Расчет и проектирование фундамента под строительство здания - Контрольная работа

Номер грунта Наименование грунта Для расчета по несущей способности Для расчета по деформациям Удельный вес твердых частиц грунта GS, КН/м3 Влажность ? Предел текучести WL Предел раскатывания WP Коэффициент фильтрации КФ, см/с Модуль деформации E, КПА Удельный вес грунта GI, КН/м3 Угол внутреннего трения JI, град Сцепление СІ, КПА Удельный вес грунта GII, КН/м3 Угол внутреннего трения JII, град Сцепление СІІ, КПА Оценка физического состояния грунтов: Песок средней крупности: а) E=40000, mv=2*10-8 КПА-1® грунт обладает низкой сжимаемостью; б) E=14000, mv=5,28*10-8 КПА-1® грунт обладает средней сжимаемостью. б) E=9000, mv=6,89*10-8 КПА-1® грунт обладает средней сжимаемостью.По результатам расчета этот грунт является среднесжимаемым, имеет расчетные характеристики: на глубине заложения фундамента Rf=189,6КПА, R1=269,9КПА, E=14000КПА,?=24°. Расчет сводится к удовлетворению условия: S?Su где S - совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом; Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента szg 0 при планировке срезкой определится по формуле: szg 0=g?d szg 0=19,2?1,44=27,6КН/м2. Вертикальное напряжение от собственного веса грунта szg на границе слоя, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле где gi и hi - удельный вес и толщина i-го слоя грунта. Дополнительные вертикальные нормальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, определятся по формуле: szp 0=ap0 где a-коэффициент, принимаемый по табл.

На рассматриваемой площадке под строительство в г. Санкт-Петербург произведены инженерно-геологические изыскания 5 скважин глубиной 10,5м. Уровень грунтовых вод находится на глубине 2м. Слои залегают не равномерно с уклоном на ЮВ, поэтому следует ожидать развития не равномерной осадки здания. Верхний слой насыпной грунт супесь со строительным мусором мощностью от 0 до 0,85м. Несущий грунт - супесь легкая пылеватая с растительными остатками мощностью от 0 до 0,8м. По результатам расчета этот грунт является среднесжимаемым, имеет расчетные характеристики: на глубине заложения фундамента Rf=189,6КПА, R1=269,9КПА, E=14000КПА,?=24°. Подстилающий слой суглинок мощностью от 0,4 до 1,8м находится в тугопластичном состоянии, имеет следующие характеристики R2=285,9КПА, R3=471,6КПА, E=9000КПА,?=18°, доходит до низа скважин.

2. Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования

2.1 Определение значения расчетного сопротивления R на уровне заложения подошвы фундамента при b=6 м

189,6 КПА ?’II = 19,2 КН/м3

2.2 Определение площади подошвы фундамента А и его размеров в плане: ширины b и длины l

, Принимаем размеры подошвы фундамента 6?7 м. Следовательно, площадь фундамента составит 42 м2.

2.3 Определение абсолютной осадки основания фундамента S и сравнение с предельной величиной деформации основания Su установленной для рассматриваемого типа здания или сооружения

Целью расчета является ограничение абсолютных перемещений фундаментов и подземных конструкций такими пределами, при которых гарантировалась бы нормальная эксплуатация сооружения и не снижалась бы его долговечность.

Расчет сводится к удовлетворению условия:

S?Su где S - совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом;

Su - предельное значение совместной деформации основания и сооружения, устанавливаемое по прил.4 [3]

Определение осадки фундамента методом послойного суммирования.

Осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле:

где b=0,8-безразмерный коэффициент;

szp.i - среднее, значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней zi-1 и нижней zi границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

hi и Еі- соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта;

n- число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания.

Для построения эпюр szg и szp разбивают толщу грунта ниже подошвы фундамента на элементарные слои. При однородном основании высота элементарного слоя hi может быть принята равной 0,4b, а при неоднородном основании, принимают hi?0,4b таким образом, чтобы одна из точек находилась на границе двух различных по составу грунтов.

В нашем случае высота элементарного слоя hi?0,4 *6,0=2,4м.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента szg 0 при планировке срезкой определится по формуле:

szg 0=g?d szg 0=19,2?1,44=27,6КН/м2.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта szg на границе слоя, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле где gi и hi - удельный вес и толщина i-го слоя грунта.

