1133

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+Hдн,

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

Высота фундамента: Нф Н3 0,05 Ндн или Hф = d – 0,15. Вы-

сота фундамента принимается кратной Hф = 1,5 + n∙0,3 м, где n– целое число; Hдн= 0,6–0,8 м.

Длину определяют по формуле

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

М 0у М1у Fx d.

Ширину фундамента принимают предварительно начиная с bmin 1,5м; 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:N1=4776,56 кН;M1y =494,24 кН·м; Fx1 46,24 κ .

Грунтовые условия:

1-й слой – строительный мусор, h1 0,4 м;

ИГЭ-2 – суглинок мягкопластичный, h2 1,2 м; 2 18,2кН/м3; ИГЭ-3 – глина полутвердая. Мощность слоя не ограничена,

γ3=18,0 кН/м3; φII=14о; сII=42 кПа.

Район проектирования – г. Омск. Размеры колонны: bk=400 мм; hk=800 мм.

10

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

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

d d f ; df khdfn,

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

Район проектирования – г.Омск, dfn 1,94 м; (0,23∙71,2=1,94);

Мt=19,0+17,6+10,1+8,5+16,0=71,2 0С; df = 0,7·1,94 = 1,36 м.

75 hk 75

hk

a

Рис.3. Схема к определению высоты фундамента

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

Нф Н3 0,05 Ндн,где Н3 1,0 hk 0,8м; Ндн 0,6 м; Нф 0,8 0,05 0,6 м 1,45м;Нф 1,5м;

d Нф 0,15 1,5 0,15 1,65м.

3.Определяем глубину заложения с учетом инженерногеологических условий (рис. 4):

d h1 h2 h3;

d 0,4 1,2 0,5 2,1м.

т.к. высота фундамента стаканного типа принимается кратной 0,3 м,

т.е. 1,5; 1,8; 2,1, принимаем Нф 2,1м.

Обрез фундамента принимается на 0,15 м ниже уровня планиров-

ки.

d Нф 0,15 2,1 0,15 2,25м,

11

глубина заделки в несущий слой – 0,65 м.

h3=0,65

Рис. 4. Схема к определению глубины заложения фундамента с учетом инженерно-геологических условий

4. Определяем размеры фундамента. Предварительно задаемся шириной фундамента bmin 1,5 м.

Рассчитываем длину фундамента a по формуле (2.1):

Μу0 494,24 46,24 2,25 598,28 кН∙м;

1 1,2 1,0 2,17 2,25 17,6 4,69 42 339,49 кПа; 1,0

2 1,2 1,0 0,29 1,0 18,0 6,26 кПа/м; 1,0

К 1,51,2 339,49 1,2 6,26 1,5 20 2,25 560,5 кН/м.

Соотношение сторон а 9,92 6,61. Такое соотношение сторон b 1,5

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.

12

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: R.

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 hр = 0,4 м, толщина конструкции пола подвала hcf = 0,2 м.

13

Таблица 3

Варианты исходных данных для расчета ленточного свайного фундамента

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).

L H1 H2 H3 h 0,05 Hp ,

где L – длина сваи, принимается кратно 1м; Нi – 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

IL: при IL < 0,1 ∆hmin=0,5 м; при IL > 0,1 ∆hmin=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 Нр dв hcf hр , где dв – глубина подвала, м; hcf = 0,2 м – толщина конструкции пола подвала; hр = 0,4 м – высота плиты ростверка.

2. Несущая способность сваи определяется по формуле

Fd c cRRA и cfi fijhij ,

где с 1,0 – коэффициент условия работы сваи в грунте; R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимае-

14

мое по табл. 1 [4]; А – площадь опирания на грунт сваи, м2; и – периметр поперечного сечения сваи, м; fij – расчетное сопротивление i-го

слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по табл. 2[4]; hi – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м; сR и сf – коэффициенты условия ра-

боты грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, принимаемые по табл. 3 [4].

3. «Полезное» расчетное сопротивление сваи определяется по формуле

P1r =Fd / k –gc

где k – коэффициент надежности, принимаемый равным k =1,4 [4]; gc – собственный вес сваи, кН.

Пример решения

Исходные данные: db=1,0 м; hcf = 0,2 м; hр = 0,4 м.

Сечение сваи 300х300 мм, грунтовые условия:

1-й слой – насыпной грунт, мощность слоя Н1= 0,4 м; ИГЭ-2 – супесь пластичная, мощность слоя Н2 = 3,2 м, показатель текучести JL=0,6; ИГЭ-3 – суглинок тугопластичный, JL=0,4, мощность слоя Н3= =4,4 м; ИГЭ-4 – глина твердая, мощность слоя не ограничена, JL<0.

Рис. 5. Схема к определению несущей способности сваи

15

1. Определение длины сваи:

L H1 H2 H3 h 0,05 Hp ,

где Нi – мощности слоев грунтового основания; Нр – высота ростверка, определяется на основании сравнительного расчета с учетом сезонного промерзания грунта и конструктивных особенностей здания; 0,05 м – величина заделки сваи в ростверк при свободном опирании.

