Оценка физического состояния грунтов при строительных работах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Определение расчётных характеристик физического состояния грунтов

2. Анализ грансостава грунта

3. Определение типа и разновидности грунтов по СТБ 943-07 "Классификация грунтов"

4. Построение инженерно-геологического разреза

5. Определение нормативных и расчетных значений физико- механических характеристик грунтов по данным динамического зондирования

6. Назначение глубины заложения и подбор размеров подошвы фундаментов по расчётному сопротивлению

7. Определение осадки фундамента методом послойного суммирования

8. Определение несущей способности сваи табличным методом

9. Определение несущей способности забивных свай по результатам динамического зондирования

10. Расчёт осадки свайного фундамента

1. Определение расчётных характеристик физического состояния грунтов

Расчётные характеристики служат для оценки физического состояния и определения типа, вида и разновидности грунтов согласно СТБ 943-07. Расчёты выполняются для каждого слоя.

Для исходных данных приведённых в таблице 1, определить физико-механические характеристики грунтов.

Таблица 1

№ слоя	, г/смі	, г/смі				, МПа
1	2,62	1,94	0,21	-	-	3,8
2	2,68	1,99	0,18	0,15	0,19	4,9
3	2,70	2,00	0,14	0,12	0,25	4,0

Для оценки физического состояния и определения типа, вида и разновидности грунта определяются следующие характеристики грунта:

1. Плотность сухого грунта (скелета грунта) :

Для первого слоя:

г/смі

Для второго слоя:

г/смі

Для третьего слоя:

 г/смі,

где - плотность грунта, г/смі;

- природная влажность грунта в долях единицы;

2. Коэффициент пористости грунта природного сложения и влажности :

Для первого слоя:

Для второго слоя:

Для третьего слоя:

,

где - плотность твёрдых частиц грунта, г/смі;

3. Степень влажности (коэффициент водонасыщенности):

Для первого слоя:

Для второго слоя:

Для третьего слоя:

,

где - плотность воды, принимаемая 1 г/смі.

Для пылевато-глинистых грунтов дополнительно определяем число пластичности и показатель текучести (для первого и второго слоёв):

4. Число пластичности:

Для второго слоя:

Ip=WL-WP = 0,19-0,15 = 0,04 = 4%;

Для третьего слоя:

Ip=WL-WP = 0,25-0,12 = 0,13 = 13%.

где - влажность на границе текучести;

- влажность на границе раскатывания;

5. Показатель текучести:

Для второго слоя:



Для третьего слоя:

.

Результаты расчёта сводим в таблицу 4.

2. Анализ грансостава грунта

Для первого слоя, поскольку он является песчаным, проводится анализ гранулометрического состава грунта. Исходные данные приведены в таблице 2. Необходимо определить вид обломочно-песчаных грунтов по СТБ 943-07:

- по грансоставу;

- по показателю максимальной неоднородности :

,

где d50 - диаметр частиц меньше которых в грунте 50%;

d95 - диаметр частиц меньше которых в грунте 95%;

d5 - диаметр частиц меньше которых в грунте 5%.

Величины d50, d95, d5 - находятся по кривой неоднородности грунта, построенной в полулогарифмических координатах (рис. 1).

Таблица 2

Содержание фракций (%), диаметром d, мм
>10	10.0-5.0	5.0-2.0	2.0-1.0	1.0-0,5	0,5-0,25	0,25-0,1	<0,10
-	2,08	12,2	22,1	25,2	14,72	12,5	11,2

Необходимо по СТБ 943-07 определить вид песка по гранулометрическому составу и по показателю неоднородности .

Анализ проводим по строке 2 таблицы 3 начиная с фракций, имеющих наибольший диаметр. Так как масса частиц крупнее 0,50 мм более 50% (61,58%) данный песок по разновидности относится к крупным пескам (табл. 5.2. СТБ 943-07).

Для определения максимальной неоднородности по данным строки 3 строится кривая однородности грунта, рис. 1.

