1.Исходные данные.
Место строительства: г. Барнаул
Грунтовые условия.
Физико-механические свойства грунтов.
|
Наименование грунта |
1.Супесь |
2.Песок |
3.Суглинок |
|
пылеватый |
|||
|
плотность частиц, r т/м3 |
2,7 |
2,69 |
2,74 |
|
плотность грунта, r т/м3 |
1,62 |
1,994 |
1,921 |
|
природная влажность,д.е. |
0,111 |
0,26 |
0,311 |
|
влажность на границе |
0,1 |
0,264 |
|
|
раскатывания, W д.е. |
|||
|
влажность на границе |
0,15 |
0,472 |
|
|
текучести, W д.е. |
|||
|
угол внутреннего трения, j рад |
21 |
28 |
18 |
|
j |
19 |
25 |
15 |
|
удельная сила сцепления, c Kпа |
14 |
4,8 |
46 |
|
7 |
0 |
28 |
|
|
модуль деформации. Е (Мпа) |
9,4 |
15 |
17 |
Типы колонн и привязки к разбивочным осям.
Таблица сбора нагрузок.
|
Nфун- |
колон- |
гр.пло- |
един. |
Nii |
Mii |
Qii |
Pст ii |
гр.пло- |
ед.нагр. |
коэф. |
|
дамен- |
на |
щадь |
нагрузк. |
kH |
kH.M |
kH |
kH |
щадь |
кН/кв.м |
уменьш. |
|
та |
кН/м |
нагр. |
||||||||
|
ф-1 |
А-1 |
360 |
15,5 |
5580 |
279 |
33,48 |
0,5 |
|||
|
ф-2 |
А-2 |
90 |
15,5 |
1395 |
111,6 |
14 |
162 |
108 |
3 |
0,5 |
|
ф-3 |
А-2 |
45 |
15,5 |
697,5 |
55,8 |
7 |
243 |
108 |
3 |
0,75 |
|
ф-4 |
А-3 |
108 |
13,5 |
54 |
324 |
108 |
3 |
1 |
Анализ инженерно-геологических условий.
Оценка просадочности грунтов.
1.Пылевато-глинистые грунты.
Супесь.
1.Определяем число пластичности Jp:
Jp=WL-Wp;
Jp=0.15-0.1=0.05;
2.Определяем показатель текучести:
JL=(W-WP)/(WL-WP)=(0.111-0.1)/(0.15-0.1)=0.22;
Грунт пластичный;
3.Оценка по показателю просадочности:
ПL=(eL-e)/(1+e);
eL-коэффициент пористости грунта при влажности на границе текучести;
eL=(WL*rS)/rw=0.15*2.7/1=0.405;
rd-плотность сухого грунта;
rd=r/(1+W)=1.62/(1+0.111)=1.458;
ПL=(0.405-0.852)/(1+0.852)=-0.425<0.3;
SR- коэффициент влагонасыщенности;
SR=(w*rS)/( e*rw)=(0.111*2.7)/(0.852)=0.352<0.8; грунт маловлажный;
4.По сжимаемости :Eo=9.4- грунт среднесжимаемый.
Вычисления показали что грунт обладает повышенными просадочными свойствами, но
Т.к. при лабораторных испытаниях эти данные не подтвердились, будем считать грунт непросадочным.
Суглинок.
1.Определяем число пластичности Jp:
Jp=WL-Wp;
Jp=0,472-0,264=0,208;
2.Определяем показатель текучести:
JL=(W-WP)/(WL-WP)=(0.311-0.264)/(0.472-0.264)=0.226;
Грунт полутвердый;
3.Оценка по показателю просадочности:
ПL=(eL-e)/(1+e);
eL-коэффициент пористости грунта при влажности на границе текучести;
eL=(WL*rS)/rw=2,74*0,472=1,293;
rd-плотность сухого грунта;
rd=r/(1+W)=1.921/(1+0.311)=1.465;
ПL=(1.293-0.870)/(1+0.870)=0.2260<0.3;
SR- коэффициент влагонасыщенности ;
Разрез.
