Расчетные характеристики физико-механических свойств грунтов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчетные характеристики физико-механических свойств грунтов



Содержание

Исходные данные

1. Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки и выбор глубины заложения подошвы

1.1 Классификация грунтов (по ГОСТ 25100-2011)

1.2 Расчетные сопротивления грунтов основания

1.3 Нормативная глубина промерзания

1.4 Заключение об инженерно-геологических условиях площадки строительства

1.5 Выбор глубины заложения подошвы фундамента d

1.6 Расчетное сопротивление грунтового основания фундаментов с учетом принятой глубины и фактической ширины

2. Расчет несущей способности основания фундамента

3. Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования

Список используемой литературы



Исходные данные

Расчетные характеристики физико-механических свойств грунтов

1. Песок средней крупности

- для расчета по несущей способности: г_I = 18,2 кН/м³ , ц_I = 34;

- для расчета по деформации: г_II = 20,1 кН/м³ , ц_II = 38;

W = 0,16, г_s = 26,4 кН/м³ , Е = 40 Мпа, k_ф=2,0*10^-2см/с

2. Супесь

- для расчета по несущей способности: г_I = 17,4 кН/м³ , ц_I = 20, с_I = 5 кПа;

- для расчета по деформации: г_II = 19,2 кН/м³ , ц_II = 24 , с_II = 8 кПа;

W = 0,21 д.ед., W_L = 0,23 д.ед., W_p =0,18 д.ед,

г_s = 26,5 кН/м³ , k_ф=2,1*10^-5см/с, Е = 14 МПа

3. Суглинок

- для расчета по несущей способности: г_I = 16,8 кН/м³ , ц_I = 15, с_I = 8 кПа;

- для расчета по деформации: г_II = 18,5 кН/м³ , ц_II = 17 , с_II = 12 кПа;

W = 0,30 д.ед. , W_L = 0,36 д.ед., W_p =0,23 д.ед.,

г_s = 26,8 кН/м³ , k_ф=2,5*10^-7см/с, Е = 10 МПа



1. Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки и выбор глубины заложения подошвы

1.1 Классификация грунтов (по ГОСТ 25100-2011)

1) Песок

А) удельный вес скелета грунта г_d, кН/м³ :

17,33 кН/м³

Б) коэффициент пористости е:

0,523

По ГОСТ 25100-2011

песок плотный, так как е=0,52?0,55

В) пористость n:

0,343

Г) содержание твердых частиц в единице объема m

m=

Д) полная влагоемкость:

0,193

Е) степень влажности , д.е.:

0,83

По ГОСТ 25100-2011 песок водонасыщенный, так как

Ж) удельный вес с учетом взвешивающего действия воды , кН/м³ :

(26,4 - 9,8)*0,66= 10,956 кН/м³

Л) сжимаемость грунтов (деформированность)

Е=40 кПа- среднедеформирован (по ГОСТ 25100-2011) 10?40?50

Полное наименование слоя: Песок плотный, средней крупности, водонасыщенный, среднедеформированный.

2) Супесь

А) удельный вес скелета грунта г_d, кН/м³ :

15,87 кН/м³

Б) коэффициент пористости е:

0,67

В) пористость n:

0,4

Г) содержание твердых частиц в единице объема m

m= 1-n=1-0,4=0,6

Д) полная влагоемкость:

0,247

Е) степень влажности , д.е.:

0,85

Ж) удельный вес с учетом взвешивающего действия воды , кН/м³ :

(26,5 - 9,8)*0,6= 10,02 кН/м³

И) число пластичности:

0,23 - 0,18 = 0,05

К) показатель текучести:

0,6

по ГОСТ 25100-2011 супесь пластичная, так как 0? 0,6?1,00

л) Сжимаемость грунтов (деформированность)

Е=14 кПа- среднедеформирован (по ГОСТ 25100-2011) 10?14?50

Полное наименование слоя: Супесь пластичная, среднедеформированная.

3) Суглинок

А) удельный вес скелета грунта г_d, кН/м³ :

14,23 кН/м³

Б) коэффициент пористости е:

0,88

В) пористость n:

0,47

Г) содержание твердых частиц в единице объема m

m= 1-n=1-0,47=0,53

Д) полная влагоемкость:

0,324

Е) степень влажности

, д.е.:

0,93

Ж) удельный вес с учетом взвешивающего действия воды , кН/м³ :

(26,8 - 9,8)*0,53= 9,01 кН/м³

И) число пластичности:

0,36 - 0,23 = 0,13

К) показатель текучести:

0,54

по ГОСТ 25100-2011 суглинок мягкопластичный, так как 0,5?0,54?0,75

л) Сжимаемость грунтов (деформированность)

Е=10 кПа- сильнодеформирован (по ГОСТ 25100-2011) 10?14?50

Полное наименование слоя: Суглинок мягкопластичный, сильнодеформируемый.

1.2 Расчетные сопротивления грунтов основания

Ширина подошвы фундамента b=1 м на стадии оценки инженерно-геологических условий.

