МЕТОДИЧКА

N=700кН

Рисунок 3.2 - Расчетная схема определения несущей способности основания столбчатого фундамента.

По данным изысканий площадка сложена супесями, температура на глубине 10 м равна Т0 = -0,60 С. При расчетной глубине сезонного оттаивания dth = 1,5 м глубина заложения фундамента (dmin, м) принята согласно таблице

1, СНиП 2.02.04-88 равной:

120х120 см, высота башмака hb =30 cм.

Проектом предусматривается обратная засыпка пазух котлована с

уплотнением и промораживанием засыпанного грунта.

Расчетная нагрузка на основание, включая собственный вес

фундамента и вес грунта на его уступах, N=700 кН.

Вычисляем площадь подошвы столбчатого фундамента (А, м2):

Вычисляем площадь боковых граней башмака (Аaf, м2):

Aaf hb U,

31

где U (м) - периметр нижней ступени фундамента.

Значения расчетных сопротивлений мерзлого грунта сдвигу согласно таблице 3, приложения 2 СНиП 2.02.04-88 на уровне подошвы и верхнего обреза башмака соответственно равны Raf =60 кПа, Raf =50 кПа.

Отсюда среднее значение расчетного сопротивления сдвигу мерзлого грунта по боковым граням башмака равно:

Расчетное давление на мерзлый грунт под подошвой фундамента согласно таблице 2, приложения 2, СНиП 2.02.04-88 при Tm = -0,50 C равно

R=500кПа.

Несущая способность основания равна:

Fu 1,1 1 (500 1,44 55 1,44) 879кН.

Подставив полученное значение в выражение 3.1, получим:

Вывод: несущая способность основания столбчатого фундамента обеспечена.

Требуется определить несущую способность основания столбчатого одноступенчатого фундамента под наружную стену здания на вечномерзлых грунтах.

Исходные данные для решения задачи приведены на рисунке 3.3.

32

N=1100кН

1

Рисунок 3.3 - Расчетная схема определения несущей способности основания столбчатого фундамента: 1- песок мелкий; 2- суглинок.

По данным изысканий площадка сложена песками мелкими и суглинками, температура грунта на уровне подошвы фундамента и верхнего обреза башмака равна Тm = -0,50С. При расчетной глубине сезонного оттаивания dth = 2,1 м глубина заложения фундамента принята согласно таблицы 1 СНиП 2.02.04-88 равной:

Размеры подошвы фундамента в плане предварительно назначены

150х150 см, высота башмака hb =70 cм.

Проектом предусматривается обратная засыпка пазух котлована с уплотнением и промораживанием засыпанного грунта.

Расчетная нагрузка на основание, включая собственный вес фундамента и вес грунта на его уступах, N=1100 кН.

Вычисляем площадь подошвы столбчатого фундамента (А, м2):

A 1,5 1,5 2,25м2 .

Вычисляем площадь боковых граней башмака (Аaf, м2):

Aaf hb U,

33

где U (м) - периметр нижней ступени фундамента.

Значения расчетных сопротивлений мерзлого грунта сдвигу по поверхности смерзания в границах первого и второго слоев согласно таблицы

3, приложения 2 СНиП 2.02.04-88 соответственно равны Raf1 =80 кПа,

Raf2 =60 кПа.

Расчетное давление на мерзлый грунт под подошвой фундамента согласно таблицы 2, приложения 2, СНиП 2.02.04-88 при Tm = -0,50 C равно

R=450кПа.

Несущая способность основания равна (Fu, кН):

Подставив полученное значение в выражение (3.1), получим:

Вывод: несущая способность основания столбчатого фундамента

обеспечена.

34

4 РАСЧЕТ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ ПО УСТОЙЧИВОСТИ И ПРОЧНОСТИ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ СИЛ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ.

