Проектирование основания и фундаментов 12-этажного жилого дома
Физико-механические характеристики грунтов строительной площадки, определение расчетных нагрузок на различные виды фундаменты и глубины их заложения. Расчет фундамента под наружную стену и внутренний каркас здания. Проектирование песчаной подушки.
Рубрика | Строительство и архитектура |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 08.01.2018 |
Размер файла | 1001,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
у3 = у2 + г3 • h3 = 50,29 + 19,8 • 4,25 = 134,44 кПа.
у4 = у3 + г4 • h4 = 134,44 + 19,9 • 1,5 = 164,29 кПа.
у5 = у4 + г5 • h5 = 164,29 + 10,6 • 6 = 227,89 кПа.
г5=
По эпюре природных напряжений находим значение природного напряжения в уровне условного свайного фундамента:
у = у3 + г4 • h4 = 164,29 + 10,6 • 2,8 = 193,97 кПа
Дополнительное напряжение в уровне условного свайного фундамента определяем по формуле:
;
уzp,0 = Pф -уzg,0 = 400,57-193,97=206,6 кПа
Ординаты эпюры дополнительного осадочного напряжения определяем по формуле:
,
где - коэффициент затухания напряжений, зависящий от геометрических параметров фундамента и от относительной глубины рассматриваемой точки ж
, тогда z=
Расчет ординат эпюры дополнительного осадочного напряжения выполняем в табличной форме (табл. 5).
Таблица 5. Расчеты ординат для построения эпюры дополнительного осадочного напряжения
i |
ж |
Z = ж *b/2 |
б |
уzр, кПа |
уzg, кПа |
0,5* уzg, кПа |
Слои основания |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
206,6 |
193,97 |
96,99 |
Песок |
|
1 |
0,4 |
0,388 |
0,977 |
201,85 |
198,08 |
99,04 |
средней |
|
2 |
0,8 |
0,776 |
0,881 |
182,01 |
202,20 |
101,10 |
крупности |
|
3 |
1,2 |
1,164 |
0,755 |
155,98 |
206,31 |
103,15 |
||
4 |
1,6 |
1,552 |
0,642 |
132,64 |
210,42 |
105,21 |
||
5 |
2 |
1,94 |
0,55 |
113,63 |
214,53 |
107,27 |
||
6 |
2,4 |
2,328 |
0,477 |
98,55 |
218,65 |
109,32 |
||
7 |
2,8 |
2,51 |
0,42 |
86,77 |
222,76 |
111,38 |
||
8 |
3,2 |
3,104 |
0,374 |
77,27 |
226,87 |
113,44 |
Находим значение 0,5•zg =zp
Нижнюю границу сжимаемой толщи основания принимают на глубине z=Нс, где выполняется условие . При этом глубина сжимаемой толщи не должна быть меньше Н min, равной b/2 при b10 м, (4+0,1b) при 1060 м и 10 м при b>60 м. Если в пределах глубины Нc, найденной по указанным выше условиям, залегает слой грунта с модулем деформации Е>100 МПа, сжимаемую толщу допускается принимать до кровли этого грунта при его толщине в пределах габаритов здания не менее 3 м. Если найденная по указанным выше условиям нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации Е7 МПа или такой слой залегает непосредственно ниже глубины z=Нc, то этот слой включают в сжимаемую толщу, а за Нc принимают минимальное из значений, соответствующих подошве слоя или глубине, где выполняется условие.
Согласно табл. 5 строим эпюру дополнительных напряжений zp. Построением прямолинейной эпюры 0,5•zg ограничиваем активную зону сжатия и находим зону Hs, в пределах которой считаем осадку (рис. 10).
Осадка фундамента зависит от деформационных характеристик грунтов и площади эпюры дополнительного напряжения.
Отметка подошвы свайного фундамента FL (146,80).
Для определения осадки необходимо найти модули деформации слоев грунта, входящих в активную зону сжатия. На основании табл.2 в данную зону входит один слой грунта - песок средней крупности. Образец грунта взят с глубины заложения сваи. Для получения характеристик грунта проводились компрессионные испытания. Результаты испытаний указаны в табл. 6.
Рис 10. Схема к расчету осадки по методу элементарного суммирования для фундаментов глубокого заложения.
Таблица 6.
P, кПа |
0 |
50 |
100 |
200 |
400 |
|
e |
0,600 |
0,594 |
0,590 |
0,586 |
0,580 |
Для определения модуля деформации необходимо знать, как изменяется коэффициент пористости грунта (e) при изменении давления в грунте основания в интервале от давления в природном состоянии (уzg) до полного давления, которое получается после постройки сооружения, (уz= уzg+ уzp). Отметка глубины отбора монолита (образца грунта) соответствует отметке подошвы фундамента (нижнего конца свай).
По табл. 3 строим компрессионную кривую для песка на глубине 12м (график зависимости коэффициента пористости грунта от давления в грунте основания) и определяем значения коэффициента пористости, соответствующие давлениям уzи уzg.
