Визначення геометричних параметрів фундаменту

Розміри підошви фундаменту визначаються виходячи з конструктивних міркувань і ґрунтових умов.

Конструктивні вимоги: мінімальні розміри фундаменту в плані повинні бути такими, щоб на ньому можна було розташувати фундамент; максимальні розміри фундаменту в плані повинні бути такими, щоб конструкція була жорсткою (лінія уступів чи нахил бічної грані фундаменту не повинні відхилятися від вертикалі на кут більш 30°).

Тоді мінімальні розміри підошви фундаменту будуть

 

;

 

, (5.1)

 

де ∆=0,150,3 м – конструктивне збільшення розмірів підошви фундаменту для компенсації можливих відхилень положення і розмірів фундаменту при розбивці осей і провадженні робіт (див. рис.1);

і – ширина і довжина надфундаментної частини опори.

 

 

Максимальні розміри підошви фундаменту визначаються по формулі

 

°;

 

°, (5.2)

 

де – висота фундаменту, прийнята = м.

Висота фундаменту - це відстань від верхнього обріза фундаменту до підошви. Верхній обріз фундаменту розташовується на 0,1- 0,25 м нижче поверхні ґрунту на суходолі, а на водотоці – на 0,5 м нижче поверхні води.

 

 

 

Розміри підошви фундаменту по ґрунту визначаються виходячи з

трьох умов:

 

 

де Р, Рі Р- відповідно середній, максимальний і мінімальний тиски під підошвою фундаменту, кПа;

- розрахункове вертикальне навантаження на основу з урахуванням гідростатичного тиску, якщо він є, кН;

- розрахунковий момент щодо осі, яка проходить через центр ваги підошви фундаменту, кН·м;

A=b·l – площа підошви, м;

W=- момент опору площі підошви фундаменту, м;

R – розрахунковий опір ґрунту під підошвою фундаменту, кПа;

- коефіцієнт умов роботи, прийнятий рівним 1,2;

- коефіцієнт надійності по призначенню спорудження, прийнятий рівним 1,4.

У загальному випадку розрахункове вертикальне навантаження на основу і момент будуть рівні

 

(5.6)

, (5.7)

 

де - розрахункові величини наведені в табл.1;

- відповідно навантаження від ваги фундаменту і ґрунту на його уступах (з урахуванням зважуючої дії води, якщо вона має місце);

- навантаження від ваги води, що діє на уступи фундаменту (враховується, якщо фундамент врізаний у водоупор).

Величини залежать від площі підошви фундаменту, розмірів і конфігурації його по висоті, а ще і від висоти стовпа води над відповідними ступінями. Рівняння (5.3) і (5.4) показують, що площу підошви доцільно розривати, збільшуючи ширину фундаменту, тому її можна представити як .

Виходячи з вищевикладеного, для визначення в першому наближенні площі підошви фундаменту рівняння (5.3), (5.4), і (5.5) приймуть вид

 

де кН/м– середня питома вага вкладки фундаменту і ґрунту на його уступах.

Розрахунковий опір нескельного ґрунту під підошвою фундаменту визначається по формулі

 

, (5.11)

 

де - умовний опір ґрунту, кПа;

b - ширина підошви фундаменту, м; при b>6 м приймається b=6 м;

d - глибина закладення фундаменту, м;

γ - середньозважене значення питомої ваги ґрунту, розташованого вище підошви фундаменту, обчислене без обліку дії води, що зважує;

- коефіцієнти.

Рішення рівнянь (5.8) і (5.9) робимо графічно (рис. 3), а нерівність (5.10) перевіряється при знайденому значенні ширини підошви фундаменту.

Залежність є рівнянням прямої, а залежності і - рівняннями параболи.

Щоб побудувати графік залежності , потрібно визначити величину R при двох значеннях b (наприклад при b=2 м і b=6 м ). Щоб побудувати графік , потрібно помножити відповідні ординати графіка на коефіцієнт =1,2.

Параболи і будуються при декількох (не менш трьох) значеннях b. Точка перетину графіків і відповідає значенню b, при якому виконується умова . Аналогічно знаходиться графічне рішення і другої умови. Очевидно, що розрахункове значення ширини підошви фундаменту варто приймати більшим. Так для випадку, представленого на (рис. 3) необхідно приймати b=4 м. При такому значенні робиться перевірка умови (5.8) (різниця значень Рі не повинна перевищувати 10%) і умови (5.9).

 

Результати розрахунків приведені у таблиці.

 

Таблиця 3 – Визначення ширини підошви фундаменту

Показники	Ширина підошви фундаменту
b=0 м	b=2 м	b=4 м	b=6 м

 

 

кПа

 

= кПа; = кПа

 

при кН/м

 

кПа

 

= кПа; = кПа

 

кПа

 

кПа

 

кПа

 

кПа

 

кПа

 

кПа

 

 

Рисунок 3 – Графічний спосіб визначення ширини підошви фундаменту

 

Якщо знайдена з графічного рішення ширина підошви фундаменту перевищує b, то остаточна ширина приймається рівною b, а дотримання умов (5.8), (5.9) і (5.10) домагаються за рахунок збільшення довжини підошви фундаменту при .

Якщо отримана з вищевказаних умов довжина підошви фундаменту , то остаточні розміри підошви приймаються і , а забезпечення жорсткості конструкції фундаменту виконується за рахунок збільшення його висоти (відповідно і глибини закладення), виходячи з умови (5.2) .

Після встановлення остаточних розмірів підошви фундаменту виконується його конструювання, як твердої конструкції. Розширення фундаменту від верхнього обріза до підошви здійснюється шляхом влаштування уступів. Висота уступу приймається рівною 0,7÷2 м, а відношення ширини уступу до його висоти не може перевищувати tg30°=0,577.

 

Рисунок 4 – Конструкціям фундаментів.

Проводимо перевірку умов (6,9- 6,10):

 

Знаходимо

кПа

 

= кПа; = кПа

 

Значення і знайдені раніше

= кПа і = кПа