Расчет устойчивости столбчатого и ленточного фундаментов на действие касательных сил пучения грунтов

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Забайкальский государственный университет» (ФГБОУ ВО «ЗабГУ»)

Факультет строительства и экологии

Кафедра строительства

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине: Основания и фундаменты зданий и сооружений

Расчет устойчивости столбчатого и ленточного фундаментов на действие касательных сил пучения грунтов

Выполнил ст. гр. СУС-20

Долгашова А.Н.

Чита 2023

1) При строительстве на пучинистых грунтах расчет фундаментов и оснований по устойчивости и прочности на воздействие касательных сил морозного пучения, действующих вдоль боковой поверхности фундамента, следует производить если грунты сезоннопромерзающего слоя имеют свойства, указанные в таблице.

Устойчивость фундамента на действие касательных сил пучения грунтов, прилегающих к его боковой поверхности, проверяется по формуле:

где ф_fh - значение расчетной удельной касательной силы пучения, кПа, принимаемое по п.149; А_fh - площадь боковой поверхности фундамента, находящейся в пределах расчетной глубины сезонного промерзания, м²; F - расчетная постоянная нагрузка, кН, при коэффициенте надежности по нагрузке г_n = 0,9; F_rf - расчетное значение силы кН, удерживающий фундамент от выпучивания вследствие трения его боковой поверхности о талый грунт, лежащий ниже расчетной глубины промерзания; г_n - коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,1; г_n - коэффициент надежности, принимаемый равным 1,1.

2) Значение расчетной удельной касательной силы пучения ф_fh, кПа, определяется опытным путем, а при отсутствии опытных данных - по табл. 2.41 в зависимости от вида и влажности грунта; при этом для зданий 1 и 2 классов значения, приведенные в таблице, принимаются с коэффициентом 1, для зданий 3 класса - с коэффициентом 0,9.

3) Расчетное значение силы F_rf, кН, удерживающей фундамент от выпучивания за счет трения его о талый грунт, для фундаментов, имеющих вертикальные грани, определяются по формуле:

где R_fj - расчетное сопротивление талых грунтов сдвигу по боковой поверхности фундамента в j-том слое, кПа, допускается принимать согласно указания СНиП по проектированию свайных фундаментов; А_fl - площадь вертикальной поверхности сдвига в i-том слое грунта ниже расчетной глубины промерзания, м²; значение А_fl для столбов без анкерной плиты принимается равным произведению толщины j-того слоя на периметр их сечению, для фундаментов с анкерной плитой - произведению j-того слоя на периметр анкерной плиты; n - число слоев.

4) Для уменьшения воздействия сил морозного пучения грунта на фундаменты сооружения в необходимых случаях в проекте предусматриваются противопучинные мероприятия: устройство защиты сезоннопромерзающего грунта вблизи фундамента от избыточного увлажнения, покрытия поверхности фундамента в пределах слоя промерзающего грунта консистентной смазкой, полимерной пленкой, засоление грунтов веществами, не вызывающими коррозии бетона и арматуры, и др.

Для приспособления надземной части сооружений к неравномерным деформациях морозоопасных грунтов рекомендуется применять конструктивные мероприятия по п.2.294(2.70).

5) Проверка всех типов фундаментов с вертикальными гранями на прочность при воздействии касательных сил морозного пучения производится по формуле:

где F_fh -расчетное усилие, кН, разрывающее фундамент;

ф_fh, A_fh, F - обозначение те же, что и в п. 1.

6) Проверка фундамента на действие касательных сил морозного пучения грунтов должна производиться как для законченного, так и для незавершенного к началу зимнего периода строительства сооружения. Если при этой проверке сила пучения окажется более удерживающей силы анкеры, массы фундамента и возведенной части сооружения, то в проекте должны быть предусмотрены мероприятия, в том числе физико-химические по предохранению грунта от промерзания.

