Проектирование отдельностоящего фундамента

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ

1.1 Инженерно-геологический элемент №1

число пластичности:

JP = WL - WP, где:

WL - влажность на границе текучести, WL = 24%,

WP - влажность на границе раскатывания, WP = 14%

JP = 24%-14% = 10%, следовательно грунт суглинки

число текучести:

JL,

где W - влажность; W = 15%

JL =0.1

По JL определяем консистенцию грунта: полутвёрдые плотность сухого грунта:

сd = ,

где с - плотность грунта; с =1.58 г/см3.

сd = = 1.37 (г/см3)



удельный вес грунта в сухом состоянии:

гd = сd g,

где g - ускорение свободного падения; g = 9.81 м/с2

гd = 1.379.81 = 13.4 (кН/м3)

коэффициент пористости:

е = - 1,

где - плотность частиц; = 2.71 г/см3

е = -1 = 0.978

степень влажности:

Sr = ,

где - плотность воды;=1 г/см3

Sr = = 0.417

пористость:

n = = =0.494

характеристики сжимаемости грунта:



а) модуль деформации по испытанию грунтов штампом:

Е=(1 - н2)·щ·d·, где:

н - коэффициент Пуассона; н = 0.35

щ - безразмерный коэффициент; щ = 0.79

d - диаметр штампа; d = 0.798 м

Др - приращение давления на прямолинейном участке

Др = р2 - р1;

р1 = 50 кПа, р2 = 100 кПа

Др = 100 - 50 = 50 кПа

Дs - приращение осадки на прямолинейном участке

Дs = s2 - s1;

s1 = 0.5 мм =0.5·10-3 м, s2 = 4 мм = 4·10-3 м

Дs = 4·10-3 - 0.5·10-3 = 4.5·10-3 м

Е = (1 - 0.352)·0.79·0.798· = 6146.59 (кПа)

б) модуль деформации по компрессионным испытаниям

Ек = ,

где:

в - безразмерный коэффициент, принимаемый для суглинка в = 0.62,

е0 - начальный коэффициент пористости, е0 = 0.972

m0 - коэффициент относительной сжимаемости

m0 = ; е1 = 0.923, е2 = 0.888, р1 = 100 кПа, р2 =200 кПа

m0 = = 0.00035

Ек = = 3493.3 кПа

С помощью коэффициента mk переходим к приведенному коэффициенту Е

Е = Ек· mk

Для просадочного грунта mk = 1, значит Е = Ек = 3493.3 кПа

График испытания грунта Игэ №1 штампом:



График компрессионного испытания для Игэ №1

1.2 Инженерно-геологический элемент №2

число пластичности:

JP = WL - WP, где:

WL - влажность на границе текучести, WL = 20%,

WP - влажность на границе раскатывания, WP = 14%

JP = 20%-14% = 6%, следовательно грунт супесь

число текучести:



JL, где W - влажность; W = 16%

JL =0.33

По JL определяем консистенцию грунта: пластичная

плотность сухого грунта:

сd = ,

где с - плотность грунта; с =1.64 г/см3.

сd = = 1.41 (г/см3)

удельный вес грунта в сухом состоянии:

гd = сd g,

где g - ускорение свободного падения; g = 9.81 м/с2

гd = 1.419.81 = 13.8 (кН/м3)

коэффициент пористости:

е = - 1,

где - плотность частиц; = 2.69 г/см3

е = -1 = 0.908



степень влажности:

Sr = ,

где - плотность воды;=1 г/см3

Sr = = 0.414

пористость:

n = = =0.476

модуль деформации по компрессионным испытаниям

Ек = , где:

в - безразмерный коэффициент, принимаемый для супеси в = 0.74

е0 - начальный коэффициент пористости, е0 = 0.903

m0 - коэффициент относительной сжимаемости

m0 = ;

е1 = 0.881, е2 = 0.860, р1 = 100 кПа, р2 =200 кПа

m0 = = 0.00021



Ек = = 6706.8 кПа

С помощью коэффициента mk переходим к приведенному коэффициенту Е

Е = Ек·mk

Для просадочного грунта mk = 1, значит Е = Ек = 6706.8 кПа

График компрессионного испытания для Игэ №2



1.3 Инженерно-геологический элемент №3

число пластичности:

JP = WL - WP, где:

WL - влажность на границе текучести, WL = 38%,

WP - влажность на границе раскатывания, WP = 18%

JP = 38%-18% = 20%, следовательно грунт глина

число текучести:

JL,

где W - влажность; W = 21%

JL =0.15

По JL определяем консистенцию грунта: полутвёрдая

плотность сухого грунта:

сd = ,

где с - плотность грунта; с =187 г/см3.

