Определение размеров подошвы фундамента и проверка давления под подошвой.

При расчете фундаментов по второй группе предельных состояний  с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства среднее давление под подошвой фундамента не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания

                                                           (6)

Исходя из этого условия и подбираются размеры подошвы:

                                                   (7)

где - сумма вертикальных нагрузок, действующих на основание, кроме веса фундамента и грунта на его обрезах, кН; - площадь подошвы фундамента, м²;  - средневзвешенное значение удельных весов тела фундамента, грунта и пола, расположенных над подошвой,  - глубина заложения .

определяют  по формуле

            (8)

где и - коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 4 приложения; - коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные характеристики грунта (  и ) определены непосредственными испытаниями, и , если они приняты по таблицам 6,7 приложения; , , - коэффициенты, принимаемые по таблице 5 приложения; - коэффициент, принимаемый равным единице при ;  при (здесь ); - ширина подошвы фундамента, м (при бетонной или щебеночной подготовке толщиной допускается увеличивать на ); –осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³;  - то же, для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м³;

Значения ,  находят для слоя грунта толщиной ниже подошвы фундамента, при и при  (здесь ).

Если толща грунтов, расположенных ниже подошвы фундаментов или выше ее, неоднородна по глубине, то принимают средневзвешенные значения ее характеристик: - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа; - глубина заложения фундаментов, м, бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле (9). При плитных фундаментах за принимают наименьшую глубину от подошвы плиты до уровня планировки; - глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом глубиной свыше 2 м принимают равным 2 м);

                                                (9)

здесь - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м; - толщина конструкции пола подвала, м; - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м³.

При бетонной или щебеночной подготовке толщиной допускается увеличивать на толщину подготовки.

Примечания:

1)Формулу (8) допускается применять при любой форме фундаментов в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью , значение принимают равным .

2) Расчетные значения удельного веса грунтов и материала пола подвала, входящие в формулу(7) допускается принимать равными их нормативным значениям.

3) Расчетное сопротивление грунта при соответствующем обосновании может быть увеличено, если конструкция фундамента улучшает условия его совместной работы с основанием, например фундаменты прерывистые, щелевые, с промежуточной подготовкой и др.

4) Для фундаментных плит с угловыми вырезами расчетное сопротивление грунта основания допускается увеличивать, применяя коэффициент по таблице 11 приложения.

5)  Если  ( - глубина заложения фундамента от уровня планировки), в формуле (8) принимают и .

Предварительные размеры фундаментов назначают по конструктивным соображениям или исходя из значений расчетного сопротивления грунтов основания по таблице 11 приложения. Значениями допускается также пользоваться для окончательного назначения размеров фундаментов сооружений III уровня ответственности, если основание сложено горизонтальными (уклон не более 0,1), выдержанными по толщине слоями грунта, сжимаемость которых не изменяется в пределах глубины, равной двойной ширине наибольшего фундамента, считая от его подошвы.

Расчетное сопротивление основания , сложенного крупнообломочными грунтами, вычисляют по формуле на основе результатов непосредственных определений прочностных характеристик грунтов. Если содержание заполнителя превышает 40 %, значение для крупнообломочных грунтов допускается определять по характеристикам заполнителя.

Предварительные размеры подошвы для ленточных фундаментов определяются по формуле:

                                                (10)

Для отдельно стоящих фундаментов

=                                             (11)

где =1,2 для прямоугольных, внецентренно-загруженных фундаментов ( ,

На практике для расчета ширины подошвы используют метод последовательных приближений. Найденное значение  подставляют в формулу для уточнения расчетного сопротивления (8) и находят значение  . Затем по этому уточненному значению определяют пользуясь формулой (10,11) и проверяют выполнение условия

1                                                  (12)

Если условие не выполняется, делают еще приближение. При выполнении условия  (12) выбирают типовой фундамент с ближайшим большим размером. Для ленточных фундаментов используют таблицы 18,20 приложения, а для отдельно стоящих таблицы 23,27 приложения.

Исходя из размеров типового фундамента по ширине и по высоте уточняют значение расчетного сопротивления и глубину заложения и проводят проверку среднего и краевого давления.

Давление на грунт у края подошвы внецентренно нагруженного фундамента (вычисленное в предположении линейного распределения давления под подошвой фундамента при нагрузках, принимаемых для расчета оснований по деформациям), как правило, должно определяться с учетом заглубления фундамента в грунт и жесткости надфундаментных конструкций.

Краевое давление при действии изгибающего момента вдоль каждой оси фундамента не должно превышать  и в угловой точке - (здесь - расчетное сопротивление грунта основания).

                                                 (13)

Краевые давления , кПа, определяют по формулам:

при относительном эксцентриситете

                                          (14)

при относительном эксцентриситете

                                  (15)

- момент сопротивления площади подошвы фундамента, м³; - расстояние от точки приложения равнодействующей до края фундамента по его оси, м, определяемое по формуле

-                                      (16);

- эксцентриситет нагрузки по подошве фундамента, м, определяемый по формуле

                                     (17)

При наличии моментов и , действующих в двух направлениях, параллельных осям и прямоугольного фундамента, наибольшее давление в угловой точке , кПа, определяют по формуле

                                    (18)

                                               (19)

Для фундаментов колонн зданий, оборудованных мостовыми кранами грузоподъемностью 75 т и выше, а также для фундаментов колонн открытых крановых эстакад при кранах грузоподъемностью свыше 15 т, для сооружений башенного типа (труб, домен и других), а также для всех видов сооружений при расчетном сопротивлении грунта основания  размеры фундаментов рекомендуется назначать такими, чтобы эпюра давлений была трапециевидной, с отношением краевых давлений .

В остальных случаях для фундаментов зданий с мостовыми кранами допускается треугольная эпюра с относительным эксцентриситетом равнодействующей , равным . При этом должно выполняться условие .

Для фундаментов бескрановых зданий с подвесным транспортным оборудованием допускается треугольная эпюра давлений с нулевой ординатой на расстоянии не более 1/4 длины подошвы фундамента, что соответствует относительному эксцентриситету равнодействующей не более .

При наличии на полах сплошной равномерно распределенной нагрузки интенсивностью краевые и средние эпюры давления по подошве следует увеличивать на нагрузку . Нагрузку на полы промышленных зданий допускается принимать равной 20 кПа, если в технологическом задании на проектирование не указывается большее значение этой нагрузки.

Расчетное сопротивление грунта основания , вычисленное по формуле (8), может быть повышено в зависимости от соотношения расчетной осадки основания фундамента , полученной при среднем давлении по подошве фундамента . При этом увеличенное значение давления по подошве фундамента не должно превышать рекомендуемых значений повышенного расчетного сопротивления при:

1) ;

2) ;

3) ;определяют интерполяцией.

При соответствующем обосновании допускается при  принимать .

Увеличенное значение среднего давления по подошве фундамента, ограниченного величиной повышенного расчетного сопротивления , не должно вызывать деформации основания фундамента более 80 %  от предельно допустимых.