Курсова работа по механике грунтов и оснований 2023г

внутреннего трения φn.3 = 26.5 о,удельное сцепление cn.3 = 42.5 кПа.

3. Определяем модуль деформаций грунта E:

по таблице 5.8 ТКП 45-5.01-17-2006 находим,что для ИГЭ3 при Pd 3 = 4.8 МПа модуль

деформации E3 = 21.4 МПа.

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

- расчетные значения удельноговеса принимаем равными: γI.3 = γn3 = 21.7 кН/м3 ,

γII.3 = γn3 = 21.7 кН/м3 .

- значение удельного сцепления по Iгруппе предельных состояний ( γg.c = 1.5):

- значение угла внутреннеготрения по Iгруппе предельных состояний (γg.c = 1 ):

- значение угла внутреннеготрения по Iгруппе предельных состояний (γg.φ = 1.15):

- значение угла внутреннеготрения по IIгруппе предельных состояний (γg.φ = 1):

Полученные данные сведены в таблицу 5.

Таблица 5 - Нормативные и расчетные значения физико-механических характеристик

11

5. Построение инженерно-геологическогоразреза

Оформление инженерно-геологического разреза выполняется согласнотребованиям СТБ

943-2007.

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

В таблице 5а приведены значения толщины (мощности) каждого слоя поскважинам. Отметки устья скважины принимаются по таблице 5б.

На разрезе необходимо нанести:

-штриховоеобозначение каждого слоя с учётом условных обозначений;

-относительные отметки границ между слоями;

-графики динамическогозондирования;

-номера инженерно-геологических элементов;

-уровень грунтовых вод;

-уровень планировки;

-условные обозначения.

Для исходных данных таблиц 3-5по результатам задач1-3 построим инженерно-геологический разрез поскважинам 1-3.

Таблица 5а - Мощность слоев по скважинам (исходные данные)

Таблица 5б - Отметки устья скважин (исходные данные)

Номер проектной скважины: 3.Расстояние между скважинами: 21м.

6. Определение глубины заложения и подборразмеров подошвы фундаментов по расчетному сопротивлению

Назначение глубины заложения фундамента.

Глубинузаложения фундаментов (расстояние от уровня планировки доуровня подошвы фундамента) назначается в зависимости от:

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 и эксплуатации сооружения;

5.Глубины промерзания грунтов.

12

6.1Назначение глубины заложения подошвы фундамента.

6.1.1Глубина заложения фундаментов в зависимости от конструктивных особенностей

проектируемого сооружения

Минимальная глубина заделки колонны в фундамент определяется типоми размерами колонны. При этом учитывается,что:

-по конструктивным требованиям расстояние от уровня пола дообреза фундамента в бесподвальных зданиях принимается равным 0.15м;

-между нижней гранью колонны и фундаментом предусматривается зазор50мм;

-толщина плитной части фундамента должна быть не менее 200мм;

-глубина стакана подколонника назначается исходя из глубины заделки колонны (1..1.5lk) и

конструктивных зазоров - 50мм;

-плитная часть фундамента может быть одно-,двух- и трехступенчатой. Высота ступеней принимается равной 300мм. Вылет ступеней может быть 150, 300, 450, 600мм;

-размеры подколонника в плане назначаютсяисходя из размеров колонны с учетом конструктивных зазоров - 75мм,минимальной толщины стенок стакана 0.2lk,но не менее 175мм,

где lk - наибольший размерпоперечного сечения колонны.

lk = 1900 мм bk = 500 мм

Принимаем d2 = 1.9 м (так как рекомендуемый диапазон значений составляет (1..1.5)lk.

Как оговаривалось выше, минимальная толщина плитной части фундамента равна 200мм. Таким образом, глубина заложения фундамента, исходяиз конструктивныхособенностей,

равна:

df1 = 150 + d2 103 + 50 + 200 + 300 = 2600 мм.

6.1.2 Глубина заложения фундаментов в зависимости от инженерно-геологическипх условий площадки

Данный фактор оказывает влияние на выборглубины заложения фундаментов, в случае если грунта являются слабыми и не могут служить надежным основанием фундаментов без проведения специальных мероприятий по их упрочнению. Если при этом толщина слабогослоя не превышает 3м,целесообразнее глубинузаложения фундамента назначить в зависимости от глубины залегания более прочных слоев грунта.