Рис.11. Компрессионная кривая. Скважина 1, глубина 12 м.
По компрессионной кривой получаем значения коэффициента пористости:
- для уzg= e1 = 0,5859;
- для уz полн= уzg +=362,34 кПаe2 = 0,5811.
Определяем модуль деформации по формуле:
,
где в4- безразмерный коэффициент; определяемый по формуле:
;
где но- коэффициент относительной поперечной деформации грунта, зависящий от вида грунта; для песков но = 0,3;
;
- коэффициент относительной сжимаемости грунта; определяется по формуле:
,
где - коэффициент сжимаемости грунта в интервале изменения действующих напряжений; определяется по формуле:
кПа-1;
кПа-1;
кПа.
Определяем полную осадку грунтов в пределах сжимаемой зоны Hs = 2,08 м по формуле:
,
где в- коэффициент перехода от плоской задачи к пространственной; в = 0,8;
hi - толщина i-го элементарного слоя грунта в сантиметрах;
- модуль деформации i-го элементарного слоя грунта;
значения берутся из таблицы 2.
см
Предельно допустимая осадка согласно СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений» для жилого здания с железобетонным каркасом составляет Su = 8,0 см.
Т.к. S<Su (0,76см < 8,0см), то запроектированный свайный фундамент удовлетворяет требованиям СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений».
6.2 Расчет осадок фундамента глубокого заложения под наружную стену здания методом эквивалентного слоя
Фактическое давление в уровне условного фундамента равно Pф=400,57кПа. Ширина условного фундамента равна Bусл=1,94м. Высота от спланированной отметки (DL) до подошвы условного фундамента равна Z= 11,2м.
Дополнительное напряжение в уровне условного фундамента определяем по формуле:
;
уzp,0 = 400,57 - 193,97 = 206,6 кПа.
Осадка слоистого основания методом эквивалентного слоя вычисляется по формуле:
S = hэ mv уzp,0 ,
где mv - средневзвешенное значение относительного коэффициента сжимаемости в пределах сжимаемой толщи Hc
hэ - мощность эквивалентного слоя, hэ = Aщ b,
Aщ - коэффициент эквивалентного слоя, определяемый по таблице 7 в зависимости от значения коэффициента Пуассона, которое в нашем случае можно приближенно принять равным 0,25, так как в сжимаемой толще основания находятся пески, а также из соотношения сторон l/b>10. Фундамент следует считать обладающим конечной жесткостью (Aщm). Поэтому значение Aщ следует брать из колонки Aщm, относящейся к v=0,25.
Получаем:
Aщm = 2,54 и hэ = Aщm b = 2,54 1,94 = 4,928 м.
Находим глубину сжимаемой толщи:
Hc = 2 hэ = 2 4,928 = 9,855 м.
Осредненное (средневзвешенное) значение относительного коэффициента сжимаемости находится по формуле:
mv = ,
где mv - относительный коэффициент сжимаемости i - го слоя грунта в пределах сжимаемой толщи Hc
hi - мощность i - го слоя
zi - расстояние от середины i - го слоя до нижней границы сжимаемой толщи Hc
Относительные коэффициенты сжимаемости слоев грунта:
- песок средней крупности средней плотности
mv = =1,924 10-5 кПа-1
Рис.12. Схема к расчету осадок по методу эквивалентного слоя для фундаментов глубокого заложения.
Осадка слоистого основания по методу эквивалентного слоя равна:
S = hэ mv уzp,0 = 4,928 1,924 10-5 206,6 = 0,0196м или 1,96 см.
Таблица 8.
