Предварительное размеры фундаментов назначаются по конструктивным соображениям или из условия, чтобы среднее давление на основание под подошвой не превышало условному значению расчетного давления R0, принятому в соответствии с требованиями, изложенными в приложении 4 СНиП 2.02.01.-83
По найденному значении расчетного давления R0, определяем предварительно площадь фундамента без учета собственного веса фундамента и грунта на обрезах по формуле
|
|
где F' - площадь фундамента в первом приближении, м2;
N - сумма всех вертикальных нагрузок /расчетных/ действующих на фундамент, кН;
R0 - условное значение расчетного давления кН/м2;
|
|
Для прямоугольного в плане фундамента его меньшая сторона определяется из соотношения
|
|
где n – задаваемое для фундаментов соотношение сторон
Размеры прямоугольного в плане фундамента под отдельное сооружение можно определить также по формуле
|
|
|
|
где b1, l1 - соответственно ширина и длина сооружения в плане сечение колонны или стены;
k' - размер уступа фундамента, вычислявшая по формуле:
|
|
Для круглого в плане фундамента его диаметр определяется по формуле:
|
|
Для ленточного фундамента ширина его в первом приближении определяется из условия
|
|
Вычислив приближенную ширину проектируемого фундамента, переходим к определению расчетного давления на грунт основания R согласно СНиП 2.02.01.-83-R кПа определяется:
а) для зданий без подвала
R=γc1γc2/ k[Mγkzbγ11+Mqd1γ11+McC11] (3.10)
б) для зданий с подвалом
R=γc1γc2/ k[Mγkzbγ11+Mqd1γ11+(Mq-1)dbγ11+McC11] (3.11)
|
- коэффициент надежности, принимаемый равным 1, если испытания грунтов выполнены непосредственно на строительной площадке и 1,1 по косвенным данным (например, по таблицам СНиП);
Mq, Mγ, Mc – безразмерные коэффициенты, принимаемые по табл. 4 СНиП 2.02.01.-83, в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения (табл. 3.2. настоящих указаний);
- меньшая сторона (ширина) подошвы фундамента, м;
d1- глубина заложения фундамента от уровня планировки срезкой или подсыпкой, м;
рис.3.2 СХЕМА ФУНДАМЕНТА ДЛЯ ЗДАНИЯ С ПОДВАЛОМ
- осредненное (по слоям) расчетное значение объемного веса грунта залегающего выше отметки заложения фундамента, кН/м3;
|
|
- то же, но залегающего ниже подошвы фундамента, кН/м3;
- расчетное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;
- глубина от пола до подвала, м; если подвала нет то ;
- приведенная глубина заложения фундамента от пола подвала в помещении с подвалом, определяемая по формуле:
|
- толщина слоя грунта выше подошвы фундамента, м;
γcf- средневзвешенное расчетное значение объемного веса конструкции пола подвала толщиной , кН/м3.
Таблица 3.1.
Значение коэффициентов условий работы γc1 и γc2
ВИДЫ ГРУНТОВ | Коэффициент γc1 | Коэффициент γc2 для зданий и сооружений с жесткой конструктивной схемой при отношении длинны здания (сооружения) или его отсека к его высоте L:H, равном: | |
4 и более | 1,5 и менее | ||
Крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем и песчаные грунты, кроме мелких и пылеватых | 1,4 | 1,2 | 1,4 |
Пески мелкие: Сухие и маловлажные: Насыщенные водой: | 1,3 1,2 | 1,1 1,1 | 1,3 1,3 |
Пески пылеватые: Сухие и маловлажные: Насыщенные водой: | 1,2 1,1 | 1,0 1,0 | 1,2 1,2 |
Крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем и глинистые грунты с консистенцией | 1,2 | 1,0 | 1,1 |
То же с консистенцией | 1,1 | 1,0 | 1,0 |
Таблица 3.2.
