Строительная классификация грунтов площадки

1.3 Строительная классификация грунтов площадки

В механике грунтов выделяют два существенно различающихся по своим механическим свойствам основных класса грунтов: скальные и нескальные.

Скальными называют твердые горные породы, которые в невыветренном состоянии и при отсутствии тектонической раздробленности и трещиноватости отличаются очень малой сжимаемостью и значительной прочностью.

Нескальными – грунты, состоящие из легко разделяющихся в воде несцементированных или слабо сцементированных обломков горных пород и минеральных частиц различной крупности. Они образуют пористые толщи, часто достигающие значительной мощности.

На площадке по исходным данным имеются глинистые грунты, а именно суглинок и глина. Мощность почвенного слоя составляет 0,2 м. Отметка уровня подземных вод равна 132,1 м, и по данным геологического разреза грунтовые воды находятся в слое песка, под которым находится слой глины – водоупора. 1.4 Оценка строительных свойств грунтов площадки и возможные варианты фундаментов здания

Для качественной оценки строительных свойств грунтов производится их классификация согласно ГОСТ 25100-82. По исходным данным в таблице 2 вычисляем характеристики физических свойств, к которым относятся:

- для песчаных грунтов – коэффициент пористости и степень влажности;

- для пылевато-глинистых грунтов – число пластичности, показатель текучести, коэффициент пористости и степень влажности;

Коэффициент пористости (отношение объема пор к объему частиц грунта) определяется по формуле:

где  - плотность частиц грунта;

 – плотности грунта;

w – природная влажность в долях единицы;

Степень влажности грунта определяется по формуле:

где  - плотность воды, 1г/см3;

– коэффициент пористости;

Типы пылевато-глинистых грунтов устанавливают по числу пластичности определяемому по формуле:

где  – влажность на границе текучести;

 – влажность на границе раскатывания;

Показатель текучести пылевато-глинистых грунтов находится по формуле:

По значениям характеристик физических свойств грунтов, определяющих их тип и разновидность выписываются из соответствующих таблиц СНиП 2.02.01-83

Значения угла внутреннего трения φ, удельного сцепления С, модуля деформации Е, и расчетного сопротивления грунта .

Оценка строительных свойств грунтов приведена в таблице 2.

Таблица 2.

№ слоя	Плотность частиц	Плотность	Влажность	Граница теку- чести	Граница раскатывания	Относительная просадочность	Относи- тельное набухание	Показатель пластичности	Показатель теку- чести	Коэффициент пористости	Степень водонасыщенности	Наименование грунта по ГОСТу	Угол внутреннего трения	Удельное сцепление	Модуль деформации		Расчетное сопротивление
	rs г/см	r d г/см	W	W L %	W P %	Еse	Еsw	IP	IL	e	Sr		jn град	Cп кПа	E	R кПа
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16		17
1	-	1, 5	-	-	-	-	-	0	-	-	-	-	-	-	-		-
2	2,66	1,90	0,12	0	0			0	0	0.57	0.56	Песок мелкий плотный	36	4.0	38		400
3	2,70	1,94	0,26	30	20			10	0.60	0.75	0.94	Суглинок мягкопластичный	18	20	12		200
4	2,66	2.00	0,25	0	0			0	0	0.66	1.00	Песок средней плотности	35	1.0	30		400
5	2.73	1.92	0,32	47	27			20	0.25	0.87	1.00	Глина полутвердая	20	68	14		280

2. Фундаменты мелкого заложения

 

2.1 Выбор типа и конструкции фундаментов. Назначение глубины заложения фундаментов Тип фундамента выбирается в зависимости от характера передачи нагрузки на фундамент: под стены зданий обычно устраиваются ленточные фундаменты из сборных элементов, под сборные железобетонные колонны — отдельные фундаменты стаканного типа. Глубина заложения фундамента зависит от многих факторов. Определяющими из них являются: - инженерно-геологические и гидрологические условия площадки и положение несущего слоя грунта; - глубина промерзания грунта, если в основании залегают пучинистые грунты; - конструктивные особенности подземной части здания. Глубину заложения ленточного фундамента Ф1 назначаем по конструктивным соображениям на 0.4 м ниже пола подвала т.е. -3.4м; Глубину заложения фундамента Ф3 назначаем по конструктивным соображениям, верх стакана должен быть на 0.1 м ниже пола подвала (высоту фундамента принимаем 1.2м с глубиной стакана 0.9 м) т.о. Отметка подошвы фундамента Ф3: -3.00-0.1-1.2= -4.3м; 2.2 Расчет фундаментов В соответствии п. 4.2 СНБ 5.01.01-99 основания фундаментов должны рассчи­тываться по двум группам предельных состоя­ний: первая группа — по несущей способности, вторая — по деформациям.
Расчет фундамента Ф1

Размеры подошвы фундамента зависят от ряда связанных между собой параметров и устанавливаются путем последовательного приближения. В порядке первого приближения площадь подошвы фундамента А определяется по формуле:

Где  – Расчетная нагрузка в плоскости обреза фундамента для расчета основания по предельному состоянию второй группы;

 – Расчетное сопротивление грунта, залегающего под подошвой фундамента;

 - Осредненное значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, принимается равным 20 кН/м3;

 – глубина заложения фундамента от уровня планировки, м.

