Оценка инженерно-геологических условий и физического состояния грунтов. Определение расчетного давления на грунты оснований. Расчет площади подошвы фундамента и его осадки методом послойного суммирования. Определение несущей способности основания.
Аннотация к работе
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.
Вывод
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
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.
Список литературы
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.