Вы здесь: Реконструкция деревянного дома =>Правильный фундамент

Правильный фундамент

Содержание статьи

Фундамент на:

Ежемесячно более 18000 человек, набирают в поисковике Яндекса слова «правильный фундамент». Из 48 млн. результатов в топе 10 сайтов Вам предложат в качестве основных видов фундамента ленточные, плитные, свайные фундаменты, булавовидные свайные, называемые фундаментами "ТИСЭ" и столбчатые фундаменты. Установить какой из этих видов фундаментов является правильным можно только на основании расчетов основания различных вариантов конструкций фундамента (несложных для малоэтажных зданий) и сравнения их экономической эффективности.

Так как

    - фундамент сооружения: Часть сооружения, которая служит для передачи нагрузки от сооружения на основание.
    - основание сооружения: Часть массива грунта, непосредственно воспринимающая нагрузку от сооружения [III, приложение А],
то сооружение и его основание следует рассматривать в единстве [II, п.5.2.1 а, в], т. е. учитывать их взаимодействие.

Для того, чтобы провести расчет фундамента (определить тип фундамента, размеры и глубину заложения) необходимо определить силы, воздействующие на основание и расчетное сопротивление основания. Нагрузки и воздействия на основания, передаваемые фундаментами сооружений, должны устанавливаться расчетом, как правило, исходя из рассмотрения совместной работы сооружения и основания.

Нагрузки на основание допускается определять без учета их перераспределения над фундаментной конструкцией при расчете оснований сооружений геотехнической категории 1;[III, п. 5.2.1] (или оснований сооружений III уровня ответственности; [IV, п. 5.2.1]) и средних значений деформаций основания.

Как определить нагрузки на основание, характеристики грунта и , уровня подземных вод, глубины промерзания грунта и расчетного сопротивление основания описаны в разделах сайта "Нагрузки", "Грунты" и "Примеры".

Предварительные размеры фундаментов назначают по конструктивным соображениям или исходя из табличных значений расчетного сопротивления грунтов основания R0 в соответствии с приложением Д, (в соответствие с таблицами Б.1-Б.3[II]).

Значениями R0 допускается также пользоваться для окончательного назначения размеров фундаментов сооружений III уровня ответственности [п. 5.5.13, III], (геотехнической категории 1), если основание сложено горизонтальными (уклон не более 0,1), выдержанными по толщине слоями грунта, сжимаемость которых не изменяется в пределах глубины, равной двойной ширине наибольшего фундамента, считая от его подошвы [II,5.6.12], [III,5.5.15].

Расчет деформаций оснований допускается не выполнять (для сооружений геотехнической категории 1 и 2 [II, п.5.6.52]), если среднее давление под фундаментами проектируемого сооружения не превышает расчетного сопротивления основания (см. п. 5.6.7 – 5.6.25, II, см. 5.5.8-5.5.25,III) и выполняется условие:

    в) грунтовые условия площадки строительства сооружений, перечисленных в таблицах 5.11 [II], 5.9[III], относятся к одному из вариантов, указанных в таблицах 5.11 [II], 5.9[III].

Предельные значения деформаций оснований допускается принимать согласно приложению Е, если конструкции сооружения не рассчитаны на усилия, возникающие в них при взаимодействии с основанием и в задании на проектирование не установлены значения su,f - предельное значение деформации основания по технологическим требованиям;(5.5.50 [III] )


    Рассмотрим какой фундамент является правильным с точки зрения индивидуального застройщика, желающего построить или реконструировать деревянный дом, используя только ручной инструмент, на примере реконструированного деревянного дома, описанного на страницах данного сайта, при различных грунтах основания фунамента.

Значения основного сочетания нагрузок для расчета основания фундамента реконструируемого деревянного здания согласно 5.2.1 [II] с принятами коэффициентами надежности по нагрузке γf согласно [IX], равна

F=F1-Gf,rec=88,12-16,72=71,49 кН.

