Определение классификационных признаков грунтов площадки строительства и их расчетных сопротивлений R0.

Глубина заложения фундамента в зависимости от глубины промерзания

назначается в соответствии с п.п. 2.26…2.33 [6]. В глинистых грунтах, мелких и

пылеватых песках подошва фундамента должна закладываться ниже расчетной

глубины сезонного промерзания в данном климатическом районе. Это позволяет исключить возможные неравномерные деформации сооружений, которые могут возникнуть в результате замерзания и морозного пучения этих грунтов под подошвой фундамента и после их оттаивания, так как оба этих процесса идут неравномерно по периметру здания. Величина пучения зависит не только от температуры, вида и разновидности этих грунтов, но и расстояния от уровня подземных вод до глубины промерзания.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта , м определяется по

формуле:

= * =0.6*0,75=0.45

где - нормативная глубина промерзания;

- коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания. Для домов с подвалом или техническим подпольем = 0,6.

Нормативная глубина промерзания для районов, где глубина

промерзания не превышает 2,5 м, определяется по формуле:

=0.28*√7.1=0.75

где - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных

значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном

климатическом районе, принимаемый по СНиП по строительной климатологии и геофизике; (г.Грозный)=|(-3,6)+(-2,3)+(-1,2)|=7,1.

- величина, м, принимаемая для суглинков и глин – 0,23; супесей, песков

мелких и пылеватых – 0,28; песков гравелистых, крупных и средней крупности – 0,30; крупнообломочных грунтов – 0,34.

В данном конкретном случае учитываются ряд условий:

а) конструктивные особенности подземной части здания и самого фундамента; б) климатические условия района строительства (глубина промерзания);

в) инженерно-геологические условия площадки, предназначенной для застройки;

г) гидрогеологические условия площадки.

Из перечисленных решающим будет первое - а), так как инженерно- геологические, гидрогеологические и климатические условия те же. Используя исходные данные примера вычисляем глубину заложения d (рис.1): d=3,10+0,2+0,9-1,05=3,15м.

2. Определяем размеры площади подошвы фундамента.

Предварительные размеры находим графическим методом.

Для этого задаемся тремя значениями площади подошвы фундамента А:

А1= 2 м2; А2 =4 м2; А3 = 9 м2 и определяем среднее давление рII под

подошвой фундамента при принятых размерах площадей по формуле:

рII = (i = 1,2,3…)

где – расчетная нагрузка на колонну в уровне низа перекрытия над

подвалом;

NфII,i – расчетная нагрузка от веса фундамента и грунта на его обрезах,

приближенно определяемая по формуле:

NфII,i = Ai×d× γ ср,

γ ср =20 кН/м3 – средний удельный вес материала фундамента и грунта на

его обрезах.

= =241,5 кПа

= =152,25 кПа

= =102,67 кПа

По полученным значениям РII строим график р=ψ(А) (рис. 5.1). Определяем

расчетное сопротивление грунта рабочего слоя основания по формуле (7) СНиП

[6]:

R= ( *b* + * * +( -1)* * + * ),

где = 1,0 (супесь пластичная, IL = 0,64);

= 1,0 - гибкая конструктивная схема здания;

k =1,0 - коэффициент, принятый равным 1, так как прочностные

характеристики грунта ϕ II и cII определены по результатам непосредственных

испытаний;

М γ = 0,36, Мq = 2,43, Mc = 4,99 при ϕII = ;

kz = 1, сII = 8 кПа;

b - сторона (ширина) подошвы фундамента, м;

γ′ II - осредненное (по слоям) расчетное значение удельного веса грунтов,

залегающих выше отметки заложения подошвы фундамента:

=

где h1 и h2 - мощности вышележащих слоев грунтов в пределах глубины

заложения фундамента (соответственно 0,6 и 2,55 м).

Так как глубина заложения составляет d =3,15 м, то:

=

γ II - удельный вес грунта, залегающего ниже подошвы фундамента, в

задании – супесь пластичнаяя, имеющего γ II = 19,5 кН/м3;

d1 - приведенная глубина заложения наружных и внутренних

фундаментов со стороны подвала, м (при отсутствии подвала принимается d 1

=0):

d1 = 0,9 + 0,2×22/18,83=1,134 м,

где hs =0,9 - толщина слоя грунта от отметки подошвы фундамента с

отметки низа пола подвала, м;

hcf =0,2 - толщина конструкций пола подвала, м;

γ cf =22 - расчетное значение удельного веса материала конструкции пола

подвала, кН/м3;

- глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м

(для сооружений с подвалом шириной b ≤20 м и глубиной более 2 м принимается =2 м).

Определение R производим при значениях b= 0 (А =0 ) и b= 3 м (А =9 ):

= (0.36*1*0*19.5+2.43*1.134*18.83+(2.43-1)*2*18.83+4.99*8)=145.66

кПа.

= (0.36*1*3*19.5+2.43*1.134*18.83+(2.43-1)*2*18.83+4.99*8)=166,72

кПа.

Откладываем значения и на чертеже (рис. 1), соединяем их

прямой и получаем график R= f (А) (рис. 1).

Рис.1. Графическое определение площади подошвы отдельного фундамента под колонну наружной стены.

Точка пересечения двух графиков R=f(А) и pII=f(А) (рис.1) определяет

требуемое значение площади подошвы отдельного фундамента:

= 4 и b = √4 = 2 м.

По каталогу [17], табл. 2.1 принимаем отдельный фундамент 2Ф21.9-3 с

площадью А =2,1×2,1=4,41 .

Определяем новое значение R при ширине фундамента b = 2,1м:

R= (0.36*1*2.1*19.5+2.43*1.134*18.83+(2.43-1)*2*18.83+4.99*8)=160,402 кПа.

3. Проверяем фактическое среднее давление рII, под подошвой фундамента 2Ф21.9-3 и конструируем фундамент:

= ≤R,

Qf = 53 кН - вес фундамента 2Ф21.9-3;

Qk - вес колонны с учётом её заделки в фундамент на 0,6м,

Qk = 0,42×3,6×24=13,8 кН;

Qр – вес ригеля, Qр = 0,4×0,4×5,6×24=21,5 кН;

Qп – вес ограждающей панели подвала при шаге колонн 6,0м,

Qп = 0,34×3×6×13=79,6 кН;

G1 – пригрузка фундамента грунтом ниже пола подвала,

G1 = (V0 – Vф) ×γ = (2,12 × 0,9-53/24) ×18 = 31,7 кН;

G2 – пригрузка фундамента грунтом с внешней стороны панели подвала,

G2 =2,1×0,51×2,25×18 =43,4 кН;

G3 - пригрузка от пола подвала,

G3 = (2,1×1,25 – 0,42) ×0,2×22= 10,8 кН.

=138,5 кПа.

Разница значений R и рII для отдельно стоящих фундаментов не должна

превышать 20%, причем рII всегда должно быть меньше или равно R:

Δ= *100%=15,8%

Разница между расчетным сопротивлением грунта основания R и средним

давлением, под подошвой отдельно стоящего фундамента рII составляет 15,8%.

Такая разница в случае отдельного фундамента допустима. Попытка снизить ее

путем перехода на фундамент марки 2Ф18.9-3 с размерами подошвы 1,8х1,8 м

приведет к увеличению рII до 430 кПа, т.е. тогда рII.>R. Окончательно принимаем отдельный одноблочный фундамент 2Ф21.9-3 (рис.2).