Таблица 3

№ п/п	Содержание фракций	Диаметр фракций d, мм	Сумма
		20,0	10,0	5,0	2,0	1,0	0,50	0,25	0,10	0,05
		Логарифм диаметра фракций log(d)
		1,30	1,00	0,70	0,30	0,00	-0,30	-0,60	-1,00	-1,30
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1	Содержание фракций, %	0	0	2,08	12,2	22,1	25,2	14,72	12,5	11,2	100
2	Сумма >d, %	0	0	2,08	14,28	36,38	61,58	76,3	88,8	100
3	Сумма <d, %	100	100	97,92	85,72	63,62	38,42	23,7	11,2	0,0

Рис. 1. Кривая однородности грунта

Графически определяются значения:

;

;

;

Определяем характерные диаметры:

;

;

;

.

- песок неоднородный.

Вывод: данный грунт - песок крупный неоднородный.

3. Определение типа и разновидности грунтов по СТБ 943-07 "Классификация грунтов"

грунт пористость фундамент свая

Классификация обломочных пылевато-глинистых грунтов (второй и третий слой) производится по типу и разновидности (табл. 5.2. СТБ 943-07):

- тип грунта определяется по числу пластичности ;

- разновидность: по прочности (сопротивлению грунта при зондировании) и по показателю текучести .

Для песчаных грунтов проводят анализ гранулометрического состава и определяют тип, вид и разновидность:

- тип - песок, если масса частиц крупнее 2 мм <50%;

- вид обломочно-песчаных грунтов определяется по гранулометрическому составу и по показателю максимальной неоднородности ;

- разновидность - по прочности (сопротивлению грунта при зондировании) и по степени влажности (табл. 5.2. СТБ 943-07).

Слой №1

Данный слой обломочно-песчаный (отсутствуют значения и ):

1. Тип: песок, масса частиц крупнее 2мм = 14,28%<50%;

2. Вид: по гранулометрическому составу и по показателю Umax - песок крупный, неоднородный;

3. Разновидность:

- По прочности при зондировании:

так как для первого слоя Pd=3,8МПа, по табл. 5.2 ТКП 45-5.01-17-2006 определяем - данный грунт средней прочности (3,0? 3,8 ? 14).

- По степени влажности:

Sr=0,86 - песок водонасыщенный.

Вывод: Слой №1 - песок крупный, водонасыщенный.

Слой №2

Данный слой обломочно-пылеватый глинистый (WL=0.27, WP=0.14):

1. Тип: по числу пластичности IP=0,04 (4%) - супесь (см. табл. 4.2 СТБ 943-2007);

2. Разновидность:

- по прочности при зондировании, так как для второго слоя Pd=4,9МПа, по табл. 5.6 ТКП 45-5.01-17-2006 определяем -данный грунт средней прочности (1,2? 4,9 ? 4,9);

- по показателю текучести IL=0,75 - супесь пластичная.

Вывод: Слой №2 - супесь пластичная, средней прочности.

Слой №3

Данный слой обломочно-пылеватый глинистый (WL=0,25, WP=0,12):

1. Тип: по числу пластичности IP=0,13 (13%) - суглинок (см. табл. 4.2 СТБ 943-2007).

2. Разновидность:

- по прочности при зондировании, так как для третьего слоя Pd=4МПа, по табл. 5.6 ТКП 45-5.01-17-2006 определяем -данный грунт прочный (2,8? 4,0 ? 8,3).

- по показателю текучести IL=0,15 - суглинок полутвёрдый.

Вывод: Слой №3 - суглинок полутвёрдый, прочный.

Данные, полученные по результатам расчётов, сведены в таблицу 4.

Таблица 4. Физико-механические характеристики грунтов основания

Данные задания	Вычисляемые характеристики	Наименование грунта по СТБ 943-07
№ ИГЭ	Плотность частиц сS, г/смі	Плотность грунта с, г/смі	Влажность W	Влажность текучести WL	Влажность раскатывания WP	Условное дин. сопротивление Pd	Плотность скелета грунта сd	Коэффициент пористости e	Степень влажности Sr	Число пластичности IP	Показатель текучести IL
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
1	2,62	1,94	0,21	-	-	3,8	1,6	0,64	0,86	-	-	Песок крупный, водонасыщенный
2	2,68	1,99	0,18	0,19	0,15	4,9	1,69	0,59	0,82	0,04	0,75	Супесь пластичная, ср. прочности
3	2,70	2,0	0,14	0,25	0,12	4,0	1,75	0,54	0,7	0,13	0,15	Суглинок полутвёрдый, прочный

4. Построение инженерно-геологического разреза

Оформление инженерно-геологического разреза выполняется согласно требованиям СТБ 21.302-99 (прил. 9.6, прил. 10).