сd = = 1.55 (г/см3)

удельный вес грунта в сухом состоянии:



гd = сd g,

где g - ускорение свободного падения; g = 9.81 м/с2

гd = 1.559.81 = 15.2 (кН/м3)

коэффициент пористости:

е = - 1,

где - плотность частиц; = 2.74 г/см3

е = -1 = 0.768

монолитный отлельностоящий фундамент основание

степень влажности:

Sr = ,

где - плотность воды;=1 г/см3

Sr = = 0.749

пористость:

n = = = 0.434

модуль деформации по компрессионным испытаниям



Ек = , где:

в - безразмерный коэффициент, принимаемый для глины в = 0. 4

е0 - начальный коэффициент пористости, е0 = 0.773

m0 - коэффициент относительной сжимаемости

m0 = ;

е1 = 0.748, е2 = 0.726, р1 = 100 кПа, р2 =200 кПа

m0 = = 0.00022

Ек = = 3223.6 (кПа)

С помощью коэффициента mk переходим к приведенному коэффициенту Е

Е = Ек·mk

Для глины mk = 5,885, значит Е = 3223.6·5.885 = 18970.9 кПа



График компрессионного испытания для Игэ №3



2. ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ УЧАСТКА ЗАСТРОЙКИ

2.1 Определение расчётной глубины промерзания:

,

где:

- коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения

- нормативная глубина промерзания.

,

где:

- величина, принимаемая равной для суглинка 0.23

- безразмерный коэффициент, численно равной сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе.

Для г.Белгород = 22,6

= 0.23· = 1.09

= 1.1 · 1.09=1.2 (м)

Принимаем d = 1.5 м.



2.1 Инженерно-геологический разрез участка застройки:



3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОТДЕЛЬНОСТОЯЩЕГО ФУНДАМЕНТА:

3.1 Определяем ширину подошвы фундамента:

a0·b3 + a1·b2 - N0II = 0,

где:

a0 = · Mг · гII ;

a1 =

где гс1 и гс2 - коэффициенты условия работы:

гс2 = 1 (для сооружений с гибкой конструктивной схемой), гс1 = 1.2, т.к. JL = 0.1;

k - коэффициент, равный 1 при определении прочностных характеристик непосредственными испытаниями;

Mq , MC , Mг - коэффициенты, зависящие от гII sat

гII sat = 14o

гII - удельный вес грунта; гII = 15.6 кН/м3

d - глубина заложения; d = 1.5 м

СIIsat - удельное сцепление грунта; СIIsat = 13 кПа

гmg - удельный вес фундамента и грунта на его уступах;



гmg = ; гб = 24.5 кН/м3;

гmg = = 20.05 (кН/м3)

a0 = · 0.29 · 15.6 = 5.43

a1 = = 104.02

5.43·b3 + 104.02·b2 - 1820 = 0

5.43·b3 + 104.02·b2 = 1820

Методом подбора находим ширину подошвы фундамента и принимаем b = 3.9 м

5.43·3.93 + 104.02·3.92 = 1904.25



3.2 Конструирование монолитного отдельностоящего фундамента:



3.3 Проверка давления под подошвой фундамента

Должно выполняться условие p ? R, где:p - давление под подошвой фундамента

NOII = 1820 кН

- вес фундамента

- вес грунта на уступах фундамента

кН/м3

м3

кНA

- площадь подошвы фундамента А=b·l=15.21 м2

p = = 152,277 кПа

R - расчетное сопротивление грунта



R = ,

т.к. ширина подошвы фундамента меньше 10 м.

R = · (0.29·1·3.9·15.6+2.17·1.5·15.6+4.69·13) = 155.269 кПа

Проверяем условие p ? R:; 152.277 < 155.269 - верно. Следовательно, принятая ширина подошвы фундамента достаточна. Проверяем следующие условия:1) pmax < 1.2

Rpmax = + ;

W = = 9.89 м3,

= 130 кН·м,

= 66 кН

pmax = + = 119.658 + 23.155 = 142.813 кПа < 1.5·155.269 кПа2)

pmax > 0pmax = = 119.658 - 23.155 = 96.503 кПа > 0

Т.к. проверки выполняются, принятая ширина подошвы фундамента достаточна.