Нагрузка на основание от фундамента для расчета оснований и фундаментов на воздействие сил морозного пучения грунтов с принятым коэффициентом надежности по нагрузке γf=0,9, согласно [7.4.2,XV], равна

Fm=F2-0,9×Gf,rec=88,21-0,9×16,72=73,16 кН.

Основание фундамента - непучинистые грунты

Столбчатый фундамент

Толщина растительного грунта на участке строительства дома составляет hgr= 0,2 м. Предположем, что по испытаниям образцов грунта установлено:
  • что плотность песка, залегающего под растительным слоем равна ρ = 19 кН/м3,
    толщина слоя песка более 3 м;
  • влажность - W = 24%;
  • содержание зерен Ø < 0,10 мм ≥75% по массе;
  • плотность сухого грунта ρd = 15,6 кН/м3.
Вычисленный по формуле (А.5, X) коэффициент пористости равен e=0.7,
  • коэффициент водонасыщения (степень влажности) песка Sr= 0,91 {по формуле (А.1,X)}.
Согласно таблицам Б.9, Б.11, Б.12 [XI] песок относиться к пескам мелким , влажным пескам, средней плотности. Определяем по таблице Б.2 [II] расчетное сопротивление основания R0=200 кН/м2.
Рассмотрим возможность применения в качестве столбов фундамента полнотелые пескобетонные блоки размером 200х200х400мм. Вес блока 0,304 кН Назначаем предварительные размеры столбов фундамента:
    длина а = 200 мм,
    ширина b = 400 мм,
    высота h = 200 мм.
Принимаем глубину заложения фундамета d= 0.

Сопротивление грунта основание, вычисленное по формуле (Б.1, II), равно R = 92,5 кПа.
Конструктивно принимаем число столбов фундамента n=11.

Нагрузка на основание столба фундамента меньше сопротивления грунта основания

P = (71,49/11+0,304)/(0,2x0,4)= 85,04< R=92,5.

Согласно (5.6.52.в,[II]) расчет по деформациям можно не выполнять.

Предварительные размеры фундамента принять за окочательные согласно (5.6.12 [II])

Основание фундамента - чрезмерно пучинистые грунты

Допустим,что по испытаниям образцов грунта основания фундамета установлено, что на глубине 0,2-6,0 м залегает слой глины желто-коричневой, относящейся в соответствии с классификацией [X] к тяжелой (таблица Б.16), мягкопластичной глине (таблица Б.19), имеющий следующие характеристики:

  • плотность грунта ρ= 19,9 кН/м3,
  • плотность сухого грунта ρ= 15,2 кН/м3,
  • природная влажность W=31%,
  • влажность на границе текучести WL=37,
  • влажность на границе раскатывания Wp=16%,
  • число пластичности Ip=21,
  • показатель текучести IL=0,71,
Вычисленный по формуле (А.5, X) коэффициент пористости равен e=0.8. Принятые по таблице А2[II] значения удельного сцепления c=38,5 и коэффициента внутреннего трения φ=13°. Модуль упругости E=13,5 МПа (таблице А3[II]).

В соответствии с классификацией [X] грунт основания относится к тяжелой (таблица Б.16), мягкопластичной глине (таблица Б.19). Расчетный уровень подземной воды на глубине 1,69 м от дневной поверхности.

Для рассматриваемого участка строительства (г. Дмитров) нормативная глубина промерзания равна

dfn = d0√Mt = 0,23•√34,6 = 1,35 м    (5.3 [II])

  • где d0 -величина, принимаемая равной для суглинков и глин 0,23 м;
  • Mt - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за год в данном районе, принимаемых по СП 131.13330

Глубина сезонного оттаивания определяется наибольшим за год расстоянием по вертикали от поверхности грунта (без учета растительного покрова) до кровли многолетнемерзлого грунта. (4.1.1 ГОСТ 26262-2014)

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта df, м, определяемая по формуле (5.4 [II]) составляет:

df = khdfn = 1•1,35 = 1,35 м.

Для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых зданий kh=1. В соответствии с таблицей Б.27 [X] грунт основания фундамента относиться к чрезмерно пучинистым.