Инженерно-геологический разрез представляет собой схему напластования грунтов, полученную по данным проходки инженерно-геологических выработок (скважин).

В таблице 3 в соответствии с заданием к контрольной работе приведены значения толщины (мощности) каждого слоя по скважинам. Расстояние между скважинами принимается по таблице 4. Отметки устья скважины принимаются по таблице 5.

На разрезе необходимо нанести:

- штриховое обозначение каждого слоя с учетом условных обозначений;

- относительные отметки границ между слоями (в том числе и на уровне грунтовых вод);

- графики динамического зондирования, РД;

- номера ИГЭ (инженерно-геологических элементов);

- уровень грунтовых вод;

- уровень планировки (приблизительно принимается с учетом баланса земляных работ - объем срезки равен объему насыпи);

- условные обозначения на отдельном листе.

Для исходных данных таблиц 3 - 5 по результатам задач 1-3 построим инженерно-геологический разрез по скважинам 1 - 3.

Таблица 5

Вариант	№ слоя	Мощность слоя по скважинам,м
		1	2	3
9	1 2 3	3,0 4,0 2,0	3,5 3,5 3,5	5,0 4,0 3,0

Таблица 6. Расстояние между скважинами

№ варианта	Расстояние между скважинами, м
4	18

Таблица 7. Отметки устья скважин

№ варианта	Скв.1	Скв.2	Скв.3
1	134,56	135,12	134,98

5. Определение нормативных и расчетных значений физико- механических характеристик грунтов по данным динамического зондирования

В данной работе необходимо для каждого слоя определить нормативные значения следующих характеристик грунтов:

- удельного веса

где g - ускорение свободного падения. Единицы измерения удельного веса кН/м; - плотность грунта в естественном состоянии (г/см).

- для водонасыщенных песков дополнительно определяется удельный вес грунта в водонасыщенном состоянии

где , - удельный вес воды равный 10 кН/м;

- удельный вес твердых частиц грунта (определяется аналогично как и ).

Далее определяются нормативные значения прочностных и деформационных характеристик грунтов (,сп,Е). На практике данные величины определяются в ходе проведения комплекса полевых и лабораторных исследований. В контрольной работе допускается определять прочностные и деформационные характеристики грунтов по данным динамического зондирования в зависимости от величины Рд (дано в задании, таблица П 1.1 графа 9). Для этого понадобится пособие П 2-2000 к СНБ 5.01.01-99 /4/ таблицы Д.2, Д.4 приложения Д. В рамках данной контрольной работы считать суглинки и глины озёрно-ледникового происхождения, пески аллювиального.

расчетные значения характеристик грунтов для первой и второй группы предельных состояний:

- удельного веса ;

- угла внутреннего трения ;

- удельного сцепления

определяются путем деления нормативных значений () на коэффициент надежности погрунту yg. Коэффициенты надежности по грунту yg при определении расчетных значений свойств грунтов определяются согласно ГОСТ 20522-96 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний. В контрольной работе допускается коэффициенты надежности по грунту yg принять равными:

* при определении расчетных значений удельного веса : yg =1;

* при определении расчетных значений : yg =1;

* при определении расчетных значений :

- для удельного сцепления yg(c) = 1,5;

* при определении расчетных значений :

- для песчаных грунтов yg(c) = 1,1;

- для пылевато-глинистых yg(c) = 1,15.

Результаты определения физико-механических характеристик грунтов сводятся в таблицу.

ИГЭ 1

Первый инженерно-геологический элемент - песок крупный водонасыщенный, с условным динамическим сопротивлением Рд=3,8МПа (табл. 1).

