Расчет остальных фундаментов
За основной вариант для данного здания принимаем фундамент мелкого заложения.
Фундамент №2
7.1.1 Расчетная схема
Рисунок 18 – Расчетная схема фундамента на буронабивных сваях по оси Б.
7.1.2 Определение глубины заложения фундамента
При определении глубины заложения фундамента учитываем отметку подвала пола (-3,60 м). С учетом конструкции пола и конструкции самого фундамента принимаем глубину заложения dзал=4,8 м.
7.1.3 Определение размера подошвы фундамента
Определение размеров подошвы фундамента выполняем методом Лалетина.
Давление на основание от подошвы фундамента определяется по формуле:
Рср=(NП+NГР+NФ)/(B·L)=NП·K/(a·B2)+gср·d,
где gср - средний удельный вес фундамента и грунта, равный 2,3 т/м3,
d - глубина заложения, равная 4,8 м.,
k - коэффициент, определяемый по эксцентриситету нагрузки:
е=MП/NП=10,2/274=0,037 м → k=1,1 (по прил. 18[6])
a=lk/bk=l/b=0,6/0,4=1,5
Рср=274·1,1/(1,5·B2)+2,3·4,8=200,93/B2+11,04
Формула для Рср имеет вид:
Рср(B)=200,93/B2+11,04
Формула для R запишется так:
R(B)=(gc1·gc2/k)·(Mg2·kz·B·gII+Mq2·d1·g'II+(Mq2-1)·db·gп'+Mc2·c2), где
d1=hs+hcf·gcf/g'п , где
hs=0,95 м - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала,
hcf=0,25 м - толщина конструкции пола подвала,
gcf=2,5 тс/м3 - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала.
d1=1,2+0,25·2,5/((1,75·1,823+2,01·2,757+1,07·0,22)/(1,823+2,757+0,22))=1,285 м
db=2 м - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала.
R(B)=(1,2·1,1/1)·(0,72·1·B·(1,07·2,718+1,04·2,487+1,22·5,173)/(2,718+2,487+ +5,173)+3,87·1,285·(1,75·1,823+2,01·2,757+1,07·0,22)/(1,823+2,757+0,22)+(3,87- -1)·2·(1,75·1,823+2,01·2,757+1,07·0,22)/(1,823+2,757+0,22)+6,45·0,6)=1,081B+31,525;
R(B)=1,081·B+31,525
Приравняем эти два уравнения и найдем корни получившегося квадратного уравнения. Поскольку из двух корней нас интересуют положительный, получаем, что минимальная ширина фундамента Bmin=2,92 м. Принимаем B=3,0 м.
=1,5·3,02=13,5 м2;
L=А/B=13,5/3,0=4,5 м.
Принимаем фундамент размерами 4,5х3,0 м.
Конструктивная схема представлена на рисунке 19.
Далее вычисляем фактическую нагрузку на грунт под подошвой. Для этого подсчитаем вес стакана и вес грунта на обрезах фундамента.
Объем фундамента:
Vф=0,4·4,5·3,0+0,3·3,4·2,4+0,3·2,3·1,8+3,1·1,2·1,2=8,883 м3
Nф=Vф·gбет=8,883·2,5=22,208 тс.
Объем грунта: Vгр=V-Vф=4,5·3,0·4,8-8,883=55,917 м3
Nгр=Vгр·gгр=Vгр·(gгр1·hгр1+gгр2·hгр2+gгр3·hгр3)/(hгр1+hгр2+hгр3)=55,917·(1,75·1,823+2,01·2,757+1,07·0,22)/(1,823+2,757+0,22)=104,46 тс.
Фактическое сопротивление грунта под подошвой находим по формуле:
Рср.факт.=(NП+NФ+Nгр)/(b·l)=(274+22,208+104,46)/(4,5·3,0)=29,68 тс/м2
Определяем R по фактической ширине фундамента.
Rфакт.=1,081·3,0+31,525=34,768 тс/м2
Рср.факт.=29,68 тс/м2 < Rфакт.=34,768 тс/м2
7.1.4 Учет внецентренного нагружения
Эксцентриситет приложения нагрузки определяется по формуле:
е=(МП+ТП·d)/(NП+Nф+Nгр), где
МП=10,2 тс·м, ТП=2,8 тс, d=4,8 м.