Соотношение сторон прямо- угольной подошвы фундамента n=l/b коэффициенты |
Гравий и галька |
Пески |
Суглинки пластичные |
Глины и суглинки мягко пластичные |
|||||||||||||||
Глины и суглинки твердые и полутвердые |
Супеси твердые и пластичные |
Глины пластичные |
|||||||||||||||||
Коэффициенты Ащ при нп |
|||||||||||||||||||
0,10 |
0,20 |
0,25 |
0,30 |
0,35 |
0,40 |
||||||||||||||
Ащo |
Ащm |
Ащ cons t |
Ащo |
Ащm |
Ащ cons t |
Ащo |
Ащm |
Ащ cons t |
Ащo |
Ащm |
Ащ cons t |
Ащo |
Ащm |
Ащ cons t |
Ащo |
Ащm |
Ащ cons t |
||
1,0 |
1,13 |
0,96 |
0,89 |
1,20 |
1,01 |
0,94 |
1,26 |
1,07 |
0,99 |
1,37 |
1,17 |
1,08 |
1,58 |
1,34 |
1,24 |
2,02 |
1,71 |
1,58 |
|
1,5 |
1,37 |
1,16 |
1,09 |
1,45 |
1,23 |
1,15 |
1,53 |
1,30 |
1,21 |
1,66 |
1,40 |
1,32 |
1,91 |
1,62 |
1,52 |
2,44 |
2,07 |
1,94 |
|
2,0 |
1,55 |
1,31 |
1,23 |
1,63 |
1,39 |
1,30 |
1,72 |
1,47 |
1,37 |
1,88 |
1,60 |
1,49 |
2,16 |
1,83 |
1,72 |
2,76 |
2,34 |
2,34 |
|
3,0 |
1,81 |
1,55 |
1,46 |
1,90 |
1,63 |
1,54 |
2,01 |
1,73 |
1,62 |
2,18 |
1,89 |
1,76 |
2,51 |
2,15 |
2,01 |
3,21 |
2,75 |
2,59 |
|
4,0 |
1,99 |
1,72 |
1,63 |
2,09 |
1,81 |
1,72 |
2,21 |
1,92 |
1,81 |
2,41 |
2,09 |
1,97 |
2,77 |
2,39 |
2,26 |
3,53 |
3,06 |
2,90 |
|
5,0 |
2,13 |
1,85 |
1,74 |
2,24 |
1,95 |
1,84 |
2,37 |
2,07 |
1,94 |
2,58 |
2,25 |
2,11 |
2,96 |
2,57 |
2,42 |
3,79 |
3,29 |
3,10 |
|
6,0 |
2,25 |
1,98 |
- |
2,37 |
2,09 |
- |
2,50 |
2,21 |
- |
2,72 |
2,41 |
- |
3,14 |
2,76 |
- |
4,00 |
3,53 |
- |
|
7,0 |
2,35 |
2,06 |
- |
2,47 |
2,18 |
- |
2,61 |
2,31 |
- |
2,84 |
2,51 |
- |
3,26 |
2,87 |
- |
4,18 |
2,67 |
- |
|
8,0 |
2,43 |
2,14 |
- |
2,56 |
2,26 |
- |
2,70 |
2,40 |
- |
2,94 |
2,61 |
- |
3,38 |
2,98 |
- |
4,32 |
3,82 |
- |
|
9,0 |
2,51 |
2,21 |
- |
2,64 |
2,34 |
- |
2,79 |
2,47 |
- |
3,03 |
2,69 |
- |
3,49 |
3,03 |
- |
4,46 |
3,92 |
- |
|
10 и более |
2,58 |
2,27 |
2,15 |
2,71 |
2,40 |
2,26 |
2,86 |
2,54 |
2,38 |
3,12 |
2,77 |
2,60 |
3,58 |
3,17 |
2,98 |
4,58 |
4,05 |
3,82 |
6.3 Расчет осадок фундамента мелкого заложения под наружную стену здания методом послойного суммирования (СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений»)
Фактическое давление в уровне фундамента равно Pф = 426,3 кПа. Ширина фундамента равна B = 1,0 м. Высота от спланированной отметки (DL) до подошвы фундамента равна Z= 2,1м.
Строим эпюру природных напряжений zg.
Рис 13. Эпюра природных напряжений по оси 1 zg.
Значения координат для построения эпюры природных напряжений определяем по формуле:
уi = уi-1 + гi • hi,
где уi- природное напряжение на подошве рассматриваемого слоя;
уi-1 - природное напряжение на кровле рассматриваемого;
гi - удельный вес грунта рассматриваемого слоя с учетом взвешивающего действия воды;
hi - толщина рассматриваемого слоя.
у1 = у0 + г1 • h1 = 0 + 16,5 • 0,6 = 9,9 кПа.
у2 = у1 + г2 • h2 = 9,9 + 19,7 • 2,05 = 50,29 кПа.
у3 = у2 + г3 • h3 = 50,29 + 19,8 • 4,25 = 134,44 кПа.
у4 = у3 + г4 • h4 = 134,44 + 19,9 • 1,5 = 164,29 кПа.
у5 = у4 + г5 • h5 = 164,29 + 10,6 • 6,0 = 227,89 кПа.
По эпюре природных напряжений находим значение природного напряжения в уровне фундамента:
zg,0 = у1+ г2 • h = 9,9 + 19,7 • 1, 5 = 39,45 кПа.
Дополнительное напряжение в уровне фундамента определяем по формуле:
;
кПа.
Ординаты эпюры дополнительного осадочного напряжения определяем по формуле:
,
где - коэффициент затухания напряжений, зависящий от геометрических параметров фундамента и от относительной глубины рассматриваемой точки ж
, тогда м
Расчет ординат эпюры дополнительного осадочного напряжения выполняем в табличной форме (табл. 9).
