Вариантное проектирование фундаментов здания

  Проверим, выполняется ли условие Р_min ≥  0.

р_min = р - М_ІІ/W =246,15 – 19,19/0,167 = 131,24 кПа.

  Условие (3)  выполняется, так как Р_min = 131,24 кПа > 0.

  Условия (1) и (2) должны удовлетворяться с  требуемой  экономичностью. При устройстве монолитного фундамента допускается недогрузка до 5%, а в случае применения стандартных сборных фундаментов – до 10%. Недогрузка вычисляется по формуле:

  Δ = (R – Р)/Rּ100% ≤ (5 – 10)%

  Для условия (1):

  Δ = (402,55 –246,15)/402,55ּ100%  = 38,85 %.

  Для условия (2):

  Δ = (483,06–361,06)/483,06 ּ100% = 25,2%.

  Устройство  данного фундамента является неэкономичным, но так как все 3 условия выполняются, принимаем выбранный размер подошвы фундамента ФЛ 10.

     9.1.4. Определение высоты песчаной подушки 

   В данном случае принимаем висячую  подушку. Первоначально задаемся высотой подушки h_cs = 1 м. При этом на уровне низа подушки должно соблюдаться условие:

   σ_zp + σ_zg ≤ R_z,

где σ_zg – природное давление (от собственного веса грунта) на кровлю слабого слоя, кПа:

   σ _zg = γ_пּh_сs +  σ_zg0,

где σ_zgo = γ_ІІ^'· d = 18,54·2,55 = 42,28  кПа;

γ_п - удельный вес песчаной подушки, принимается с учётом взвешивающего действия воды:

γ_п = (19,6·0,45+0,55∙(26,6-10)/(1+0,63))/1 = 14,42 кН/м³;

  σ _zg = 14,42ּ1 +  42,28 = 56,7 кПа,

σ_zр – дополнительное давление на кровлю слабого слоя от внешней нагрузки:

σ_zр  = αр_0ΙΙ,

где α – коэффициент изменения дополнительного давления на глубине основания, учитывающий форму подошвы фундамента [3, табл. 1, прил. 2] (при ξ = 2∙z/b = 2ּ1/1 = 2 где z = 1 м – расстояние от низа подошвы фундамента до слабого подстилающего слоя, α = 0,55);

p_oII = P- σ_zgo = 246,15 - 42,28 = 203,87 кПа;

σ_zр  = 0,55 ּ 203,87 = 112,13 кПа,

R_z – расчетное сопротивление грунта для условного фундамента, опирающегося на слабый слой. R_z вычисляют по [3, формула (7)] с учетом характеристик слабого слоя и ширины подошвы условного фундамента b_z:

           γ_с1 ּγ_с2

  R =       k      ּ [M_γּ k_z ּb ּ γ_II + M_qּ d_l ּ γ_II^'  + (M_q – 1) ּ d_bּ γ_II^' + M_cּ C_II ], 

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 = (200 + 37,44 + 0,37 + 8,34)/112,13 = 2,2 м;

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

γ_II = ((27-10)/(1 + 0,83)∙4,05 +20∙0,35)/4,4 = 10,14 кН/м³;

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

γ_II' = (19,6·0,45+0,55∙(26,6-10)/(1+0,63) + 18,4∙1,95 + 19∙0,6)/3,55 = 17,38 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 = 3,7 - 2,1-0,2 = 1,4 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 =  1,4 + 0,2∙ 22/ 17,38 = 1,65 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   ּ [0,46ּ 1 ּ2,2 ּ 10,14 + 2,83ּ 1,65ּ 17,38 + (2,83 – 1) ּ 1,95ּ 17,38 + 5,41ּ 9.4 ] = 229,55 кПа.

  Условие σ_zp + σ_zg ≤ R_z, так как 56,7 + 112,13 = 168,83 кПа < 229,55 кПа.

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

Δ = (229,55 -168,83)/229,55∙100% = 26,5 %.

Изменим мощность подушки. Возьмем h_cs = 0,6 м.

При этом на уровне низа подушки должно соблюдаться условие:

   σ_zp + σ_zg ≤ R_z,

 σ _zg = γ_пּh_сs +  σ_zg0,

где σ_zgo = γ_ІІ^'· d = 18,54·2,55 = 42,28  кПа;

γ_п - удельный вес песчаной подушки, принимается с учётом взвешивающего действия воды:

γ_п = (19,6·0,45 + 0,15∙(26,6-10)/(1+0,63))/0,6 = 17,25 кН/м³;

  σ _zg = 17,25ּ0,6 +  42,28 = 52,63 кПа,

σ_zр – дополнительное давление на кровлю слабого слоя от внешней нагрузки:

σ_zр  = αр_0ΙΙ,

где α – коэффициент изменения дополнительного давления на глубине основания, учитывающий форму подошвы фундамента [3, табл. 1, прил. 2] (при ξ = 2∙z/b = 2ּ0,6/1 = 1,2 где z = 0,6 м – расстояние от низа подошвы фундамента до слабого подстилающего слоя, α = 0,755);

p_oII = P- σ_zgo = 246,15 - 42,28 = 203,87 кПа;

σ_zр  = 0,755ּ203,87 = 153,92 кПа,

R_z – расчетное сопротивление грунта для условного фундамента, опирающегося на слабый слой. R_z вычисляют по [3, формула (7)] с учетом характеристик слабого слоя и ширины подошвы условного фундамента b_z:

           γ_с1 ּγ_с2

  R =       k      ּ [M_γּ k_z ּb ּ γ_II + M_qּ d_l ּ γ_II^'  + (M_q – 1) ּ d_bּ γ_II^' + M_cּ C_II ], 

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 = (200 + 37,44 + 0,37 + 8,34)/153,92 = 2,25 м;