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:

γ_di= γ_di/ 1+w_i , кН/м³

γ_d1=17,9/(1+0,19) = 15.04 кН/м³;

γ_d2 = 17,1/(1+0,18) = 14.49 кН/м³;

γ_d3 = 17,9/(1+0,17) = 15.3 кН/м³;

n = 1-γ_d / γ_s

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:

γ_{sat i} = γ_di + S_r × n × γ_w , кН/м³

где γ_w=10 кН/м³;

S_r = 0,8 – для суглинок;

S_r= 0,85 – для супеси;

γ_{sat 1} =15,04+0,8×0,44×10=18,56 кН/м³;

γ_{sat 2} =14,49+0,85×0,46×10=18,4 кН/м³;

γ_{sat 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:

σ_{zg i} = ∑ γ_{sat i}× h _i , кПа

σ_{zg i} =18,56×3,2=59,392 кПа;

σ_{zg i} =59,392+18,4×4,2=136,672 кПа;

σ_{zg i} =136,672+18,716×4,3=217,151 кПа;

3.  Строим эпюру напряжений σ_zg

4.  На схеме строим эпюры начального просадочного давления P_sl

Грунт считается просадочным от собственного веса в пределах участка толщиной h_sli, гдевыполняется условие: P_sl< σ_zg

5.  В пределах каждого просадочного слоя h_sliопределяется среднее напряжение σ_zsli:

σ_{zsl 2}=(80+136.672)/2=98.03 кПа;

σ_{zsl 3}=(136.672+217.151)/2=176.91 кПа;

6.  Строим графики зависимости ε_sl= f (σ_zg)

 

По графику определяем значение ε_sli,соответствующее σ_zsli

7.  Определяем просадку грунта от собственного веса:

S _{sl i g} =∑ ε_{sl i}× h_{sl 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_slg= 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:

σ_{zg 0} = γ × d, кПа

 σ_{zg 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:

σ_{zр 0} = Р - σ_{zg 0}, кПа

σ_{zр 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:

σ_zр= α×σ_{zр 0} , где α (η,ξ) по табл.

6. Определяем осадку по методу послойного суммирования:

S= β ∑ (σ_{zр i} × h_i) / 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
				114.75	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	0.035	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: S_ф=∑S_i=7.63см

7.1 На схеме строим суммарную эпюру напряжений: σ_z= σ_zр+ σ_zg

7.2 На схеме строим эпюру начального просадочного давления P_sli

7.3  Определяем среднее напряжение σ_zsli в каждом проседающем слое:

σ_{zsl 1}=(192.68+142.45)/2=167.57 кПа;

σ_{zsl 2}=(142.45+148.35)/2=145.4 кПа;

σ_{zsl 3}=(148.35+217.0)/2=182.68 кПа;

8.  Определяем просадку фундамента:

9.  S_{sl i р}=∑ h_{sl i}×ε_{sl i}×к _{sl i} ,

где ε_{sl i} f (σ_{z sl i});

ε_{sl 1}=0.02358; ε_{sl 2}=0.02313; ε_{sl 3}=0.02529;

к _{sl i} =0,5+1,5(P- P_{sl 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;

S_{sl 1 р}=1.4×0.02358×1.648=0.054 м;

S_{sl 2 р}=4.2×0.02313×2.248=0.218 м; S_slр=0.533 м;

S_{sl 3 р}=4.3×0.02529×2.398=0.261 м;

10.  Определяем суммарную деформацию основания:

S= S_ф +S_{sl р};

S= 7.63+53.3=60.93см > S_{max, 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:

I_L=/W_L- W_P; 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;

I_{L 1}=/0.26-0.18=0.925;

I_{L 2}=/0.24- 0.18=1.766;

I_{L 3}=/0.28- 0.19=0.9;

В качестве несущего слоя принимаем глину с I_L=0;

2.Определяем длину свай:

L_св=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;

Принимаем сваи С12-35

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	-	-	15,7	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:

N_св=(F_d/ γ_к)- γ_с ·Р_n, кН

где

γ_с- коэффициент условия работы, зависящий от просадки грунта от собственного веса ; γ_с=0, если S_sl≤ 5см;

свайный фундамент грунт просадка

γ_с=0,8 , если S_sl≥ 2· S_u=16см;

h_sl

Р_n= u∑τ_i·h_i – отрицательная сила трения;

i=1

τ_i= 0,7 σ_zg,i· tg φ_I+ С_I – расчетное сопротивление грунта сдвигу, определяемое до глубины h_sl=6м; при глубине h_sl> 6м τ_iпринимается постоянным и равным значению на глубине 6м.

φ_I, С_I – расчетные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта, соответственно.

φ_I = φ/1,15 [град.] ; С_I = С/1,5 [кПа] ;

σ_zg,i– вертикальная нагрузка от собственного веса грунта в середине i-го условного слоя;

F_d= γ_с(γ_сr•R•A+ u∑ γ_сf•f_i • h_i) , кН

F_d= 1• (1•11400 • 0,123+35,37) = 1437,57 кН

N_св = (1437,57/1) – 0,72·379,92 = 1164,03 кН