1. Определяем удельный вес грунта :



При наличии грунтовых вод в песчаных грунтах дополнительно определяем удельный вес грунта в водонасыщенном состоянии:

где g - ускорение свободного падения

yw - удельный вес воды равный 10 кН/мі

2. Определяем угол внутреннего трения и удельное сцепление Сп:

По таблице Д.4 приложения Д П 2-2000 к СНБ 5.01.01-99 находим, что для песка крупного водонасыщенного при pd =3,8МПа угол внутреннего трения , Сп.

3. Определяем модуль деформации грунта Е:

По таблице 6.2 П 2-2000 к СНБ 5.01.01-99 находим, что для песка крупного водонасыщенного при pd = 3,8 МП модуль деформации Е = 18,4МПа.

4. Определяем расчетные значения физико-механических характеристик грунтов для и группы предельных состояний:

Расчетные значения удельного веса принимает равными:

Значение удельного сцепления по I группе предельных состояний:

Значение удельного сцепления по II группе предельных состояний:

Значение угла внутреннего трения по I группе предельных состояний:

Значение угла внутреннего трения по II группе предельных состояний:

ИГЭ 2

Второй инженерно-геологический элемент - супесь пластичная, средней прочности, с условным динамическим сопротивлением Рд=4,9 МПа (табл. 1).

1. Определяем удельный вес грунта :

где g - ускорение свободного падения

2. Определяем угол внутреннего трения и удельное сцепление Сп:

По таблице Д.2 приложения Д П 2-2000 к СНБ 5.01.01-99 находим, что для супеси пластичной, средней прочности, при pd = 4,9МПа угол внутреннего трения ,Сп = 16,08 кПа.

3. Определяем модуль деформации грунта Е:

По таблице 6.2 П 2-2000 к СНБ 5.01.01-99 находим, что для супеси пластичной, средней прочности, при pd = 4,9МПа модуль деформации Е = 21,7 МПа.

4. Определяем расчетные значения физико-механических характеристик грунтов для и группы предельных состояний:

Расчетные значения удельного веса принимает равными:

Значение удельного сцепления по I группе предельных состояний:

Значение удельного сцепления по II группе предельных состояний:

Значение угла внутреннего трения по I группе предельных состояний:

Значение угла внутреннего трения по II группе предельных состояний:

ИГЭ 3

Третий инженерно-геологический элемент - суглинок полутвёрдый прочный с условным динамическим сопротивлением Рд=4,0МПа (табл. 1).

1. Определяем удельный вес грунта :



2. Определяем угол внутреннего трения и удельное сцепление Сп:

По таблице Д.4 приложения Д П 2-2000 к СНБ 5.01.01-99 находим, что для суглинок полутвёрдый прочный при pd =4,0 МПа угол внутреннего трения , Сп = 40,8 кПа..

3. Определяем модуль деформации грунта Е:

По таблице 6.2 П 2-2000 к СНБ 5.01.01-99 находим, что для суглинка ледникового происхождения при Pd = 4,0 МП модуль деформации Е = 18,5 МПа.

4. Определяем расчетные значения физико-механических характеристик грунтов для и группы предельных состояний:

Расчетные значения удельного веса принимает равными:

Значение удельного сцепления по I группе предельных состояний:

Значение удельного сцепления по II группе предельных состояний:

Значение угла внутреннего трения по I группе предельных состояний:

Значение угла внутреннего трения по II группе предельных состояний:

Полученные данные заносим в таблицу 8.

Таблица 8. Нормативные и расчетные значения физико-механических характеристик

№ ИГЭ, название грунта	Удельный вес, кН/мі	Удельное сцепление, кПа	Угол внутр. трения, градус	Модуль деформации, МПа
										Е
Песок крупный водонасыщенный				-	-	-	36,8	33,45	36,8	18,4
Супесь пластичная средней прочности	19,9	19,9	19,9	16,08	10,72	16,08	25,63	22,29	25,63	21,7
Суглинок полутвёрдый прочный	20	20	20	40,8	27,2	40,8	26,17	22,76	26,17	18,5

Примечание: Для песчаных грунтов под чертой приведены значения удельного веса без учета, под чертой с учетом взвешивающего действия воды.

