Вариант 3. Фундамент на искусственно улучшенном основании
1. Выбор материала для подушки
Для материала подушки по табл. 1 и 3 прил. 3 [2] выбираем галечниковый грунт с пылевато-глинистым заполнителем при показателе текучести IL £ 0,5 со средней плотностью его сложения в теле подушки 
кН/м3, коэффициентом пористости е =0,45 сцеплением 
, углом внутреннего трения 
, модулем деформации Е =50 МПа.
Влажность грунта подушки принимаем такой же как и влажность песка залегающего в пределах строительной площадки W = 18 % (см. табл. 1.1).
Удельный вес твердых частиц грунта подушки
кН/м3.
Объем пор
.
Удельный вес грунта подушки (для расчета по деформациям)
кН/м3.
Удельный вес грунта подушки с учетом взвешивающего действия воды
кН/м3.
2. Определение глубины заложения фундамента
Определение глубины заложения подошвы фундамента определяется подобно тому, как это делается для фундамента, возводимого на естественном основании с учетом того, что материал подушки не обладает пучинистыми свойствами.
Принимаем глубину заложения подошвы фундамента 
м.
3. Установление расчетного сопротивления грунта подушки
В соответствии с крупностью выбранного материала для гравийной подушки и назначенной плотностью по табл. 3 прил. 3 [2] устанавливаем расчетное сопротивление для 
гравия, которое дается применительно к фундаменту, имеющему ширину 
м и глубину заложения 
м.
Для галечниковых (щебенистых) крупнообломочных грунтов с пылевато-глинистым заполнителем при показателе текучести IL £ 0,5 расчетное сопротивление 
кПа.
4. Предварительное определение площади подошвы фундамента
и его размеров в плане
м2;
;
м;
м.
5. Определение расчетного сопротивления грунта подушки
Так как 
м, то согласно п. 3 прил. 3 [2]
кПа,
где k 1 – коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, кроме пылеватых песков, k 1 = 0,125, пылеватыми песками, супесями, суглинками и глинами k 1 = 0,05.
6. Конструирование фундамента на искусственном основании
Рис. 3.9. Конструкция фундамента на искусственном основании
Собственный вес фундамента
кН,
где 
объем фундамента, м3; 
кН/м3 – удельный вес железобетона, кН/м3.
Вес грунта, находящегося на ступенях фундамента
кН,
где 
объем грунта находящегося на ступенях фундамента, м3; 
удельный вес грунта, находящегося на ступенях фундамента, кН/м3.
7. Определение среднего давления по подошве фундамента
кПа 
=427,3 кПа,
Недогрузка фундамента
.
Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента
кПа.
Дополнительное вертикальное давление на уровне подошвы фундамента
420,1–27,5=392,6 кПа.
8. Проверка напряжений на кровле слабого подстилающего слоя
Зададимся толщиной висячей подушки 
м и проверим условие
,
которое должно соблюдаться на уровне низа подушки, т.е. выполним проверку напряже-ний на кровле слабого подстилающего слоя.
Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на кровле слабого подстилающего слоя
кПа,
где 
кН/м3 – удельный вес грунта подушки; 
кН/м3 – удельный вес грунта подушки с учетом взвешивающего действия воды.
кПа,
где 
коэффициент, принимаемый по табл. 1 прил. 2 [2] в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента 
и относительной глубины 
.
Для установления 
вычисляют площадь условного фундамента
м2;
м;
Расчетное сопротивление грунта на кровле слабого подстилающего слоя на глубине 
м
где 
кН/м3;
кПа.
кПа < 
кПа.
Недогрузка кровли подстилающего слоя
.
Прочность подстилающего слоя обеспечена.
9. Определение осадки фундамента на искусственном основании методом эквивалентного слоя
Конечная осадка фундамента
,
где 
мощность эквивалентного слоя грунта, м:
,
где 
коэффициент эквивалентного слоя, зависящий от коэффициента Пуассона 
, формы подошвы и жесткости фундамента (по табл. 7.2 [10]); b – ширина подошвы фундамента, м.
