Определение предварительных размеров подошвы фундамента

 

Предварительное размеры фундаментов назначаются по конструктивным соображениям или из условия, чтобы среднее давление на основание под подошвой не превышало условному значению расчетного давления R0, принятому в соответствии с требованиями, изложенными в приложении 4 СНиП 2.02.01.-83

По найденному значении расчетного давления R0, определяем предварительно площадь фундамента без учета собственного веса фундамента и грунта на обрезах по формуле

(3.3.)


(3.3)

,

 

где F’ — площадь фундамента в первом приближении, м2;


N — сумма всех вертикальных нагрузок /расчетных/ действующих на фундамент, кН;

R0 — условное значение расчетного давления кН/м2;

(3.4.)

Далее находим размеры фундамента в первом приближении. Для квадратного в плане фундамента сторона его определяется по формуле

(3.4)

Для прямоугольного в плане фундамента его меньшая сторона определяется из соотношения

(3.5.)


(3.5)

,

 

где n – задаваемое для фундаментов соотношение сторон

Размеры прямоугольного в плане фундамента под отдельное сооружение можно определить также по формуле

(3.6)

(3.6.)

,

где b1, l1 — соответственно ширина и длина сооружения в плане сечение колонны или стены;

k’ — размер уступа фундамента, вычислявшая по формуле:

 

(3.7.)


(3.7)

Для круглого в плане фундамента его диаметр определяется по формуле:

(3.8.)


(3.8)

Для ленточного фундамента ширина его в первом приближении определяется из условия

(3.9)

(3.9.)

Вычислив приближенную ширину проектируемого фундамента, переходим к определению расчетного давления на грунт основания R согласно СНиП 2.02.01.-83-R кПа определяется:

а) для зданий без подвала

 

R=γc1γc2/ k[Mγkz11+Mqd1γ11+McC11] (3.10)

 

б) для зданий с подвалом

 

R=γc1γc2/ k[Mγkz11+Mqd1γ11+(Mq-1)dbγ11+McC11] (3.11)

 

(3.10)

где γc1γc2 — соответственно коэффициент условий работы грунтового основания и коэффициент условий работы здания и сооружения во взаимодействии с основанием, принимаемые согласно табл. СНиП 2.02.01.-83

— коэффициент надежности, принимаемый равным 1, если испытания грунтов выполнены непосредственно на строительной площадке и 1,1 по косвенным данным (например, по таблицам СНиП);

Mq, Mγ, Mc – безразмерные коэффициенты, принимаемые по табл. 4 СНиП 2.02.01.-83, в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения (табл. 3.2. настоящих указаний);

— меньшая сторона (ширина) подошвы фундамента, м;

d1— глубина заложения фундамента от уровня планировки срезкой или подсыпкой, м;

 

рис.3.2 СХЕМА ФУНДАМЕНТА ДЛЯ ЗДАНИЯ С ПОДВАЛОМ

 

— осредненное (по слоям) расчетное значение объемного веса грунта залегающего выше отметки заложения фундамента, кН/м3;

— то же, но залегающего ниже подошвы фундамента, кН/м3;

— расчетное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

— глубина от пола до подвала, м; если подвала нет то ;

— приведенная глубина заложения фундамента от пола подвала в помещении с подвалом, определяемая по формуле:

(3.12.)

— толщина слоя грунта выше подошвы фундамента, м;

γcf— средневзвешенное расчетное значение объемного веса конструкции пола подвала толщиной , кН/м3.

 

Таблица 3.1.

Значение коэффициентов условий работы γc1 и γc2

ВИДЫ ГРУНТОВ Коэффициент γc1 Коэффициент γc2 для зданий и сооружений с жесткой конструктивной схемой при отношении длинны здания (сооружения) или его отсека к его высоте L:H, равном:
4 и более 1,5 и менее
Крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем и песчаные грунты, кроме мелких и пылеватых 1,4 1,2 1,4
Пески мелкие: Сухие и маловлажные: Насыщенные водой:   1,3 1,2   1,1 1,1   1,3 1,3
Пески пылеватые: Сухие и маловлажные: Насыщенные водой:   1,2 1,1   1,0 1,0   1,2 1,2
Крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем и глинистые грунты с консистенцией 1,2 1,0 1,1
То же с консистенцией 1,1 1,0 1,0

 

Таблица 3.2.