6. Назначение глубины заложения и подбор размеров подошвы фундаментов по расчётному сопротивлению

Общие положения

Глубина заложения фундаментов (расстояние от уровня планировки до уровня подошвы фундамента) назначается в зависимости:

1. Назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения и применяемых конструкций;

2. Глубины заложения фундаментов примыкающих сооружений, а также глубины прокладки инженерных коммуникаций;

3. Инженерно-геологических условий площадки;

4. Гидрогеологических условий площадки и возможных их изменений в процессе строительства;

5. Глубины сезонного промерзания грунтов.

Выбор глубины заложения фундаментов в зависимости от конструктивных особенностей проектируемого здания

Определим глубину заложения фундамента одноэтажного промышленного здания с подвалом с колоннами сечением 800x500 мм. Район строительства - г. Сыктывкар (исходные данные). Верхний слой грунтов - песок.

На глубину заложения фундаментов влияют следующие конструктивные особенности зданий или сооружений:

- наличие и глубина заложения подвалов;

- тепловой режим здания;

- минимальная глубина заделки колонны в стакан фундамента и конструктивные требования к элементам фундамента.

Глубина заделки колонны в фундамент определяется типом и размером колонны (приложение 4/6/).

Схема определения глубины заложения фундамента представлена на рис. 2.1



Выбор глубины заложения фундаментов в зависимости от инженерно-геологических условий площадки

Данный фактор оказывает влияние на выбор глубины заложения фундаментов в случае, если верхние слои грунта являются слабыми и не могут служить надежным основанием фундаментов без проведения специальных мероприятий по их упрочнению. Если при этом толщина слабого слоя не превышает 5м, целесообразнее глубину заложения фундамента назначить в зависимости от глубины залегания более прочных слоев грунта.

При толщине слабого слоя более 5м применение ленточных фундаментов на естественном основании будет нецелесообразным и в этом случае предусматривают какой-либо из методов упрочнения грунтов. Глубина заложения фундаментов в этом случае назначается независимо от инженерно-геологических условий.

Глубина заложения наружных стен и колонн с учетом глубины промерзания назначается в соответствии с указаниями п.п. 2.27 - 2.29 /2/.

Нормативное значение глубины заложения фундаментов dfn допускается определять по схематическим картам глубин промерзания суглинков и глин на территории СНГ (рис. 1.11 /4/). Для Сыктывкра dfn равно 1,9м. Для песков и супесей полученное по картам значение dfn необходимо умножить на коэффициент d0/23, где d0=0,30 для песков гравелистых, крупных и средней крупности:

м

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта df у фундамента определяется по формуле:

df = kh·dfn,

где kh - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания на глубину промерзания грунта у фундамента, принимается по табл. 1 /2/.

kh =0,8

df = 0,8·2,478=1,982м.

Согласно таблице 5.3/2/, глубина заложения фундамента в зависимости от глубины расположения уровня подземных вод не зависит от df. Как видим, максимальной является глубина заложения фундаментов в зависимости от величины слоя слабых грунтов, поэтому окончательно принимаем глубину заложения фундаментов равной d =2м.

Определение размеров подошвы фундамента

В данном разделе необходимо:

- определить предварительные размеры подошвы фундамента;

- определить величину расчетного сопротивления грунтов (R);

- определить значение среднего, максимального и минимального давления под подошвой фундамента.

Назначение предварительных размеров подошвы фундамента

Принимаем глубину заложения фундамента 2м. Размеры подошвы фундамента определяем путем последовательных приближений.

В порядке первого приближения площадь подошвы фундамента определяем по формуле:

где N0 II - расчетная нагрузка в плоскости обреза фундамента для расчета основания по предельному состоянию второй группы, кН;

R0 - расчетное сопротивление грунта, залегающего под подошвой фундамента (;

m - осредненное значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, принимается равнымІ0 кН/мі;

d - глубина заложения фундамента от уровня планировки.

Путем последовательных приближений нахожу, что мне подходит фундамент с площадью подошвы 2,5х 3,6=8,98.