При толщине слабогослоя более 3м применение ленточных фундаментов на естественном основании будет не целесообразным и в этом случае предусматривают какой-либоиз методов упрочнениягрунтов. При этом глубина заложенияфундаментов назначается независимоот инженерно-геологических условий.

6.1.3 Глубина заложения фундаментов в зависимости от глубины сезонного промерзания грунтов

Глубина заложения наружных стен и колонн с учетом глубины промерзания назначается в соответствии с указаниямиТКП 45-5.01-67-2007.

Нормативное значение глубины заложения фундаментов dfn допускается определять по

схематическим картам глубин промерзания суглинков и глин на территории СНГ,рис. 1.11[11]. Для пескови супесей полученное покартам значение dfn необходимо умножить на

коэффициент: d0/0.23,где d0 =0.28для супесей и песков мелких и пылеватых; 0.3 для песков

гравелистых, крупных и средней крупности. Для г.Кострома принимаем dfn = 1.5 0.28 = 1.826 м.

0.23

13

Расчетная глубина сезонногопромерзания грунта df у фундамента определяется поформуле:

df2 = kh dfn = 0.92 1.826 = 1.68 м,

где kh - коэффициент, учитывающий влияние тепловогорежима зданияна глубину

промерзания грунта уфундамента,принимается по таблице5.1 ТКП 45-5.01-67-2007.

С учетомконструктивных факторов (df1 = 2600 мм) и полученногорасчетного значения глубины промерзания грунтов (df2 = 1.68 м),а также исходя из требования равенства высоты

фундамента минимальному строительномумодулю 50мм,окончательнопринимаем глубину заложения фундаментаравной df = 2.6 м. (при двухступенчатом фундаменте)

6.2Подбор размеров подошвы фундамента порасчетномусопротивлению

Вданном случае необходимо:

-определить предварительные размеры подошвы фундамента;

-определить величину расчетного сопротивления грунтов R;

-определить значение среднего,максимальногои минимального давления под подошвой фундамента и добиться соблюдения условий п.5.3.3 ТКП 45-5.01-67-2007.

6.2.1Назначение предварительных размеров подошвы фундамента

Размеры подошвы фундамента определяются путем последовательных приближений или используя графоаналитический метод. В порядке первого приближения площадь подошвы фундамента определяется поформуле:

где NII - расчетная нагрузка в плоскости обреза фундамента для расчета основания по

предельному состоянию второй группы, кН;

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

по табл. 5.10 ТКП 45-5.01-17-2006);

γm - осредненное значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах,

принимается равным 20кН/м3;

d - глубина заложения фундамента от уровня планировки.

Размеры фундамента в плане назначаются кратными 300мм. Принимаем размеры подошвы:

b l = 2.1 3.5 м площадью Af = 7.35 м2

Рис.2 - Размеры фундамента

14

6.2.2 Определение расчетного сопротивления грунта

Величина расчетного сопротивления грунта R,кПа,подподошвой фундамента для бесподвальных зданий определяется поформуле 5.16ТКП 45-5.01-67-2007:

где γ1 и γ2 - коэффициенты условий работы,принимаемые потаблице 5.2;

k - коэффициент,принимаемый равным: k=1, если прочностные характеристики грунта определены непосредственными испытаниями, и k=1,1,если они приняты на основе статистических данных;

My, Mq,Mc - коэффициенты, принимаемые потаблице 5.3;

kz - коэффициент, принимаемый равным: kz=1 при b<10м и kz=Z0/b+0,2 (здесь Z0=0,8м) при

b>10м;

b - ширина подошвы фундамента, м;

γII - осредненное расчетное значение удельноговеса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента,кН/м3;

γII1 - то же, залегающих выше подошвы фундамента;

df - глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала,м;

cII - расчетное значение удельного сцепления грунта,залегающего непосредственно под

подошвой фундамента, кПа.

Согласно таблице 5.2 ТКП 45-5.01-67-2007 γ1 = 1.3 , γ2 = 1.1 .

k = 1.1 ;

По таблице 5.3 ТКП 45-5.01-67-2007 находим:

My = 1.222 ;

Mq = 5.158 ;

Mc = 7.862 ;

γII.1 = 1.23 19.4 17.4 + 1.37 9.99 17.4 = 14.44 кН/м3 1.23 17.4 + 1.37 17.4

Рис. 3 - Расчетная схема для определения величины R

15

γII1 = 14.445 кН/м3;

γII = 12.882 кН/м3.

