Порядок проектирования

Учитывая конструктивные и эксплуатационные особенности здания, назначаем уплотненную подушку из крупнозернистого песка в виде сплошной ленты под фундаментами со следующими характеристиками:

γ₁₁ = 22 кН/м³; φ₁₁= 45°; R = 300 кПа; с₁₁ = 2 кПа; Е₁₁ = 30 МПа.

Определим ширину подошвы ленточного фундамента:

b = N₁₁/(R-γ_md) = 220/(300 -20·1,5) ≈ 1,0 м.

Среднее давление по подошве фундамента составит:

р₁₁=N_u/b_ф + γ_md= 220/1,0 + 20·1,5 = 250 кПа.

Уточняем расчетное сопротивление R основания по формуле (5.7) СП 22.13330.2011. Имеем: γ_с1 = 1,4; γ_с2=1,2. Принимаем значения коэффициентов для φ = 45°: М_γ = 3,66; M_q =15,64; М_с = 14,64; k_z = 1:
b = 1,0 м; γ₁₁ = 19 кН/м³; γ^′ ₁₁ = 22 кн/м³; с₁₁ = 2 кПа; d= 1,5 м.

R = 1,4·1,2/1 (3,66·1·1,0·22 + 15,64·1,5·19 + 14,64·2) = 934 кПа.

р₁₁ = 250 < R = 934 кПа, условие удовлетворяется.

Определим размеры грунтовой подушки. Высоту (толщину) песчаной подушки определим по упрощенной формуле Н.А. Цытовича (по рис. 4.2 при Rп/Rz= 300/100 = 3,0 и а/b> 10-K₁≈ 1,5):

h_п = bK₁ = 1,0·1,5 = 1,5 м.

Ширину подушки назначаем по формуле

b_п = b + 2h_п tga =1,0 + 2·1,5·tg45° = 4,0 м.

Производим проверку принятых размеров фундаментов и песчаной подушки по слабому подстилающему слою основания по формуле (4.4)

(σ_zp-σ_zγ) + σ_zg≤R₂;

σ_zg = σ_zgo + γ₁₁h_п= 19·1,5 + 22·1,5 = 62 кПа;

σ_zgo = γ₁₁d= 19·1,5 = 28,5кПа.

Для ленточного фундамента по табл. 5.8 СП 22.13330.2011

при ξ = 2z/b = 2·1,5/1,0 = 3,0 находим α= 0,397.

Тогда

σ_zp = αρ₁₁ = 0,397·250 = 99 кПа;

σ_zγ = ασ_zgo = 0,397·28,5 = 11,3 кПа.

Определим ширину условного фундамента:

b_у = N₁₁/ σ_zp = 220/99 = 2,2 м.

Вычисляем значение R_z. Для φ₁₁ = 22° по табл. 5.5 СП 22.13330. 2011 имеем: М_γ = 0,61; тЦ = 3,44; Мq = 6,04; γ_c1=γ_c2 = l,0; k =1,0; γ_sb11 = 10 кН/м³ (с учетом взвешивающего действия воды); γ′₁₁ =21,0 кН/м³ - осредненное значение. Тогда

R_z = 1,0(0,61 1·2,2·10 + 3,44·3,0·21,0 + 6,04·10) = 291 кПа.

Проверяем выполнение условия

(σ_zp – σ_zγ) + σ_zg = (99 - 11,3) + 62 = 150 < R_z = 291 кПа.

Полученные данные указывают на возможность уменьшения толщины песчаной подушки. Принимаем h_п = 1,0 м и заново производим проверку по слабому подстилающему слою основания.

Тогда

σ_zg = σ_zgo + γ₁₁ h_п = 19·1,5 + 22·1,0 = 51 кПа.

По табл. 5.8 СП 22.13330.2011 [35] при ξ= 2z/b = 2·1,0/1,0 = 2,0 находим α= 0,550.

Тогда

σ_zp = αр₁₁ = 0,550·250 = 137,5 кПа;

σ_zγ = ασ_zgo = 0,550·28,5 = 15,7 кПа.

Определим ширину условного фундамента:

b_y = N₁₁/σ_zp = 220/137,5 = 1,6 м.

Вычисляем значение R_z. Для φ = 22° по табл. 5.5 СП 22.13330 [35]. 2011 имеем: M_γ = 0,61; М_q = 3,44; М_с = 6,04; γ_c1=γ_c2 = l,0; k =1,0; γ′₁₁ =10кН/м³ (с учетом взвешивающего действия воды);
уM= 21.0 кН/м³- осредненное значение. Тогда

R_z = 1,0(0,61·1·1,6·10 + 3,44·2,5·21,0 + 6,04·10) = 251 кПа.

Проверяем выполнение условия

(σ_zp – σ_zγ) + σ_zg = (137,5 - 15,7) + 51 = 173 < R_z = 251 кПа.

Окончательно толщину подушки принимаем h_п= 1,0 м.

Производим проверку размеров фундамента на искусственном основании по второй группе предельных состояний (по деформациям). Осадку фундамента определяем методом элементарного послойного суммирования в соответствии с требованиями СП 22.13330.2011 [35]. Все необходимые вычисления приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Результаты вычисления осадки фундамента

Схема для определения осадки искусственного основания приведена на рис. 4.3. При этом учитывая, что ниже подошвы песчаной подушки расположен слой грунта с Е = 6 МПа, глубина cm толщи основания была определена из условия σ_zp ≤ 0,2 σ_zg и составляет
Н_сж = 5,6 м (на указанной глубине выполняется условие
02σ_zg = 0,2·158,6 = 32 кПа > σ_zg = 30 кПа).

Величину осадки элементарного слоя грунта определяем по формуле

По результатам вычислений величина осадки составила
S = 4,34 см, что значительно меньше допустимой осадки для данного здания.

S = 4,34см<S_u=10см.

Рис. 4.3. Схема к расчету осадки искусственного основания