1.2.4 Определение основных размеров фундаментов

Как видно из формулы (1.1), расчетное сопротивление зависит от неизвестного размера фундамента b, поэтому размеры фундамента определяются обычно методом последовательных приближений. В качестве первого приближения принимают размеры фундамента по конструктивным соображениям или R = R₀, где R₀ – расчетное сопротивление грунта, зависящее от типа, вида и разновидности грунта. Допускается определять величину R₀ по таблицам 1.6 – 1.8.

Т а б л и ц а 1.6 – Значения R₀ для крупнообломочных грунтов

Грунт	R0, кПа
Галечниковый (щебенистый) с заполнителем:
песчаным	600
пылевато-глинистым	450 400
Гравийный (дресвяный) с заполнителем:
песчаным	500
пылевато-глинистым	400 350
Примечание – Для пылевато-глинистого заполнителя значения R0 даны: при IL0,5 – в числителе, при 0,5<IL0,75 – в знаменателе.

Т а б л и ц а 1.7 – Значения R₀ для песчаных грунтов

Грунты	R0, кПа
Песок:
крупный	600 500
средний	500 400
мелкий:
маловлажный	400 300
влажный и водонасыщенный	300 200
Песок пылеватый:
маловлажный	300 250
влажный	200 150
водонасыщенный	150 100
Примечание – Для плотных песков значения R0 даны в числителе, для песков средней плотности – в знаменателе.

Т а б л и ц а 1.8 – Значения R₀ для пылевато-глинистых грунтов

Грунт	R0, кПа
Супеси с коэффициентом пористости е:
0,5	300 300
0,7	250 200
Суглинки с коэффициентом пористости е:
0,5	300 250
0,7	250 180
1,0	200 100
Глины с коэффициентом пористости е:
0,5	600 400
0,6	500 300
0,8	300 200
1,0	250 100
Примечание – Значения R0 даны: при IL= 0 – в числителе, при IL= 1,0 – в знаменателе. При промежуточных значениях IL значения R0 определяются по интерполяции.

В первом приближении площадь фундамента можно определить по формуле

, (1.2)

где N_0II – расчетная нагрузка на обрезе фундамента; – среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его уступах, принимаемое обычно равным 20 кН/м³; d – глубина заложения фундамента.

Если задаться соотношением сторон подошвы фундамента η = l/b, то формулу (1.2) можно привести к виду

. (1.3)

После этого принимают размеры фундамента, определяют его объем и вес N_f, вес грунта на уступах фундамента N_g и проверяют давление по подошве: .

Если в пределах сжимаемой толщи основания на глубине z от подошвы фундамента расположен слой грунта меньшей прочности, чем прочность лежащих выше слоев (рисунок 1.4), то необходимо выполнить проверку соблюдения условия

где σ_zp и σ_zg – вертикальные нормальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента соответственно от нагрузки на фундамент и от собственного веса грунта; R_z – расчетное сопротивление грунта пониженной прочности на глубине z, кПа, определенное по формуле (1.1) для условного фундамента шириной b_z, м, определяемой по формуле

где .

Рисунок 1.4 – Схема для проверки расчетного сопротивления по характеристикам грунта слабого подстилающего слоя: 1 – грунт верхних слоев основания; 2 – подстилающий слой меньшей прочности

При действии на фундамент внецентренной нагрузки в одной плоскости размеры фундаментов определяют исходя из ограничения максимального краевого давления под подошвой фундамента: , а при действии моментов сил в двух направлениях – из ограничения максимального краевого давления в угловой точке: .

Максимальное и минимальное давления под краем фундамента мелкого заложения определяются по формуле:

, (1.4)

где N – суммарная вертикальная нагрузка на основание, включая вес фундамента и грунта на его уступах, кН; А – площадь подошвы фундамента, м²; М_х – момент всех сил относительно центра подошвы фундамента, кН·м; W_x – момент сопротивления площади подошвы фундамента, м³.

При действии моментов сил относительно обеих главных осей инерции давления в угловых точках подошвы фундамента определяются по формуле

, (1.5)

где M_x, M_y, I_x, I_y, W_x, W_y, x, y – моменты сил, инерции подошвы, моменты сопротивления подошвы, координаты рассматриваемой угловой точки относительно соответствующих осей.

В случае, если относительный эксцентриситет нагрузок превышает величину ε = 1/6, возможен частичный отрыв подошвы фундамента. В этом случае эпюра примет вид, показанный на рисунке 1.5, а максимальное краевое давление определяется по формуле

, (1.6)

где b – ширина подошвы фундамента; l₀ = l/2 – e – длина зоны отрыва подошвы.

Рисунок 1.5 – Эпюра давления под подошвой внецентренно нагруженного фундамента

Распределение давлений по подошве фундаментов с относительным заглублением d/l > 1 можно определять с учетом бокового отпора грунта, расположенного выше подошвы фундамента. В этом случае краевые давления под подошвой

, (1.7)

где i_d – крен заглубленного фундамента; c_i – коэффициент неравномерного сжатия.