, где

где г_c1 и гс₂-коэффициенты условий работы;

k-коэффициент, принимаемый равным 1,0;

М_г, M_q, M_c-- коэффициенты, принимаемые в зависимости от значения ;

k_z-коэффициент, принимаемый равным 1 при b<10 м;

b-ширина подошвы фундамента, м;

г_II-расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³;

г_II' -то же, залегающих выше подошвы (при наличии нескольких видов грунтов определяется как средневзвешенное

);

c_II-расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

d_I-глубина заложения фундаментов бес подвальных сооружений.

Данные по грунтам из СНиП 2.02.01-83*

Грунт		Мг	Мq	Мс	kz
Супесь	1	0,72	3,87	6,45	1
Суглинок	1	0,39	2,57	5,15	1
Песок	1,68	2,11	9,44	10,8	1

Точка 1 - супесь

d₁=1,2 м

г_II=19,2 кН/м³

г?_II=19,2 кН/м³

R₁=1*[0,72*1*1*19,2+3,87*1,2*19,2+6,45*8]=154,6 кПа

Точка 2 - супесь

d₂=2,0 м

г_II=19,2 кН/м³

г?_II=19,2 кН/м³

R₂=1*[0,72*1*1*19,2+3,87*2,0*19,2+6,45*8]=214 кПа

Точка 3 - супесь

d₃=2,4 м

г_II=19,2 кН/м³

R₃=1*[0,72*1*1*19,2+3,87*2,4*14,61+6,45*8]=201,1 кПа

Точка 4 - супесь

d₄=3,7 м геологический подошва грунт фундамент

г_II=19,2 кН/м³

R₄=1*[0,72*1*1*19,2+3,87*3,7*13+6,45*8]=251,6 кПа

Точка 5 - суглинок

d₅=4,1 м

г_II= 18,5 кН/м³

R₅=1*[0,39*1*1*18,5+2,57*4,1*15,72+5,15*12]=234,7 кПа

Точка 6 - суглинок

d₆=10,8 м

г_II= 18,5 кН/м³

R₆=1*[0,39*1*1*18,5+2,57*10,8*11,6+5,15*12]=391 кПа

1.3 Нормативная глубина промерзания

d_fn=d_ovMt,

где

d_fn- глубина промерзания грунтов;

d_o принимается в зависимость от вида грунта

d_o=0,23 м для суглинков и глин;

d_o=0,28 м для супесей, песков мелких и пылеватых;

d_o=0,30 м для песков гравелистых, крупных и средней крупности;

M_t - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНиП по строительной климатологии и геофизике.

Для Санкт-Петербурга M_t=|-5,0|+|-7,8|+|-7,8|=20,6^оС

Для супеси:

d_fn=d_ovMt=0,28v20,6=1,27 м.

Для суглинка:

d_fn=d_ovMt=0,23v20,6=1,04 м.

Для песка средней плотности:

d_fn=d_ovMt=0,30v20,6=1,36 м.

1.4 Заключение об инженерно-геологических условиях площадки строительства

На рассматриваемой площадке под строительство в г. Санкт-Петербурге расположены 5 скважин глубиной 12 м на расстоянии 40,5 м и 42,0 м. Уровень грунтовых вод находится на глубине 2,2 м.

Геологическим разрезом по скважине 2 вскрыты следующие напластования грунтов.

Верхний слой - супесь пылеватая - мощностью от 0 до 3 м. Грунт является среднежимаемым и находится в пластичном состоянии, со следующими характеристиками:

R₁=154,6 кПа; R₂=214 кПа; R₃=201,1 кПа; R₄=251,6 кПа; , .

Второй слой - суглинок - мощностью от 3 до 7 м. Грунт сильносжимаемый, находится в мягкопластичном состоянии, со следующими характеристиками:

R₅=234,7 кПа; R₆=391 кПа; , .

По результатам оценки инженерно-геологических условий делаем вывод о возможности строительства проектируемого сооружения на рассматриваемой площадке и выборе несущего слоя основания. В качестве несущего слоя основания можно использовать супесь.

1.5 Выбор глубины заложения подошвы фундамента d

а) Учет инженерно-геологических условий

Подошву фундамента заглубляют в несущий грунт на 0,5 м и более

d?H+0,5

H - глубина залегания кровли несущего грунта. Н=1 м.

б) Учет гидрологических условий

По возможности подошву фундамента располагают выше уровня подземных вод.

в) Учет пучинистости грунтов

Супесь - непучинистый грунт.

по СНиПу 2.02.01-83^* "Основания здания и сооружений" определяю нормативную глубину промерзания грунтов d_fn (для супеси)

По СНиПу 2.01.01-99 "Строительная климатология" определяю сумму отрицательных температур t⁰C за год.

M_t=|-5,0|+|-7,8|+|-7,8|=20,6^оС

d_fn=d_о*vM_t=0,28 *v20,6=1,27 м

Определяем расчетную глубину промерзания грунтов d_f

d_f=k_h*d_fn=1,1*1,27=1,397 м

k_h-коэффициент влияния теплового режима здания =1,1 - для наружных фундаментов неотапливаемого здания.