 – 150 кН;  – 24 кН×м;

 – 200 кПа;  - 3.4 м.

Принимаем ширину подошвы фундамента 1.2м.

По расчетному сопротивлению глубина заложения - 4.0 м удовлетворяет. Фундамент будет располагаться во втором слое – песка мелкого плотного с

R= 400 кПа, который может быть несущим.

Определим суммарные нагрузки и воздействия на подошве фундамента:

Боковое давление грунта на отметке планировки:

На отметке подошвы фундамента:

Где = 16 кН/м2 удельный вес грунта засыпки;

 - приведенная толщина эквивалентного веса временной нагрузки;

Где  = 10 кН/м2 временная нагрузка на поверхности планировки;

d – глубина заложения фундамента, относительно поверхности земли, -2.4м.

 - Осредненное значение угла сдвига грунта засыпки, принимаем 24˚;

Равнодействующая бокового давления грунта засыпки на стену подвала расчетной длиной 1.0 м:

Точка приложения равнодействующей:

- Нормальная вертикальная нагрузка:

 

Где - расчетная нагрузка от веса фундамента;

- расчетная нагрузка от веса грунта на консоли подушки;

- Момент в плоскости подошвы фундамента:

 

Где  - момент в плоскости обреза фундамента, 24 кН*м (по заданию);

Проверка напряжений в основании фундамента:

 (менее 10%)

  (12)

где P – среднее давление под подошвой фундамента, кПа;

 – соответственно максимальное и минимальное значение краевого давления по подошве внецентренно нагруженного фундамента, определяется по формуле:

 (14)

 условие 3 не выполняется, необходимо увеличение ширины фундамента, принимаем ширину подошвы фундамента 1.5м;

Тогда

- расчетное сопротивление грунта основания кПа, находится по формуле:

, (16)

где

g_с1 = 1,3 (зависит от типов грунтов)

g_с2 = 1,15 (зависит от соотношения L/H и интерполировать по данным

таблицы В.1 СНБ 5.01.01-99)

k = 1

М_Y = 1.81

M_q = 8.24 зависят от j по таблице В.2

M_C = 9.27

k_z = 1

d_I = 2.4 (глубина заложения фундаментов без подвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов)

кПа

Р = 141.5 кПа £ 593.4 кПа

P_max =255.6 кПа £ 1,2 * 593.4 кПа

P_min= 27.4 кПа > 0

Рисунок 1. Расчетная схема фундамента Ф1.

Окончательно принимаем ширину подошвы фундамента Ф1 1.5м, толщину стены фундамента 0.6 м из блоков ФБС.

Расчет фундамента Ф3

Размеры подошвы фундамента:

 –3400 кН

 – 400 кПа;  – 1.2 м.

Принимаем размеры подошвы фундамента кратными 300мм

Площадь подошвы = 9.9 м2.

Высоту фундамента принимаем 1200 с глубиной стакана 900 мм.

- Нормальная вертикальная нагрузка:

 

- Среднее давление под подошвой фундамента, кПа;

-Максимальное и минимальное напряжение в основании фундамента:

Проверка напряжений в основании фундамента:

Условие:

Р = 367.4 кПа £ 400 кПа (< 10%)

P_max == 367.4 кПа £ 1,2 * 400.41 = 480.5 кПа

P_min= = 367.4 кПа > 0

Выполняется.

 Окончательно для фундамента Ф3 оставляем размер подошвы 3.3 х 3.0 м.

2.3 Расчет осадки фундамента мелкого заложения

Значение конечной осадки фундамента определяется по методу послойного суммирования по формуле:

Где s – конечная (стабилизированная) осадка фундамента;

 – осадка i – слоя грунта основания;

- безразмерный коэффициент принимаемый 0.8;

n – число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания;

- среднее значение дополнительного напряжения в i-слое грунта;

 - толщина i- го слоя;

 - модуль деформации i –го слоя грунта.

Расчет осадки производится в такой последовательности: