Определение глубины заложения фундамента

Глубина заложения фундамента должна приниматься с учетом:

· Назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения;

· Глубины сезонного промерзания грунтов и их пучинистости;

· Инженерно-геологических условий площадки строительства (глубины залегания прочных слоев грунта, характера напластований);

· Условий местного размыва грунта у опор;

· Гидрогеологических условий площадки и возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружений;

· Величины и характеристики нагрузок, воздействующих на основание.

Минимальная глубина заложения фундамента при отсутствии размыва грунтов у опоры и условия пучинообразования должна быть во всех грунтах,

кроме скальных, не менее 1 м от поверхности грунта или дна водотока.

Принимаем отметку обреза фундамента на 0,5 м ниже поверхности грунта.

а) б) в)

Рис. 2.2 Схема фундамента.

Назначаем глубину заложения подошвы фундамента из условия:

а) По конструктивным соображениям: d1=3,5 м.

б) По инженерно-геологическим условиям:

d2=h₁+h_н.с (2.3)

Где: h₁-толщина первого слоя грунта, h_н.с. принимается равной 0,5 м.

d2=2,6 +0, 5=3,1 м;

в) По промерзанию грунтов:

d3=d_f+0,25 (2.4)

Где: d_f – глубина промерзания по заданию, равная 2,55 м

d3=2, 6+0, 25=2,85м;

По конструктивным соображениям, минимальная глубина заложения должна быть не менее 3,5 м.

В дальнейших расчетах за минимальную глубину заложения фундамента принимаем наибольшее значение d=3,5.

2.4 Предварительное определение размеров подошвы фундамента:

В первом приближении размеры подошвы фундамента принимаем исходя из требуемой площади подошвы фундамента.

(2.5)

Где: N1-расчетная вертикальная нагрузка на основание; R-расчетное сопротивление несущего слоя; hф - высота фундамента; ϫср.-средний удельный вес тела фундамента и грунта на его уступах (22 кН/м³); к - коэффициент, приближенно учитывающий действие момента (к=1,2).

Расчетная вертикальная нагрузка на основание:

(2.6)

Где: Nвр. – временная нагрузка; Nо. – нагрузка опор; Nп. – постоянная нагрузка; _f – коэффициент надежности по нагрузке.

кН;

Высота фундамента:

(2.7)

м;

Найдем Aф подставив найденные значения:

м²;

Полученная величина пощади должна удовлетворять условию:

(2.8)

Определим минимальную и максимальную площади подошвы фундамента:

м²;

м; м;

-условие удовлетворяется.

К дальнейшим расчетам в первом приближении применяем максимальные размеры подошвы фундамента.

;

=> ;

;

м;

Контроль:

;

Рис. 2.3 Вариант конструкции фундамента в первом приближении.

2.5.Расчёт основания по несущей способности

2.5.1 Определение расчетного сопротивления грунта и давлений на основание при предварительных размерах подошвы фундамента:

Расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента определяется по формуле:

(2.9)

Где: R₀ – условное сопротивление грунта 2-го слоя, кПа, принимаемое по табл.1.6;b_max – ширина подошвы фундамента;d – глубина заложения фундамента, м; ɣ₁– приведенный удельный вес грунта, определяемый по формуле (2.10); k₁,k₂ – коэффициенты, принимаемые от вида грунта 2-го слоя.

(2.10)

Где: _I ɣ ¹, ɣ _I² –удельный вес слоев грунта, кН/м³; h₁ – мощность первого слоя, м; h_HC– глубина заделки фундамента в несущий слой, м.

Найдем ɣ₁:

кНм³

Найдем R:

Несущая способность основания под подошвой фундамента принятых размеров должна удовлетворять следующим условиям:

(2.11)

(2.12)

(2.13)

Где: R – расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента, кПа, определяется по формуле (2.9); P, P_max, P_min – соответственно среднее, максимальное и минимальное давление подошвы фундамента на основание, кПа; ɣ_n – коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,4; ɣ_с – коэффициент условий работы, принимаемый 1,2; А – площадь фундамента; W – момент сопротивления по подошве фундамента, м³; N₁ – расчетная вертикальная нагрузка на основание с учетом гидростатического давления массы воды, если оно имеет место, кН; M₁ – расчетный опрокидывающий момент относительно оси, приходящийся через центр подошвы фундамента поперек оси моста, кН*м.

Найдем N1 по формуле:

N₁=1,1*(N_n+N₀+N_ф+N_гр)+ɣ_f*N_вр(2.14)

Где: N_ф – нагрузка от фундамента,кН; N_гр – нагрузка от веса грунта на уступах фундамента; ɣ_f – коэффициент надежности по нагрузкам (1,2).

Найдем N_ф:

кН

м³

Найдем N_гр;

кН

м³

кНм³

Найдем N1 подставив найденные значения в формулу (2.14)_:

N₁=1,1*(1500+2490+2583,82+1244,45)+1,17* 6300= 15971,1кН

Найдем M_1:

M₁=1,1*F_hx*(1,1+h₀+h_ф)=1,1*630*(1,1+8+3)= 8385,3 кН

Найдем W:

м³

Проверим удовлетворение условий:

=>206,53<612-удовлетворется условию.

=>384,56<734,4- удовлетворяется условию.

=>28,5>0-удовлетворяется условию.

Недогрузка:

734,4-100%;

(734,4-384,56)-X%;

X%=(384,56*100)/734,4=52,4 % >5%- не удовлетворяется условию.

Уменьшаем размеры фундамента:

;

=> ;

;

м;

Контроль:

;

Найдем R:

Найдем N_ф:

кН

м³

м³ м³ м³

Найдем N_гр;

кН

м³ м³ м³

кНм³

Найдем N1 подставив найденные значения в формулу (2.14)_:

N₁=1,1*(1060+4000+2669,61+659,53)+1,14* 5100=13542,054 кН

Найдем M_1:

M₁=1,1*F_hx*(1,1+h₀+h_ф)=1,1*510*(1,1+15+3)= 10415,98 кН

Найдем W:

м³

Проверим удовлетворение условий:

=>290,01<580.12-удовлетворется условию.

=>620,4<626,64- удовлетворяется условию.

=>1,23>0-удовлетворяется условию.

Недогрузка:

626.64-100%;

(626.64-620.4)-X%;

X%=(11,31*100)/624,64=0.99 % <5%- удовлетворяется условию.

В дальнейших расчетах и при конструировании фундамента используем следующие размеры подошвы фундамента: a=9.3 м, b=3.9 м.

2.7. Конструирование фундамента

ao = 6,2 м; a1 = 8,5 м; a2 = 9,1 м; a3 = 9,7 м;

bo =2 м; b1 = 2,6 м; b2 = 3,2 м; b3 = 3,7 м;

Рис. 2.4 Вариант конструкции фундамента.

2.5.2 Проверка давления фундамента на подстилающий слой.

Поскольку под несущим слоем грунта залегает более слабый слой, производим проверку давления фундамента на подстилающий слой.

Условие проверки записываются в следующей форме:

(2.15)

Где:p – среднее давление на грунт, действующее под подошвой фундамента, кПа; ɣ₁ – среднее (по слоям) значение расчетного удельного веса грунта, расположенного под кровлей проверяемого подстилающего слоя грунта; допускается принимать ; d – глубина заложения подошвы фундамента, м; z – расстояние от подошвы фундамента до поверхности проверяемого подстилающего слоя грунта, м; ɑ - коэффициент, зависящий от z/b и ɑ/b; R_нс – расчетное сопротивление подстилающего слоя грунта, кПа; ɣ_n – коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,4.