Пучинистые грунты в соответствии с таблица А.1 СП 47.13330 имеют III (сложную) категории сложности инженерно-геологических условий

Согласно 6.8.10 [ii] при заложении фундаментов выше расчетной глубины промерзания пучинистых грунтов (малозаглубленные фундаменты) необходимо проводить расчет по деформациям морозного пучения грунтов основания с учетом касательных и нормальных сил морозного пучения.

Вариант I. Столбчатый фундамент на песчанной подушке

Предварительно назначаем размеры бетонного столба фундамента: a×b×h=0.25×0.25×0.9 м, площадь основания столба Sст=0,25×0,25=0,0625 м2, глубина заложения d=0,5 м. Вес столба фундамента из мелкозернистого бетона с объемным весом γ=21,7 кН/м3 равен Gf=0.0625×0.7×21,70=1,22 кН. Определям расчетное значение сопротивления глинистого грунта R, используя табличные (таблица Б.3 [II], e=0,8, IL=0.71) значения сопротивления R0=229 кПа:

R = R0[1+k1(b-b0)/b0](d+d0)/(2d0)=229кПа×[1+0,125(0,25м-1,0м)/1,0м]×(0,5м+2,0м)/2×2,0м=156,5 кПа      (Б.1, II)

Расчетная нагрузка на основание меньше расчетного сопротивления грунта:

P=[F/11+ Gf)]/Sст=(71,49/11+1,22)/0,0625=123,52 кПа≤156,5 кПа,

следовательно предварительно выбранные размера назначены правильно (здесь 11-число столбов фундампента реконструируемого дома).

Согласно 6.8.10 [II] при заложении фундаментов выше расчетной глубины промерзания пучинистых грунтов (малозаглубленные фундаменты) необходимо проводить расчет по деформациям морозного пучения грунтов основания с учетом касательных и нормальных сил морозного пучения.

Поскольку в [II] не приводиться методика расчета нормальных сил морозного пучения, расчет оснований по деформации пучения грунта выполняется в соответствии с действующими в настоящее время нормами [XX]. Согласно 2. Приложения 3 этих норм, устойчивость фундамента на действие касательных сил морозного пучения грунтов производится в соответствии со СП 25.13330.2012 (Актуализированная редакция СНиП 2.02.04-88, [XV])

Устойчивость фундаментов на действие касательных сил морозного пучения

Устойчивость фундаментов проверяют по формуле:

τfhAfh - F ≤ γcFrfn , (7.29, [XV])

  • где τfh - значение расчетной удельной касательной силы пучения, кПа, следует определять опытным путем ;
  • A - площадь боковой поверхности фундамента, находящейся в пределах расчетной глубины сезонного промерзания, м2;
  • F - расчетная нагрузка на фундамент, кН, принимаемая с коэффициентом 0,9 по наиболее невыгодному сочетанию нагрузок и воздействий, включая выдергивающие (ветровые и т.п.).
  • Fr -расчетное значение силы, удерживающей фундамент от выпучивания, кН, принимаемое по указаниям 7.4.4;
  • γc - коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0;
  • γn - коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,1.
Для сооружений II и III уровней ответственности значения τfh допускается принимать по таблице 7.8 [7.4.3,XX] Приведенные в таблице 7.8 значения τfh относятся к поверхности бетонного фундамента. Для фундаментов из других материалов табличные значения τfh должны умножаться на коэффициент γaf, значения которого даны в приложении 3.В:
  • для бетонных поверхностей фундаментов, изготовляемых в металлической опалубке - 1,0;
  • для деревянных поверхностей, не обработанных масляными антисептиками - 1,0;
  • для деревянных поверхностей, обработанных масляными антисептиками - 0,9;
  • для металлических поверхностей из горячекатаного проката - 0,7
Для поверхностей фундаментов, покрытых специальными составами, уменьшающими силы смерзания, а также при применении других противопучинных мероприятий, значение следует принимать на основании опытных данных, полученных в полевых или лабораторных условиях.