Hр db hcf hp 1,0 0,2 0,4 1,6м.

Для сравнения расчетная глубина сезонного промерзания грунта

df kn dfn,

где dfn 2,2м – нормативная глубина сезонного промерзания грунта;

kh – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения; kh = 0,6 на основании табл.1[2] для зданий с подвалом с температурой 10 0С в помещении, примыкающем к наружным фундаментам.

fij – сопротивление грунта по боковой поверхности сваи, определяет-

ся по табл. 2[4]. Расчет удобно вести в табличной форме (табл. 4).

Таблица 4

Расчет сопротивления грунта по боковой поверхности сваи

16

Расчетное сопротивление сваи по грунту

расчетное сопротивление сваи, уменьшенное на значение ее собственного веса («полезное» расчетное сопротивление сваи):

Р1r Рr gc 895,16-19,68 875,48 кН;

где Lp=L–0,05=8,0–0,05=7,95 – расчетная длина сваи с учетом величины заделки сваи в ростверк; γb = 25 кН/м3 – удельный вес железобетона; f 1,1– коэффициент надежности по нагрузке.

ЗАДАНИЕ 4. Запроектировать ленточный свайный фундамент под стену здания

Требуется: определить глубину заложения ростверка, рассчитать число рядов и расстояния между центрами соседних свай (шаг свай), а также определить ширину ростверка.

Исходные данные. Грунтовое основание принимается по табл. 1. В табл. 3 приведена среднесуточная температура воздуха в подвале, толщина стены, глубина подвала, нормативная глубина сезонного промерзания и погонная нагрузка на обрез фундамента, полезное расчетное сопротивление сваи по грунту Рr1 принимается по результатам решения задания 3, сторона поперечного сечения сваи dc=0,3 м, высота железобетонного ростверка hр = 0,4 м, толщина конструкции пола подвала hcf = 0,2 м. Минимальный шаг свай tmin= 900 мм, величина допускаемых свесов ростверка Cp= 50 мм.

Методика решения

Глубина заложения ростверка определяется исходя из двух условий: с учетом сезонного промерзания грунта и с учетом конструктивных требований.

1. Глубина заложения подошвы ростверка должна приниматься с учетом расчетной глубины сезонного промерзания грунта: Hp df .

2. Глубина заложения ростверка должна учитывать глубину подвала (учет конструктивных требований):

H p db hcf hp ,

где db – глубина подвала; hcf – толщина конструкции пола подвала;

17

hp = 0,4 м – высота железобетонного ростверка (рис. 6).

Рис 6. Схема к определению глубины заложения ростверка

3. Предварительно шаг свай определяют по формуле

где t – шаг свай; Р1– расчетная погонная погрузка по обрезу ростверка; Gp – вес ростверка; Рr1– «полезное» расчетное сопротивление сваи по грунту. Если оказывается, что t tmin , принимается однорядное расположение свай.

Ширина ростверка при однорядном размещении свай bр dc 2Cp ,

где Ср=0,05 м – расстояние от грани сваи до грани ростверка (рис.7); dc – сторона квадратного сечения сваи, м.

Ширину ростверка принимают, как правило, не менее толщины стены. Если t по формуле (4.1) получается меньше tmin, принимается многорядное размещении сваи. В ленточном фундаменте сваи размещаются в шахматном порядке.

4. Определяют число рядов

Весом ростверка Gр задаются предварительно. 5. Находят шаг свай при m 2:

18

6. Вычисляют расстояние b между осями крайних свай:

b (mc 1)tmin2 t2 ,

где t определяют по выражению (4.3).

7. Находят ширину плиты ростверка: bp b dc 2Cp.

8. Общее число свай в фундаменте зависит от его длины Lc, количества рядов mc и шага t.

При однорядном размещении свай находится по формуле

Пример решения

Исходные данные: Pr1 309,032кН; Р0 471,2кН; db=1,05 м – глубина подвала; hp= 0,4 м – высота железобетонного ростверка; bо 0,60 м – ширина фундаментной стены; dfn = 1,8 м – нормативная глубина сезонного промерзания грунта; температура в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, +10оС, dc =0,3 м; kh 0,6 на основании табл.1[2] для зданий с подвалом с температурой в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, 10 оС.

1.Определяем HP с учетом сезонного промерзания грунта:

Hp df ; df 0,6 1,8 1,08м; Hp1 1,08м.

2.Учет конструктивных требований:

Нр 1,05 0,2 0,4 1,65м.

Окончательно принимаем НР 1,65м.

3. Определяем погонный вес фундаментной стены. Ширина фундаментной стены bо 0,6 м;

G c bо db 0,15 b t ,

где bо – ширина фундаментной стены; b= 24 кН/м3 удельный вес бетона; f = 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке.

19