Методика решения

1. Определяется глубина заложения фундамента с учетом сезонного промерзания грунта.

Подошва фундамента должна располагаться ниже расчетной

глубины промерзания грунтов:

,

где d_f – расчетная глубина сезонного промерзания,

,

где k_h – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимается по табл.1[2]; d_fn – нормативная глубина сезонного промерзания,

d_fn = d_о ,

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.

2. Учет конструктивных требований.

Отметка обреза фундамента должна приниматься как минимум на 150 мм ниже отметки поверхности грунта.

Глубина заложения фундамента определяется по формуле

d= 0¸15+H₃+0¸05+H_дн,

где H₃ = (1,0…1,5)h_k – заделка колонны в стакан; h_k – наибольший размер сечения колонны; H_дн – высота днища стакана.

Высота фундамента: или H_ф = d – 0,15. Высота фундамента принимается кратной H_ф = 1,5 + n∙0,3 м, где n– целое число; H_дн= 0,6–0,8 м.

Длину определяют по формуле

, (2.1)

где .

;

,

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

.

Ширину фундамента принимают предварительно начиная с ; шагом 0,3 м и рассчитывают значение длины фундамента α по формуле (2.1), соотношением сторон задаются предварительно: а/b ≈ (1,2 – 1,6).

Пример решения

Исходные данные: =4776,56 кН; =494,24 кН·м; .

Грунтовые условия:

1-й слой – строительный мусор, ;

ИГЭ-2 – суглинок мягкопластичный, ; кН/м³;

ИГЭ-3 – глина полутвердая. Мощность слоя не ограничена, γ₃=18,0 кН/м³; φ_II=14^о; с_II=42 кПа.

Район проектирования – г. Омск. Размеры колонны: b_k=400 мм; h_k=800 мм.

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

1.Определяем глубину заложения фундамента c учетом сезонного промерзания грунта:

; ,

k_h – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимается по табл.1[2].

Район проектирования – г.Омск, ; (0,23∙ =1,94); М_t=19,0+17,6+10,1+8,5+16,0=71,2 ⁰С; d_f = 0,7·1,94 = 1,36 м.

Рис.3. Схема к определению высоты фундамента

2. Определяем высоту и глубину заложения фундамента с учетом конструктивных требований (рис.3):

3.Определяем глубину заложения с учетом инженерно-геологических условий (рис. 4):

;

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

Обрез фундамента принимается на 0,15 м ниже уровня планировки.

глубина заделки в несущий слой – 0,65 м.

Рис. 4. Схема к определению глубины заложения

фундамента с учетом инженерно-геологических условий

4. Определяем размеры фундамента. Предварительно задаемся шириной фундамента .

Рассчитываем длину фундамента a по формуле (2.1):

кН∙м;

Соотношение сторон . Такое соотношение сторон неприемлемо, принимаем b = 2,1 м.

Определяем новое значение К:

К = 2,1(1,2∙ 339,49 + 1,2∙ 6,26∙ 2,1 – 20∙ 2,25) =749,14 кН/м.

Определяем соотношение сторон: 6,68/2,1=3,18; 3,18 > 1,6.

Полученное отношение не входит в запланированный интервал.

Принимаем b=3 м. Пересчитываем К при b=3,0 м.

К=3(1,2·339,5+1,2·6,26·3-20·2,25)=1154,82 кН/м.

Снова определяем а – длину фундамента.

Окончательно принимаем размеры фундамента а=4,8 м; b=3,0 м. а/b=4,8/3=1,6.

Проверяем выполненные условия: .

;

;

331,70+20·2,25+51,93 429,92 кПа;

428,63 429,92 кПа.

Условие выполняется.

ЗАДАНИЕ 3. Определить «полезное» расчетное

сопротивление сваи по грунту

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 табл. 1 для своего варианта, сваи железобетонные, призматические, сплошного сечения, с размерами поперечного сечения 300х300 мм, погружаемые с помощью дизельного молота. Конструктивные особенности здания принимаются по табл. 3.

Высота плиты ростверка h_р = 0,4 м, толщина конструкции пола подвала h_cf = 0,2 м.

Таблица 3

Варианты исходных данных для расчета ленточного свайного фундамента

Номер варианта	Среднесуточная температура воздуха в подвале, °С	Толщина фундаментной стены bo, м	Глубина подвала db , м	Глубина сезонного промерзания грунта, м	Погонная нагрузка на обрез фундамен-та Р^0, кН/м
1	0,0	0,60	1,75	1,75	330,5
2	5,0	0,50	1,7	1,3	350,4
3	12	0,50	1,8	1,5	400,8
4	17	0,50	1,5	1,2	280,6
5	15	0,60	1,75	2,05	380,4
6	8	0,60	1,4	2,3	320,4
7	14	0,60	2,0	2,4	340,2
8	20	0,60	1,3	2,1	290,4
9	18	0,60	1,2	1,8	360,5
10	22	0,50	1,7	1,6	420,1
11	11	0,50	1,4	1,4	295,4
12	9,5	0,60	1,2	2,2	365,0

Методика решения

1. Определение длины сваи.

Минимальная длина сваи L должна быть достаточной для того, что­бы прорезать слабые грунты основания с заглублением на минимальную ве­личину ∆h в несущий слой (рис. 5).

,

где L – длина сваи, принимается кратно 1м; Н_i – мощности слоев грунтового основания; 0,05м – заделка сваи в ростверк; значение ∆h принимается с учетом заделки сваи в несущий слой грунта.

Величина ∆h зависит от показателя текучести глинистого грунта I_L: при I_L < 0,1 ∆h_min=0,5 м; при I_L > 0,1 ∆h_min=1...1,5 м.

Для песчаных грунтов: плотных ∆h  0,5 м; песков средней плотности ∆h  1 м.

Глубина заложения подошвы ростверка принимается не менее , где d_в – глубина подвала, м; h_cf = 0,2 м – толщина конструкции пола подвала; h_р = 0,4 м – высота плиты ростверка.

2. Несущая способность сваи определяется по формуле

,

где – коэффициент условия работы сваи в грунте; R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по табл. 1 [4]; А – площадь опирания на грунт сваи, м²; и – периметр поперечного сечения сваи, м; – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по табл. 2[4]; h_i – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м; и – коэффициенты условия работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, принимаемые по табл. 3 [4].

3. «Полезное» расчетное сопротивление сваи определяется по формуле

P¹_r =F_d /_k –g_c

где _k – коэффициент надежности, принимаемый равным _k =1,4 [4]; g_c – собственный вес сваи, кН.