Фундамент на искусственном основании

Исходные данные

В качестве материала подушки принимаем песок средней крупности. Укладываем слоями и уплотняем до состояния средней плотности е < 0,55,  = 1,6…1,65 г/см³, , Е = 31000 кПа.

Выбор глубины заложения

7. В зависимости от ИГУ площадки

За несущий слой принимаем суглинок

8. В зависимости от климатических условий

Место строительства – г. Челябинск

Нормативная глубина промерзания:

  = 1,51 м

 = 43 (СНиП 23-01-99 «Строительная климатология»)

 – 0,23 м для суглинка

Расчетная глубина промерзания

 =1,66 м

 – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимается по СНиП 2.02.01-83* для неотапливаемых зданий  = 1,1

9. В зависимости от конструктивных особенностей здания

Конструктивное решение здания предусматривает наличие подвала.

=2,8 м

Высота подвала

 = 2 м

Толщина пола подвала

 = 0,2 м

Толщина плиты

 = 0,6 м

Проектируем фундамент с глубиной заложения не менее = 2,8 м

Принимаем глубину заложения d= 2,8 м.

Расчетное сопротивление грунта искусственного основания

В соответствии со СНиП 2.02.01 – 83*, принимаем для плотного песка средней крупности расчетное сопротивление R₀ = 500 кПа.

Предварительная площадь подошвы фундамента

d = 2,8 м

 кПа

 = 20,14 м²

b = l =  = 4,48 м

Принимаем: b = l =  м

Уточнение значения расчетного сопротивления

В соответствии со СНиП 2.02.01 – 83* для фундамента с глубиной заложения d = 2,8 м >2 м расчетное сопротивление определяем по формуле:

b =  м

d = 2,8 м

 = 1 м

 = 1 м

– осредненное расчетное значение удельного веса грунта, залегающего выше подошвы фундамента:

 = 12,87 кН/ м³

 – коэффициент, принимаемый для песчаных грунтов

 – коэффициент, принимаемый для песчаных грунтов

 = 721,32 кПа

 

 

Конструирование фундамента

 

Определение собственного веса фундамента и веса грунта на его уступах

 = 23,38 м³

 = 33,32 м³

·23,38 = 584,5 кН

 = 12,87·33,32 = 428,83 кН

 

 

Проверка давления по подошве

 = 0,08 м

 = 545,92 кПа

 = 437,13 кПа

Требуемые условия:

 = 491,53 кПа < R = 721,32 кПа

 кПа

Расчет прочности фундамента на продавливание

Площадь продавливания:

 =0,5(1,1+2·1,35+4,5)0,35 = 1,45 м²

Среднее арифметическое величины периметров верхнего и нижнего основания пирамиды продавливания:

 = 2,45 м

 МПа (для бетона В15)

  = 655,1 кПа

Продавливающая сила:

 = 949, 9 кН

 = 2480,63 кН

 = 949,9 кН <  = 2480,63 кН

Условие выполняется, прочность достаточна.

Расчет ростверка на смятие торцом колонны

Расчетное сопротивление бетона смятию:

 кН/м²

Площадь смятия:

 

, т.к. распределение местной нагрузки по площади смятия равномерное

 кН

Условие прочности выполняется.

 

Определение размеров песчаной подушки

Задаемся толщиной подушки:

При заданном коэффициенте пористости е = 0,55, вычислим пористость песка:

 = 0,36

Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды:

 = 5,89 кН/м³

 

Проверим условие  (прочность подстилающего слоя)

 = 545,92 – 29,04 = 516,88 кН/м²

Грунт	Номер точки	z, м	, кПа			α	, кПа	E, кПа
Песок средней крупности γII = 5,89 кН/м3	0	0	29,04	1	0	1	516,88	31000
	1	1,7	39,05	1	0,76	0,816	421,77
Суглинок γII = 8,9 кН/м3	2	3	50,62	1	1,33	0,555	286,87	10000
	3	4,5	63,97	1	2,0	0,336	173,67
	4	6	77,32	1	2,67	0,219	113,2
	5	7,5	90,67	1	3,33	0,151	78,05
	6	8,4	98,68	1	3,96	0,11	56,86

 

Расчетное сопротивление грунта, подстилающего подушку на глубине z:

Ширина условного фундамента:

̶ a

= 23,6 м²

 = 0

̶ a =  = 4,9 м

 

– осредненное расчетное значение удельного веса грунта, залегающего выше подошвы фундамента, принимаемое:

 кН/м³

 кПа

 кПа

Прочность слабого подстилающего слоя не обеспечена. Дальнейшее увеличение толщины подушки нецелесообразно ввиду больших объемов земляных работ.

Ширина песчаной подушки на отметке подошвы:

 = 6,46 м

Принимаем  = 6,5 м

Ширина песчаной подушки поверху:

 м

 

Расчет осадки

 Расчет осадки производим методом послойного суммирования (метод СНиП 2.02.01-83*).

Грунт	Номер точки	z, м	, кПа			α	, кПа	E, кПа
Песок средней крупности γII = 5,89 кН/м3	0	0	29,04	1	0	1	516,88	31000
	1	1,7	39,05	1	0,76	0,816	421,77
Суглинок γII = 8,9 кН/м3	2	3	50,62	1	1,33	0,555	286,87	10000
	3	4,5	63,97	1	2,0	0,336	173,67
	4	6	77,32	1	2,67	0,219	113,2
	5	7,5	90,67	1	3,33	0,151	78,05
	6	8,4	98,68	1	3,96	0,11	56,86

 

Осадка основания S определяется методом послойного суммирования по формуле:

Полученное значение осадки сравниваем с допустимым:

Осадки:

 = 0,026 м

 = 0,046 м

 = 0,035 м

 = 0,022 м

 = 0,014

 = 0,006

= 0,119 м = 11,9 см

 = 8 см

Осадка фундамента превышает допустимую.

Выводы

Фундамент на естественном основании не может быть принят за основной вариант фундамента из конструктивных соображений.

При устройстве фундамента на искусственном основании не обеспечивается прочность слабого подстилающего слоя.

Наиболее целесообразным вариантом фундаментов для заданного сооружения является свайный фундамент.