е=(10,2+2,8·4,8)/(274+22,208+104,46)=0,059 м < l/30=0,15 м. (l=4,5 м),
значит фундамент считается центрально нагруженным.
Давление под подошвой фундамента вычисляется по формуле:
Рmax/min=N/A±M/W=N/A·(1±6·e/l),
где N=400,668 тс - суммарная нагрузка на подошву фундамента, А=b·l=4,5·3,0=13,5 м2- площадь подушки, М - действующий момент, W - момент сопротивления подошвы.
Pmax/min=400,668/13,5·(1±6·0,059/4,5)
Pmax=32,214 тс/м2; Pmin=27,514 тс/м2
Для нормальной работы фундамента должны выполняться условия:
Рmax£1,2·R и Pmin>0.
Рmax =32,214 < 1,2·R=1,2·34,768=41,722 тс/м2 ;
28,21 > 0 значит условия выполняются.
7.1.5 Проверка слабого подстилающего слоя
Проверка прочности слабого подстилающего слоя производится по условию:
szp+szq£Rz(слаб.слоя),
где szp,szq – вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента соответственно от нагрузки на фундамент и от собственного веса грунта, тс/м²; Rz – расчетное сопротивление грунта пониженной прочности на глубине z, тс/м².
szp=a·Рo=0,103·20,713=2,14 т/м2,
где Po - дополнительное давление на основание в уровне подошвы фундамента, a - коэффициент, принимаемый по табл.1 прилож. 2 [1] в зависимости от соотношения сторон η=l/b и ζ=2z/b
Po=Pср.факт.-szgo=Pср.факт.-(gгр1·hгр1+gгр2·hгр2+gгр3·hгр3)= =29,68-(1,75·1,823+2,01·2,757+1,07·0,22)=20,713 тс/м2,
где: Pср.факт.- среднее давление под подошвой фундамента;
- вертикальное напряжение от собственного веса грунта.
2z/b= 2·7,518/3=5,012 и l/b =1,5 тогда a=0,103
szq=ågi·hi=1,75·1,823+2,01·2,757+1,07·2,938=11,875 т/м2
Площадь условного фундамента:
Az=(NII+Nгр+Nф)/szp=400,668/2,14=187,228 м²,
bz= 
-a , где
a=(l-b)/2=(4,5-3,0)/2=0,75
bz= 
=12,95
Расчетное сопротивление грунта слабого слоя:
R(B)=(gc1·gc2/k)·(Mg3·kz·bz·gII+Mq3·d1·g'II +Mc3·c3);
Rz=(1,2·1,1/1)·(0,56·1·12,95·(1,04·2,487+1,22·5,713)/(2,487+5,713)+3,24·(1,823+2,757+2,938)·(1,75·1,823+2,01·2,757+1,07·2,938)/(1,823+2,757+2,938)+5,84·0,3)= =64,258 тс/м²
Производим проверку условия: szp+szq£Rz
2,14+11,875=14,015 < 64,258, т.е. расчетное сопротивление грунта больше, чем давление фундамента, значит, увеличение размеров подошвы не требуется, слабый подстилающий слой имеет достаточную прочность.
7.1.6 Определение осадки фундамента
Для определения осадки используем методом послойного элементарного суммирования.
Расчет производится по формуле:
S=b·S(szpi·hi)/Ei,
где S - осадка слоев, b=0,8 - коэффициент, Еi - модуль деформации i-го слоя грунта, szpi - среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжение в i-м слое, hi - высота слоя.
Суммирование производим до глубины, на которой выполняется условие:
szp<0,2·szg
Напряжения в грунте от его веса определяются по формуле szg=å(gi·hi).
szp=α·Pо, где Po=Pср.факт.-szgo=Pср.факт.-(gгр1·hгр1+gгр2·hгр2+gгр3·hгр3)=29,68-(1,75·1,823+ +2,01·2,757+1,07·0,22)=20,713 тс/м2,
a - коэффициент, принимаемый по табл.1 прилож.2 [1]
Грунтовую толщу разбиваем на слои h=(0,2 
0,4)b
Таблица 3.
