Расчет основания фундаментов мелкого заложения. Учет расчетных деформаций при проектировании зданий и сооружений. Расчет оснований фундаментов для инженерно-геологических условий. Порядок расчета свайного фундамента из забивных железобетонных свай

Вопрос 1

По каким предельным состояниям производится расчет основания фундаментов мелкого заложения? Какие физико-механические характеристики грунтов и нагрузки при этом используются?

Основные принципы расчета оснований и фундаментов ведется по двум группам пред. состояний:

1-ая группа обусловлена потерей устойчивости несущей способности или формой, сопровождается разрушением, текучестью материала.

2-ая группа характеризуется нарушением нормальной эксплуатации вследствие недопустимых деформаций (трещин, колебаний)

Расчет по 1-ойгр. пред. сост. выполняется по условию:

; где F- расчетная нагр. на основание

-предельная сила сопр. грунтового основания;

- коэф. условия работы 0.8-1.0

- коэф. надежности 1.1-1.2

Расчет по 2- ой группе пред. сост. выполняется по условию:

  (при PR)

S-расчетная деформация осн. и фунд.

- предельно допустимые деформации для осн. и фунд.

P- давление под подошвой фундамента

R- расчет. сопротивления грунта

Характеристики грунтов:

·  физические: расчетные- пористость грунта

                           основные- плотность грунта

·  механические: с, Е, φ

с- удельное сцепление грунта

φ- угол внутр. трения грунта

Е- деф-ть грунта.

Вопрос 2

Какие виды расчетных деформаций следует учитывать при проектировании зданий и сооружений? Как осуществляется оценка их допустимости? Какие факторы определяют предельные значения допустимых деформаций? Какие виды мероприятий можно рекомендовать для уменьшения деформаций оснований и фундаментов?

1.  Абсолютная осадка основания и фундамента, S

2.  Средняя осадка сооружения (здания),

        A_i –площадь подошвы фундамента

3.  Относительная разница осадок

4.  Крен фундамента tgα

5.  Прогиб или выгиб фундамента f/l

6.  Кривизна отдельног участка фундамента f/l_уч.

7.  Угол закручивания каркаса здания φ

8.  Горизонтальное смещение фундамента

Приведенные выше виды деформации определяются расчетом при проектировании зданий и сравниваются с предельно допустимыми деформациями, которые задаются при проектировании здания или принимаются по СНиПу 2.02.01-83(прил.4) S_u, i_u, , S≤ S_u

Предельно допустимые деформации зависят от конструкторских особенностей здания, технологических процессов реализуемых в здании и архитектурных особенностей здания.

Современный СНиП предполагает 2 способа определения осадок фундамента:

1.  Метод послойного суммирования.

2.  Метод линейно- деформируемого слоя кончной толщины или мощности

Предельные осадки определяются 2-мя факторами:

S_u,t- определяемые прочностью и устойчивостью здания. Могут быть получены либо расчетом здания, либо принимаются по СНиПу

S_u,s- определяются технологическими и архитектурными требованиями.

Технологические требования обусловлены заданиями на проектирование и эксплуатации отдельных элементов здания (пред. уклонами подкрановых путей) или технологического оборудования, закрепленного на каркасе здания.

Требование вертикальности здания. В случае невыполнения условия S≤ S_u, необходимо увеличить размеры фундамента и расчеты повторить. При невозможности увеличения размера подошвы, необходимо изменить типы фундамента или улучшения свойств грунтового основания.

Вопрос 6

Какую особенность необходимо учесть при расчете оснований фундаментов для инженерно-геологических условий, приведенных ниже (ответ сопроводить схемой с указанием всех необходимых параметров)? Действительно ли второй слой грунта - суглинок текучепластичный?

Исходные данные.

Инженерно-геологический разрез представлен следующими инженерно-геологическими элементами (ИГЭ):

ИГЭ-1. Плотный маловлажный песок средней крупности, мощностью 5 м с характеристиками (j_II=37⁰, g_II = g^¢_II =20 кН/м³, с_II=0 кПа, Е=35 МПа, W=17 %.

ИГЭ-2. Суглинок текучепластичный, мощностью 4 м с характеристиками

j_II=22⁰, g_II = g^¢_II =18 кН/м³, с_II=13 кПа, Е=20 МПа, W=30 %, W_p=25 %, W_L =33 %.

2. Нижняя граница сжимаемой толщи на глубине 7 м от подошвы фундамента.

3. Глубина заложения фундамента - 2 м.

Определяем пластичность грунта:

Ј_p=W_l-W_p=33-25=8%=0.08- грунт суглинок.

Определим показатель текучести:

  Ј_l= суглинок мягкопластичный.

Так как   φ₁=37⁰> φ₂=22⁰

                с₁=0кПа< c₂=13кПа

2-ой грунт более слабый чем первый.

Нужно сделать проверку слабого подстилающего слоя. На кровле слабого слоя грунта определяют дополнительное давление. Выполняется условие:

, где R_z- расчетное сопротивление грунта.

, где b_z- условный размер подошвы фундамента, принятый по кровле слабого слоя.

           

Если условие не выполняется, то увеличивают размеры подошвы фундамента.

Вопрос 7

Пояснить условия и последовательность определения размеров внецентренно нагруженных фундаментов (без расчета осадки).

Каким методом следует определять осадку основания фундамента шириной b=10,2 м для инженерно-геологических условий, приведенных ниже? Изобразить схему для расчета осадок выбранным методом с указанием всех необходимых параметров.

Исходные данные.

1. Инженерно-геологические условия площадки:

Первый слой (ИГЭ-1) - супесь пластичная, j=23⁰, с=14 кПа, Е=13 МПа, мощность - 4,5 м;

Второй слой (ИГЭ-2) - суглинок полутвердый j=20°, c=17 кПа, Е=16 МПа, мощность - 24 м.

2. Глубина заложения фундамента - 2,1 м.

Так как заданно, что b=10.2 м> 10 м, то рекомендуется применять метод линейно-деформируемого слоя конечной толщины:

Осадка основания определяется по формуле(СНиП 2.02.01-83* Приложение 2, п. 7):  

b- ширина подошвы;

p- давление под подошвой;

коэффициенты условия работы (по СНиПу);

коэффициенты зависящие от формы подошвы фундамента, соотношения l/b, глубина заложения i-го слоя грунта. (по СНиПу)