План здания.
SR=(w*rS)/( e*rw*1)=(0.311*2.74)/(0.87)=0.98>0.8; грунт насыщенный водой;
4.По сжимаемости :Eo=17- грунт слабосжимаемый.
Вычисления показали что грунт не обладает повышенными просадочными свойствами.
Песок.
1.По плотности сложения:
rd=r/(1+W)=1,994/(1+0.26)=1.58;
E=(rS-rd)/ rd=(2.69-1.58)/1.58=0.7;-песок средней плотности;
2. По степени влажности:
SR=(w*rS)/( e*rw)=(0,26*2,69)/(0,7*1)=1; насыщенные водой;
3.По сжимаемости:
Ео=15Мпа;-среднесжимаемый;
Выбор вариантов фундаментов.
На основании полученных значений действующих усилий на верхний обрез фундамента и анализа грунтовых условий к рассмотрению принимаем 2 варианта :
1.Фундаменты отдельно стоящие, монолитные на естественном основании.
2. Свайные фундаменты.
Вариант 1.
Фундаменты отдельно стоящие, монолитные на естественном основании.
1.Определение глубины заложения.
А) Конструктивные требования.
Б) Наличие приямков.
В) Глубина промерзания.
1.Конструктивное требование. dk=1.65.(округляем до 1.8м кратно 300 мм).
Глубину заложения Ф-1 с учетом приямка: отметка залегания подошвы фундамента должна быть ниже, чем линия среза грунта под углом внутреннего трения.
2.В зависимости от глубины промерзания.
dfn=do*ÖMt =2.15;
dfn=нормативная глубина сезонного промерзания грунта.
Мt-безразмерный коэффициент, равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе(по СНиП-[1])
dо-для супесей 0,28 м.
Расчетная глубина сезонного промерзания грунта:
df=Kn*dfn;
Кn-коэффициент учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых зданий и сооружений по таблице 1 [1].
Kn=0.6;
df=0.6*2.15=1.29;
3.Глубина заложения фундаментов отапливаемых сооружений по условиям недопущения морозного пучения грунтов основания должна назначаться:
а) Для наружных фундаментов от уровня планировки по таблице 2[1] для супеси
IL>0 при dw <df +2 глубина заложения не менее df;dw-глубина грунтовых вод.
Учитывая все требования, принимаем глубину заложения для первого фундамента равную 3.3 м, а для остальных трех равную 1.8 м.
Центра тяжести фундамента.
Фундамент 1.Mox=Mk+Qk+bcт=279+33,48*3,3=389,48kH.м.
No=Nk=5580kH.м.Qo=Qk=33.48kH.
Фундамент 2.
No=Nk+Nст=1395+162=1557кН.
Мох=Мк+Ncт(ak+tст)./2+Qk*df=111.6+162*0.8+13.95*1.8=266.31кН.м.
Q=14kH.
No=Nk+Nст1+Nст2=243+697,5=940,5кН.
Мох=Мк+Nст1(ак+tст)/2+Qk*df=55.8+81*0.8+7*1.8=133.2kH.;
Моу=Ncт2(0,5+tст/2)=162*0.65=105.3kH.м.
Фундамент 4.
No=324kH.
Moy=Mk+Nст(bk+tст)/2 -Qk*1.8=13.5 -324*0.55+54*1.8=67.5kH.м.
Определение размеров подошвы фундаментов.
1. Определяем расчетное условное сопротивление грунта Rусл.
Rусл=(gС1gС2/k)[Mg*Kz*b*gêê+Mq*d1*gêê+(Mq-1)*db*gêê+MC*C11];
gC1=1.25,gC2=1,k=1, -коэффициенты условий работы ,
g11,g11-расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше и ниже подошвы фундамента, кН/КУБ.М. (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешиваемого действия воды).