Расчет осадки фундамента мелкого заложения методом послойного суммирования
| szp | szg0 | 0,2szg0 | |||||||||
| № | zi, м | 2z/b | l/b | a | a*Po | g*h | 0,2*g*h | Ei | hi | scpi | Si |
| 0,000 | 0,000 | 1,5 | 20,713 | 8,967 | 1,7934 | 0,91 | 19,791 | 0,011256 | |||
| 0,910 | 0,607 | 1,5 | 0,911 | 18,870 | 9,941 | 1,9882 | 0,91 | 16,539 | 0,009407 | ||
| 1,820 | 1,213 | 1,5 | 0,686 | 14,209 | 10,914 | 2,1828 | 0,898 | 12,086 | 0,006783 | ||
| 2,718 | 1,812 | 1,5 | 0,481 | 9,963 | 11,875 | 2,375 | 0,83 | 8,554 | 0,010143 | ||
| 3,548 | 2,365 | 1,5 | 0,345 | 7,146 | 12,738 | 2,5476 | 0,83 | 6,224 | 0,00738 | ||
| 4,378 | 2,919 | 1,5 | 0,256 | 5,303 | 13,602 | 2,7204 | 0,827 | 4,660 | 0,005506 | ||
| 5,205 | 3,470 | 1,5 | 0,194 | 4,018 | 14,462 | 2,8924 | 3,511 | 0,002065 | |||
| 6,205 | 4,137 | 1,5 | 0,145 | 3,003 | 15,682 | 3,1364 | 2,651 | 0,00156 |
Полученная осадка составляет Sрасч=5,4 см, что меньше допустимой Sдоп=8 см
Также Sрасч.=5,4 см > 0,4·Sдоп.=0,4·8=3,2 см.
7.1.7 Проверка на действие сил морозного пучения
В данном случае проверку на действие сил морозного пучения производить не требуется, так как доминирующая часть фундамента расположена ниже сезонной глубины промерзания грунта.
7.1.8 ТЭП фундамента мелкого заложения
Для песка φ=45º;
F1=4,6·6,1=28,06 м² - площадь по низу котлована;
F2=8,6·10,1=86,86 м² - площадь по верху котлована;
Vгр= (F1+F2)·h/2=(28,06+86,86)·2/2=114,92 м³
Стоимость земляных работ за 1м³ при глубине выработки до 2 м и ширине фундамента 1 м равна 3,6 руб. При ширине фундамента больше 1 м стоимость увеличивается на 7%.
Скотл.=114,92·1,07·3,6=442,67 руб.
Стоимость возведения фундамента за 1м³ бетонных работ 31 руб.
Сфунд.=31·8,883=236,6 руб.
Общая стоимость возведения фундамента:
Собщ.=Скотл.+Сфунд.=442,67+275,373=718,043 руб.
Фундамент №3
7.2.1 Расчетная схема
Рисунок 20 – Расчетная схема фундамента на буронабивных сваях по оси В.
7.2.2 Определение глубины заложения фундамента
При определении глубины заложения фундамента учитываем отметку пола подвала (-3,60 м). С учетом конструкции пола и конструкции самого фундамента принимаем глубину заложения dзал=4,8 м.
7.2.3 Определение размера подошвы фундамента
Определение размеров подошвы фундамента выполняем методом Лалетина.
Давление на основание от подошвы фундамента определяется по формуле:
Рср=(NП+NГР+NФ)/(B·L)=NП·K/(a·B2)+gср·d,
где gср - средний удельный вес фундамента и грунта, равный 2,3 т/м3,
d - глубина заложения, равная 4,8 м.,
k - коэффициент, определяемый по эксцентриситету нагрузки:
е=MП/NП=0/91=0 → k=1 (по прил. 18[6])
a=lk/bk=l/b=0,6/0,4=1,5
Рср=91·1/(1,5·B2)+2,3·4,8=60,667/B2+11,04
Формула для Рср имеет вид:
Рср(B)=60,667/B2+11,04
Формула для R запишется так:
R(B)=(gc1·gc2/k)·(Mg2·kz·B·gII+Mq2·d1·g'II+(Mq2-1)·db·gп'+Mc2·c2), где
d1=hs+hcf·gcf/g'п , где
hs=0,95 м - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала,
hcf=0,25 м - толщина конструкции пола подвала,
gcf=2,5 тс/м3 - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала.
d1=0,95+0,25·2,5/((1,75·2,28+2,01·2,3+1,07·0,22)/(2,28+2,3+0,22))=1,289 м
db=2 м - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала.
