Методические указания к выполнению задания

1. Глубина заложения фундаментов должна приниматься с учетом: назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения; нагрузок и воздействий на его фундаменты; глубины сезонного промерзания грунтов.

Подошву фундамента необходимо располагать исходя из условия:

, (5)

где d_f – расчетная глубина сезонного промерзания, по формуле:

d_f , (6)

здесь k_h– коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимается по табл.12;

Таблица12

Значение коэффициента k_h учитывающего влияние теплового режима

Сооружения (Извлечение из сп 22.1333-2011[5])

Особенности сооружения	Коэффициент kh при расчетной среднесуточной температуре воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, °С
	0	5	10	15	20 и более
Без подвала с полами, устраиваемыми: по грунту	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5

Примечание. Для промежуточных значений °С,: kh определяется по интерполяцией

d_fn – нормативная глубина сезонного промерзания по выражению:

d_fn= d_о , (7)

где d_о– величина, принимаемая , равной, для: суглинков и глин – 0,23; супесей, песков мелких и пылеватых – 0,28; песков крупных и средней крупности – 0,3; М_t – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зимний период в данном регионе по табл.13.

Таблица 13

Средняя месячная и годовая температуры воздуха

(Извлечение из СП 133.1333-2011[2])

№ варианта	Пункт	I	II	III	XI	XII
1	Челябинск	-15,8	-14,3	-7,4	-6,2	-12,9
2	Хабаровск	-20,2	-16,1	-6,8	-7,3	-17,7
3	Омск	-17,2	-15,9	-7,8	-7,3	-14,3
4	Новосибирск	-20,3	-18,3	-10,7	-9,8	-17,4
5	Москва	-7,8	-7,1	-1,3	-1,1	-5,6
6	Н. Новгород	-11,8	-11,1	-5,0	-2,8	-8,9
7	Екатеринбург	-13,6	-11,8	-4,0	-5,6	-11,3
8	Санкт-Петербург	-6,6	-6,3	-1,5	0,0	-3,9
9	Архангельск	-13,6	-12,1	-5,7	-4,8	-9,9
10	Иркутск	-18,5	-15,5	-7,0	-7,9	-15,9

2. Учет конструктивных требований.

Отметка обреза фундамента должна приниматься минимум на 0,15 м ниже отметки поверхности грунта.

Глубина заложения фундамента (рис.3) определяется по формуле:

d= 0,15+h_ст+0,05+h_дн, (8)

где h_ст – высота стакана = (1,0…1,5)h_k ,м; h_k – наибольший размер сечения колонны, м, по табл.9; h_дн – высота днища стакана – 0,6÷0,8 м.

Высота фундамента (рис.3): H_ф = h_ст+0,05+h_дн , при этом высота фундамента стаканного типа должна быть кратной 0,3 м, т.е. 1,5; 1,8; 2,1 и т.д.

Длину подошвы фундамента определяют по формуле:

, (9)

где: К=b[1,2(₁+₂b)-_фd]

здесь:

, (10)

, (11)

здесь: γ_ф = 20 кН/м³ – осредненный удельный вес бетона и грунта на уступах фундамента;

– осредненное расчетное значение удельного веса грунта, залегающих в пределах глубины заложения фундамента d, (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды – ).

Значения: _с1,_с2, М_q, М_с , M_ , , , k , k_z принимаются по задаче 1, для слоя грунта основания в котором расположена подошва фундамента.

. (12)

Начальную (минимальную) ширину подошвы фундамента принимают и рассчитывают значение длины фундамента α по формуле (10). После расчета проверяют выполнения условия по соотношению сторон: l/b ≈ (1,2 – 1,6). Если условие не выполняется, увеличиваем ширину b с шагом 0,3 м и снова повторяем. Расчет выполняем до выполнения условия.

После выполнения условия проверяем выполнение условия:

.

; (13)

Пример решения

Исходные данные: N ^/ = 670 кН; M ^/_y =94,0 кН·м; F ^/_x 24,0 кН.

Район проектирования г. Омск. Размеры колонны: b_k=400 мм; h_k =800 мм; инженерно-геологические условия по задаче 1.

Среднесуточная температура воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, 10 ⁰ С.