Таблица 9. Расчеты ординат для построения эпюры дополнительного осадочного напряжения
i |
ж |
Z = ж *b/2 |
б |
уzр, кПа |
уzg, кПа |
0,5* уzg, кПа |
Слои основания |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
386,85 |
39,45 |
19,73 |
Песок средней крупности, средней плотности |
|
1 |
0,4 |
0,2 |
0,977 |
377,95 |
43,45 |
21,73 |
||
2 |
0,8 |
0,4 |
0,881 |
340,81 |
47,45 |
23,73 |
||
3 |
1,2 |
0,6 |
0,755 |
292,07 |
51,45 |
25,73 |
||
4 |
1,6 |
0,8 |
0,642 |
248,36 |
55,45 |
27,73 |
||
5 |
2 |
1 |
0,55 |
212,77 |
59,45 |
29,73 |
||
6 |
2,4 |
1,2 |
0,477 |
184,53 |
63,45 |
31,73 |
||
7 |
2,8 |
1,4 |
0,42 |
162,48 |
67,45 |
33,73 |
||
3 |
1,5 |
0,397 |
153,58 |
69,45 |
34,73 |
|||
8 |
3,2 |
1,6 |
0,374 |
144,68 |
71,41 |
35,71 |
Суглинок мягкопластичный |
|
9 |
3,6 |
1,8 |
0,337 |
130,37 |
75,37 |
37,69 |
||
10 |
4 |
2 |
0,306 |
118,38 |
79,33 |
39,67 |
||
11 |
4,4 |
2,2 |
0,28 |
108,32 |
83,29 |
41,65 |
||
12 |
4,8 |
2,4 |
0,258 |
99,81 |
87,25 |
43,63 |
||
13 |
5,2 |
2,6 |
0,239 |
92,46 |
91,21 |
45,61 |
||
14 |
5,6 |
2,8 |
0,223 |
86,27 |
95,17 |
47,59 |
||
15 |
6 |
3 |
0,208 |
80,46 |
99,13 |
49,57 |
||
16 |
6,4 |
3,2 |
0,196 |
75,82 |
103,09 |
51,55 |
||
17 |
6,8 |
3,4 |
0,185 |
71,57 |
107,05 |
53,53 |
||
18 |
7,2 |
3,6 |
0,175 |
67,70 |
111,01 |
55,51 |
||
19 |
7,6 |
3,8 |
0,166 |
64,22 |
114,97 |
57,49 |
||
20 |
8 |
4 |
0,158 |
61,12 |
118,93 |
59,47 |
||
21 |
8,4 |
4,2 |
0,15 |
58,03 |
122,89 |
61,45 |
||
22 |
8,8 |
4,4 |
0,143 |
55,32 |
126,85 |
63,43 |
||
23 |
9,2 |
4,6 |
0,137 |
53,00 |
130,81 |
65,41 |
||
24 |
9,6 |
4,8 |
0,132 |
51,06 |
134,77 |
67,39 |
||
25 |
10 |
5 |
0,126 |
48,74 |
138,75 |
69,38 |
Глина тугопластичная |
|
26 |
10,4 |
5,2 |
0,122 |
47,20 |
142,73 |
71,37 |
||
27 |
10,8 |
5,4 |
0,117 |
45,26 |
146,71 |
73,35 |
||
28 |
11,2 |
5,6 |
0,113 |
43,71 |
150,69 |
75,34 |
||
29 |
11,6 |
5,8 |
0,109 |
42,17 |
154,67 |
77,33 |
||
30 |
12 |
6 |
0,106 |
41,01 |
158,65 |
79,32 |
||
31 |
12,4 |
6,2 |
0,103 |
39,85 |
162,63 |
81,31 |
||
32 |
12,6 |
6,3 |
0,102 |
39,46 |
164,62 |
82,31 |
||
33 |
12,8 |
6,4 |
0,100 |
38,69 |
166,61 |
83,30 |
Песок средней крупности, средней плотности |
|
34 |
13,2 |
6,6 |
0,0985 |
38,10 |
170,59 |
85,29 |
||
35 |
13,6 |
6,8 |
0,097 |
37,52 |
174,57 |
87,28 |
||
36 |
14 |
7 |
0,091 |
35,20 |
178,55 |
89,27 |
||
37 |
14,4 |
7,2 |
0,088 |
34,04 |
182,53 |
91,26 |
||
38 |
14,8 |
7,4 |
0,085 |
32,88 |
186,51 |
93,25 |
||
39 |
15,2 |
7,6 |
0,082 |
31,72 |
190,49 |
95,24 |
Находим значение 0,5•zg = zp.
Согласно табл.5 строим эпюру дополнительных напряжений zp. Построением прямолинейной эпюры 0,5•zg ограничиваем активную зону сжатия и находим зону Hs, в пределах которой считаем осадку (рис. 14).
Осадка фундамента зависит от деформационных характеристик грунтов и площади эпюры дополнительного напряжения.
Отметка подошвы фундамента FL (155,90).
Для определения осадки необходимо найти модули деформации слоев грунта, входящих в активную зону сжатия. На основании табл.5 в данную зону входят 2 слоя грунта - песок средней крупности песчаной подушки и суглинок мягкопластичный.
Для песчаной подушки примем кПа. Определяем полную осадку грунтов в слое - песок средней крупности, средней плотности песчаной подушки:
Рис 14. Схема к расчету осадки по методу элементарного суммирования для фундаментов мелкого заложения.
Определяем осадку грунтов в слое - суглинок мягкопластичный.
Обработка данных по штамповым испытаниям. Формула Шлейхера.