Cогласно 2. приложение 3, [ОСН АПК 2.10.01.001-04 ] коэффициент условий работы основания по боковой поверхности фундамента γτ определяется по эмпирической зависимости:

γτ=1- √δ,     (1. приложение 3, [XX])

  1. где δ - ширина, м, пазух траншей (котлованов), заполненных засыпкой из непучинистого материала.
Проверяем устойчивость фундамента на воздействие касательных сил морозного пучения грунта

γтτfhAfh-F=(1- √0)×123,0×0,3 - 73,16/11+0,9×1,22≤0=29,160≤0 (7.29, [XV])

при этом Afh=Sст×d=0,0625×0,5=0,3 м2. Условие (7.29, [XV]) не выполняется.

Рассмотрим возможность снижения величины касательных сил устройством врезаемой подушки.

Допустим, что столбчатый фундамента устраивается на врезаемой в грунт основания подушке из песка средней крупности, который предполается уплотнить до состояния средней плотности e=0,6, достижения плотности сухого грунта ρd=1,6 г/см3, плотность частиц грунта ρs=2,65г/см3. Расчетное сопротивление подушки Rп=0,25 МПа, E=30 МПа. (Таблица 11.18[XXI])

Так как мягкопластичная глина, в которую взрезается песчанная подушка подушка, находится в водонасыщенном состоянии (Sr=1.05) состоянии, то и песок подушки постепенно станет водонасыщенным, при этом влажность песка станет равной

Wsat=eρww=0,65×1,0/2,65=0,245,    (таблица 8 [ХVI])

плотность песка составит

ρ=ρd/(1+W)=1,6×(1+0,245)=1,99г/см3,   (А.8)

объемный вес -

γ=ρg=1,99т/м3×9,81м/сек2=19,54 кН/м3   (см. примечание 5.3.16 [II])

Проверяем возможность опирания фундамента на песчанную подушку по условию

P≤Rп=123,52≤250 кПа,

Производим расчет устойчивости фундамента при засыпке пазух котлована шириной δ=0,65 м песком средней крупности:

γтτfhAfh-F=(1- √0,65)×123,0×0,3-73,16/11+0,9×1,22≤0=-0,6≤0 (7.29, [XV])

Условие (7.29, [XV]) выполняется.

Расчет деформаций морозного пучения основания

Расчет выполняем в соответствии с Приложением 3 ОСН АПК 2.10.01.001-04 в следующей последовательности. Определем величину hf подъема ненагруженной поверхности глинистого грунта:

hf = εfh×df=0,123×135 см = 16,6 см.     (3. Приложение 3, [XX])

Величину подъема ненагруженного основания hfi при пучении грунта под подошвой фундамента после устройства песчанной подушки определяем по формуле строки 3 Приложения 4 Таблицы 1 (ТСН 50-303-99 (ТСН МФ-97 МО)) при глубине заложения фундамента основания d = 50 см и толщине подушки hп= 65 см

hfi = hf(1-(d+hп)/df)3/2=16,6×(1-(50+65)/135)3/2=0,947 см

Не найдя в текстах ОСН АПК 2.10.01.001-04, опубликованных в сети Интенета таблицу содержащую формулы для расчета подъема ненагруженного основания, на которую дана ссыла в 4. Приложения 3 ОСН АПК 2.10.01.001-04, мы использовали для расчета Таблицу 1 Приложения 4 (ТСН 50-303-99 (ТСН МФ-97 МО)).Отметим, что та же самая формула (4.10 Таблица 4) опубликована в Рекомендациях НИИОПС.

Величины подъема Su и относительной деформации ΔS/Lu ненагруженного основания меньше предельные допустимых (таблица 3 [XX],):

  • Su=0,925≤Su,max,=5 см
  • ΔS/Lu=0,947/154=0,0053≤Su,max= 0,006
Здесь 154 см - наименьшее расстояние мехду осями столбов фундамента.

