кН;

G_гр2 – вес грунта на обрезе фундамента с внутренней стороны,

G_гр2 = 1,42∙ 0,3 ∙ 3,75∙ 16,7 = 26,67 кН;

Рисунок 4.4 – Схема к определению фактического давления на грунт под подошвой фундамента

G_n – вес пола 1 этажа,

G_n = 0,20 ∙ 0,4 ∙ 3,75∙ 23 = 6,9 кН;

G_ф.б. - вес неучтенных фундаментных блоков ниже пола

G_ф.б. = 0,6 ∙ 0,6 ∙ 3,75 ∙ 18 = 24,3 кН;

G_ф,гр = 31,05 + 26,30+ 26,67+ 6,9 + 24,3 = 115,22кН;

P_max = 180,21 кН/м²<1,2 ∙ R = 1,2 ∙ 270,71 = 324,85 кН/м²

P_min = 129 кН/м²> 0.

Условие выполняется

 

По расчету приняты плиты ленточных фундаментов ФЛ 12.12.3.

 

Расчет осадки фундамента

 

Определяем осадку фундамента под наружную стену. Метод послойного суммирования рекомендуется «СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*» для расчета осадок фундаментов шириной менее 10 м.

Для расчета этим методом грунт под подошвой фундамента разбиваем на слои толщиной h_i=0,2·b и определяем на каждой из этих глубин напряжение от собственного веса по формуле:

,

где n – число слоев в пределах толщи;

g_i – удельный вес грунта i-го слоя;

h_i – толщина i-го слоя;

Вертикальное дополнительное напряжение

σ_{zp =}a ∙ σ_zр0

a – принимается по табл. 1 прил. 2 «СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*»

σ_zр0 – дополнительное напряжение на подошве фундамента.

По полученным значениям s_zq и s_zp строим эпюры давлений на разных глубинах. Эти эпюры строим до нижней границы активной зоны, которую устанавливаем из условия s_zp£ 0,2s_zq. Величина осадки фундамента определяется по формуле:

,

Далее проверяем условие: S = åS_i£S_u,

где S_u – определяется по прил. 4 СП – S_u = 8 см.

Для данного варианта фундамента толщина слоя h_i£ 0,2b= 0,2 ∙ 1,2 = 0,24 м, где b = 1,2 м – ширина фундамента. Разбиваем толщу грунта на слои с h_i = 0,24 м.

Принимаем h₁ = 1,4 м– глубина заложения фундамента; h₂=..= h_i = 0,24 м.

Определяем природные напряжения s_zq для каждого слоя по формуле:

; ;

; ;

.

Определяем дополнительные напряжения s_zp для каждого слоя по формуле:

σ_{zp =}a ∙ σ_zр0

 

где σ_zP0 = P_ср – σ_zg0 = 154,60 – 23,38 = 131,22 кН/м²

σ_g0 = 23,38 кН/м² – природное напряжение на отметке подошвы фундамента;

a – коэффициент, принимаемый по прил. 2 табл. 1 «СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*» для ленточных фундаментов при h ≥ 10, в зависимости от относительной глубины, равной .

Определяем средние дополнительные напряжения для каждого слоя по формуле:

где  - дополнительные напряжения на верхней и нижней границах i – го слоя.

Определяем осадки слоев по формуле:

где b = 0,8 - безразмерный коэффициент;

Е_0i – модуль деформации слоя.

Значение полной стабилизированной осадки грунтовой толщи S по методу суммирования определяем как сумму осадок элементарных слоев грунта по формуле:

Все вычисления сводим в таблицу. Суммирование осадок производим выше нижней границы сжимаемой толщи, которая определяется по формуле:

σ_zp≤ 0,2 ∙ σ_zg

Граница сжимаемой толщи h_сж.т. = 5,5 м.

σ_zp = 19,68 кН/м²< σ_zg ∙ 0,2 = 0,2 ∙ 122,14 = 24,42 кН/м²

Суммарная осадка фундамента S = 3,14 см < S_u = 8 см.

Вывод: Расчетная стабилизированная осадка грунта S = 3,14 см меньше средней предельно допустимой осадки S_u = 8 см. Следовательно, проектируемый фундамент отвечает требованиям проверки по деформациям.

 

 

Рисунок 4.7 – Расчетная схема и таблица расчета осадки фундамента