R(B)=(1,2·1,1/1)·(0,72·1·B·(1,07·3,54+1,04·3,4+1,22·3,62)/(3,54+3,4+ +3,62)+3,87·1,289·(1,75·2,28+2,01·2,3+1,07·0,22)/(2,28+2,3+0,22)+(3,87-1)·2·(1,75·2,28+ +2,01·2,3+1,07·0,22)/(2,28+2,3+0,22)+6,45·0,6)=1,057B+31,214;
R(B)=1,057·B+31,214
Приравняем эти два уравнения и найдем корни получившегося квадратного уравнения. Поскольку из двух корней нас интересуют положительный, получаем, что минимальная ширина фундамента Bmin=1,659 м. Принимаем B=1,8 м.
=1,5·1,82=4,86 м2;
L=А/B=4,86/1,8=2,7 м.
Принимаем фундамент размерами 2,7х1,8 м.
Далее вычисляем фактическую нагрузку на грунт под подошвой. Для этого подсчитаем вес стакана и вес грунта на обрезах фундамента.
Объем фундамента: Vф=0,4·2,7·1,8+3,7·1,2·1,2=4,032 м3
Nф=Vф·gбет=4,032·2,5=10,08 тс.
Объем грунта: Vгр=V-Vф=2,7·1,8·4,8-4,032=19,296 м3
Конструктивная схема представлена на рисунке 21.
Nгр=Vгр·gгр=Vгр·(gгр1·hгр1+gгр2·hгр2+gгр3·hгр3)/(hгр1+hгр2+hгр3)=19,296·(1,75·2,28+ +2,01·2,3+1,07·0,22)/(2,28+2,3+0,22)=35,57 тс.
Фактическое сопротивление грунта под подошвой находим по формуле:
Рср.факт.=(NП+NФ+Nгр)/(b·l)=(91+10,08+35,57)/(2,7·1,8)=28,117 тс/м2
Определяем R по фактической ширине фундамента.
Rфакт.=1,057·1,8+31,214=33,117 тс/м2
Рср.факт.=28,117 тс/м2 < Rфакт.=33,117 тс/м2
7.2.4 Учет внецентренного нагружения
Эксцентриситет приложения нагрузки определяется по формуле:
е=(МП+ТП·d)/(NП+Nф+Nгр), где
МП=0 тс·м, ТП=0 тс, d=4,8 м.
е=(0+0·4,8)/(91+10,08+35,57)=0 м < l/30=0,09 м. (l=2,7 м),
значит фундамент центрально нагружен.
Pmax=Pmin= Рср.факт.=28,117 тс/м2
Для нормальной работы фундамента должны выполняться условия:
Рmax£1,2·R и Pmin>0.
Рmax =28,117 < 1,2·R=1,2·33,117=39,74 тс/м2 ;
28,117 > 0 значит условия выполняются.
7.2.5 Проверка слабого подстилающего слоя
Проверка прочности слабого подстилающего слоя производится по условию:
szp+szq£Rz(слаб.слоя),
где szp,szq – вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента соответственно от нагрузки на фундамент и от собственного веса грунта, тс/м²; Rz – расчетное сопротивление грунта пониженной прочности на глубине z, тс/м².
szp=a·Рo=0,032·19,269=0,617 т/м2,
где Po - дополнительное давление на основание в уровне подошвы фундамента, a - коэффициент, принимаемый по табл.1 прилож. 2 [1] в зависимости от соотношения сторон η=l/b и ζ=2z/b
Po=Pср.факт.-szgo=Pср.факт.-(gгр1·hгр1+gгр2·hгр2+gгр3·hгр3)= =28,117-(1,75·2,28+2,01·2,3+1,07·0,22)=19,269 тс/м2,
где: Pср.факт.- среднее давление под подошвой фундамента;
- вертикальное напряжение от собственного веса грунта.