1.Назначаем глубину заложения фундамента c учетом сезонного промерзания грунта из условия:

2.Определяем нормативную глубину промерзания по формуле (6):

d_fn = d_о ,

где d₀ =0.28 для ИГЭ 1 – супесь; район строительства г. Омск по табл.11: М_t=17,2+15,9+7,8+7,3+14,3= 62,5⁰С.

d_fn = 0,28 =0,287,91=2,21 м.

3. Определяем расчетную глубину промерзания по формуле (7):

=0,72,21=1,55 м.

где k_h–коэффициент учитывающий влияние теплового режима сооружения, по табл.10 при температуре наружного воздуха, 10 ⁰ С – 0,7.

4.Определяем высоту фундамента и глубину заложения (рис.3):

высота фундамента:

h_ст =(1,0…1,5)h_k=1,00,8=0,8 м; h_дн= 0,80 м;

H_ф= h_ст+0¸05+h_дн=0,8+0,05+0,8=1,65 м.

т.к. высота фундамента стаканного типа должна быть кратной 0,3 м, т.е. 1,5; 1,8; 2,1, принимаем

Глубина заложения с учетом обреза фундамента принятого на глубине 0,15 м ниже уровня планировки будет:

d= 0¸15+1,80=0,15+1,80=1,95 м

5. Так как глубина заложения фундамента d =1,95 м и его подошва расположена в толще ИГЭ1 (супесь пластичная, мощность слоя h₁=2.0 м), принимаем d =2,25м (2,1+0,15), а для расчета принимаем данные слоя ИГЭ-2:

кН/м³; при φ_II = 22^○: M_γ = 0,61; M_q = 3,44; M_c = 6,04, С_II=28 кПа.

6. Определяем размеры фундамента.

Принимаем начальную ширину подошвы фундамента .

Рассчитываем длину подошвы фундамента l по формуле (9):

=94,0+242,25=148,0 кН∙м;

Определяем – осредненное расчетное значение удельного веса грунта, залегающих в пределах глубины заложения фундамента d=1,95 м, с учетом уровня грунтовых вод WL -1,80 м:

=(19,131,8+9,610,2+10,05*0,25)/2,25=17,27 кН/м³;

Соотношение сторон . Такое соотношение сторон неприемлемо, принимаем b = 2,1 м (шаг 0,3 м2+b_min).

Повторно определяем значение К:

К = 2,11,2(330,32 + 6,65∙2,1) – 20∙ 2,25 = 773,10кН/м.

Соотношение сторон .

Условие l/b ≈ (1,2 – 1,6) не выполняется, принимаем b = 1,8 м (шаг 0,3 м+b_min).

Определяем новое значение К:

К = 1,81,2(330,32 + 6,65∙1,8) – 20∙ 2,25 = 638,35кН/м.

Определяем соотношение сторон: 3,3/1,8=1,83.

1,2<1,29<1,6 требуемое условие l/b ≈ (1,2 – 1,6) выполняется.

Размеры фундамента в плане принимаем; l=2,7 м; b=2,1 м.

Исходные и полученные данные наносим на схему (рис.4)

Рис.4. Схема исходных и полученных значений

Проверяем выполнение условия: .

;

;

294,53+45+58,01 396,38+16,76 кПа;

397,54 413,14 кПа.

Условие выполняется.

ЗАДАНИЕ 3. Определить «полезное» расчетное

сопротивление сваи по грунту

Вид свай и тип свайного фундамента выбирают в зависимости от

назначения, конструктивных и технологических особенностей сооружения и условий его эксплуатации, расчетных нагрузок, действующих на фундаменты, инженерно-геологических условий, метода погружения свай, технико-экономических показателей, местных условий строительства. В задаче при относительно небольших нагрузках и существующих инженерно-геологических условиях наиболее целесообразны забивные сваи. Длина свай назначается исходя из инженерно-геологических условий. Нижний конец свай должен погружаться в грунт с достаточно высоким расчетным сопротивлением R.

Требуется: определить длину сваи; определить расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи и расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, определить несущую способность висячей забивной сваи; расчетное сопротивление сваи по грунту; «полезное» расчетное сопротивление сваи по грунту.

Исходные данные. Грунтовые условия принимаются по задаче 1;

конструктивные особенности и глубина заложения ростверка по задаче 2; сваи в задаче принимаются железобетонные, призматические, сплошного сечения, с размерами поперечного сечения 0,30х0,30 м. Погружение свай с помощью дизельного молота.

Схема к расчету приведена на рис. 5.

Рис.5 Схема к определению несущей способности сваи