Проверка прочности подстилающего слоя

Согласно 5.6.25 [II] при наличии в пределах сжимаемой толщи основания на глубине z от подошвы фундамента слоя грунта меньшей прочности, чем прочность грунта вышележащих слоев, размеры фундамента должны назначаться такими, чтобы для суммарного напряжения σz обеспечивалось условие

σz=(σzp)+σzg≤Rz    (5.9 [II])

  • где σzp, σ и σzg- вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента (см. 5.6.31), кПа;
  • Rz - расчетное сопротивление грунта пониженной прочности, кПа, на глубине z, вычисленное по формуле (5.7) для условного фундамента шириной bz, м, равной:
  • bz = √(Az2 + a2) - a,    (5.10 [II])
  • где Az =N/σzp,
  • a=(l-b)/2.
С учетом слоя растительного грунта, как равномерно распределенной нагрузки (5.6.33 и 5.6.39 [II}) на поверхности земли интенсивностью q=γrghrg=12,0*0,2=2,4, кПа, значения вертикальных напряжений от внешней нагрузки на кровле глинистого грунта на глубине z=0,65 м вычисляем по формуле σnfzp+q.

σnfzp+q=αpp+q=0,0675×123,52+2,4=8,34 кПа.   (5.17 [II])

Коэффициент αp=0,0675 определяем интерполяцией по таблице 5.8[II] при относительной глубине ξ, равной 2z/b=2×0,65/0,25=5,2;

Вертикальная нагрузка на основание от фундамента N=P/Sст=123,52×0,0625=7,72 кН.

Ширина условного фундамента составит

bz=√(7,72/8,34)2=0,926 м.

Удельный вес грунта, расположенного выше подошвы равен

γ'=(γgrdhr+γ'd)/(dhr+d)=(12×0,2+19,94×0,5)/(0,2+0,5)=17,67кН/м3

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта вычисляем по формуле (5.18 [II]), при этом коэффициент αγg определяется по таблице 5.8 [II] при ширине котлована b=2δ×0,65+b=1,55 м для относительной глубины ξ=2×0,65/0,926=1,404.

σγgσzg0=αγ'dn=0,8387×17,68×0,7=9,65 кН.   (5.18 [II])

Вертикальное эффективное напряжение от собственного веса грунта σz,g, кПа, на кровле глинистого грунта z=0,65 м вычисляем по формуле (5.23[II])

σz,g=γ'dni=1nγihi1(z-zi-1)+q=17,68×0,7+Σ6119,94×0,1+19,94(0,65-0,6)+2,4=25,32

Рассчитываем значения напряжений на кровле глинистого слоя по формуле (5.9 [II])

σz=(8,34-9,65)+25,33=24,02 кПа.

Определяем расчетное сопротивление глинистого грунта под условным фундаментом по формуле (5.7 [II]) при db=0. Коэффициенты M принимаем по таблице 5.5 [II] при φ=13°

R = γc1γc2[MγkzII + MqdIγ′II + (Mq - 1)dbγ′II + MccII]/k =1,1×1×[0,26×1,1×0,926×19,94+2,05×1,15×17,78+4,55×38,5]/1,1=221,61кПа.

Условие (5.9 [II]) выполнено:

R=221,61>σz=24,02 кПа.

Расчет осадок основания

Расчет осадки основания фундамента s производим в соответствии с 6.8.5 [II], исходя из условия

s≤su,    (5.6[II])

  • где s - осадка основания фундамента (совместная деформация основания и сооружения);
  • su - предельное значение осадки основания фундамента (совместной деформации основания и сооружения), устанавливаемое в соответствии с требованиями 5.6.46-5.6.50
   Максимальные значения осадки оснований su=20 см и относительной разности осадок Δs/lu≤0,006, принимаем согласно 5.6.50 [II] по приложению Г[II], (в рассматриваемом случае конструкции здания не рассчитаны на усилия, возникающие в них при взаимодействии с основанием.)    Влиянием жесткости конструкций здания на осадку основания фундамента пренебрегаем. Примечание 6, Таблица Г.1

В рассмариваемом примере сжимаемая толща грунта состоит из двух слоев: слоя песка песка средней плотности песчанной подушки, и слоя мягкопластичной глины, характеристики которых описаны выше. Каждый из которых разбивается на слои, принимаемая толщина i-го слоя грунта которых 10 см;
   Растительный грунта учитыается как слой сплошной равномерно распределенной нагрузке на поверхности земли интенсивностью q=ρrsghrs=1,2тс/м3×9,81×0,2м=2,35 кПа.