Определение расчетного сопротивления грунта

Расчетное сопротивление грунта основания R для зданий без подвала определяется по формуле:

Принятые в формуле обозначения:

с 1 и с 2 - коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице В.1 [2]: для крупных водонасыщеных песчаных грунтов и сооружений с жёсткой конструктивной схемой при соотношении длины сооружения к высоте 48/12 =4 = 1,4 и = 1,2.

k - коэффициент, принимаемый 1,1 т.к. прочностные характеристики определены по таблицам СНБ;

По таблице В.2 [2] определяем коэффициенты , , .

b - ширина подошвы фундамента;

Средневзвешенное значение удельного веса грунта выше и ниже подошвы фундамента определяется по формуле:

где hi - расчетная толщина слоев ниже и выше подошвы фундаментов соответственно.

При этом обязательно должно учитываться, что:

- ниже подошвы фундамента средневзвешенное значение удельного веса определяется в пределах глубины ZT, которая принимается равной 0,5b для фундаментов шириной до 10м;

- для водопроницаемых грунтов, находящихся ниже уровня грунтовых вод, удельный вес грунта принимается с учетом взвешивающего действия воды, т.е. IIw.

кН/мі

кН/мі

кПа

Проверка давления под подошвой фундамента

По предварительным размерам фундаментов определяется полная нагрузка, действующая на основание. Упрощаем схему приложения нагрузок и в общем случае полную нагрузку на уровне подошвы принимаем равной:

, ,

где GF,II - осреднённый вес фундамента и грунта на его уступах, равный:

,

где AF - площадь подошвы фундамента.

; .

Согласно СНБ 5.01.01-99 давление под подошвой фундамента ограничивается следующими условиями:

; ; ,

где p - среднее давление под подошвой фундамента;

pmax, pmin - максимальное и минимальное давление под подошвой фундамента соответственно.

; ;

;

,

где W - момент сопротивления площади подошвы фундамента.

Условие p<R удовлетворяется. Расхождение составляет:

.

Условие удовлетворяется: .

Условие удовлетворяется: 364,08>0.

7. Определение осадки фундамента методом послойного суммирования

Эпюра природного давления под центром подошвы фундамента

Величина природного давления в общем случае определяется по формуле:

.

Вычисляем ординаты эпюры природного давления и вспомогательной эпюры , необходимой для определения глубины расположения нижней границы сжимаемой толщи грунта:

- на поверхности земли (отметка природного рельефа NL):

; ;

- на уровне подошвы фундамента:

; ;

- на контакте 2 и 3 слоёв:

; ;

- на уровне WL:

; ;

- на контакте 3 и 4 слоёв с учётом взвешивающего действия воды:

; ;

- на контакте 3 и 4 слоёв без учёта взвешивающего действия воды:

; ;

- на нижней границе разреза:

; .

Полученные значения ординат эпюры природного давления и вспомогательной эпюры вынесены на расчётной схеме, рис. 5.

Эпюра дополнительного давления под центром подошвы фундамента

Значения эпюры дополнительного давления под центром подошвы фундамента определяется по формуле:

,

где - коэффициент рассеивания, прин. по табл. П 2.1 СНиП 2.02.01-83*;

,

где - природное давление грунта на уровне подошвы фундамента.

Разбиваем основание под подошвой фундамента на элементарные слои. Толщину элементарного слоя принимаем равной

.

Вычисление значений дополнительного давления производиться в табличной форме, см. табл. 6.

Определение границы сжимаемой толщи

Границу сжимаемой толщи BC ограничиваем глубиной, на которой дополнительное напряжение составляет не более 20% от природного ().

Расположение границы BC определяется графически на пересечении эпюры и эпюры .

