Определение размеров подошвы фундамента.

Т.к. фундамент испытывает воздействие нормальной сила N_II и изгибающего момента M_II, он считается внецентренно-нагруженным. Следовательно, фундамент проектируется прямоугольным в плане вытянутым в плоскости действия момента, при этом соотношение размеров сторон фундамента принимаем η=0.75. Исходя из принятого соотношения сторон, определяем предварительные размера подошвы фундамента. Ширина подошвы фундамента b_f определяется по формуле

где η – коэффициент соотношения сторон подошва фундамента;

R₀ – начальное расчетное сопротивление грунта ИГЭ-1;

γ_mt – осредненный удельный вес мат-ла фундамента и грунта на его уступах;

d – глубина заложения фундамента.

Тогда длина подошвы фундамента определяется по формуле

Полученные размера подошвы фундамента b_f и l_f округляем кратно 0.3м в большую сторону. Принимаем b_f =3.9м и l_f =5.4м.
При вычислении значений следующей формулы учтем, что рыхлый грунт под подошвой фундамента был заменен песчаной подушкой из песка средней крупности с коэффициентом пористости е=0.65 с соответствующими деформативными и прочностными характеристиками.

Уточняем расчетное сопротивление грунта основания R:

где γ_c1 и γ_с2 – коэффициенты условий работы, γ_c1=1.4 и γ_c2=1.0;

k – коэффициент, т.к. прочностные характеристики грунта (φ и с_II) определены непосредственными испытаниями, то k=1.0;

M_γ, M_q, M_c – коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения несущего слоя грунта, для φ=35° – M_γ=1.65, M_q=7.71, M_c=9.58;

k_z – коэффициент, k_z =1.0, т.к. ширина подошвы фундамента b_f=3.9м<10м;

d_b – глубина подвала, d_b =0;

с_II – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, с_II =1кПа;

γ’_II – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод, определяется с учетом взвешивающего действия воды), определяется по формуле

здесь – удельный вес грунта ненарушенной структуры ИГЭ-1;

γ_II – то же, ниже подошвы фундамента.

Т.к. фундамент в сечении I-I расположен ближе к скважине 1, следовательно, толщи грунта принимаем по скважине 1. Тогда

здесь γ_w – удельный вес воды, γ_w=10кН/м³;

e₁ =0.65 – коэффициент пористости песчаной подушки.

Т.к. ниже 1-го слоя залегает глина в полутвердом состоянии, являющаяся водоупором, то удельный вес ИГЭ-2, ИГЭ-3, ИГЭ-4 и ИГЭ-5 рассчитываем без учета взвешивающего действия воды. Тогда

Уточняем размеры подошвы фундамента b_f и l_f с полученным расчетным сопротивлением R, и округляем их кратно 0.3м в большую сторону:

Принимаем b_f =2.1 м и l_f =3м.

Определяем максимальное и минимальное краевое давление и среднее давление под подошвой внецентренно-нагруженного фундамента в предположении линейного распределения напряжений в грунте.

где W – момент сопротивления подошвы фундамента, определяется по формуле

Для исключения возникновения в грунте пластических деформаций проверяем выполнение следующих условий:

P_max =517.29кПа < 1.2R=1.2·491=589.2кПа,

P_min =409.71кПа > 0, P_ср =463.5кПа < R=491кПа.

Все условия выполняются, следовательно, фундамент подобран правильно. Однако в основании имеется значительное недонапряжение, составляющее

Следовательно, фундамент запроектирован экономично, принимаем в качестве расчетных размеры плитной части, равные b_f =2.1м и l_f =3м.