В период сезонного промерзания грунтов на фундамент действуют силы выпучивания, направленные вертикально вверх и стремящиеся поднять, “выдернуть” фундамент из многолетнемерзлых грунтов. Поэтому глубина заложения фундаментов должна проверяться расчетом по устойчивости фундаментов на действие сил морозного пучения грунтов. Величина пучения деятельного слоя в районах распространения многолетнемерзлых грунтов или в зоне глубокого сезонного промерзания достигает 10-30 см, а

касательные силы пучения, развивающиеся при сезонном промерзании грунтов и воздействующие на фундаменты сооружений, доходят до 0,3 МПа.

Различают два вида сил пучения: нормальные и касательные.

Поверхностные, малозаглубленные фундаменты и свайные ростверки,

закладываемые в слое сезонного промерзания - оттаивания грунтов, следует рассчитывать по устойчивости на действие нормальных сил морозного пучения и по деформациям.

Силы пучения, обусловленные смерзанием пучинистого грунта с боковой поверхностью фундамента, действуют по касательной к его поверхности (рисунок 4.1). Эти силы учитываются при проектировании основных типов фундаментов, глубина заложения которых, согласно СНиП 2.02.04-88, должна превышать нормативную глубину сезонного протаивания (промерзания) грунтов на участке.

Расчет оснований и фундаментов по устойчивости и прочности на воздействие сил морозного пучения грунтов следует производить как для условий эксплуатации сооружения, так и для условий периода строительства,

если до передачи на фундаменты проектных нагрузок возможно промерзание грунтов слоя сезонного оттаивания (промерзания). При необходимости в проекте должны быть предусмотрены мероприятия по предотвращению выпучивания фундаментов в период строительства.

35

4.1 Примеры расчета на устойчивость одиночной сваи на воздействие сил морозного пучения грунтов

Проверить устойчивость одиночной сваи на воздействие сил морозного пучения грунтов.

Исходные данные для решения задачи приведены на рисунке 4.2.

1

1

2

2

Рисунок 4.2 - Расчетная схема.

1 - супесь IL = 0,6; 2- песок Sr = 0,97.

Длина сваи – 6 м, сечение 0,25х0,25 (м), F=1000 кг, температура грунта

-0,30С. Мощность грунтов основания разбить на слои мощностью не более 2

м, при условии одинаковых свойств в пределах каждого слоя.

По таблице 9, СНиП 2.02.04-88 определяем расчетную удельную касательную силу пучения τfh = 120 кПа.

Определим площадь боковой поверхности смерзания фундамента в

пределах расчетной глубины сезонного промерзания-оттаивания грунта:

38

фундаменты от выпучивания при использовании вечномерзлых грунтов по принципу I.

По таблице 3, приложения 2, СНиП 2.02.04-88 определяем Raf,i -

расчетное сопротивление слоя вечномерзлого грунта сдвигу по поверхности смерзания, кПа для каждого слоя грунта мощностью не более 2-х метров и умножаем на толщину этого слоя. Fr 1 (40 2) (40 2) (40 1) 200кН. Проверяем условие устойчивости фундаментов на действие

касательных сил морозного пучения:

Вывод: устойчивость сваи на воздействие сил морозного пучения обеспечена.

1

1

2

2

Рисунок 4.3 - Расчетная схема.

1 - супесь IL = 0,6; 2- песок Sr = 0,97.

39

Определим расчетное значение силы Fr (кН), удерживающей фундаменты от выпучивания при использовании вечномерзлых грунтов по принципу II. Для этого по таблице 7.3, СП 24.13330.2011 определим fi -

расчетное сопротивление i-го слоя талого грунта сдвигу по поверхности фундамента, кПа, предварительно определив абсолютную отметку середины

слоя грунта (рисунок 4.3):

Вывод: устойчивость сваи на воздействие касательных сил морозного пучения обеспечена.

Проверить на устойчивость свайное основание наземного трубопровода на воздействие касательных сил морозного пучения.

Рисунок 4.4 – Опора наземного трубопровода на свайном основании.

40