Таблица 6

№ ИГЭ
1	2	3	4	5	6
1	0	0	1	374	187,4
	0,5	0,4	0,972	364	182,4
	1,0	0,8	0,848	317	159,4
	1,33	1,064	0,633	237	119,4
2	1,88	1,504	0,449	168	85,2
	2,38	1,904	0,329	123	63,0
	2,88	2,304	0,25	94	48,5
	3,41	2,728	0,191	71	37,7
	3,88	3,104	0,153	57	30,8
	4,38	3,504	0,124	46	25,6
	4,88	3,904	0,102	38	21,8
	5,33	4,264	0,087	33	19,0
3	5,5	4,4	0,082	31	18,3
	6,0	4,8	0,07	26	16,3
	6,5	5,2	0,06	22	14,7
	7,0	5,6	0,052	19

Полученные значения ординат эпюры наносим на расчётную схему. В точке пересечения эпюры дополнительных давлений со вспомогательной эпюрой находим нижнюю границу сжимаемой толщи H=5,33 м.

Вычисление осадки фундамента

Осадка основания в пределах сжимаемой толщи определяется по формуле:

,

где - безразмерный коэффициент, равный 0,8;

zp,i - среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней zi-1 и нижней zi границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

hi и Еi - соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта;

Определяем осадку каждого слоя грунта основания, что удобнее делать для каждого ИГЭ в отдельности.

Осадка ИГЭ №2:

.

Осадка ИГЭ №3:

.

Осадка ИГЭ №4 до границы сжимаемой толщи:

.

Полная осадка фундамента:

.

Полная осадка не превышает предельно допустимой осадки: .

8. Определение несущей способности сваи табличным методом

Несущая способность сваи по материалу

Принимаем несущую способность железобетонной сваи Fd сечением 0,3мЧ0,3м, изготавливаемых по ГОСТ 19804.1-79, равной 1000 кН.

Несущая способность сваи по грунту

Определяем несущую способность сваи по грунту используя табличные данные согласно п. 4.2 П 4-2000 к СНБ 5.01.01-99. В этом случае несущая способность определяется по формуле:

,

где - коэффициенты условий работы сваи в грунте, грунта под нижним концом сваи и на боковой поверхности сваи соответственно;

- расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по табл. 6.1 П 4-2000 к СНБ 5.01.01-99;

- площадь опирания на грунт сваи, мІ, принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто;

- усреднённый периметр поперечного сечения ствола сваи в i-ом слое грунта, м;

- расчётное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по табл. 6.2 П 4-2000 к СНБ 5.01.01-99;

- толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

Расчётная схема к определению несущей способности сваи по грунту показана на рис. 7.

Задаёмся длиной сваи. Глубина заделки сваи в ростверке lз=0,5 м. Глубина погружения сваи в песок среднепрочный lh не менее 1,0 м. Расстояние от подошвы ростверка до кровли несущего слоя h=5,33м.

Тогда:

.

Принимаем сваю длиной 6,88 м. Несущую способность сваи по грунту определим с использованием табличных значений характеристик грунта:

при , ;

при , ;

при , , ;

при , , ;

при , , .

Коэффициенты условия работы для забивных свай: , , . Площадь поперечного сечения , периметр .

Несущая способность сваи по грунту будет равна:

Таким образом, окончательно принимаем несущую способность сваи равной .

Определение количества свай в ростверке для отдельно стоящих фундаментов

Количество свай в ростверке отдельно стоящего фундамента под колонны определяется по формуле:

,

принимаем 4 сваи.

где - расчётная нагрузка на уровне подошвы ростверка, которую на начальном этапе расчёта допускается принимать без учёта веса фундамента, ростверка и грунта на его уступах, т.е. ;

- коэффициент надёжности, принимаемый по табл. 5.6 СНБ 5.01.01-99.

Конструирование ростверка

При проектировании окончательных размеров ростверка необходимо выполнение следующих условий:

- сваи равномерно распределяются по длине и ширине ростверка;

- расстояние между осями свай принимается не менее 3d и не более 6d (где d - сторона поперечного сечения сваи);

- размеры ростверка в плане принимаются кратными 300 мм;

- расстояние от наружной грани сваи до грани ростверка принимается не менее 100 мм;

- размеры ростверка в плане рекомендуется назначать на 150-200 мм больше размеров вышележащих фундаментных конструкций.

Принятые конструктивные размеры ростверка приведены на рис. 7.



9. Определение несущей способности забивных свай по результатам динамического зондирования

Определяем среднее значение предельного сопротивления грунта под нижним концом сваи (на участке расположенном в пределах одного диаметра d выше и четырёх диаметров 4d ниже отметки нижнего конца проектируемой сваи).