Результаты расчета показали, что величина сжимаемой толщи основания равна Hc=54,5 см, осадка фундамента меньше пределно допустимых по [[II]

  • осадка основания s=0,08≤su=20 см,
  • относительная разность осадок Δs/L=0,00045≤(Δs/L)u=0,006.
Рассматриваемая конструкция фундамента удовлетворяет действующим в настоящее время нормативным требованиям.

Свайные фундаменты

4.6[XIV] Свайные фундаменты следует проектировать на основе результатов инженерных изысканий, выполненных в соответствии с требованиями СП 47.13330, СП 11-104 [2] и раздела 5 СП [XIV].

Проектирование свайных фундаментов без соответствующих достаточных данных инженерно-геологических изысканий не допускается.

Согласно 7.1.15 [XIV] сваи и свайные фундаменты следует рассчитывать по прочности материала и производить проверку устойчивости фундаментов при действии сил морозного пучения, если основание сложено пучинистыми грунтами (приложение Ж).

Вариант III. Винтовые сваи

Рассмотрим возможность применения в качестве фундамента винтовых стальных свай с диаметром ствола d0 = 57 мм, лопасти - d = 200 мм, длиной L0 = 5000 мм. Вес сваи 24 кг. Расчетная нагрузка на сваю N= 73,16/11=6,56 кН, здесь 11- число свай.

Сваю в составе фундамента и одиночную по несущей способности грунта основания следует рассчитывать исходя из условия

γnN≤Fdc.g,    (7.2 [XIV] свайные)

  • где N - расчетная нагрузка, передаваемая на сваю от наиболее невыгодного сочетания нагрузок, действующих на фундамент, определяемая в соответствии с 7.1.12;
  • Fd - предельное сопротивление грунта основания одиночной сваи, называемое в дальнейшем несущей способностью сваи, которое определяется в соответствии с подразделами 7.2 и 7.3;
  • γn - коэффициент надежности по ответственности сооружения, принимаемый по ГОСТ 27751 [V], но не менее 1;
  • γc.g - коэффициент надежности по грунту, принимаемый равным
      1,4 - если несущая способность сваи определена расчетом с использованием таблиц свода правил, в том числе по результатам динамических испытаний свай, выполненных без учета упругих деформаций грунта;
Несущая способность Fd,кН сваи (7.2.10 [XVI]) , работающей на вдавливающую или выдергивающую нагрузку, определяется по формуле

Fd = γc[Fd0 + Fdf],    (7.15 [XIV])

  • где γc - коэффициент условий работы сваи, зависящий от вида нагрузки, действующей на сваю, и грунтовых условий и определяемый по таблице 7.9 [XIV];
  • Fd0 - несущая способность лопасти, кН;
  • Fdf - несущая способность ствола, кН.
Несущая способность лопасти винтовой сваи определяется по формуле

Fd0 = γc1c1 + α2γ1h1)A,    (7.16 [XIV])

  • где α1, α2 - безразмерные коэффициенты, принимаемые по таблице 7.10 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта в рабочей зоне φ (под рабочей зоной понимается прилегающий к лопасти слой грунта толщиной, равной d);
  • c1 - расчетное значение удельного сцепления грунта в рабочей зоне, кПа;
  • γ1 - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше лопасти сваи (при водонасыщенных грунтах с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3;
  • h1 - глубина залегания лопасти сваи от природного рельефа, а при планировке территории срезкой - от уровня планировки, м.
  • A - проекция площади лопасти, м2, считая по наружному диаметру, при работе винтовой сваи на сжимающую нагрузку, и проекция рабочей площади лопасти, т.е. за вычетом площади сечения ствола, при работе винтовой сваи на выдергивающую нагрузку.
Несущая способность ствола винтовой сваи определяется по формуле