Дополнительные вертикальные нормальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, определятся по формуле: szp 0=ap0 где a- коэффициент, принимаемый по табл. 1 прил. 2 СНИП2.02.01-83* в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента h=l/b и относительной глубины x=2z/b.

Нижняя граница сжимаемой толщи основания условно находится на глубине z=Hc там, где szp=0,5szg.

Для удобства вычисления конечной осадки определяемые величины сведены в таблицу 4.

Принимаем: PII=189.6КПА

Таблица 4

N слоев грунта z, м x=2z/b a szp,i, КПА szpm,i, КПА szg,i, КПА 0,5szg,i, КПА sz?=aszg, КПА sz?m,i, КПА szpm,i-sz?m,i, КПА Еі, МПА Si, м

0 1 0 0,55 0 0,18 1,000 0,985 189,6 186,7 - 258,1 22,6 27,9 11,3 13,9 22,6 13,7 - 18,1 - 240 14 - 0,007

2 3 4 5 2,2 4,53 6,86 9,18 0,73 1,51 2,28 3,06 0,845 0,517 0,365 0,194 160,2 98,0 69,2 36,7 237,9 177,1 114,6 72,6 47,1 86,5 146,2 226,2 23,6 43,25 73,1 113,1 19,9 22,4 26,7 21,9 16,8 21,1 24,5 24,3 221,1 156 90,1 48,3 9 0,032 0,032 0,016

Мощность сжимаемого слоя Нс=6,86м. (0,5*146,2=73,1> 69,2)

Осадку вычисляем по следующей формуле:

3. Определение несущей способности основания

Вертикальную составляющую силы предельного сопротивления Nu основания, сложенного нескальными грунтами в стабилизированном состоянии, допускается определять по формуле: где и - обозначения те же, что в формуле (12 ), причем символом b обозначена сторона фундамента, в направлении которой предполагается потеря устойчивости основания;

Nг, Nq, Nc - безразмерные коэффициенты несущей способности, определяемые по СНИП2.02.01-83* в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта ЦІ и угла наклона к вертикали д равнодействующей внешней нагрузки на основание F в уровне подошвы фундамента;

и - расчетные значения удельного веса грунтов, КН/м3 (тс/м3), находящихся в пределах возможной призмы выпирания соответственно ниже и выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяются с учетом взвешивающего действия воды);

с1 - расчетное значение удельного сцепления грунта, КПА (тс/м2 );

d - глубина заложения фундамента, м (в случае неодинаковой вертикальной пригрузки с разных сторон фундамента принимается значение d, соответствующее наименьшей пригрузке, например, со стороны подвала);

xg, xq, xc - коэффициенты формы фундамента, определяемые по формулам: xg = 1 - 0,25/h; xq = 1 1,5/h; xc = 1 0,3/h, здесь h = l/b;

l и b - соответственно длина и ширина подошвы фундамента, принимаемые в случае внецентренного приложения равнодействующей нагрузки равными приведенным значениям

Таблица 5

Угол внутреннего трения грунта Угол наклона к вертикали равнодействующей внешней нагрузки N?NQNC

20 0 2,88 6,40 14,84

Коэффициенты формы фундамента: при

Расчетное значение удельного веса грунта, находящегося в пределах возможной призмы выпирания (Hc=6,87 м) ниже/выше подошвы фундамента: - для супеси: ? = 16,4 КН/м3, ?sb = 9,8 КН/м3

- для суглинка: ? = 15,5 КН/м3, ?sb = 8,7 КН/м3

КН/м3

КН/м3

Глубина заложения фундамента d = 1,44 м

Удельное сцепление грунта CI = 6 КПА

Подставив все значения в формулу для определения несущей способности, получим: 24658 КН

Проверка выполнения условия

Условие не выполняется. Следует изменить размеры фундамента или глубину заложения. Либо применить методы усиления грунта.

1. Механика грунтов, основания и фундаменты: Методические указания по изучению курса, задания на курсовой проект и указания по его выполнению (I). Л.: ЛИСИ, 1984. 34 с.

2. Механика грунтов, основания и фундаменты: Методические указания по выполнению курсового проекта (II). Л.: ЛИСИ, 1985.

3. Основания зданий и сооружений. СНИП 2.02.01-83. М.: Стройиздат, 1985.

4. Основания и фундаменты. СНИП 3.02.01-83. М.: Стройиздат, 1983.

Размещено на .ru