Расчет столбчатого фундамента под внутренний каркас здания

 

Столбчатый фундамент под внутренний каркас здания примем квадратной формы в плане. Ориентировочные размеры подошвы квадратного фундамента определяем по формуле:

b =	N II Б	,
	R − d ⋅ γ II

где N _II ^Б – расчетная нагрузка на столбчатый фундамент; N _II ^Б = 1034,9кН;

 

R –расчетное сопротивление грунта основания; R = 447,18кПа; d –глубина заложения фундамента; d = 2,2м;

γ _II –расчетное значение удельного веса грунта,залегающего ниже подошвы фундамента,принимаемое равным расчетному значению удельного веса грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента; γ _II = 20кН/м³;

b =	1034,9	=1,6 м.
	447,18 − 2,2 ⋅20

 

По сортаменту принимаем отдельно стоящий столбчатый фундамент 1Ф17. Вес фундамента 1Ф17 равен G _ф = 41,7кН. Ширина подошвы фундамента b = 1,7м.

Определяем расчетное сопротивление грунта основания по формуле:

 

R = ^{γ C 1} _k ^{⋅ γ C 2}⋅[ M _γ ⋅ K _z ⋅ b ⋅ γ _II + M _g ⋅ d ₁⋅ γ _II ^/+(M _g −1)⋅ d _B ⋅ γ _II ^/+ M _c ⋅ C _II ],

где γ _{С 1} – коэффициент условий работы грунтового, зависящий от вида грунтов, лежащих в основании здания; для песка γ _{С 1} = 1,4;

γ _{С 2} –коэффициент условий работы здания во взаимодействии с основанием; γ _{С 2} = 1,37; k –коэффициент надежности; k = 1,0;

M _γ, M _g, M _c –коэффициенты,принимаемые по СНиП в зависимости от расчетного значенияугла внутреннего терния грунта, находящегося непосредственно под подошвой фундамента; для принятой песчаной подушки при φ = 32^o коэффициенты будут равны:

M _γ = 1,34; M _g = 6,35; M _c = 8,55;

 

K _z –коэффициент,зависящий от конструктивных особенностей фундамента;при ширинефундамента (меньшей стороне подошвы) менее 10м (b = 0,81м) коэффициент принимается равным K _z =1,0;

 

b –ширина фундамента; b =1,7м;

 

γ _II –расчетное значение удельного веса грунта,залегающего ниже подошвы фундамента;

 

γ _II = 20кН/м³;

 

d ₁ –приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала; d ₁ = 0,71м;

 

14

γ _II ^/–осредненное(по слоям)расчетное значение удельного веса грунтов,залегающих вышеподошвы фундамента; γ _II ^/ =16,2кН/м³;

 

d _В –глубина подвала–расстояние от уровня планировки до пола подвала; d _В = 1,6м; С _II –коэффициент сцепления грунта,лежащего ниже подошвы фундамента; С _II = 0кПа;

R =^1,4₁^⋅_,¹₀^,37⋅[1,34⋅1,0⋅1,7⋅20+6,35⋅0,71⋅16,2+(6,35−1)⋅1,6⋅16,2+8,55⋅0]=493,4кПа.

Определяем фактическое давление, действующее под подошвой фундамента, при принятых размерах фундамента и заданных нагрузках по формуле:

 

N ^Б + G P _ф = ^II _{b 2} ^ф,

где N _II ^Б – расчетная нагрузка на столбчатый фундамент; N _II ^Б = 1034,9кН;

 

G _ф –собственный вес фундамента; G _ф = 41,7кН; b –ширина подошвы фундамента; b = 1,7м;

⁼ 1034,9 ⁺ 41,7 ⁼

 

P ^ф 372,5кПа.1,7²

Определяем разницу между расчетным сопротивлением грунта основания и средним давлением на основание под подошвой фундамента:

=	R − P ф	⋅100%	=	493,4 −372,5	⋅100%	= 32,5%.
	P			372,5
	ф

Т.к. разница между средним давлением, действующим по подошве фундамента, и расчетным сопротивлением основания составляет более 20% (=32,5%), то ширина подошвы фундамента принята с излишне большим запасом. Необходимо уменьшить площадь подошвы фундамента. По сортаменту принимаем меньший по площади подошвы отдельно стоящий столбчатый фундамент 1Ф13. Вес фундамента 1Ф17 равен G _ф = 31,9кН. Ширина подошвы фундамента b = 1,3м.

Определяем расчетное сопротивление грунта основания:

 

R =^1,4₁^⋅_,¹₀^,37⋅[1,34⋅1,0⋅1,3⋅20+6,35⋅0,71⋅16,2+(6,35−1)⋅1,6⋅16,2+8,55⋅0]=472,9кПа.

Определяем фактическое давление, действующее под подошвой фундамента, при принятых размерах фундамента и заданных нагрузках по формуле:

 

P =	N II Б + G ф	=	1034,9 + 31,9		= 631,24	кПа.
ф	b 2		1,32

Согласно СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» среднее давление на основание под подошвой фундамента не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания. Т.к. R < P (472,9кПа < 631,24кПа), то грунт основания не достаточно прочный. Увеличиваем расчетное сопротивление грунта основания за счет дополнительного уплотнения песчаной подушки по линии колонн (при этом угол внутреннего трения будет равен φ = 34^о). Определяем расчетное сопротивление грунта основания при новых характеристиках грунта по формуле:

 

R = ^{γ C 1} _k ^{⋅ γ C 2}⋅[ M _γ ⋅ K _z ⋅ b ⋅ γ _II + M _g ⋅ d ₁⋅ γ _II ^/+(M _g −1)⋅ d _B ⋅ γ _II ^/+ M _c ⋅ C _II ].

В данной формуле меняются только коэффициенты M _γ, M _g, M _c, зависящие от расчетного значения угла внутреннего терния грунта. При φ = 34^o коэффициенты будут равны: M _γ = 1,55;

M _g = 7,21; M _c = 9,21.

 

R =^1,4₁^⋅_,¹₀^,37⋅[1,55⋅1,0⋅1,3⋅20+7,21⋅0,71⋅16,2+(7,21−1)⋅1,6⋅16,2+9,21⋅0]=545,1кПа.

Среднее давление на основание под подошвой фундамента все равно превышает расчетное сопротивление грунта основания (545,1кПа < 631,24кПа). Увеличиваем расчетное сопротивление грунта основания за счет дополнительного уплотнения песчаной подушки по линии колонн (при этом угол внутреннего трения будет равен φ = 36^о). Коэффициенты будут равны: M _γ = 1,81;

M _g = 8,25; M _c = 9,98.

 

15

R =^1,4₁^⋅_,¹₀^,37⋅[1,81⋅1,0⋅1,3⋅20+8,25⋅0,71⋅16,2+(8,25−1)⋅1,6⋅16,2+9,98⋅0]=632,7кПа.

Определяем разницу между расчетным сопротивлением грунта основания и средним давлением на основание под подошвой фундамента:

 

=	R − P ф	⋅100%	=	632,7 − 631,24	⋅100%	= 0,23%.
	P			631,24
	ф

Т.к. разница между средним давлением, действующим по подошве фундамента, и расчетным сопротивлением основания составляет менее 20% (=0,23%), то столбчатый фундамент принят достаточно экономично.

Окончательно принимаем отдельно стоящий столбчатый фундамент 1Ф13.