4. РАСЧЕТ ОСНОВАНИЙ ПО ДЕФОРМАЦИИ (ПО ВТОРОЙ ГРУППЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ)

Расчет грунтового основания, сложенного просадочным грунтом, выполняется из условия:

S + Ssl ? Su,

гдеS - осадка грунтового основания природной влажности;

Ssl - просадка грунтового основания;

Su - предельное значение совместной деформации основания и сооружения

4.1 Расчет осадки грунтового основания

1. Составляем расчетную схему для определения осадки фундамента по методу послойного суммирования

2. Толщина грунтов ниже подошвы фундамента разбивается на слои толщиной: hi = 0.4 · b = 0.4 · 3.9 = 1,56 м

3. Вертикальные нормальные напряжения от собственного веса грунта в уровне подошвы фундамента:

15.6 · 1.5 = 23.4 кПа

4. Дополнительные напряжения от здания в уровне подошвы фундамента:

= po = p - = 152.28 - 23.4 = 128.88 кПа

5. В каждой точке, расположенной ниже подошвы фундамента, находим напряжения от собственного веса грунта:

23.4 + 15.6 · 1.56 = 47.74 кПа

47.74 + 15.6 · 1.56 = 72.08 кПа

72.08 + 15.6 · 0.38 = 78.01 кПа

78.01 + 16.3 · 1.56 = 103.44 кПа

103.44 + 16.3 · 1.56 = 128.87 кПа

128.87 + 16.3 · 0.38 = 135.06 кПа

135.06 + 18.4 · 1.56 = 163.76 кПа

163.76 + 18.4 · 1.56 = 192.46 кПа

192.46 + 18.4 · 1.56 = 221.16 кПа

221.16 + 18.4 · 1.56 = 249.86 кПа

6. В каждой точке, расположенной ниже подошвы фундамента, находим дополнительные вертикальные напряжения от здания:

= бi · po, где



б - коэффициент, зависящий от формы подошвы и относительной глубины расположения точки zi

r =

= 128.84 · 0,8 = 103.1 кПа

= 128.84 · 0,449 = 57.87 кПа

= 128.84 · 0,3925 = 50.59 кПа

= 128.84 · 0,229 = 29.51 кПа

= 128.84 · 0,1455 = 18.75 кПа

= 128.84 · 0,131 = 16.88 кПа

= 128.84 · 0,091 = 11.73 кПа

= 128.84 · 0,067 = 8.63 кПа

= 128.84 · 0,051 = 6.57 кПа

= 128.84 · 0,04 = 5.16 кПа

в - безразмерный коэффициент, равный 0,8 (до момента пересечения)

- модуль деформации

S = 6.01 см Su = 10 см

Вывод: осадка допустима

Таблица к определению осадки

hi , м	zi , м		бi			0,1(0,2 )		в	Ei , кПа	Si , кПа
0	0	0	1	128.88	23.4	2.34	115.98	0.8	3493.3	0
1.56	1.56	0,8	0.8	103.1	47.74	4.77	80.49	0.8	3493.3	2.88
1.56	3.12	1.6	0.449	57.87	72.08	7.21	54.23	0.8	3493.3	4.82
0.38	3.5	1.8	0.3925	50.59	78.01	7.8	40.05	0.8	3493.3	5.17
1.56	5.06	2.6	0.229	29.51	103.44	20.69	24.13	0.8	6705.8	5.62
1.56	6.62	3.4	0.1455	18.75	128.87	25.77	17.82	0.8	6705.8	5.95
0.38	7	3.6	0.131	16.88	135.06	27.01	14.31	0.8	6705.8	6.01
1.56	8.56	4.4	0.091	11.73	163.76	32.75	-	-	-	-
1.56	10.12	5.2	0.067	8.63	192.46	38.49	-	-	-	-
1.56	11.68	6	0.051	6.57	221.16	44.23	-	-	-	-
1.56	13.24	6.8	0.04	5.16	249.86	49.97	-	-	-	-

Размещено на Allbest.ru