О влиянии формы и размеров подошвы фундамента на его осадку говорят данные табл. 10 для квадратных, круглых, прямоугольных и ленточных фундаментов. Грунтовые условия для всех фундаментов приняты одинаковыми: глубина заложения h = 2,0 м, давление р – pб = 1,9 кг/см2, Е= 100 кг/см2.
Фундаменты разной площади при одинаковом удельном давлении на грунт имеют разные осадки,которые возрастают с увеличением площади подошвы примерно пропорционально размерам сторон. Это ещё раз подтверждает, что проектирование фундаментов зданий по допускаемому давлению на грунт неизбежно приводит к неодинаковым осадкам фундаментов. При сильно сжимаемых грунтах разность осадок отдельных фундаментов достигает значительных величин и в .зданиях, если не предусмотреть специальных конструктивных мер, появляются опасные деформации, которые иногда приводят здания в состояние, непригодное для безопасной эксплуатации. Поэтому при проектировании фундаментов следует стремиться к некоторому уравниванию осадок с тем, чтобы разность осадок отдельных фундаментов не превышала установленных нормами пределов (табл. 5).
Из формул (5) и (7) видно, что величины осадок отдельных фундаментов, при прочих равных условиях, прямо пропорциональны давлениям р – pб под их подошвами. По данным табл. 10 можно проследить, как влияет уменьшение давления р – pб или, что то же, увеличение площади подошвы на осадку фундаментов при разной их форме и размерах.
Квадратный фундамент размерами 2,0×2,0 м с налрузкой 76,0 т и давлением р – pб = 1,9 кг/см2 имеет осадку 2,7 см; если при той же нагрузке увеличить размеры фундамента до 4,0×4,0 м, т. е. увеличить площадь в четыре раза, то давление р – pб также уменьшится в четыре раза, а осадка его составит 5,2/4 = 1,3 см. Таким образом, при увеличении площади квадратного фундамента в четыре раза осадка уменьшится лишь в два раза (с 2,7 до 1,3 см), т. е. пропорционально изменению размера стороны квадрата или пропорционально корню квадратному из площади подошвы фундамента. Такие же результаты получаются и при круглой форме подошвы фундаментов.
У ленточных фундаментов увеличение ширины подошвы с 2,0 до 4,0 м вызывает уменьшение осадки фундамента лишь с 4,8 до 4,05 см, т. е. всего лишь на 15,7%, а при увеличении ширины подошвы до 3,0 м осадка уменьшается с 4,8 до 4,4 см, т. е. на 8,3%.
Таким образом, увеличением размеров квадратных или круглых фундаментов можно несколько уменьшить его осадку, примерно пропорционально изменению размера стороны или диаметра подошвы. Увеличение ширины ленточных фундаментов с той же целью неэффективно, так как осадка при этом очень мало уменьшается. Прямоугольные фундаменты занимают промежуточное положение .между квадратными и ленточными.
Изложенные соображения говорят о целесообразности применения квадратной и круглой формы подошвы фундаментов для возможности уравнивания осадок.
Следует отметить, что такая зависимость между осадкой и размерами квадратного фундамента справедлива лишь при стороне квадрата в пределах от 1 до 4,5 м. Как показали экспериментальные исследования, при малых размерах штампа (до 20 – 40 м) осадки с увеличением размера уменьшаются, а при больших размерам (10 – 15 м) — остаются почти постоянными и не зависят от размеров фундамента.
Квадратные, круглые и прямоугольные фундаменты одинаковой площади имеют практически одинаковые осадки. Несколько большие осадки дают ленточные фундаменты при ширине подошвы более 2,0 м.
По расходу материалов и стоимости наиболее рациональной являются квадратная и круглая формы фундаментов. В этом случае получается также меньшее количество типоразмеров изделий для сборных фундаментов.
Таким образом, при центральной нагрузке, а также внецентренной, если краевое давление будет превышать нормативное на грунт не более чем на 20%, целесообразна квадратная форма подошвы. Следует отметить, что в таких условиях работают фундаменты почти всех типов многоэтажные промышленных зданий и одноэтажных корпусов без кранов и с подвесными кран-балками с сетками колонн 12×6; 12×12; 18×6; 18×12; 24×6; 24×12 м.
Для зданий, у которых колонны испытывают значительные изгибающие моменты, форма подошвы фундаментов принимается прямоугольной с отношением сторон до 1:2.