Расчет фундамента здания
Министерство образования и науки Украины
Одесская государственная академия строительства и
архитектуры
Кафедра оснований и фундаментов
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА
Выполнил:
ст. гр. ПГС-52с
Горбан А.С.
Проверил:
Ересько Е.Г.
Одесса 2010
Вариант №4
Наименование
грунта.
Характеристики
|
Суглинок
лессовидный
|
Супесь
лессовая
|
Суглинок
лессовидный
|
1
|
2
|
3
|
4
|
Мощность
слоя, h(м)
|
3,2
|
4,2
|
4,3
|
γs,
кН/м3
|
26,9
|
26,9
|
26,7
|
γ,
кН/м3
|
17,9
|
17,1
|
17,9
|
W
|
0,19
|
0,18
|
0,17
|
E/Esat,
МПа
|
8/3,5
|
7,7/3,5
|
8/2,4
|
Psl,
кПа
|
120
|
80
|
70
|
εsl
при σzg,
кПа
|
50
|
0,006
|
0,005
|
0,007
|
150
|
0,022
|
0,024
|
0,023
|
250
|
0,031
|
0,032
|
0,030
|
φ,
град
|
20
|
20
|
18
|
с,
кПа
|
20
|
20
|
19
|
Определение типа грунтовых условий по просадочности:
γdi
=
γdi
/
1+wi , кН/м3
γd1=17,9/(1+0,19)
= 15.04 кН/м3;
γd2
= 17,1/(1+0,18) = 14.49 кН/м3;
γd3
= 17,9/(1+0,17) = 15.3 кН/м3;
n1 =
1- 15,04/26,9 = 0,44;
n2 =
1- 14,49/26,9 = 0,46;
n3
= 1- 15,3/26,7 = 0,427;
1.
Определение
удельного веса грунтов в водонасыщенном состоянии:
γsat
i = γdi
+ Sr × n × γw
, кН/м3
где γw
=10
кН/м3;
Sr
= 0,8 – для суглинок;
Sr
=
0,85 – для супеси;
γsat
1
=15,04+0,8×0,44×10=18,56 кН/м3;
γsat
2
=14,49+0,85×0,46×10=18,4 кН/м3;
γsat
3
=15,3+0,8×0,427×10=18,716 кН/м3;
2.
Определяем
ординаты эпюры напряжений от собственного веса грунта на отметке подошвы
каждого слоя:
σzg i =
∑ γsat
i× h i , кПа
σzg i
=18,56×3,2=59,392 кПа;
σzg i
=59,392+18,4×4,2=136,672 кПа;
σzg i
=136,672+18,716×4,3=217,151 кПа;
3.
Строим
эпюру напряжений σzg
4.
На
схеме строим эпюры начального просадочного давления Psl
Грунт считается просадочным от
собственного веса в пределах участка толщиной hsl
i,
где
выполняется условие: Psl
<
σzg
5.
В
пределах каждого просадочного слоя hsl
i
определяется
среднее напряжение σz
sl
i
:
σz
sl
2=(80+136.672)/2=98.03
кПа;
σz
sl
3=(136.672+217.151)/2=176.91
кПа;
6.
Строим
графики зависимости εsl
=
f (σzg)
По графику определяем значение εsl
i, соответствующее
σz
sl
i
7.
Определяем
просадку грунта от собственного веса:
S
sl i g =∑ εsl
i× hsl i;
S sl 2 g = 0.0136×
3.08=0.042м;
S sl 3 g = 0.0249×
4.3=0.107м; S sl g =
0.149м
Вывод: так как S
sl
g
=
14.9см > 5см, следовательно заданные грунты относятся к II типу по
просадочности.