Величину среднего коэффициента относительной сжимаемости определяют в пределах сжимаемой толщи 
,
где n – число слоев в пределах сжимаемой толщи H; 
мощность i –го слоя грунта, м;
коэффициент относительной сжимаемости грунта i – го слоя, кПа-1; 
расстояние от нижней точки эквивалентной эпюры до середины i –го слоя грунта, м.
Мощность эквивалентного слоя грунта
м,
где 
для супеси с коэффициентом Пуассона 
и при 
.
Сжимаемая толща
м.
Коэффициент относительной сжимаемости грунта подушки (гальки с 
)
МПа-1 
кПа-1,
где
.
Средний коэффициент относительной сжимаемости в пределах сжимаемой толщи 
кПа-1.
Рис. 3.10. Расчетная схема для определения осадки фундамента методом эквивалентного слоя
Конечная осадка
м = 28 мм < 
мм.
Осадка фундамента на искусственном основании не превышает предельной величины установленной для промышленных зданий со стальным каркасом в прил. 4 [2].
10. Расчет материала фундамента на прочность
10.1. Проверка прочности нижней ступени фундамента против продавливания
Средний периметр пирамиды продавливания
м;
Расчетная продавливающая сила
кН,
где
кПа.
Так как 
кН 
кН, то прочность против продавливания обеспечена.
10.2. Проверка прочности обреза фундамента на местное сжатие сводится к удовлетворению условия
,
где
кН;
;
.
Ширина нижней части колонны превышает 1,0 м, поэтому проектируем базу раздельного типа.
Назначим площадь базы колонны и проверим прочность бетона на местное сжатие
м2.
м2;
;
МПа,
Так как 
кН < 
кН, то прочность обреза фундамента на локальное сжатие обеспечена.
10.3. Расчет прочности нижней ступени фундамента по наклонному сечению
Расчет на поперечную силу выполняют только для сильно вытянутых фундаментов при соотношении размеров подошвы 
.
Произведем расчет из методических соображений.
,
при этом 
;
.
Расчетная поперечная сила
кН,
длина проекции рассматриваемого наклонного сечения;
вылет нижней ступени фундамента.
Проверка прочности нижней ступени фундамента по наклонному сечению
кН,
кH 
кН 
кН.
Так как 
, то прочность по наклонному сечению обеспечена.
9. Определение стоимости работ по устройству фундамента на естественном основании
Для супеси при глубине выемки до 3 м допускается крутизна откоса (отношение его высоты к заложению) равная 1: 0,67 (согласно табл. 4 СНиП III–4–80*).
Рис. 3.11. Схема для определения объема работ
Ширина подушки
м;
длина подушки
м,
где угол распределения давления в теле подушки. Устойчивость подушки в слабом грунте обеспечивается при 
. Чем больше различие в деформационных и прочностных свойствах слабого грунта и материала подушки, тем больше должен быть угол 
.
Объем призматической выемки
м3,
где 
площадь дна котлована, м2; 
площадь котлована поверху, м2.
Объем подушки
м3,
где 
площадь подушки понизу (равна площади дна котлована), м2; 
площадь подушки поверху, м2;
м2.
Таблица 3.5
| № п/п | Вид работы | Единицы измерения | Количество | Стоимость работ, руб. | |
| единичная | общая | ||||
| 1 | Отрывка грунта без крепления откосов | м3 | 87,1 | 3,6×1,07×1,25 | 419,5 |
| 2 | Монолитный фундамент под колонну | м3 | 4,04 | 31,1 | 125,7 |
| 3 | Устройство галечниковой подушки | м3 | 66,5 | 11,2 | 744,8 |
| Итого | 1290,0 | ||||
Примечание: Поправочный коэффициент 1,07 в единичной стоимости работ по отрывке грунта (п/п 1) учитывает тот факт, что ширина выемки более 1,0 м; поправочный коэффи-циент 1,25 – учитывает, что объем разрабатываемого мокрого грунта не превышает 50% от общего объема земляных работ.