2z/b= 2·8,34/1,8=9,267 и l/b =1,5 тогда a=0,032
szq=ågi·hi=1,75·2,28+2,01·2,3+1,07· 3,76=12,636 т/м2
Площадь условного фундамента:
Az=(NII+Nгр+Nф)/szp=136,65/0,617=221,475 м²,
bz= -a , где
a=(l-b)/2=(2,7-1,8)/2=0,45
bz= 
=14,439
Расчетное сопротивление грунта слабого слоя:
R(B)=(gc1·gc2/k)·(Mg3·kz·bz·gII+Mq3·d1·g'II +Mc3·c3);
Rz=(1,2·1,1/1)·(0,56·1·14,439·(1,04·3,4+1,22·3,62)/(3,4+3,62)+3,24·(2,28+2,3+ +3,76)·(1,75·2,28+2,01·2,3+1,07·3,76)/(2,28+2,3+3,76)+5,84·0,3)=68,446 тс/м²
Производим проверку условия: szp+szq£Rz
0,617+12,636=13,253 < 68,446, т.е. расчетное сопротивление грунта больше, чем давление фундамента, значит, увеличение размеров подошвы не требуется, слабый подстилающий слой имеет достаточную прочность.
7.2.6 Определение осадки фундамента
Для определения осадки используем метод послойного элементарного суммирования.
Расчет производится по формуле:
S=b·S(szpi·hi)/Ei,
где S - осадка слоев, b=0,8 - коэффициент, Еi - модуль деформации i-го слоя грунта, szpi - среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжение в i-м слое, hi - высота слоя.
Суммирование производим до глубины, на которой выполняется условие:
szp<0,2·szg
Напряжения в грунте от его веса определяются по формуле szg=å(gi·hi)
szp=α·Pо, где Po=Pср.факт.-szgo=Pср.факт.-(gгр1·hгр1+gгр2·hгр2+gгр3·hгр3)=28,117- -(1,75·2,28+2,01·2,3+1,07·0,22)=19,269 тс/м2,
a - коэффициент, принимаемый по табл.1 прилож.2 [1]
Грунтовую толщу разбиваем на слои h=(0,2 0,4)b
Таблица 4.
Расчет осадки фундамента мелкого заложения методом послойного суммирования
| szp | szg0 | 0,2szg0 | |||||||||
| № | zi, м | 2z/b | l/b | a | a*Po | g*h | 0,2*g*h | Ei | hi | scpi | Si |
| 0,000 | 0,000 | 1,5 | 19,864 | 8,8484 | 1,76968 | 0,7 | 18,208 | 0,007966 | |||
| 0,700 | 0,778 | 1,5 | 0,859 | 16,552 | 9,5974 | 1,91948 | 0,7 | 13,671 | 0,005981 | ||
| 1,400 | 1,556 | 1,5 | 0,56 | 10,791 | 10,3464 | 2,06928 | 0,7 | 8,170 | 0,003574 | ||
| 2,100 | 2,333 | 1,5 | 0,288 | 5,549 | 11,0954 | 2,21908 | 0,7 | 5,010 | 0,002192 | ||
| 2,800 | 3,111 | 1,5 | 0,232 | 4,470 | 11,8444 | 2,36888 | 0,74 | 3,757 | 0,001738 | ||
| 3,540 | 3,933 | 1,5 | 0,158 | 3,045 | 12,6362 | 2,52724 | 0,7 | 2,630 | 0,00263 | ||
| 4,240 | 4,711 | 1,5 | 0,115 | 2,216 | 13,3642 | 2,67284 | 0,7 | 1,946 | 0,001946 | ||
| 0,000 | 0,000 | 1,5 | 19,864 | 8,8484 | 1,76968 | 0,7 | 18,208 | 0,007966 |
Полученная осадка составляет Sрасч=2,6 см, что меньше допустимой Sдоп=8 см.
7.1.7 Проверка на действие сил морозного пучения
В данном случае проверку на действие сил морозного пучения производить не требуется, так как весь фундамент расположен ниже сезонной глубины промерзания грунта.
7.2.8 ТЭП фундамента мелкого заложения
Для песка φ=45º;
F1=3,4·4,3=14,62 м² - площадь по низу котлована;
F2=7,4·8,3=61,42 м² - площадь по верху котлована;
Vгр= (F1+F2)·h/2=(14,62+61,42)·2/2=76,04 м³
Стоимость земляных работ за 1м³ при глубине выработки до 2 м и ширине фундамента 1 м равна 3,6 руб. При ширине фундамента больше 1 м стоимость увеличивается на 7%.
