Определение напряжений в грунтовых массивах и расчёт вертикальной осадки оснований фундаментов Определить осадку основания фундамента проектируемого з

Определение напряжений в грунтовых массивах и расчёт вертикальной осадки оснований фундаментов
Определить осадку основания фундамента проектируемого здания(d=2,7 м, b=2,4 м, l=2,7 м,FII=1800 кH.)
Основание сложено тремя горизонтальными слоями грунтов. Первый слой – крупнообломочный галечник мощностью h1=6,0 м, II=26,7 кH/м3, E=18МПа;
второй слой – песок гравелистый мощностью h2=1,5 м., II=10,2 кH/м3, E=32 МПа;
ниже залегает глинистый грунт супесь пластичная II=9,9/1,0=9,9 кH/м3, E=20,8 МПа.
Для водонасыщенных грунтов основания в расчётах осадки используется удельный вес грунта с учётом взвешивающего действия воды.
Расчёт вертикальной осадки основания фундамента выполняется по указаниям п. 2.39 СНиП 2.02.01-83* исходя из условия:
s≤su,где s – расчётное значение вертикальной осадки основания фундамента; su=15 см.– предельное значение вертикальной осадки( максимальная осадка), принимаемое по рекомендуемому прил. 4 СНиП 2.02.01-83* ( для зданий, в конструкциях которого не возникают дополнительные усилия).
Необходимо определить осадку основания проектируемого здания и сравнить её с допустимой осадкой для данного сооружения. Для этого необходимо выполнение следующего условия:
S≤Su, где S – совместная деформация основания и сооружения
Su – предельное значение совместной деформации основания и сооружения, см. По условию Su=15 см.
Осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле:
s=β∙i=1nσzp, i∙hiEi, где β – безразмерный коэффициент;
hiи Ei – соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта;
n – число слоев, на которое разбита сжимаемая толщина основания;
σzp, i– среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-том слое грунта, кПа:
σzp, i=αi∙p0, где αi– коэффициент, зависящий от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента (η=l/b=2,4/2,7=0,9) и относительной глубины.
Вычисляем ординаты эпюры вертикального напряжения от действия собственного веса грунта по формуле (6.46) и вспомогательной эпюры 0,2σzg.
На поверхности земли σzg= 0;
на уровне подошвы фундамента
σzg 0 = γ1d = 26,7·2,7 = 72,1 кПа;
на контакте первого и второго слоев
σzg 1 = σzg 0+ (h1-d) = 72,1 + (6- 2,7)*10,2 = 105,8 кПа;
на контакте второго и третьего слоев
σzg 2 = σzg 1 + γsbh2 = 105,8 + 9,9 * 1,5 = 120,7 кПа.
Тогда третий слой воспринимает давление только от действия двух вышележащих слоев
Напряжение по подошве третьего слоя определяем
σzg 3 = σzg 2 + γsbh3 = 105,8+120,7=226,5 кПа
Определяем дополнительное давление на основание под подошвой фундамента:
Р0 = Р – σzg 0= 226,5-72,1 = 154,4 кПа
Для нахождения глубины сжимаемой толщи определяем σzp по оси фундамента, а полученные данные сводим в табл. 3.1
Нижнюю границу сжимаемой толщи находим по точке пересечения вспомогательной эпюры и эпюры дополнительных напряжений 0,2σzg (см. рис. 3.1).
Из рис. 3.1 видно, что эта точка пересечения соответствует мощности сжимаемой толщи Нс = 4,9 м.
По формуле находим осадку S1 слоя крупнообломочного галечника:
Si = βEi σzp,iср hi,
где β- безразмерный коэффициент, зависящий от коэффициента относительных поперечных деформаций, принимаемый равным 0,8; hi – высота i-го слоя; Ei – модуль деформации i-го слоя грунта.
σzp,iср = σzpi-1+σzpi2
S1 = βE1 σzp1+σzp02 h1 = 0.818000* 0+72,12 *6 = 9,5см
Осадка второго слоя – песок гравелистый
S2 = βE2 σzp2+σzp12 h2 = 0.832000 *(72,1+105,82+ 0+72,12)*1,5 = 4,6 см
Осадка третьего слоя -глинистый грунт супесь пластичная
S2 = βE2 σzp3+σzp22 h3 = 0.820800 *(105,8+120,72 + 72,1+105,82+72,1+02 ) = 0,9 см
Полная осадка фундамента
S = S1 +S2+S3 = 9,5+4,6+0,9 = 15,0 см
По СНиП 2.02.01-83* для зданий данного типа находим предельно допустимую осадку Su = 15 см.
В рассматриваемом случае S = 15 см = Su = 15 см.
Следовательно, полная осадка фундамента не превышает предельно допустимой по СНиПу
z
ξ
α.
σzg
G=0.2∙σzg
σzpi
E
β
s