7) При проектировании в пучинистых грунтах малонагруженных столбчатых фундаментов с опорно-анкерными плитами необходимо учитывать силы, возникающие в процессе пучения на верхней поверхности плиты и препятствующие выпучиванию фундамента. В этом случае расчет фундамента на выпучивание уточняется введением коэффициента k_f к расчетной удельной касательной силе.

где d_f - расчетная глубина промерзания; a - сторона сечения стойки фундамента; b - сторона квадратной анкерной плиты; в₁, в₂ - коэффициенты, определяемые по таблице в зависимости от:

d - глубина заложения фундамента; h - высота нижней ступени анкерной плиты.

1) Расчет по верхней строке

1. Ленточный фундамент

Таблица 1 - Исходные данные

Рисунок 1 - Ленточный фундамент

ф_fh = 68,5 кПа (нашли методом интерполяции значений из таблицы)

Приводим значение с помощью коэффициента, зависящего от поверхности фундамента. Ленточный фундамент с шероховатой поверхностью до 5 мм. Следует:

ф_fh = 68,5*1,2=82,2 кПа

А_fh = 0,4*1,6*4=2,56 м²

F_fh = 82,2*2,56 - 80 = 130,43 кН

А_fj = 0,6*1*2=1,2 м²

R_fj = 39,2 кПа (определили по таблице методом интерполяции).

F_rf = 39,2*1,2=47,04 кН.

Проверяем условие:

Условие не выполняется.

2. Столбчатый фундамент

Рисунок 2 - Столбчатый фундамент

Определяем ф_fh по таблице методом интерполяции:

ф_fh = 68,5 кПа

Домножаем значение на коэффициент, учитывающий поверхность фундамента. Для гладкой поверхности коэффициент равен 1.

В случае использования фундамента с опорно-анкерными плитами следует учитывать коэффициент k_f.

Для его нахождения считаем дополнительные коэффициенты (методом интерполяции):

Следует:

ф_fh = 68,5*1*0,82=56,17 кПа

А_fh = 0,4*1,6*4=2,56 м²

F_fh = 56,17*2,56 - 500 = - 356,2 кН

А_fj = 0,9*1,2*4=4,32 м²

R_fj = 39,2 кПа (определили по таблице методом интерполяции).

F_rf = 39,2*4,32=169,34 кН.

Проверяем условие:

Условие выполняется.

2) Расчет по нижней строке

1. Ленточный фундамент

Рисунок 3 - Ленточный фундамент

ф_fh = 65,5 кПа (нашли методом интерполяции значений из таблицы)

Приводим значение с помощью коэффициента, зависящего от поверхности фундамента. Ленточный фундамент с шероховатой поверхностью до 20 мм. Следует:

ф_fh = 65,5*1,5=98,25 кПа

А_fh = 0,5*1,8*4=3,6 м²

F_fh = 98,25*3,6 - 90 = 263,7 кН

А_fj = 0,6*1*2=1,2 м²

R_fj = 27,2 кПа (определили по таблице методом интерполяции).

F_rf = 27,2*1,2=32,64 кН.

Проверяем условие:

Условие не выполняется.

2. Столбчатый фундамент

столбчатый фундамент пучение касательный

Рисунок 4 - Столбчатый фундамент

Определяем ф_fh по таблице методом интерполяции:

ф_fh = 65,5 кПа

Домножаем значение на коэффициент, учитывающий поверхность фундамента. Для фундамента с шероховатой поверхностью до 5 мм коэффициент равен 1,2.

В случае использования фундамента с опорно-анкерными плитами следует учитывать коэффициент k_f.

Для его нахождения считаем дополнительные коэффициенты (коэффициент _1,2 определяем по таблице методом интерполяции):

Следует:

ф_fh = 65,5*1,2*0,86=67,59 кПа

А_fh = 0,6*1,8*4=4,32 м²

F_fh = 67,59*4,32 - 550 = - 258,01 кН

А_fj = 0,9*1,3*4=4,68 м²

R_fj = 27,2 кПа (определили по таблице методом интерполяции).

F_rf = 27,2*4,68=127,3 кН.

Проверяем условие:

Условие выполняется.

Размещено на Allbest.ru