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])

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])

  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(a₁+a₂b)-g_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: g_с1,g_с2, М_q, М_с , M_g , , , 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.