Значение безразмерных коэффициентов Mγ, Mq, Mc:
Расчётное значение угла внутреннего трения φп, град. | Mγ | Mq | Mc | Расчётное значение угла внутреннего трения φп | Mγ | Mq | Mc |
1.00 | 3.14 | 0.69 | 3.65 | 6.24 | |||
0.01 | 1.06 | 3.23 | 0.72 | 3.87 | 6.45 | ||
0.03 | 1.12 | 3.32 | 0.78 | 4.11 | 6.67 | ||
0.04 | 1.18 | 3.41 | 0.84 | 4.37 | 6.90 | ||
0.06 | 1.25 | 3.51 | 0.91 | 4.64 | 7.14 | ||
0.08 | 1.32 | 3.61 | 0.98 | 4.93 | 7.40 | ||
0.10 | 1.39 | 3.71 | 1.06 | 5.25 | 7.67 | ||
0.12 | 1.47 | 3.82 | 1.15 | 5.59 | 7.95 | ||
0.14 | 1.55 | 3.93 | 1.24 | 5.95 | 8.24 | ||
0.16 | 1.64 | 4.05 | 1.34 | 6.34 | 8.55 | ||
0.18 | 1.73 | 4.17 | 1.44 | 6.76 | 8.88 | ||
0.21 | 1.83 | 4.29 | 1.55 | 7.22 | 9.22 | ||
0.23 | 1.94 | 4.42 | 1.68 | 7.71 | 9.58 | ||
0.26 | 2.05 | 4.55 | 1.81 | 8.24 | 9.97 | ||
0.29 | 2.17 | 4.69 | 1.95 | 8.81 | 10.37 | ||
0.32 | 2.30 | 4.84 | 2.11 | 9.44 | 10.80 | ||
0.36 | 2.43 | 4.99 | 2.28 | 10.11 | 11.25 | ||
0.39 | 2.57 | 5.15 | 2.46 | 10.85 | 11.73 | ||
0.43 | 2.73 | 5.31 | 2.66 | 11.64 | 12.24 | ||
0.47 | 2.89 | 5.48 | 2.88 | 12.51 | 12.79 | ||
0.51 | 3.06 | 5.66 | 3.12 | 13.46 | 13.37 | ||
0.56 | 3.24 | 5.84 | 3.38 | 14.50 | 13.98 | ||
0.61 | 3.44 | 6.04 | 3.66 | 15.64 | 14.64 |
При глубине заложения фундамента менее 1 м для вычисления R в формулу (3.10) подставляется h=1м, кроме случая, когда основанием являются водонасыщеные, пылеватые пески и глинистые грунты с консистенцией, при котором, глубина заложения принимается фактическая от уровня планировки.
При ширине подвала более 20 м и глубине более 2м, глубина заложения фундамента d принимается равной (глубине исчисляемой от пола подвала).
Определение расчетного давления для оснований, сложенных рыхлыми песками, должно выполняться, на основе специальных исследований.
По найденному в первом приближении расчетному давлению на грунт основания R' кН/м2 (для ширины фундамента ) вычисляется площадь проектируемого фундамента F'' (м2) во второй приближении с учетом его собственного веса и грунта на обрезах фундамента по формуле:
|
где - средний объемный вес материала фундамента и грунта на обрезах, принимаемый равным 20 кН/м3;
d - глубина заложения фундамента, м;
- сумма всех вертикальных нагрузок (расчетных), действующих на фундамент от сооружения, кН.
Далее для площади F" вычисляем новые размеры сторон фундамента в плане в зависимости от вида и формы подошвы по формулам (3.4 - 3.9).
По найденным во втором приближении размерам фундамента определяем вновь расчетное давление на грунт основания R" с учетом новых размеров фундамента, подставляя в формулы (3.10.) и (3.11.) ширину .
Вычисляем по формуле (3.13.) новое значение площади фундамента F с учетом найденной величины R" и собственного веса фундамента и грунта на обрезах.
|
|
Для новой площади F аналогичным образом определяем размеры фундамента в третьем приближении. Вычисленные размеры фундамента в третьем приближении сопоставляют с полученными размерами фундамента во втором приближении, и если разница в размерах второго и третьего приближения не превосходит 5%, то дальнейший расчет подошвы фундамента прекращается. Указанному соответствует условие:
|
где - размеры фундамента во второй приближении, м;
- размеры фундамента в третьем (конечном) приближении, м;
Если условие (3.14.) не выполняется, то необходимо продолжить расчеты по определению новых значений расчетного давления и размеров подошвы фундамента.
В том случае, когда размер фундамента в плане окажется меньше чем размер сооружений понизу (диаметр круглых в плане инженерных сооружений - дымовые трубы, водонапорные башни или размеры колонны), то размеры фундамента в плане принимают конструктивно из расчета установки сооружения на фундамент. При этом для круглых в плане сооружений целесообразно принять не сплошной фундамент, a кольцевой, задавшись конструктивно наружным или внутренним диаметром и по известной площади фундамента F определить размеры кольцевого фундамента, т.е.
|