№2
Расчет фундаментов на просадочных грунтах.
b×l=1,8×2,7м;
d=1,8м;
N=780kN;
1.Определение напряжения от собственного веса грунта
на отметке подошвы фундамента:
σzg
0
= γ × d, кПа
σzg
0=17,9×1,8=32,22
кПа
2. Определение среднего давления
под подошвой фундамента:
Р = (N/b×l)
+ d× γ , кПа
Р =(780/1,8×2,7)+1,8×20=196,5
кПа
3. Определение допустимых
напряжений от внешнего давления на отметке подошвы фундамента:
σzр
0 =
Р - σzg
0,
кПа
σzр
0 =196,5-32,22=164,28
кПа
4.Толщину грунта ниже подошвы фундамента разбиваем
на элементарные слои, толщиной h
i = 0,4× b
h
i=0,4×1,8=0,72м
5. Допустимые напряжения на границе элементарных
слоев определяются по формуле:
σzр=
α×σzр
0 ,
где α (η,ξ) по табл.
6. Определяем осадку по методу послойного
суммирования:
S= β
∑ (σzр
i × hi) / Е
i ,
где β=0,8
ξ
|
z i, см
|
α
|
σzр,
кПа
|
σzр
i, кПа
|
h i, см
|
Е
i, кПа
|
S i, см
|
|
0
|
0
|
1.000
|
164.28
|
152.21
|
72
|
3500
|
2.5
|
|
0.8
|
0.72
|
0.853
|
140.13
|
72
|
1.89
|
|
1.6
|
1.44
|
0.544
|
89.37
|
|
72.37
|
72
|
1.19
|
|
2.4
|
2.16
|
0.337
|
55.36
|
|
45.75
|
72
|
0.75
|
|
3.2
|
2.88
|
0.22
|
36.14
|
|
30.64
|
72
|
0.5
|
|
4.0
|
3.6
|
0.153
|
25.13
|
|
20.54
|
72
|
0.34
|
|
4.8
|
4.32
|
0.097
|
15.94
|
|
15.37
|
72
|
0.25
|
|
5.6
|
5.04
|
0.09
|
14.79
|
|
12.82
|
72
|
0.21
|
|
6.4
|
5.76
|
0.066
|
10.84
|
|
9.69
|
-
|
-
|
-
|
|
7.2
|
6.48
|
0.052
|
8.54
|
|
7.8
|
-
|
-
|
-
|
|
8.0
|
7.2
|
0.043
|
7.06
|
|
6.41
|
-
|
-
|
-
|
|
8.8
|
7.92
|
5.75
|
|
5.34
|
-
|
-
|
-
|
|
9.6
|
8.64
|
0.03
|
4.93
|
|
4.77
|
-
|
-
|
-
|
|
10.4
|
9.36
|
0.026
|
4.6
|
|
4.19
|
-
|
-
|
-
|
|
11.2
|
10.08
|
0.023
|
3.78
|
|
3.45
|
-
|
-
|
-
|
|
12.0
|
10.8
|
0.019
|
3.12
|
|
7.Определяем осадку фундамента: Sф=∑Si=7.63см
7.1 На схеме строим суммарную эпюру
напряжений: σz=
σzр+
σzg
7.2 На схеме строим эпюру
начального просадочного давления Psl
i
7.3
Определяем
среднее напряжение σz
sl
i в каждом
проседающем слое:
σz
sl
1=(192.68+142.45)/2=167.57
кПа;
σz
sl
2=(142.45+148.35)/2=145.4
кПа;
σz
sl
3=(148.35+217.0)/2=182.68
кПа;
8.
Определяем
просадку фундамента:
9.
Ssl i р=∑
hsl i×εsl
i×к
sl i ,
где
εsl
i f (σz sl i);
εsl 1=0.02358;
εsl
2=0.02313; εsl
3=0.02529;
к sl i
=0,5+1,5(P- Psl i) / P0; P0=100 кПа;
к sl
1
=0,5+1,5(196.5- 120) / 100=1.648;
к sl
2
=0,5+1,5(196.5- 80) / 100=2.248;
к sl
3
=0,5+1,5(196.5-70) / 100=2.398;
Ssl
1 р=1.4×0.02358×1.648=0.054 м;
Ssl
2 р=4.2×0.02313×2.248=0.218 м; Ssl
р=0.533 м;
Ssl 3 р=4.3×0.02529×2.398=0.261
м;
10.