Скотл.=76,04·1,07·3,6=292,9 руб.
Стоимость возведения фундамента за 1м³ бетонных работ 31 руб.
Сфунд.=31·4,032=124,992 руб.
Общая стоимость возведения фундамента:
Собщ.=Скотл.+Сфунд.=292,9+124,992=417,892 руб.
Фундамент №4
7.3.1 Расчетная схема
Рисунок 22 – Расчетная схема фундамента на буронабивных сваях по оси Г.
7.3.2 Определение глубины заложения фундамента
При определении глубины заложения фундамента учитываем отметку подвала пола (-3,60 м). С учетом конструкции пола и конструкции самого фундамента принимаем глубину заложения dзал=4,8 м.
7.3.3 Определение размера подошвы фундамента
Определение размеров подошвы фундамента выполняем методом Лалетина.
Давление на основание от подошвы фундамента определяется по формуле:
Рср=(NП+NГР+NФ)/(B·L)=NП·K/(a·B2)+gср·d,
где gср - средний удельный вес фундамента и грунта, равный 2,3 т/м3,
d - глубина заложения, равная 4,8 м.,
k - коэффициент, определяемый по эксцентриситету нагрузки:
е=MП/NП=5,2/123=0,041 м → k=1,1 (по прил. 18[6])
a=lk/bk=l/b=0,6/0,4=1,5
Рср=126·1,1/(1,5·B2)+2,3·4,8=92,4/B2+11,04
Формула для Рср имеет вид:
Рср(B)=92,4/B2+11,04
Формула для R запишется так:
R(B)=(gc1·gc2/k)·(Mg2·kz·B·gII+Mq2·d1·g'II+(Mq2-1)·db·gп'+Mc2·c2), где
d1=hs+hcf·gcf/g'п , где
hs=0,95 м - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала,
hcf=0,25 м - толщина конструкции пола подвала,
gcf=2,5 тс/м3 - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала.
d1=0,95+0,25·2,5/((1,75·2,58+2,01·2,0+1,07·0,22)/(2,58+2,0+0,22))=1,292 м
db=2 м - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала.
R(B)=(1,2·1,1/1)·(0,72·1·B·(1,07·4,08+1,04·4,0+1,22·2,6)/(4,08+4,0+2,6)+ +3,87·1,292·(1,75·2,58+2,01·2,0+1,07·0,22)/(2,58+2,0+0,22)+(3,87-1)·2·(1,75·2,58+ +2,01·2,0+1,07·0,22)/(2,58+2,0+0,22)+6,45·0,6)=1,041B+31,012;
R(B)=1,041·B+31,012
Приравняем эти два уравнения и найдем корни получившегося квадратного уравнения. Поскольку из двух корней нас интересуют положительный, получаем, что минимальная ширина фундамента Bmin=2,047 м. Принимаем B=2,1 м.
=1,5·2,12=6,615 м2;
L=А/B=6,615/2,1=3,15 м.
Принимаем фундамент размерами 3,3х2,1 м.
Конструктивная схема представлена на рисунке 23.
Далее вычисляем фактическую нагрузку на грунт под подошвой. Для этого подсчитаем вес стакана и вес грунта на обрезах фундамента.
Объем фундамента: Vф=0,4·3,3·2,1+0,3·2,1·1,6+3,4·1,2·1,2=5,436 м3
Nф=Vф·gбет=5,436·2,5=13,59 тс.
Объем грунта: Vгр=V-Vф=3,3·2,1·4,8-5,436=27,828 м3
Nгр=Vгр·gгр=Vгр·(gгр1·hгр1+gгр2·hгр2+gгр3·hгр3)/(hгр1+hгр2+hгр3)=27,828·(1,75·2,58+ +2,01·2,0+1,07·0,22)/(2,58+2,0+0,22)=50,846 тс.
Фактическое сопротивление грунта под подошвой находим по формуле:
Рср.факт.=(NП+NФ+Nгр)/(b·l)=(126+13,59+58,846)/(3,3·2,1)=28,634 тс/м2
Определяем R по фактической ширине фундамента.