Для сравнения модуля деформации на разных глубинах проанализируем данные, полученные штамповыми испытаниями в скважине 1 на глубине 5м.
Таблица 10.
P, кПа |
0 |
50 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
|
S, мм |
0 |
2,65 |
5,20 |
7,70 |
10,55 |
13,50 |
16,60 |
21,40 |
29,50 |
Рис 15. График зависимости осадки от давления. Скважина 1.
Модуль деформации грунта определяется в пределах прямолинейного участка - приложенного при испытаниях давления от до
кПа
кПа
Определяем модуль деформации по формуле:
,
где щ- безразмерный коэффициент, зависящий от формы взятого для испытания штампа; для квадратного штампа щ = 0,85;
но- коэффициент относительной поперечной деформации грунта, зависящий от вида грунта; для суглинков но = 0,35;
b - ширина штампа; b = 800 мм;
Ду - приращение напряжения, действующего на штамп в интервале определения модуля деформации; Ду =у2- у1 = 77,13кПа;
ДS - приращение осадки, соответствующей принятому интервалу определения модуля деформации; ДS =S2- S1 = 9,35 - 5,29 =4,06мм
где в- коэффициент перехода от плоской задачи к пространственной; в = 0,8;
hi - толщина i-го элементарного слоя грунта в сантиметрах;
- модуль деформации i-го элементарного слоя грунта; Модуль деформации был получен на основе данных, проведенных испытаний грунтов пробной нагрузкой полученных в скважине 1 на глубине 5м; E=11335,8кПа.
Значения берутся из таблицы 5.
Определяем полную осадку грунтов в пределах сжимаемой зоны Hs =4,065м
Предельно допустимая осадка согласно СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений» для жилого здания с железобетонным каркасом составляет Su = 8,0 см.
Т.к. ?S<Su (2,75см < 8,0см), то запроектированный фундамент мелкого заложения на песчаной подушке удовлетворяет требованиям СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений».
6.4 Расчет осадок фундамента мелкого заложения под наружную стену здания методом эквивалентного слоя
Фактическое давление в уровне фундамента равно Pф = 426,3 кПа. Ширина фундамента равна B = 1,0 м. Высота от спланированной отметки (DL) до подошвы условного фундамента равна Z= 2,1м.
Дополнительное напряжение в уровне условного фундамента определяем по формуле:
;
уzp,0 = 426,3 - 39,45 = 386,85 кПа.
Осадка слоистого основания методом эквивалентного слоя вычисляется по формуле:
S = hэ mv уzp,0 ,
где mv - средневзвешенное значение относительного коэффициента сжимаемости в пределах сжимаемой толщи Hc
hэ - мощность эквивалентного слоя, hэ = Aщ b,
Aщ - коэффициент эквивалентного слоя, определяемый по таблице 7 в зависимости от значения, которое в нашем случае можно приближенно принять равным 0,3, так как в сжимаемой толще основания преобладают суглинки, а также из соотношения сторон l/b>10. Фундамент следует считать обладающим конечной жесткостью (Aщm). Поэтому значение Aщ следует брать из колонки Aщm, относящейся к v=0,3.
Получаем:
Aщm = 2,77 и hэ = Aщm b = 2,77 1,0 = 2,77 м.
Находим глубину сжимаемой толщи:
Hc = 2 hэ = 2 2,77 = 5,54 м.
Осредненное (средневзвешенное) значение относительного коэффициента сжимаемости находится по формуле:
mv = ,
где mv - относительный коэффициент сжимаемости i - го слоя грунта в пределах сжимаемой толщи Hc
hi - мощность i - го слоя
zi - расстояние от середины i - го слоя до нижней границы сжимаемой толщи Hc
Относительные коэффициенты сжимаемости слоев грунта:
- песок средней крупности средней плотности mv1 кПа-1
- суглинок мягкопластичный mv2 = 5,47 10-5 кПа-1 (см.ранее)
-глина тугопластичная mv2 = 2,3 10-5 кПа-1
По данным из таблиц строим компрессионные кривые для скв.1 - глина тугопластичная на глубине 9м (график зависимости коэффициента пористости грунта от давления в грунте основания) и определим значения коэффициента пористости, соответствующие давлениям уzи уzg.
По компрессионной кривой Скв. 1 получаем значения коэффициента пористости:
- для уzg= e1 = 0,7330;
- для уz полн= уzg +=194,63 кПаe2 = 0,7312.
Рис.16. Компрессионная кривая. Скважина 1, глубина 9 м.
Определяем модуль деформации по формуле:
,
где в4- безразмерный коэффициент; определяемый по формуле:
;
где но- коэффициент относительной поперечной деформации грунта, зависящий от вида грунта; для глин но = 0,4;
;
- коэффициент относительной сжимаемости грунта; определяется по формуле:
,
где - коэффициент сжимаемости грунта в интервале изменения действующих напряжений; определяется по формуле:
уzp= 203,75-164,29=39,46 кПа
;
;
mv = =4,01 10-5 кПа
Осадка слоистого основания по методу эквивалентного слоя равна:
S = hэ mv уzp,0 = 2,77 4,01 10-5 386,85 = 0,043 м или 4,30см.
