Определение размеров подошвы фундамента
Проектирование фундаментов мелкого заложения на естественном основании
Определение глубины заложения подошвы фундамента
Глубина заложения фундамента определяется с учетом следующих факторов:
а) климатических данных района строительства;
б) инженерно-геологических условий;
в) гидрогеологических условий;
г) конструктивных особенностей здания и сооружения;
д) величины и характера нагрузок на фундаменты.
Климатические особенности района строительства проявляются в глубине промерзания грунтов в зимний период.
Нормативная глубина сезонного промерзания грунта 
определяется по формуле:
, (3.1)
где 
- коэффициент, учитывающий тип грунта основания, 
(для глин 
);
- безразмерный коэффициент, численно равный сумме среднемесячных отрицательных температур за зимний период в данном районе ( 
).
.
Расчетная глубина сезонного промерзания грунта 
определяется по формуле:
, (3.2)
где 
- коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый по п.2.28 и таб.1 [2] ( 
).
.
Глубина заложения фундаментов отапливаемых сооружений по условиям недопущения морозного пучения грунтов основания должна назначаться:
1. для наружных фундаментов (от уровня планировки) по таблице 2 [2] (для песков пылеватых глубина заложения 
от расчетной глубины промерзания не зависит);
2. для внутренних фундаментов – независимо от расчетной глубины промерзания грунтов.
При учете инженерно-геологических данных в качестве основания используем глину твердую (2-й слой). Так как фундамент должен быть заглублен в несущий слой грунта не менее, чем на 10-15 см, то минимальная глубина заложения фундамента, исходя из инженерно-геологических данных:
.
Конструктивные особенности. Сборные железобетонные фундаменты принимаются с размерами в плане и по высоте кратными 300 мм. Принимаем 
.
Обрез фундамента под отдельную колонну назначают не менее чем 150 мм от отметки чистого пола. Исходя из этого, получаем глубину заложения:
.
Принимаем минимальную глубину заложения фундамента, исходя из конструктивных особенностей, 
.
Определение размеров подошвы фундамента
При выбранной глубине заложения подошвы фундамента ее площадь предварительно определяется исходя из расчетов по II группе предельных состояний по формуле:
, (3.3)
где 
- нормативная нагрузка, приложенная к обрезу фундамента, 
;
- расчетное сопротивление грунта основания, 
;
- средний удельный вес грунта и материала фундамента, 
, принимаемый равным 
;
- глубина заложения фундамента от планировочной отметки, .
.
При соотношении n = l/b = 1,2 получим ширину подошвы фундамента:
.
Найдем эксцентриситеты, создаваемые моментом:
;
Находим уточненное значение R0 по формуле:
, (3.4)
где 
- коэффициенты условия работы, принимаемые по таблице 3 [2] (для песка средней крупности 
, 
);
- коэффициент надежности, зависящий от метода исследования характеристик грунта ( 
);
- безразмерные коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения слоя грунта, на который опирается фундамент, принимаемые по таблице 4 [2] ( 
);
- коэффициент, зависящий от ширины подошвы фундамента ( 
при 
);
- ширина подошвы фундамента, ( 
);
- усредненные расчетные значения удельного веса грунта, залегающего под и над подошвой фундамента соответственно, 
( 
);
- глубина заложения фундамента, ;
- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, ( 
).
.
Находим требуемую площадь подошвы фундамента во 2-ом приближении:
;
.
данное условие при определении размеров подошвы фундамента не соблюдено.
Так как условие не выполнилось, следует продолжить расчет по этой же схеме.
;
;
.
продолжим расчет.
;
;
.
. Условие соблюдено, принимаем 
, 
.
Подбираю типовой сборный железобетонный фундамент ФВ11-2 с тремя ступенями:
- первая ступень (подошва): 3,6×3,0×0,3 м
- вторая ступень: 2,7×2,1×0,3 м
- третья ступень: 2,1×1,2×0,3 м
- высота фундамента hф = 1,8 м
- объем бетона Vб = 7,3 м3
- колонна сечением 400×400 мм
- подколонник сечением 1,5×1,2 м
- глубина стакана 0,9 м
Расчет осадки фундамента
Осадка фундамента рассчитывается в виде упругого, линейно-деформированного пространства методом послойного суммирования. Расчет ведется согласно приложению 2 [2].
1. Среднее давление под подошвой фундамента: 
.
2. Вертикальное (природное) напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента при планировке срезкой определяется по формуле:
, (3.8)
где 
- плотность грунта, расположенного выше подошвы фундамента, 
.
.
3. Дополнительное вертикальное давление под подошвой фундамента определяется по формуле:
, (3.9)
.
4. Вся сжимаемая толща разбивается на элементарные слои толщиной:
.
5. Относительная глубина каждого элементарного слоя определяется по формуле:
(3.10)
6. Коэффициент затухания напряжений по глубине 
определяется по таблице 1 приложения 2 [2] в зависимости от формы подошвы фундамента.
7. Дополнительные вертикальные напряжения в каждом элементарном слое на глубине z от подошвы фундамента определяются по формуле:
(3.11)
8. Бытовые напряжения на уровне каждого элементарного слоя определяются по формуле:
(3.12)
9. Глубина сжимаемой толщи 
определяется исходя из соотношения величин дополнительных и бытовых напряжений:
(3.13)
10. Осадка каждого элементарного слоя определяется по формуле:
, (3.14)
где 
- коэффициент , который учитывает возможность частичного бокового расширения грунта ( 
[2]);
- модуль деформации i-слоя грунта;
- среднее значение дополнительного вертикального напряжения в i-ом слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней и нижней границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента.
Весь расчет сводится в таблицу 4.
Таблица 4 – Расчет осадок
|  , м
|
|  , кПа
| , кПа
|  , кПа
| , кПа
|  , м
|
| 199,29 | - | 30,46 | - | ||||
| 0,4 | 0,3 | 0,964 | 192,12 | 195,71 | 37,52 | 0,0028 | |
| 0,8 | 0,6 | 0,817 | 162,82 | 177,47 | 44,58 | 0,0026 | |
| 1,2 | 0,9 | 0,637 | 126,95 | 144,89 | 51,64 | 0,0021 | |
| 1,6 | 1,2 | 0,485 | 96,66 | 111,81 | 58,7 | 0,0016 | |
| 2,0 | 1,5 | 0,371 | 73,94 | 85,3 | 65,76 | 0,0012 | |
| 2,4 | 1,8 | 0,288 | 57,4 | 65,67 | 72,81 | 0,0009 | |
| 2,8 | 2,1 | 0,228 | 45,44 | 51,42 | 79,87 | 0,0007 | |
| 3,2 | 2,4 | 0,183 | 36,47 | 40,96 | 86,93 | 0,0005 | |
| 3,6 | 2,7 | 0,151 | 30,09 | 33,28 | 93,84 | 0,0007 | |
| 4,0 | 3,0 | 0,126 | 25,11 | 27,6 | 100,72 | 0,0006 | |
| 4,4 | 3,3 | 0,106 | 21,12 | 23,12 | 107,6 | 0,0005 | |
| 4,8 | 3,6 | 0,09 | 17,94 | 19,53 | 114,48 | 0,0004 | |
|
По результатам строится эпюра напряжений.
Расчетная осадка сопоставляется с предельно допустимой осадкой:
,
где 
- предельно допустимая осадка для данного сооружения, которая принимается по таб.4 [2] в зависимости от конструкции здания и его назначения.