Под нижним концом сваи в пределах 4d=1200 мм располагается один слой грунта (ИГЭ №1) с условным динамическим сопротивлением Pd=3,8 МПа.

Расчётная схема определения несущей способности сваи по результатам динамического зондирования приведена на рис. 8.

По таблице 9.1 /1/ для песчаных грунтов по интерполяции определяем:

;

Тогда среднее значение предельного сопротивления грунта под нижним концом сваи:

.

Определяем среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи:

Для ИГЭ №1: , ;

Для ИГЭ №2: , ;

Для ИГЭ №3: , ;

.

Определяем значение предельного сопротивления забивной сваи по формуле:

,

где - площадь поперечного сечения сваи, мІ; ;

- периметр поперечного сечения ствола сваи, м; ;

- глубина погружения сваи в грунт, м;

- среднее значение предельного сопротивления грунта под нижним концом сваи по данным ударного зондирования в рассматриваемой точке, кПа;

- среднее значение предельного сопротивления грунта по боковой поверхности сваи по данным ударного зондирования в рассматриваемой точке, кПа.

Определяем расчётную несущую способность забивной сваи

,

где - коэффициент безопасности по грунту, устанавливаемый в зависимости от изменчивости полученных частных значений предельного сопротивления сваи (т. к. зондирование произведено для одной точки, то ).

Определяем количество свай в ростверке для отдельно стоящих фундаментов:

,

где - расчётная нагрузка на уровне подошвы ростверка, которую на начальном этапе расчёта допускается принимать без учёта веса фундамента, ростверка и грунта на его уступах, т.е. ;

- коэффициент надёжности, принимаемый по табл. 5.6 СНБ 5.01.01-99.



10. Расчёт осадки свайного фундамента

Определение размеров условного фундамента

При расчёте свайного фундамента по деформациям основания рассматривается условный фундамент глубиной заложения равной глубине погружения нижнего конца сваи и размерами в плане ограничиваемыми наклонными, выходящими от наружных граней свайного куста под углом к вертикали . Угол представляет собой осреднённое расчётное значение угла внутреннего трения грунта, определяемое по формуле:

,

где - расчётное значение угла внутр. трения i-го слоя, прорезаемого сваей;

- толщина прорезаемого сваей i-го слоя.

Размеры условного фундамента в плане будут равны:

;

,

где - длина и ширина подошвы условного фундамента, м;

h - расчётная длина сваи, м.

Расчётная схема определения размеров условного фундамента приведена на рис. 9.

Проверка давления под подошвой условного фундамента

Расчётное сопротивление грунта основания R определяем по формуле:

.

Обозначения к данной формуле см. задачу №6.

Средневзвешенное значение удельного веса грунта выше и ниже подошвы условного фундамента определяется по формуле:

,

где - расчётная толщина слоёв ниже и выше подошвы условного фундамента соответственно, м.

кН/мі

;

.

Полная нагрузка на основание условного фундамента будет равна:

,

где - расчётная нагрузка по II группе предельных состояний на уровне обреза фундамента, кН;

- вес конструкции фундамента и ростверка, кН;

- вес свай, кН;

- вес грунта в объёме условного фундамента, кН.

;

;

;

.

Выполняем проверку давления под подошвой условного фундамента:

,

где - площадь подошвы условного фундамента, ;

- расчётное сопротивление грунта основания на подошве условного фундамента.

Определение осадки свайного фундамента

Осадку фундамента определяем методом эквивалентного слоя по формуле:

,

где - коэффициент эквивалентного слоя, принимаемый в зависимости от типа грунта, размеров и формы подошвы условного фундамента;

- ширина условного фундамента, м;

- относительный коэффициент сжимаемости, МПа-1;

- дополнительное давление на уровне подошвы условного фундамента, МПа.

Относительный коэффициент сжимаемости принимаем равным:

,

где E - модуль общей деформации грунта, МПа;

;

 - коэффициент бокового расширения грунта.

Осадка фундамента составляет:

.

Условие выполняется.

Размещено на Allbest.ru

...