2.4. Расчет оснований по предельным состояниям

Целью расчета оснований по предельным состояниям является уточнение предварительно принятых размеров фундаментов такими пределами, при которых гарантируются прочность, устойчивость и трещиностойкость конструкции, включая общую устойчивость сооружений, а также нормальная эксплуатация надземных конструкций при любых возможных нагрузках и воздействиях.

Таблица 14

Схема плиты	Марка плиты	Размеры, м					Расчетный изгибаю­щий момент на плиту, кН-м			Масса плиты, кг
						основную		усилен­ную
	Ф6 Ф6-12 Ф8 Ф8-12	0,6 0,6 0,8 0,8	2,38 1,18 2,38 1,18	0,3 0,3 0,3 0,3	- - - -	42 21 48 24		- - - -	1070 530 1430 710
	Ф10 Ф10-12 Ф12 Ф12-12 Ф14 Ф14-12 Ф16 Ф16-12	1 1 1,2 1,2 1,4 1,4 1,6 1,6	2,38 1,18 2,38 1,18 2,38 1,18 2,38 1,18	0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3	0,2 0,2 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3	42 21 55 27 72 36 88 44		72 36 96 48 108 54 127 63	1580 790 1820 900 2180 1080 2530 1260
	Ф20 Ф24 Ф28 Ф32	2 2,4 2,8 3,2	1,18 1,18 1,18 1,18	0,5 0,5 0,5 0,5	0,5 0,7 0,7 0,7	71 120 144 174		99 186 216 266	2540 3000 3550 4140

1. Оценка прочности несущего слоя основания

В расчетах по второму предельному состоянию действующий СНиП ограничивает среднее давление под подошвой фундамента величиной :

(18)

где - вес фундамента;

- вес грунта на консольные свесы фундаментной плиты.

Пример 8. Оценить правильность выбора марки фундаментной подушки в примере 7, проверив выполнение условия (18).

где - объем фундамента; - удельный вес ж/бетона.

Расчетное сопротивление грунта основания определяем по формуле (17)

условие (18) выполняется, следовательно, марку фундамента подобрали верно.

В курсовом проекте корректируют ширину ленточного фундамента до тех пор, пока не будет выполняться условие (18).

2.4.2. Проверка прочности слабого подстилающего слоя

При наличии в пределах сжимаемой толщи основания слабого грунта необходимо проверить его прочность. Сжимаемая толща - это толща грунта, находящаяся ниже подошвы фундамента, в пределах которой учитывают сжатие грунтов основания (т.е. рассчитывается осадка). Согласно СНиП ее рекомендуют принимать до глубины, где допол­нительное давление составляет 0,2 величины природного дав­ления . Дополнительное давление на уровне подошвы фундамента равно разности среднего давления, действующего по подошве фунда­мента, и природного давления (от собственного веса грунта) на уров­не заложения подошвы фундамента:

(19)

При проверке прочности слабого подстилающего слоя следует, проверить соблюдение следующего условия по оси фундамента:

(20)

где - дополнительное вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубинеот подошвы фундамента;

- вертикальное напряжение от собственного веса грунта, на глубине от подошвы фундамента и на уровне подошвы;

- расчетное сопротивление грунта на глубине ;

- дополнительное вертикальное напряжение от внешней нагрузки на уровне подошвы фундамента;

- среднее давление под подошвой фундаменте;

- глубина заложения подошвы фундамента;

- расстояние от подошвы фундамента до кровли подстилающего слоя.

Расчетное сопротивление грунта вычислено по формуле (17) в предположении, что на слабый грунт опирается передаю­щий равномерно распределенное давление условный фундамент с глубиной заложения и условной площадью(где - суммарная вертикальная нагрузка на основание фундамента). Форма подошвы условного фундамента принимается одинаковой с проектируемым фундаментом. Длина и ширина прямоугольной площадки подошвы условного фундамента находятся в предположении, что они на одинаковую величину «2С» больше размеров проектируемого фундамента.

Тогда ширина условного фундамента будет

(21)

где ;и - длина и ширина проектируемого фундамента.

Для ленточного фундамента

(22)

Пример 9

Инженерно-геологический разрез грунтов строительной площадки показан на рис. 8. Ниже суглинка тугопластичного (= 21° и 100 кПа) залегает на глубине 3,7 м суглинок тугопластичный, у которого , а = 23,5 кПа меньше, чем у рабочего слоя.

Глубина заложения фундамента = 2,7 м. Площадь фундамента

(см. рис. 8).

Суммарная вертикальная нагрузка, действующая по подошве фунда­мента, = 1479,4 кН. При проверке прочности слабого подстилаю­щего слоя должно удовлетворяться условие

Проверяем прочность подстилающего слоя, залегающего на глубине = 3,7 м, т.е. на 1,0 м ниже подошвы фундамента.

Определяем природное давление на глубине заложения фундамента:

.

Природное давление на кровле подстилающего слоя

Определяем среднее давление под подошвой фундамента

Дополнительное давление под подошвой фундамента

Рис.8. Расчетная схема к проверке прочности слабого

подстилающего слоя

Расстояние от подошвы фундамента до подстилающего слоя (см. рис. 8). По табл. 12 найдем для столбчатого фундамента при(где– длина фундамента,– ширина фундамента) изначение коэффициента

Тогда дополнительное давление на кровлю подстилающего слоя

Полное давление на кровлю подстилающего слоя от природного и дополнительного

Определяем площадь подошвы условного фундамента и его ширину:

где и – длина и ширина фундамента.

Для ленточного фундамента

Определяем расчетное сопротивление "слабого" грунта () на отметке кровли подстилающего слоя (суглинок тугопластичный) для условного фундамента шириной = 2,56 м и глубиной заложения = 3,7 м при = 16°; 23,5 кПа.

Согласно табл.10 при определяем коэффициенты:

Согласно табл. 9 для глинистого грунта с консистенцией;.

Расчетное и действующее сопротивления на кровле подстилающего слоя практически совпадают:

Из условия прочности грунт под подошвой фундамента и проверки прочности слабого слоя оставляем принятые размеры подошвы столбчатого фундамента: ФП-20-20.