Рис.17. Схема к расчету осадок по методу эквивалентного слоя для фундаментов мелкого заложения.
6.5. Расчет осадок фундамента мелкого заложения под колонну здания методом послойного суммирования (СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений»)
Фактическое давление в уровне фундамента равно Pф = 372,13 кПа. Ширина фундамента равна B = 2,0 м. Высота от спланированной отметки (DL) до подошвы фундамента равна Z= 2,1м.
Строим эпюру природных напряжений zg.
Рис 18. Эпюра природных напряжений по оси 1 zg.
Значения координат для построения эпюры природных напряжений определяем по формуле:
уi = уi-1 + гi • hi,
где уi- природное напряжение на подошве рассматриваемого слоя;
уi-1 - природное напряжение на кровле рассматриваемого;
гi - удельный вес грунта рассматриваемого слоя с учетом взвешивающего действия воды;
hi - толщина рассматриваемого слоя.
у1 = у0 + г1 • h1 = 0 + 16,5 • 0,6 = 9,9 кПа.
у2 = у1 + г2 • h2 = 9,9 + 19,7 • 2,05 = 50,29 кПа.
у3 = у2 + г3 • h3 = 50,29 + 19,8 • 4,25 = 134,44 кПа.
у4 = у3 + г4 • h4 = 134,44 + 19,9 • 1,5 = 164,29 кПа.
у5 = у4 + г5 • h5 = 164,29 + 10,6 • 6,0 = 227,89 кПа.
По эпюре природных напряжений находим значение природного напряжения в уровне фундамента:
zg,0 = у1+ г2 • h = 9,9 + 19,7 • 1, 5 = 39,45 кПа.
Дополнительное напряжение в уровне условного фундамента определяем по формуле:
;
кПа.
Ординаты эпюры дополнительного осадочного напряжения определяем по формуле:
,
где - коэффициент затухания напряжений, зависящий от геометрических параметров фундамента и от относительной глубины рассматриваемой точки ж
, тогда м
Расчет ординат эпюры дополнительного осадочного напряжения выполняем в табличной форме (табл. 12).
Таблица 12. Расчеты ординат для построения эпюры дополнительного осадочного напряжения
i |
ж |
Z = ж *b/2 |
б |
уzр, кПа |
уzg, кПа |
0,5* уzg, кПа |
Слои основания |
|
0 |
0 |
0 |
1 |
332,68 |
39,45 |
19,73 |
Песок средней крупности, средней плотности |
|
1 |
0,4 |
0,4 |
0,96 |
319,37 |
47,45 |
23,73 |
||
2 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
266,14 |
55,45 |
27,73 |
||
3 |
1,2 |
1,2 |
0,606 |
201,60 |
63,45 |
31,73 |
||
1,5 |
1,5 |
0,488 |
162,35 |
69,63 |
34,82 |
|||
4 |
1,6 |
1,6 |
0,449 |
149,37 |
71,37 |
35,69 |
Суглинок мягкопластичный |
|
5 |
2 |
2 |
0,336 |
111,78 |
79,29 |
39,65 |
||
6 |
2,4 |
2,4 |
0,257 |
85,50 |
87,21 |
43,61 |
||
7 |
2,8 |
2,8 |
0,201 |
66,87 |
95,13 |
47,57 |
||
8 |
3,2 |
3,2 |
0,16 |
53,23 |
103,05 |
51,53 |
||
9 |
3,6 |
3,6 |
0,131 |
43,58 |
110,97 |
55,49 |
||
10 |
4 |
4 |
0,108 |
35,93 |
118,89 |
59,45 |
||
11 |
4,4 |
4,4 |
0,091 |
30,27 |
126,81 |
63,41 |
||
12 |
4,8 |
4,8 |
0,077 |
25,62 |
134,73 |
67,37 |
Находим значение 0,5•zg = zp.
Согласно табл.7 строим эпюру дополнительных напряжений zp. Построением прямолинейной эпюры 0,5•zg ограничиваем активную зону сжатия и находим зону Hs, в пределах которой считаем осадку (рис. 19).
Рис.19. Схема к расчету осадок по методу послойного суммирования для фундаментов мелкого заложения.
Осадка фундамента зависит от деформационных характеристик грунтов и площади эпюры дополнительного напряжения.
Отметка подошвы фундамента FL (155,90).
Для определения осадки необходимо найти модули деформации слоев грунта, входящих в активную зону сжатия. На основании табл.5 в данную зону входят два слоя грунта - песок средней крупности, суглинок мягкопластичный.
Для песчаной подушки примем кПа. Определяем полную осадку грунтов в слое - песок средней крупности, средней плотности песчаной подушки:
Определяем осадку грунтов в слое - суглинок мягкопластичный.
Обработка данных по штамповым испытаниям. Формула Шлейхера.