Fd0=uf1(h-d),   (7.17 [XVI])

  • где f1-расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола винтовой сваи, кПа, принимаемое по таблице 7.3 (осредненное значение для всех слоев в пределах глубины погружения сваи);
  • h- длина ствола сваи, погруженной в грунт, м;
  • d- диаметр лопасти сваи, м;

Fd = 0,8×[7,8×38,5+2,8×19,9×(4,0-0,2-0.2)]×0,0314+0,179×5,3×(4,0-0,2)=15,33 кН

Несущая способность одиночной винтовой сваи на вдавливиющую нагрузку больше расчетной нагрузки, передаваемой на сваю, условие (7.1 [XIV]) выполнено

γn×N=1×5,9<Fd=15,33      (7.1 [XIV])

Устойчивость свайных фундаментов на действие касательных сил морозного пучения

Устойчивость свайных фундаментов на действие касательных сил морозного пучения грунтов надлежит проверять по условию

τfhAfh - F ≤ γcFrfk , (Ж1, [XIV])

  • где τfh - расчетная удельная касательная сила пучения, кПа, значение которой при отсутствии опытных данных допускается приниматьпо таблице Ж.1 в зависимости от вида и характеристик грунта.
  • Afh - площадь боковой поверхности смерзания сваи в пределах расчетной глубины сезонного промерзания-оттаивания грунта или слоя искусственно замороженного грунта, м2
  • F - расчетная нагрузка на сваю, кН, принимаемая с коэффициентом 0,9 по наиболее невыгодному сочетанию нагрузок и воздействий, включая выдергивающие (ветровые, крановые и т.п.);
  • Frf - расчетное значение силы, удерживающей сваю от выпучивания вследствие трения его боковой поверхности о талый грунт, лежащий ниже расчетной глубины промерзания, кН, принимаемое по указаниям Ж.4;
  • γc - коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0;
  • γk - коэффициент надежности, принимаемый равным 1,1.
Согласно 7.2.10 [XVI] расчетное значение силы Frf винтовой сваи, удерживающую сваю от выпучивания и работающую на выдергивающую нагрузку, определяется по формуле (7.15 [XIV]), при этом принимаются
  • f1-расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола винтовой сваи о талый грунт, кПа, определяемое по таблице 7.3 (осредненное значение для всех слоев в пределах глубины погружения сваи);
  • h- длина ствола сваи, погруженной в талый грунт, м;
Определим расчетную касательную силу пучения как произведение значения нормативной силы τfh=110 кН по таблице Ж.1[XIV] при глубине сезонного промерзания dfh=1,35 м и показателе текучести Il=0,71, и коэффициентов 0,8 и 0,9 согласно соответственно примечаниям 3 и 4 к таблице Ж.1[XIV]

FτfhfhAfh=0,8×0,9×110кН/м2×0,024 м2=19,18 кН.

Здесь площадь поверхности ствола винтовой сваи, находящейся в зоне промерзания грунта равна

Afh=πd2df=π×0,0572×1,35=0,024 м2.

Вычисляем значение удерживающей силы, подставив соответствующие значения в формулу (7.15 [XIV])

Fd=0,7×{[7,8×38,5+2,8×19,9×(5,0-0,2-0,2)]×0,0288+0,179×7,8×(4,6-1,35-0,2)}=
14,23кН.      (7.15 [XIV])

Проверяем условие (Ж1, [XIV])

τfhAfh - F=19,18-6,5γcFrfk=1,0×14,23/1,1=12,93кН.

Условие (Ж1, [XIV]) выполнено.

Согласно 4.1.Ж [III] сдедует провести технико-экономическое сравнение вариантов проектных решений.


Библиография

Наверх