Определяем
суммарную деформацию основания:
S=
Sф
+Ssl р
;
S=
7.63+53.3=60.93см > Smax,
u =8см;
Вывод:
устройство данного вида фундамента при заданных геологических условиях невозможно.
№3
Расчет
свайных фундаментов из забивных призматических свай на грунтах II типа по
просадочности
1.Определение
показателя текучести просадочных грунтов при полном водонасыщении:
IL=/WL-
WP;
где е = (1+W)-1;
е1
= (1+0.19)-1=0.788;
е2
= (1+0.18)-1=0.856;
е3
= (1+0.17)-1=0.745;
IL
1=/0.26-0.18=0.925;
IL
2=/0.24-
0.18=1.766;
IL
3=/0.28-
0.19=0.9;
В качестве несущего слоя принимаем
глину с IL=0;
2.Определяем длину свай:
Lсв=0.5+1.4+4.2+4.3+1.6=12
м;
где 0.5м –длина оголовка сваи;
1.6м –величина заглубления сваи в
несущий слой;
3.Строим график изменения просадки
от собственного веса грунта по глубине.
№№
услов. слоя
|
Zi,
м
|
IL
|
u,
м
|
Сопротивление
трению по боковой поверхности
|
Отрицательные
силы трения по боковой поверхности, Рn,
кН
|
крупность
песка
|
hi,
м
|
fi,
кН/м2
|
u·γcf·
fi · hi
|
φI,
град
|
СI,
кПа
|
tg
φI
|
σzg,i
кН/м2
|
τi,
кН/м2
|
Рn=
τi·
hi · u, кН
|
1
|
2,5
|
0,925
|
1,4
|
1,4
|
-
|
-
|
17,4
|
13,3
|
0,3134
|
39,35
|
21,93
|
42,98
|
2
|
4,2
|
1.766
|
1,4
|
2,0
|
-
|
-
|
17,4
|
13,3
|
70,95
|
28,87
|
80,84
|
3
|
6,2
|
1,4
|
2,0
|
-
|
-
|
112,05
|
37,88
|
106,06
|
4
|
7,3
|
1,4
|
0,2
|
-
|
-
|
135,45
|
43,02
|
12,05
|
5
|
8,4
|
0,9
|
1,4
|
2,0
|
-
|
-
|
12,7
|
0,2811
|
154,8
|
43,02
|
120,46
|
6
|
9,545
|
1,4
|
0,291
|
-
|
-
|
176,7
|
43,02
|
17,53
|
7
|
10,691
|
1,4
|
2,0
|
7
|
19,6
|
∑
379,92
|
8
|
11,695
|
1,4
|
0,009
|
7
|
0,09
|
9
|
12,5
|
0
|
1,4
|
1,6
|
7
|
15,68
|
-
|
-
|
|
∑ 35,37
4.Определяем расчетную нагрузку на
сваю в грунтовых условиях II типа по просадочности с учетом отрицательного
трения по формуле:
Nсв=(Fd
/
γк) - γс ·Рn
,
кН
где
γс- коэффициент
условия работы, зависящий от просадки грунта от собственного веса ; γс=0,
если Ssl
≤
5см;
свайный фундамент грунт
просадка
γс=0,8 , если Ssl
≥
2· Su=16см;
hsl
Рn
=
u∑τi·hi
–
отрицательная сила трения;
i=1
τi
=
0,7 σzg,i
·
tg φI
+
СI – расчетное
сопротивление грунта сдвигу, определяемое до глубины hsl=6м;
при глубине hsl
>
6м τi
принимается
постоянным и равным значению на глубине 6м.
φI, СI –
расчетные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта,
соответственно.
φI = φ/1,15 [град.]
; СI = С/1,5 [кПа] ;
σzg,i–
вертикальная нагрузка от собственного веса грунта в середине i-го
условного
слоя;
Fd
=
γс(γсr•R•A+
u∑ γсf
•fi
• hi) , кН
Fd
=
1• (1•11400 • 0,123+35,37) = 1437,57 кН
Nсв
=
(1437,57/1) – 0,72·379,92 = 1164,03 кН