Глубина заложения фундамента составляет df = 2.6 м. Расчетное значение удельного сопротивления грунта, залегающего непосредственнопод подошвой фундамента -

6.2.3 Проверка давления под подошвой фундамента

По предварительным размерам фундамента определяется полная нагрузка, действующая на основание с учетом усилий, возникающих от собственного веса фундамента, веса грунта на уступах фундамента. Вычисляем полную нагрузкуна уровне подошвы. Осредненный вес фундамента и грунта на его уступах:

Тогда полная нагрузка на уровне подошвы фундамента:

NII = N0.II + GF.II = 1700 + 382.2 = 2082.2 кН,

MII = 350 кНм

Согласно ТКП 45-5.01-67-2007 давление под подошвой фундамента ограничивается следующим условием:

16

Рис. 4 - Распределение давлений под подошвой фундамента

7. Определение осадки фундамента методом послойногосуммирования

7.1 Вычисление значений природного давления под центром фундамента

На уровне планировки (отметка DL):

Полученные значения ординат эпюры природного давления и вспомогательной эпюры вынесены нарасчетной схеме, см. рис.

7.2 Эпюра дополнительного давления под центром подошвы фундамента

Значения эпюры дополнительного давления под шцентром подошвы фундамента определяются по формуле:

σzp.i = αi p0

где: αi - коэффициент рассеивания, принимаемый по табл.5.10 ТКП 45-5.01-67-2007;

p0 = p − σzg.FL = 283.293 − [19.4 (120.85 − 119.62 ) + 9.996 (119.62 − 118.25 )] = 245.736 кПа,

здесь σzg.FL - природное давление на уровне подошвы фундамента.

Разбиваем основание под подошвой фундамента на элементарные слои, толщиной

0.2 b = 0.42 м (при размере b = 2.1 м).

Вычисление значений дополнительногодавления производим в табличной форме, см. табл.6.

17

Граница сжимаемой толщи находится на глубине, на которой дополнительноенапряжение составляет не более 20% от природного:

σzp 0.2 σzg

Расположение нижней границы сжимаемой толщи определяем графически. Осадка ИГЭ

№1:

Осадка ИГЭ №2:

Осадка ИГЭ №3:

Суммарная (полная) осадка фундамента в пределах сжимаемой толщи:

s = s1 + s2 + s3 = 0.008 + 0.013 + 0.004 = 0.026 м

Фактическая осадка s = 0.026 м меньше предельно допустимой su = 0.08 м.

18

Рис. 5- Эпюра дополнительных сжимаюших напряжений для расчета осадок методом послойного суммирования

19

8. Определение несущей способности сваитабличным методом

Несушая способность сваи по материалу.

Принимаем несущую способность одной железобетонной сваипо материалусечением 0.35х0.35м,изготавливаемой по ГОСТ 19804.1-79, равной 1850кН.

Несущая способность сваи по грунту.

Определяем несущую способность сваи погрунту используя ТКП 45-5.01-256-2012. При расчете табличным методом несушая способность определяется поформуле:

где γc = 1 , γcr = 1 , γcf = 1 - коэффициенты условий работы сваи,грунта под нижним

концом сваи и на боковой пошверхности сваи соответственно.

R - расчетное сопротивление грунтапод нижним концом сваи,кПа;

A - площадь опирания сваи на грунт,м2, принимаемая по площади поперечногосечения сваи брутто;

Ui - усредненный периметр поперечного сечения сваи в i-том слое грунта, м;

Rfi - расчетное сопротивление i-тогослоя грунта основания на боковой поверхности сваи,

кПа;

hi - толщина i-тогослоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи,м.

Расчетная схема к определению несущей способности сваи погрунту показана на рисунке 6.

Задаемся длиной сваи. Глубина заделки сваи в ростверк lз = 0.4 м. Минимальная глубина погружения сваи в несущийслойсоставляет lh = 0.5 м. Расстояние от подошвы ростверка до кровли несущего слоя hn = 2.77 м. Тогда минимальная требуемая длина сваи:

Lmin = lз + lh + hn = 0.4 + 0.5 + 2.77 = 3.67 м

Принимаем сваю длиной 4м. Несущую способность сваи погрунту определим с использованием табличных значений характеристик грунта::

кН (погрунтам основания).

20