5. Определение температурного коэффициента.

Температурный коэффициент, учитывающий изменение температуры грунтов основания в период строительства и эксплуатации сооружения, определяется по приложению П в СП 25.13330 по формуле:

где τ - длительность эксплуатации сооружения, лет;

v - коэффициент вариации несущей способности, безразмерный

где Т_bf - температура начала замерзания грунта, °С;

T₀ - расчетная среднегодовая температура на верхней поверхности многолетнемерзлого грунта в основании сооружения, °С, определяемая согласно приложению Д по табл. Д.2,

А - амплитуда сезонных колебаний температуры наружного воздуха, °С, определяемая как полуразность значений среднемесячной температуры самого теплого и самого холодного месяца по СП 131.13330;

A=(18,5+25,6)/2=22,05;

σ - среднее квадратическое отклонение среднегодовой температуры наружного воздуха, °С, определяемое по таблице П.2 ;

для г. Читы σ=0,98;

D_m,e - коэффициент затухания случайных колебаний температуры с глубиной, безразмерный, определяемый по таблице П.1 и принимаемый равным D_e - для свайных;

150	158	175
0,58	Dm,e	0,52

D_m,е =0,58+(0,52-0,58)∙(158-150)/(175-150)=0,561

Т_т,е - расчетная температура многолетнемерзлого грунта, °С, определяемая по указаниям 7.2.7: для оснований сооружений с холодным подпольем по формуле (7.4) и принимаемая равной Т_е - для свайных;

T_e – под серединой сооружения

150	158	175
0,74		0,78

L/B	0,5	0,667	1,0
12,5	0,27	k1	0,44

С - коэффициент, град^1/2, принимаемый равным 0,24 для свайных фундаментов.

6. Несущая способность оснований по сп 25.13330.2012

Под серединой здания:

здесь _с=1 по таблице 7.2 для буроопускных свай;

здесь γ_n = 1,15 для зданий II класса.

7. Решение по «инженерная геокриология (Лабораторный практикум)» д.М. Шестернев

Исходные данные: Лабораторная №2

Железобетонная свая сечением – 0.3х0.3м

Ширина здания В=12м

Длина здания L=150м,

Глубина погружения сваи в мерзлый грунт (суглинок) z=8м

Расчетная нагрузка F=1800 кН.

Грунт – мерзлый суглинок, t₀= –1,2 ^оС,

Коэффициент теплопроводности талого грунта λ_th=1,33 Вт/(м∙°С)

Коэффициент теплопроводности мерзлого грунта λ_f =1,51 Вт/(м∙°С)

Соответственно объемные теплоемкости равны С_th=777 Вт·ч/(м³∙°С), С_f=592Вт·ч/(м3.С). Среднегодовая температура грунта на глубине нулевых годовых амплитуд t₀ = –1,2°C Температура начала замерзания T_bf= –0,2°C.

= 1 – температурный коэффициент, учитывающий изменение температуры грунтов основания в период строительства и эксплуатации сооружения

= 1 - коэффициент условий работы основания по СП 25.13330.2012. табл. 7.2

ϒ_n=1.1- коэффициент надежности по нагрузке

Требуется определить несущую способность основания под вертикально нагруженной висячей сваей

Решение:

Определяем параметр z∙(√c_f/λ_f)=8∙√(592/1.51)=158 ч^0.5.

По табл. 7.13 определяем значение коэффициентов a_z,а_э сезонного изменения температур (К_сит) и теплового влияния здания:

	az	аэ
150	1,1	0,75
158	az	аэ
175	1,1	0,8

a_z=1.1; а_э=0,75+((158-150)/(175-150))∙(0,8-0,75)=0,766.

Определяем параметры z/B= 8/12=0,667 и L/B=150/12=12.5. Тип здание - прямоугольное.

По таблице 7.14 определяем коэффициенты теплового влияния сооружения k_1,2 на эквивалентную температуру и на температуру под торцом сваи

0,5	0,667	1
0,5	К1	0,71
0,27	К1	0,44

К₁=0,71+((0,667-1)/(0,5-1))*(0,5-0,7) = 0,576 - под торцом

К₁=0,44+((0,667-1)/(0,5-1))*(0,27-0,44) = 0,33 - на эквивалентную

0,5	0,667	1
0,25	К2	0,35
0,14	К2	0,22

К₂=0,35+((0,667-1)/(0,5-1))∙(0,25-0,35) = 0,283 - под торцом

К₂=0,22+((0,667-1)/(0,5-1))∙(0,14-0,22) = 0,166 - на эквивалентную

По табл. (7.12) определяем (t₀’ – t_w) = -2,167 С; ( = -1 С, отсюда находим t_w= -0.2 C; t₀^’ = -2.167 - 0,2 = -2,367 C.

По формуле (7.19) вычисляем эквивалентную температуру и температуру грунта под концом сваи:

t_э=( t₀^’- t_w)∙а_э+(t₀- t₀^’)∙k₁+ t_w=-2,167∙0.766+(-1.2+2,367)∙0.33-0.2 = -1,474^oС

t_z=( t₀^’- t_w)∙а_z+(t₀- t₀^’)∙k₁+ t_w=-2,167∙1.1+(-1.2+2,367)∙0.576-0.2 = -1,911^oC

По расчетным температурам находим расчетное давление на мерзлый грунт (табл. 7.10)

-2	1190
-1,911	R
-1,5	1040

R=1190+((1,911-2)/(1,5-2))*(1040-1190)=1163,3 кПа

Определяем расчетное сопротивление грунта по поверхности смерзания (табл. 7.11)

-1,5	130
-1,474	Raf
-1	100

R_af=130+((-1,474+1,5)/(-1+1,5))*(100-130)= 128,44 кПа

Определяем несущую способность по формуле

А=0.3∙0.3=0.09 м² – площадь сечения сваи

А_af=0.3∙10∙4=12 м² – площадь смерзания

F_u/ γ_n = (1∙1∙(11,63∙10⁵∙0,09+1.28∙10⁵∙12))/1,1 = 16,4∙10⁵/1,1 = 14,91∙10⁵H = = 1491 кН < 1800 кН.

Условие не выполняется, требуется увеличить длину сваи. Рекомендуем увеличить глубину погружения сваи до 12 метров.

Заключение

Итак, подводя итоги, можно констатировать следующее: несущая способность F_u/γ_n, по СП 25.13330.2012 в два раза ниже. Это связано с тем, что СП вносит большой запас прочности, несмотря на малую разницу R и R_af∙A_af.

Сравнение двух методов

Метод	R, кН	Raf∙Aaf, кН	Fu/γn, кН
Инженерная геокриология	104,67	1536	1491
СП 25.13330.2012	124,65	1124,9	744,3
Разность	0,84	1,36	2,003