Рис.2.8.1. К определению глубины заложения фундамента по
конструктивным требованиям

а) Определяем расчетную глубину промерзания d_f несущего слоя грунта:

d_f = k·d_fn = 0,4×1,65 = 0,66 м.

б) Выясняем, зависит ли глубина заложения фундамента от глубины промерзания грунтов. Для этого определяем величину d_f +2 =0,66+ 2 = 2,66м. Т.к. d_w = 3,65 м > d_f + 2 = 2,66 м, то для нашего несущего слоя – суглинок тугопластичный с показателем текучести грунта J_L = 0,27 – глубина заложения фундамента d₁ назначается не менее расчетной глубины промерзания грунта d_f.

в) Определяем глубину заложения фундамента d по конструктивным требованиям (рис.2.8.1):

d = H_f + h_ц = 1,5 + 0,15 = 1,65 м,

где H_f = 1,5 м;

h_ц – высота цоколя, h_ц = 0,15 м.

Так как расчётная глубина промерзания d_f грунта меньше, чем конструктивная глубина заложения d фундамента, то в качестве расчётной глубины заложения фундамента принимаем большую из них, т.е. d = 1,65 м.

Определение размеров подошвы фундамента

Принимаем соотношение размеров сторон подошвы фундамента – h = 0,75.

Исходя из принятого соотношения сторон, определяем предварительные (ориентировочные) размеры подошвы фундамента:

=1,75м.

Тогда длина подошвы фундамента l_f определяется по формуле

=2,33 м.

Округляем значения размеров подошвы фундамента кратными 0,3м в большую сторону:

b_f=1,8м, l_f=2,4м.

Уточняем расчетное сопротивление грунта основания R.

,

где g_с1 = 1,2 и g_с2 = 1,06;

k = 1,0,

для j = 18° – М_g = 0,43, М_q = 2,73, М_с = 5,31,

b_f = 1,8 м;

k_z = 1,0,

b_f = 1,8;

с_II = 17 кПа;

17,5 кН/м³,

g_II – осредненное значение удельного веса грунтов ниже подошвы фундамента:

15,0 кН/м³,

где g₁ - удельный вес грунта ненарушенной структуры ИГЭ-1 (см. выше); g₂ - удельный вес грунта ненарушенной структуры ИГЭ-2; g_sb2 – удельный вес грунта ИГЭ-2 с учетом взвешивающего действия воды, определяется по формуле:

9,65 кН/м³,

где g_w – удельный вес воды, e₄ = 0,71 – коэффициент пористости грунта ИГЭ-2; g_w = 10 кН/м³; g_s2 – удельный вес твёрдых частиц грунта ИГЭ-2; g₃ - удельный вес грунта ненарушенной структуры ИГЭ-3.

=230 кПа.

Определяем максимальное и минимальное краевое давление и среднее давление под подошвой внецентренно нагруженного фундамента в предположении линейного распределения напряжений в грунте.

252,9 кПа;

183,5 кПа;

218,2 кПа,

где W – момент сопротивления подошвы фундамента, определяется по формуле 1,73 м³.

Для исключения возникновения в грунте пластических деформаций проверяем выполнение следующих условий:

= 252,9 кПа < 1,2R = 1,2×230 = 276 кПа;

= 183,5 кПа > 0;

Р_ср = 218,2 кПа < R = 230 кПа.

Все условия выполняются, следовательно фундамент подобран правильно. Однако в основании имеется значительное недонапряжение, составляющее 5,1% > 5%, следовательно, фундамент запроектирован неэкономично, что недопустимо. Принимаем решение уменьшить размеры подошвы фундамента, приняв в качестве расчетных размеры плитной части, равные: b_f = 1,8 м и l_f = 2,1 м. Так как ширина подошвы не изменилась, то нет необходимости пересчитывать R.

Проверяем выполнение условий:

W = 1,32 м³;

290 кПа > 1,2R = 276 кПа;

199 кПа > 0;

244,5 кПа > R = 230 кПа.

Условия не выполняются, следовательно размеры подошвы фундаменты оставляем прежние: b_f=1,8м, l_f=2,4м.

Определение расчётной высоты фундамента

0,4м,

где N_I – расчётная нагрузка, передаваемая колонной на уровне обреза фундамента, N_I = g_f N_II = 1,2×800,0 = 960,0 кН;

222,2 кПа.

Определяем требуемую расчетную высоту плитной части фундамента h_pl по формуле

h_pl = h_0pl + a_s = 0,4 + 0,04 = 0,44 м > 0,3 м, условие выполняется,

Определяем расчетную высоту фундамента H_f по формуле

H_f = h_pl + h_сf = 0,44 + 0,45 = 0,89 м.

Полученную высоту фундамента H_f округляем в большую сторону кратно 0,3 м. Принимаем H_f = 1,2 м.

Так как высота фундамента, требуемая по конструктивным требованиям, больше высоты фундамента, требуемой по расчету, то в качестве расчетной принимаем большую из них, т.е. H_f = 1,5 м.

Конструирование фундамента

Конструирование фундамента выполняем в следующей последовательности. Назначаем количество и высоту ступеней фундамента, принимая их кратно 0,15 м (рис.2.8.2).

Рис.2.8.2. К определению высоты фундамента, конструирования фундамента

Так как h_0pl = 0,4 м £ 0,45 м, то принимаем одну ступень фундамента, при этом высоту ступени назначаем равной 0,45 м, т.е. h₁ = 0,45 м. Тогда окончательная высота плитной части фундамента принимается равной h_pl = 0,45 м, а окончательная рабочая высота плитной части фундамента h_0pl = h_pl – a_s = 0,45 – 0,04 = = 0,41 м.