Rфакт.=1,041·2,1+31,012=33,198 тс/м2
Рср.факт.=28,634 тс/м2 < Rфакт.=33,198 тс/м2
7.3.4 Учет внецентренного нагружения
Эксцентриситет приложения нагрузки определяется по формуле:
е=(МП+ТП·d)/(NП+Nф+Nгр), где
МП=5,2 тс·м, ТП=0 тс, d=4,8 м.
е=(5,2+0·4,8)/(126+13,59+58,846)=0,026 м < l/30=0,11 м (l=3,3 м), значит фундамент считается центрально нагруженным.
Давление под подошвой фундамента вычисляется по формуле:
Рmax/min=N/A±M/W=N/A·(1±6·e/l),
где N=198,436 тс - суммарная нагрузка на подошву фундамента, А=b·l=3,3·2,1=6,93 м2- площадь подушки, М - действующий момент, W - момент сопротивления подошвы.
Pmax/min=198,436/6,93·(1±6·0,026/3,3)
Pmax=30,055 тс/м2; Pmin=27,342 тс/м2
Для нормальной работы фундамента должны выполняться условия:
Рmax£1,2·R и Pmin>0.
Рmax =30,055 < 1,2·R=1,2·33,198=39,838 тс/м2 ;
27,342 > 0 значит условия выполняются.
7.3.5 Проверка слабого подстилающего слоя
Проверка прочности слабого подстилающего слоя производится по условию:
szp+szq£Rz(слаб.слоя),
где szp,szq – вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента соответственно от нагрузки на фундамент и от собственного веса грунта, тс/м²; Rz – расчетное сопротивление грунта пониженной прочности на глубине z, тс/м².
szp=a·Рo=0,03868·19,864=0,768т/м2,
где Po - дополнительное давление на основание в уровне подошвы фундамента, a - коэффициент, принимаемый по табл.1 прилож. 2 [1] в зависимости от соотношения сторон η=l/b и ζ=2z/b
Po=Pср.факт.-szgo=Pср.факт.-(gгр1·hгр1+gгр2·hгр2+gгр3·hгр3)= =28,634-(1,75·2,58+2,01·2,0+1,07·0,22)=19,864 тс/м2,
где: Pср.факт.- среднее давление под подошвой фундамента;
- вертикальное напряжение от собственного веса грунта.
2z/b= 2·8,88/2,1=8,457 и l/b =1,5 тогда a=0,3868
szq=ågi·hi=1,75·2,58+2,01·2,0+1,07·4,3=13,136 т/м2
Площадь условного фундамента:
Az=(NII+Nгр+Nф)/szp=198,436/0,768=258,38 м²,
bz= -a , где
a=(l-b)/2=(3,3-2,1)/2=0,6
bz= 
=15,485
Расчетное сопротивление грунта слабого слоя:
R(B)=(gc1·gc2/k)·(Mg3·kz·bz·gII+Mq3·d1·g'II +Mc3·c3);
Rz=(1,2·1,1/1)·(0,56·1·15,485·(1,04·4,0+1,22·2,6)/(4,0+2,6)+3,24·(2,58+2,0+4,3)· ·(1,75·2,58+2,01·2,0+1,07·4,3)/(2,58+2,0+4,3)+5,84·0,3)=142,419 тс/м²
Производим проверку условия: szp+szq£Rz
0,768+13,136=13,904 < 142,419, т.е. расчетное сопротивление грунта больше, чем давление фундамента, значит, увеличение размеров подошвы не требуется, слабый подстилающий слой имеет достаточную прочность.
7.3.6 Определение осадки фундамента
Для определения осадки используем методом послойного элементарного суммирования.
Расчет производится по формуле:
S=b·S(szpi·hi)/Ei,
где S - осадка слоев, b=0,8 - коэффициент, Еi - модуль деформации i-го слоя грунта, szpi - среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжение в i-м слое, hi - высота слоя.
Суммирование производим до глубины, на которой выполняется условие:
szp<0,2·szg
Напряжения в грунте от его веса определяются по формуле szg=å(gi·hi)
szp=α·Pо, где Po=Pср.факт.-szgo=Pср.факт.-(gгр1·hгр1+gгр2·hгр2+gгр3·hгр3)=28,634-(1,75·2,58+ +2,01·2,0+1,07·0,22)=19,864 тс/м2,
a - коэффициент, принимаемый по табл.1 прилож.2 [1]
Грунтовую толщу разбиваем на слои h=(0,2 0,4)b
Таблица 5.