Значение безразмерных коэффициентов Mγ, Mq, Mc:

 

Расчётное значение угла внутреннего трения φп, град. Mγ Mq Mc Расчётное значение угла внутреннего трения φп Mγ Mq Mc
1.00 3.14 0.69 3.65 6.24
0.01 1.06 3.23 0.72 3.87 6.45
0.03 1.12 3.32 0.78 4.11 6.67
0.04 1.18 3.41 0.84 4.37 6.90
0.06 1.25 3.51 0.91 4.64 7.14
0.08 1.32 3.61 0.98 4.93 7.40
0.10 1.39 3.71 1.06 5.25 7.67
0.12 1.47 3.82 1.15 5.59 7.95
0.14 1.55 3.93 1.24 5.95 8.24
0.16 1.64 4.05 1.34 6.34 8.55
0.18 1.73 4.17 1.44 6.76 8.88
0.21 1.83 4.29 1.55 7.22 9.22
0.23 1.94 4.42 1.68 7.71 9.58
0.26 2.05 4.55 1.81 8.24 9.97
0.29 2.17 4.69 1.95 8.81 10.37
0.32 2.30 4.84 2.11 9.44 10.80
0.36 2.43 4.99 2.28 10.11 11.25
0.39 2.57 5.15 2.46 10.85 11.73
0.43 2.73 5.31 2.66 11.64 12.24
0.47 2.89 5.48 2.88 12.51 12.79
0.51 3.06 5.66 3.12 13.46 13.37
0.56 3.24 5.84 3.38 14.50 13.98
0.61 3.44 6.04 3.66 15.64 14.64

 

При глубине заложения фундамента менее 1 м для вычисления R в формулу (3.10) подставляется h=1м, кроме случая, когда основанием являются водонасыщеные, пылеватые пески и глинистые грунты с консистенцией, при котором, глубина заложения принимается фактическая от уровня планировки.

При ширине подвала более 20 м и глубине более 2м, глубина заложения фундамента d принимается равной (глубине исчисляемой от пола подвала).

Определение расчетного давления для оснований, сложенных рыхлыми песками, должно выполняться, на основе специальных исследований.

По найденному в первом приближении расчетному давлению на грунт основания R’ кН/м2 (для ширины фундамента ) вычисляется площадь проектируемого фундамента F» (м2) во второй приближении с учетом его собственного веса и грунта на обрезах фундамента по формуле:

(3.13.)

,

 

где — средний объемный вес материала фундамента и грунта на обрезах, принимаемый равным 20 кН/м3;

d — глубина заложения фундамента, м;

— сумма всех вертикальных нагрузок (расчетных), действующих на фундамент от сооружения, кН.

Далее для площади F" вычисляем новые размеры сторон фундамента в плане в зависимости от вида и формы подошвы по формулам (3.4 — 3.9).

По найденным во втором приближении размерам фундамента определяем вновь расчетное давление на грунт основания R" с учетом новых размеров фундамента, подставляя в формулы (3.10.) и (3.11.) ширину .

Вычисляем по формуле (3.13.) новое значение площади фундамента F с учетом найденной величины R" и собственного веса фундамента и грунта на обрезах.

Для новой площади F аналогичным образом определяем размеры фундамента в третьем приближении. Вычисленные размеры фундамента в третьем приближении сопоставляют с полученными размерами фундамента во втором приближении, и если разница в размерах второго и третьего приближения не превосходит 5%, то дальнейший расчет подошвы фундамента прекращается. Указанному соответствует условие:

(3.14.)

,

где — размеры фундамента во второй приближении, м;

— размеры фундамента в третьем (конечном) приближении, м;

 

Если условие (3.14.) не выполняется, то необходимо продолжить расчеты по определению новых значений расчетного давления и размеров подошвы фундамента.

В том случае, когда размер фундамента в плане окажется меньше чем размер сооружений понизу (диаметр круглых в плане инженерных сооружений — дымовые трубы, водонапорные башни или размеры колонны), то размеры фундамента в плане принимают конструктивно из расчета установки сооружения на фундамент. При этом для круглых в плане сооружений целесообразно принять не сплошной фундамент, a кольцевой, задавшись конструктивно наружным или внутренним диаметром и по известной площади фундамента F определить размеры кольцевого фундамента, т.е.

(3.15.)

или