η=1.125

0 0 1 0 0 0 20,8 0.8 9,5
2,7 2.45 0.201 72,1 14,42 36.05

6,0 4,76 0,09 105,8 21,16 89,0 32,0
4,7
1,5 3,8 0,108 120,7 24,14 113,25 18,0
50,9

=
15,0

2109470215900008064518542000244284518542000155702018542000366395185420003052445520700030524455207000210947011874500183769031432500 N NL
2109470406400016998954064000223329521209000 d=2,7 м P=18,0 кН
18808709588500202374595885002299970958850030524452101850030524452101850017570459588500 FL
408114555880001557020558800016998955588000 h=6,0м Р0 =15,54 кН
72,1 σzp
305244522352000305244522352000 105,8 WL Hc = 4,9м
1377955016500366395107315001490345501650012236455016500
h=1,5 м
185420179070003100705265430003100070265430006711951797050098552018034000 120,7 0,2σzg ВС
1377955568950026047705397500

Рис.3.1 Расчётная схема задания

Задание 4.Устойчивость склонов и откосов
Данная задача решается на основании приложения к ГОСТам «Рекомендации по выбору методов расчета коэффициента устойчивости склона и оползневого давления».
Инженерные методы расчета устойчивости откосов и склонов.
Расчет устойчивости склонов (откосов) в природном, проектном и промежуточном состояниях следует производить исходя из условия:
kst≥kst
Определим критическую высоту уступа
Hкр=H’∙cIγI=18∙9,478,2=20,8м
Определим cкри φкр
Точка A:tanφA=tanφI=tan25,64°=0.48
cA=cI=9,47кПа
Точка d_cd=cI=9,47кПа
H’=Hкр∙γIсI=20,8∙8,29,47=18 м
tanφdα;H’=0,17
Точка p:tanφp=tanφI=tan25,64°=0.48
H’α;tanφp=9
cp=Hкр∙γIH’=20,8∙8,218=9,48
Точка e:cкр=ce=12кПа
φкр=φe=tan-1φe=tan-10.24=14°

Вычисляем ширину призмы обрушения
H90=2∙cкр∙ctg45о-φкр2γI=2∙27∙ctg45о-14о28,2=5,14м
HH90=185,14=3,5
aH90φкр;HH90=0.7
a=0.7∙3,5=2.45м

Определим коэффициент устойчивости:
kst=cIcкр=9,4712=0,8
Условие kst=0,8≥kst=>склон не устойчив

Задание 5.Давление грунта на ограждения
Расчет производится для гравитационной подпорной стенки шириной В=1,00 м с вертикальной, гладкой задней поверхностью стенки. Полная высота подпорной стенки H = h1 +h2 где h1 – свободная высота подпорной стенки, h2 – глубина заложения подпорной стенки от нижней горизонтальной поверхности грунта. Расчет производится для двух случаев: первый случай – массив грунта, подкрепленный подпорной стенкой, сложен песчаным грунтом
(γ1=18,7 кН/м , c1=15 кПа,φ1 =21 °); второй – глинистым грунтом (γ1=18,2 кН/м , c1=16 кПа,φ1 =16 °).
Для водонасыщенных грунтов основания в расчетах используется удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды (уsw). Интенсивность распределенной поверхностной нагрузки на верхней горизонтальной поверхности грунта равна q=20 кН/м.
Определение активного и пассивного давлений на подпорную стенку производится на основе определения значений горизонтальных нормальных напряжений, действующих на вертикальную поверхность стенки. При этом предполагается, что массив грунта, окружающий подпорную стенку находится в предельном состоянии.
После определения активного и пассивного давлений, выполняется оценка устойчивости подпорной стенки против сдвига по подошве и против ее опрокидывания по следующим формулам:
F ≤ Fu,
где F – сдвигающая сила, равная сумме проекций сдвигающих сил на направление возможного сдвига; Fu – удерживающая сила, равная сумме проекций удерживающих сил на направление возможного сдвига. Силы трения по подошве подпорной стенки следует определять при значении коэффициентов трения бетона по грунту: для глинистых грунтов – 0,30; для песков – 0,40.
М<Мu, где M- момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота (опрокидывания) стенки, проходящей по крайним точкам опирания подошвы фундамента стенки; Ми – момент удерживающих сил относительно той же оси.
Оценка устойчивости подпорной стенки производится с вычерчиванием ее расчетной схемы в соответствующем масштабе, с показом на ней вида и разновидностей грунта, значений расчетных параметров прочности и удельных весов, эпюр активного и пассивного давлений и мест приложения сил.
Теория определения давления грунта на ограждения приведена в литературе [3, 4, 5, 6], а примеры определения активного и пассивного давлений грунта на подпорные стенки и оценка их устойчивости в [7, 10, 11].

На странице представлен фрагмент работы. Его можно использовать, как базу для подготовки.

Заказать полное решение

Часть выполненной работы