Для сравнения модуля деформации на разных глубинах проанализируем данные, полученные штамповыми испытаниями в скважине 1 на глубине 5м.
Таблица 13.
P, кПа |
0 |
50 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
|
S, мм |
0 |
2,65 |
5,20 |
7,70 |
10,55 |
13,50 |
16,60 |
21,40 |
29,50 |
Рис 20. График зависимости осадки от давления. Скважина 1.
Модуль деформации грунта определяется в пределах прямолинейного участка - приложенного при испытаниях давления от
до
где кПа
кПа
Определяем модуль деформации по формуле:
,
где щ- безразмерный коэффициент, зависящий от формы взятого для испытания штампа; для квадратного штампа щ = 0,85;
но- коэффициент относительной поперечной деформации грунта, зависящий от вида грунта; для суглинков но = 0,35;
b - ширина штампа; b = 800 мм;
Ду - приращение напряжения, действующего на штамп в интервале определения модуля деформации; Ду =у2- у1 = 55,22кПа;
ДS - приращение осадки, соответствующей принятому интервалу определения модуля деформации; ДS =S2- S1 = 8,1 - 5,29 =2,81мм
где в- коэффициент перехода от плоской задачи к пространственной; в = 0,8;
hi - толщина i-го элементарного слоя грунта в сантиметрах;
- модуль деформации i-го элементарного слоя грунта; Модуль деформации был получен на основе данных, проведенных испытаний грунтов пробной нагрузкой полученных в скважине 1 на глубине 5м; E=11153кПа.
Значения берутся из таблицы 5.
Определяем полную осадку грунтов в пределах сжимаемой зоны Hs =3,25м
Предельно допустимая осадка согласно СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений» для жилого здания с железобетонным каркасом составляет Su = 8,0 см.
Т.к. ?S<Su (1,122см < 8,0см), то запроектированный фундамент мелкого заложения на песчаной подушке удовлетворяет требованиям СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений».
6.6 Расчет осадок фундамента мелкого заложения под колонну здания методом эквивалентного слоя
Фактическое давление в уровне фундамента равно Pф = 372,13 кПа. Ширина фундамента равна B = 2 м. Высота от спланированной отметки (DL) до подошвы условного фундамента равна Z= 2,1м.
Дополнительное напряжение в уровне условного фундамента определяем по формуле:
;
уzp,0 = 372,13 - 39,45 = 332,68 кПа.
Осадка слоистого основания методом эквивалентного слоя вычисляется по формуле:
S = hэ mv уzp,0 ,
где mv - средневзвешенное значение относительного коэффициента сжимаемости в пределах сжимаемой толщи Hc
hэ - мощность эквивалентного слоя, hэ = Aщ b,
Aщ - коэффициент эквивалентного слоя, определяемый по таблице 7 в зависимости от значения, которое в нашем случае можно приближенно принять равным 0,3, так как в сжимаемой толще основания преобладают суглинки, а также из соотношения сторон l/b=1. Фундамент следует считать обладающим конечной жесткостью (Aщm). Поэтому значение Aщ следует брать из колонки Aщm, относящейся к v=0,3.
Получаем:
Aщm = 1,17 и hэ = Aщm b = 1,17 2 = 2,34 м.
Находим глубину сжимаемой толщи:
Hc = 2 hэ = 2 2,34 = 4,68 м.
Осредненное (средневзвешенное) значение относительного коэффициента сжимаемости находится по формуле:
mv = ,
где mv - относительный коэффициент сжимаемости i - го слоя грунта в пределах сжимаемой толщи Hc
hi - мощность i - го слоя
zi - расстояние от середины i - го слоя до нижней границы сжимаемой толщи Hc
Относительные коэффициенты сжимаемости слоев грунта:
- песок средней крупности средней плотности mv1 = 2,47 10-5 кПа-1
- суглинок мягкопластичный mv2 =5,29 10-5 кПа-1
- глина тугопласичная mv3 = 2,3 10-5 кПа-1
Рис.21. Схема к расчету осадок по методу эквивалентного слоя для фундаментов мелкого заложения.
mv = =3,77 10-5 кПа-1
Осадка слоистого основания по методу эквивалентного слоя равна:
S = hэ mv уzp,0 = 2,34 3,77 10-5 332,68 = 0,029м или 2,93 см.
Расчет стабилизации осадки фундамента мелкого заложения под колонну во времени.
Стабилизированная осадка фундамента мелкого заложения под колонну методом эквивалентного слоя:
S = hэ mv уzp,0 = 2,34 3,77 10-5 332,68 = 0,029м или 2,93 см.
Рассчитываем стабилизацию осадки во времени. Нестабилизированная осадка st на период времени t определяется по формуле:
st =u·s,
где u -степень консолидации, представляющая собой долю от конечной стабилизированной осадки s. Причем,
где N фактор времени, определяемый формулой:
Значения u в зависимости от N приводятся в таблице 7.5 [1], стр. 215; [2], стр. 195 или в Приложении, табл. 6 в колонке «Случай 2» треугольная эпюра с вершинами треугольника внизу. По значениям N при различных величинах степени консолидации u (от 0 до 1) можно вычислять время ti , соответствующее сформированию нестабилизированных осадок st,i .