С11- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего под подошвой фундамента, Кпа.
Му=0.56, Мq=3.24, Mc=5.84 – коэффициенты в зависимости от угла внутреннего трения j=19;
КZ=1, при ширине подошвы менее 10м.
d1=1.8- глубина заложения безподвальных сооружений от уровня планировки.
db=0м, -глубина подвала.
R=(1.25*1/1)*[0.56*1*1.1*16.2+3.24*1.8*16.2+(3.24-1)*0+5.84*14]=186.2Кпа;
Требуемая площадь подошвы фундамента :
Атр=No/(Rусл-gf*d)=940.5/(186.2-22*1.8)=6.42кв.м;
No-вертикальная нагрузка на фундамент, кН;
gf-=22кН/куб.м, осредненный удельный вес грунта и бетона.
3. Определяем размер фундамента в плане.
а) Конструктивное требование: в/a=(0.6-.0.8)м – отношение меньшей стороны к большей.
в) Размеры а и в кратны 300мм.
В=2м, а=.3.2м.
Проверки.
А)R>Pcp,
Рср=(No+Gгр.ср)/(a*b)=(940.5+274.43)/(2.1*3.3)=175.3кПа;
Gгр.ср=а*в*d*gf=2.1*3.3*1.8*22=274.43kH;
R находим с учетом вфакт.
R=197.5кН;
б) Краевые напряжения от одного момента.
Рmax,X(Y)=Pcр+Мx(y)/Wx(y);
Wx=в*а^2/6=2.1*3.3^2/6=3.81куб.м;
Wy=в^2*а/6=2.1*2.1*3.3/6=2.42 куб.м;
Рmax,y=175.3+105.3/2.43=218.7кПа;
Pmax,x=175.3+133.2/3.81=210.3кПа;
Условие прочности:
Рmax<=1.2*R.
1.2*R=1.2*197.5=252;
Pmin>0;
Все краевые напряжения удовлетворяют условиям прочности.
В) Угловые напряжения.
(от одновременного действия моментов в обеих плоскостях).
Рmax=Pcp+Mx/Wx+My/Wy=175.3+133.2/3.8+105.3/2.93=246кПа;
Pmin=Pcp-Mx/Wx-My/Wy=104.3кПа;
Условие прочности:
Pmax<=1.5*R;
1.5*R=1.5*197.5=296.5;
Так как запас прочности больше 30 процентов то изменив параметр «в» сделаем пересчет.
В=2.1м.
R=(1.2581/1)*[0.56*1*2.1*16.2+3.24*1.8*16.2+5.84*14]=244.11кПа;
Атр=940,5/(244,11-22*1,8)=4,6 м;
а=2,7м.
Pcp=(940.5-224.6)/2.1*2.7=205.47кПа;
Gгр=а*в*d*gf=2.1*2.7*1.8*22=224.53кН.
Рср<R
в)Рmax,x=205.5+133.2/2.55=257.7кПа<1,2*244,11=293kПа;
Wx=2.1*2.7*2.7/6=2.55куб.м.
Wy=2.1*2.1*2.7/6=1.985куб.м.
Рmax,y=205.5+105.3/1.985=258.5кПа<293кПа.
с)Pmax=205.5+133.2/2.55+105.3/1.985=310.78кПа<1.5*244.11=366кПа.
Рmin=205.5-133.2/2.55-105.3/1.985=100.5>0.
Недонапряжения не превышают 20% поэтому можно считать что размер подошвы скомпонован.
Расчет осадки фундаментов.
Расчет осадки основания фундамента-3 производим методом послойного суммирования с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства по формуле:
S=b*å(szp,I*hi/Ei);
b=0.8 – учитывает неравномерность распределения напряжений по ширине фундамента .
szp,I -среднее значение дополнительных вертикальных напряжений
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
