Вариантное проектирование фундаментов здания

где L/H = 9/4,2 = 2,14:

γ_с1 =  1,2; γ_с2  =  1,03 (определяются методом интерполяции);

k = 1,1;

k_z = 1 (b < 10м);

при φ = 18,6^о (супесь) методом интерполирования:

M_γ = 0,46; M_q = 2,83; M_с = 5,41;

b = b_z = A_z= F_υІІ/σ_zр = (300 + 43,2 + 1,11 + 25,03)/148,57 = 2,49 м;

γ_II – осредненное расчетное значение  удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы условного фундамента на глубину равную 2b (2·2,49 = 4,98 м) (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³ ;

γ_II = ((27-10)/(1 + 0,83)∙4,45 +20∙0,53)/4,98 = 10,43 кН/м³;

γ_II' − осредненное расчетное значение  удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента;

γ_II' = (19,6·0,45+0,15∙(26,6-10)/(1+0,63) + 18,4∙1,95 + 19∙0,6)/3,15 = 18,29 кН/м³;

C_II = 9,4 кПа;

d_l = h_s + h_cf∙ γ _сf/ γ_II' ,

где h_s   -  толщина   слоя   грунта   выше   подошвы   фундамента со стороны подвала, м (h_s = 3,3 - 2,1-0,2 = 1 м);

h_cf  -   толщина конструкции пола подвала, м (h_cf = 0,2 м);

g_cf  -  расчетное значение  удельного веса  конструкции пола подвала, кН/м³ (тс/м³) (g_cf  = 22 кН/м³);

d_l =  1 + 0,2∙ 22/ 18,29 = 1,24 м ,

d_b - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B £ 20 м и глубиной свыше 2 м принимается d_b=2 м, при ширине подвала B > 20 м - d_b=0) d_b = 1,95 м.

           1,2 ּ1,03

  R =       1,1   ּ [0,46ּ1ּ2,49ּ10,43 + 2,83ּ 1,24ּ18,29  + (2,83 – 1)ּ1,95ּ18,29 + 5,41ּ9,4 ] = 216,02 кПа.

  Условие σ_zp + σ_zg ≤ R_z, так как 52,63 + 148,57 = 201,2 кПа < 216,02 кПа.

R_z подстилающего слоя не должно превышать суммарное напряжение более, чем на 10 %.

Δ = (216,02 -201,2)/216,02∙100% = 6,9 %. 

   7.5. Определение размеров песчаной подушки в плане 

   Размеры подушки в плане определяются по формулам :

  - понизу

  

  b_cs= b + 2h_cstgα,

    где α - угол распределения напряжений в теле подушки;

  - поверху

  b_cf= b_cs+ 2h_cstg(90-φ);

  φ - угол наибольшей крутизны откоса заменяемого грунта по [1 табл.1].

  В данном случае:

  b_cs= 1,8 + 2ּ0,6ּtg45 = 3 м,

  где α = 45⁰, т.к. различия в деформационных и прочностных характеристиках велики,

  b_cf= 3 + 2ּ0,6∙tg(90^о – 76^о) = 3,3 м,

  где φ = 76⁰.

    Ширина грунтовой подушки должна быть больше ширины фундамента поверху не менее чем на 0,6 м, понизу на 0,4 м. Данное требование выполняется при b_cs = 3 м и b_cf = 3,3 м. 
 
 
 

    
 

      8. Технико-экономическое  сравнение и выбор

оптимального  варианта фундамента

  Технико-экономическая  оценка выполняется для каждого  из разработанных вариантов фундамента и включает в себя определение  объемов основных работ для одного фундамента и подсчет их стоимости.

  

  Стоимость каждого варианта фундамента определяется по укрупненным расценкам стоимости  работ по устройству фундаментов, приведенным  в [1] прил. 8.

^*-  Для варианта фундамента на песчаной подушке объём земляных работ принимается:

а)  в  пределах глубины d (заложение фундамента)   ;

б)  в  переделах высоты (песчаной подушки)  ;

  Объём песчаной подушки устанавливается по её фактическим габаритам.

V_п=(1/3)h_cs(S₁+S₂+√S₁·S₂),

  Сравнивая результаты расчета, делаем вывод, что  фундамент на песчаной подушке наиболее выгоден. 
 
 
 
 

                
 
 

9. Проектирование фундамента на песчаной подушке по другим сечениям

9.1. Сечение 2-2

9.1.1. Выбор материала  подушки

  В качестве подушки принимаем песок средней крупности, средней плотности R=400 кПа.

9.1.2. Выбор глубины заложения фундамента

Глубина заложения  подошвы в данном случае может  быть любая, так как песок средней крупности не обладает пучинистыми свойствами. Учитывая конструктивные особенности здания, принимаем три фундаментных блока h = 0,6 м, один фундаментный блок h = 0,3 м и одну фундаментную подушку h = 0,3 м.

Таким образом, глубина заложения получается d_f = 3∙0,6 + 1∙0,3 + 0,3+

   0,15 = 2,55 м (рис. 7).

   

   Рис. 7. Конструктивная схема фундамента на песчаной подушке

   Сечение 2-2

     

   9.1.3. Определение размеров подошвы фундамента 

  Определяем  ориентировочную площадь фундамента:

А_f = F_υ0ІІ/(R₀- βγ_f·d_f) = 200/(400- 1∙20·2,55) = 0,57 м².

  I приближение:

  Принимаем подушку ФЛ 8 (b =800 мм, h=300 мм).

  Расчетное сопротивление грунта основания  R определяется по [2, прил.3].

  В данном случае для d_f=2,55 м > 2 используем формулу:

  R = R₀[1 + k₁(b – b₀)/b₀] + k₂g ^/_II (d - d₀),

где b, d-соответственно ширина и глубина проектируемого фундамента, м;

γ'_II – расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м³ (кгс/см³);

k₁ – коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, кроме пылеватых песков k₁ = 0,125;

k₂    –     коэффициент,    принимаемый   для   оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, k₂ = 0,25;

b₀=1 м, d₀=2 м;

R₀ – принимается по табл. 1-5 [2], R₀=400 кПа.

γ_II' = (1,95∙18,4 + 0,6∙19,0)/2,55 = 18,54 кН/м³; 

R= 400 ּ [1+ 0,125 ּ (0,8 - 1)/ 1 ] + 0,25 ּ18,54∙ ( 2,55 - 2) = 392,55 кПа.

  Проверим  давление по подошве фундамента с b = 800 мм и h = 300 мм.

  P = (F_υ0ІІ + G _fІІ + G _gлІІ + G _gпрІІ)/А_f

  F_υ0ІІ  = 200 кН.

  Нагрузка  от веса фундамента:

G _fІІ = V_f ּ γ_f,

V_f – объем фундамента;

γ_f - удельный вес фундамента (γ_f = 24 кН/м³).

V_f = 3ּ0,6ּ0,6ּ1  + 1∙0,6∙0,3 + 0,8ּ0,3ּ1 = 1,5 м³.