Время ti находят по формуле:
Для определения ti предварительно находят значение коэффициента консолидации сv по формуле:
где и - cредневзвешенные значения соответственно коэффициентов фильтрации и относительной сжимаемости.
=3,77·10-5 кПа-1 (вычислено ранее)
Коэффициент консолидации сv целесообразно привести к размерности , имея в виду, что 1 год= 365·24·60·60 секунд.
Для определения время стабилизации t по выражению
,
вычислим сомножитель, обозначенный буквой Т:
=18,017
Вычисления стабилизации осадки во времени целесообразно вести в табличной форме.
По результатам вычислений строится график s=f(t) (рис 22).
Выполненные расчеты показывают, что стабилизация осадки завершится через 549 месяцев (?46лет).
Таблица 14
u |
N |
t=Т·Nгод |
t месяцы |
st =u·s, см |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
0,1 |
0,005 |
0,09009 |
1,08102 |
0,293 |
|
0,2 |
0,02 |
0,36034 |
4,32408 |
0,586 |
|
0,3 |
0,06 |
1,08102 |
12,9722 |
0,879 |
|
0,4 |
0,13 |
2,34221 |
28,1065 |
1,172 |
|
0,5 |
0,24 |
4,32408 |
51,889 |
1,465 |
|
0,6 |
0,42 |
7,56714 |
90,8057 |
1,758 |
|
0,7 |
0,69 |
12,4317 |
149,181 |
2,051 |
|
0,8 |
1,08 |
19,4584 |
233,5 |
2,344 |
|
0,9 |
1,77 |
31,8901 |
382,681 |
2,637 |
|
0,95 |
2,54 |
45,7632 |
549,158 |
2,7835 |
|
1 |
2,93 |
Рис. 22
Список литературы
1. ГОСТ 25001-82 «Грунты. Классификация».
2. СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений».
3. СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия».
4. СП 131.13330.2012 «Строительная климатология и геофизика».
5. СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты».
6. СНиП 3.02.01-83 «Основания и фундаменты».
7. «Проектирование оснований и фундаментов в открытых котлованах» Методические указания.
8. «Свайные фундаменты. Примеры расчета и проектирования». Методические указания
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Конструкция, план этажа панельно-блочного жилого дома. Определение расчетных нагрузок на фундаменты, глубины его заложения, размеров подошвы, расчёт сопротивления грунта основания. Расчёт уклона (крена) здания. Суть проектирование свайных фундаментов.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 21.07.2011Характеристика проектируемого здания. Определение физико-механических характеристик грунтов. Расчетные нагрузки по второй группе предельных состояний. Определение глубины заложения фундаментов 13-ти этажного дома, размеров фундамента мелкого заложения.
курсовая работа [3,4 M], добавлен 04.11.2010Определение физико-механических показателей грунтов и сбор нагрузок на фундаменты. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства. Проектирование фундаментов мелкого заложения. Расчет ленточного свайного фундамента под несущую стену.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 19.04.2012Физико-механические свойства грунтов. Общая оценка конструктивных особенностей проектируемого жилого здания. Расчет фундамента мелкого заложения. Определение глубины заложения ростверка и размеров подошвы фундамента. Выбор вида, материала и размера сваи.
курсовая работа [447,6 K], добавлен 30.09.2014Анализ инженерно-геологических условий строительной площадки. Определение нагрузок на фундамент и глубина его заложения. Определение параметров ленточного и свайного фундамента в части здания без подвала и с ним. Расчет осадок фундамента под частями.
курсовая работа [982,8 K], добавлен 20.06.2015Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства. Гранулометрический состав грунта. Определение глубины заложения фундамента. Подбор и расчет фундамента мелкого заложения под наружную и внутреннюю стену. Определение осадки фундамента.
курсовая работа [320,6 K], добавлен 04.03.2015Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки. Расчёт недостающих физико-механических характеристик грунтов основания. Проектирование фундамента мелкого заложения на естественном основании и свайного фундамента промышленного здания.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 22.10.2014Физико-механические свойства грунтов. Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки и инженерно-геологический разрез. Нагрузки, действующие в расчетных сечениях. Вариант ленточного фундамента мелкого заложения. Глубина заложения фундамента.
курсовая работа [537,5 K], добавлен 19.02.2011Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства. Разработка вариантов фундаментов и выбор типа основания. Замена слабых грунтов основания песчаной подушкой. Расчет свайного фундамента глубокого заложения, определение его полной осадки.
курсовая работа [375,8 K], добавлен 09.04.2012Условия производства работ по устройству основания и возведению фундаментов. Характеристики грунтов и анализ инженерно-геологических условий строительной площадки. Определение глубины заложения подошвы свайного и фундамента на естественном основании.
курсовая работа [104,6 K], добавлен 23.05.2013