Принимаю глубину заложения фундаментов d=1,5 м от поверхности земли.

1.6 Расчетное сопротивление грунтового основания фундаментов с учетом принятой глубины и фактической ширины

R=1*[0,72*1*2*19,2+3,87*1,5*19,2+6,45*8]=190,7 кПа



2. Расчет несущей способности основания фундамента

А) Разделяем грунтовое основание фундамента

до нижней границы сжимаемой толщи (до глубины 3b) на элементарные однородные слои толщиной

h=0,8 м

Б) Вычисляем значения вертикальных напряжений от собственного веса грунта _zg на границах элементарных слоев:

_zg =_zg,0++_wH_w,

zg,0 - природные напряжения в уровне подошвы фундамента;

n- число слоев в пределах глубины z;

- удельный вес грунта i-го слоя;

_w - удельный вес воды, 9,8 кН/м³;

H_w - мощность водоносного горизонта.

Для грунтов водоносного горизонта используют

Последний член _wH_w учитывают при вычислении напряжений в водоупорном слое_.

_{zg 0}=Н₁+(d-H1)=17*1+19,2(1,5-1)=26,6 кПа

_{zg 1}=_{zg 0}+h=26,6+10,02*0,8=34,62 кПа

_{zg 2}=_{zg 1}+ h =34,62+10,02*0,8=42,64 кПа

_{zg 3}=_{zg 2}+ h+ _wH_w =42,64+10,02*0,8+9,8*1,7=67,32 кПа

_{zg 4}=_{zg 3}+ h =67,32+9,01*0,8=74,53 кПа

_zg5=_{zg 4}+ h =74,53+9,01*0,8=81,74 кПа

_{zg 6}=_{zg 5}+ h =81,74+9,01*0,8=88,94 кПа

_{zg 7}=_{zg 6}+ h =88,94+9,01*0,8=96,15 кПа

_{zg 8}=_{zg 7}+ h =96,15+9,01*0,8=103,4 кПа

В) Дополнительное вертикальное напряжение

Давление по подошве фундамента p=R=190,7 кПа

,

б - коэффициент влияния, зависящий от относительной глубины

и соотношения размеров подошвы

В контрольной принимаю соотношение размеров фундамента 1.

Нижняя граница сжимаемой толщи основания условно находится на глубине z=H_с там, где

_zp=0,2_zg, е

сли модуль деформации этого слоя или непосредственно залегающего под этой границей больше или равен 5 МПа. Если же E<5 МПа, то граница сжимаемой толщи определяется исходя из условия

_zp=0,1_zg.

Для удобства вычисления конечной осадки определяемые величины сведены в таблицу:

Номер точки	z,м	hi, м	гi, кН/мі	уzg, кПа	з	о	б	уzp, кПа	0,2уzp, кПа	Еi, кПа	уzp,i	si,мм
0	0	0,8		26,60	3	0	1	164,10	32,82
1	0,8	0,8	10,02	34,62	3	0,8	0,8783	144,12	28,82	14	154,11	7,045
2	1,6	0,8	10,02	42,63	3	1,6	0,624	89,93	17,99	14	117,03	5,350
3	2,4	0,8	10,02	67,31	3	2,4	0,4415	39,70	7,94	14	64,82	2,963
4	3,2	0,8	9,01	74,52	3	3,2	0,32	12,71	2,54	10	26,21	1,677
5	4	0,8	9,01	81,72	3	4	0,24	3,05	0,61	10	7,88	0,504
6	4,8	0,8	9,01	88,93	3	4,8	0,184	0,56	0,11	10	1,81	0,116
7	5,6	0,8	9,01	96,14	3	5,6	0,145	0,08	0,02	10	0,32	0,021
8	6,4	0,8	9,01	103,35	3	6,4	0,116	0,01	0,00	10	0,05	0,003
												17,678

Осадка фундамента 1,7678 см - меньше предельно допустимой осадки фундаментов .



3. Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования

,

= 1 - 0,25/; _q = 1 + 1,5/; _c = 1 + 0,3/,

;

о_г=0,79 о_q=2,25 о_с=1,25

Nг=2,88 Nq=6,4 Nc=14,84

с₁=5

d=1, 5 м

гI=17,4 кН/м3

=17,4 кН/м3



Список используемой литературы

1. Механика грунтов, основания и фундаменты: Методические указания по изучению курса, задания на курсовой проект и указания по его выполнению (I). Л.: ЛИСИ, 1984. 34 с.

2. Механика грунтов, основания и фундаменты: Методические указания по выполнению курсового проекта (II). Л.: ЛИСИ, 1985.

3. Основания зданий и сооружений. СНиП 2.02.01--83. М.: Стройиздат, 1985.

4. Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений. под ред. Долматова.- M: АСВ; 1999.

5. Основания и фундаменты. СНиП 3.02.01--83. М.: Стройиздат, 1983.

Размещено на Allbest.ru

...