Расчет осадки фундамента мелкого заложения методом послойного суммирования
| szp | szg0 | 0,2szg0 | |||||||||
| № | zi, м | 2z/b | l/b | a | a*Po | g*h | 0,2*g*h | Ei | hi | scpi | Si |
| 0,000 | 0,000 | 1,5 | 19,864 | 8,7704 | 1,75408 | 0,816 | 18,464 | 0,009416 | |||
| 0,816 | 0,777 | 1,5 | 0,859 | 17,063 | 9,64352 | 1,928704 | 0,816 | 14,094 | 0,007188 | ||
| 1,632 | 1,554 | 1,5 | 0,56 | 11,124 | 10,51664 | 2,103328 | 0,816 | 9,068 | 0,004625 | ||
| 2,448 | 2,331 | 1,5 | 0,353 | 7,012 | 11,38976 | 2,277952 | 0,816 | 5,810 | 0,002963 | ||
| 3,264 | 3,109 | 1,5 | 0,232 | 4,608 | 12,26288 | 2,452576 | 0,816 | 3,903 | 0,001991 | ||
| 4,080 | 3,886 | 1,5 | 0,161 | 3,198 | 13,136 | 2,6272 | 0,8 | 2,771 | 0,003167 | ||
| 4,880 | 4,648 | 1,5 | 0,118 | 2,344 | 13,968 | 2,7936 | 0,8 | 2,066 | 0,002361 |
Полученная осадка составляет Sрасч=3,21 см, что меньше допустимой Sдоп=8 см
Также Sрасч.=3,21 см > 0,4·Sдоп.=0,4·8=3,2 см.
7.3.7 Проверка на действие сил морозного пучения
В данном случае проверку на действие сил морозного пучения производить не требуется, так как весь фундамент расположен ниже сезонной глубины промерзания грунта.
7.3.8 ТЭП фундамента мелкого заложения
Для песка φ=45º;
F1=3,7·4,9=18,13 м² - площадь по низу котлована;
F2=7,7·8,9=68,53 м² - площадь по верху котлована;
Vгр= (F1+F2)·h/2=(18,13+68,53)·2/2=86,66 м³
Стоимость земляных работ за 1м³ при глубине выработки до 2 м и ширине фундамента 1 м равна 3,6 руб. При ширине фундамента больше 1 м стоимость увеличивается на 7%.
Скотл.=86,66·1,07·3,6=333,814 руб.
Стоимость возведения фундамента за 1м³ бетонных работ 31 руб.
Сфунд.=31·5,436=168,516 руб.
Общая стоимость возведения фундамента:
Собщ.=Скотл.+Сфунд.=333,814+168,516=502,33 руб.
Список литературы
1. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений/ Госстрой СССР-М.:1985.- 41с.
2. Никулин, А. В. Механика грунтов: Учебное пособие / А.В. Никулин, – Киров: Изд-во ВятГУ, 2006. – 151 с.
3. Механика грунтов, основания и фундаменты: Учеб. пособие для строительных специальных вузов / С. Б. Ухов, В.В. Семенов, В. В. Знаменский и др.; под ред. С. Б. Ухова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2002. – 566 с.:ил.
4. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83)/НИИОСП им. Герсеванова, 1986.
5. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты./ Госстрой СССР. - М.: 1986.- 48 с.
6. Методические указания по расчету фундаментов.
7. Федоров В.Г.”Сваи и механизмы , применяемые для возведения свайных фундаментов”-Ярославль,Министерство строительства СССР:1975г
8. Подкопаевский К.В., Яссиевич Г.Н. Ленточные свайные фундаменты. Учебное пособие. - Киров, изд. ВГТУ, 1994 г., -108 с.
9. Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов: Уч. пособие для вузов.- 3-е изд. - М., СИ, 1990. - 304 с.
10. СНиП 23-01-99. Строительная климатология и геофизика.
11. Шерeшевский И.А. Конструирование промышленных зданий и сооружений. – Л.: Стройиздат, 1979. – 168с.