Основания и фундаменты в условиях Севера
Значение правильной оценки грунтового основания, выбора типа и конструкции фундаментов для эксплуатационной надежности сооружений. Глубина заложения фундаментов. Инженерно-геологические условия строительной площадки. Конструктивные особенности сооружений.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | методичка |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.02.2013 |
| Размер файла | 838,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Тюменский государственный нефтегазовый университет"
ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТА
Кафедра "Механика грунтов и основания объектов нефтяной и газовой промышленности"
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к практическим занятиям по дисциплине
"Основания и фундаменты в условиях Севера"
для студентов специальности 130501 "Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ"
очной формы обучения
Часть 1
Составители: д. т. н., профессор С.Я. Кушнир
к. т. н., доцент Н.В. Казакова
Тюмень 2006 г.
Методические указания. Часть 1 к практическим занятиям по дисциплине "Основания и фундаменты в условиях Севера" для студентов специальности 130501 "Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ" очной формы обучения
Подписано к печати Бум. писч. №1
Заказ №Уч. изд. л
Формат 60/90 1/16Усл. печ. л
Отпечатано на RISO GR 3750Тираж 150 экз.
Издательство "Нефтегазовый университет"
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Тюменский государственный нефтегазовый университет" 625000, г. Тюмень, ул. Володарского, 38
Отдел оперативной полиграфии издательства "Нефтегазовый университет"
625039, г. Тюмень, ул. Киевская, 52
Содержание
- Введение
- Определение глубины заложения фундаментов
- Инженерно-геологические условия строительной площадки
- Климатические факторы
- Конструктивные особенности сооружений
- Определение размеров подошвы фундамента
- Центрально нагруженный фундамент
- Внецентренно нагруженный фундамент
- Проверка давления на подстилающий слой слабого грунта
- Расчет осадок фундаментов
- Метод послойного суммирования
- Метод эквивалентного слоя
Введение
"Основания и фундаменты" - это наука, изучающая поведение грунтовых оснований под нагрузкой, конструкцию и работу подземных частей инженерных сооружений, а также инженерные методы расчета и проектирования.
Для изучения дисциплины необходимы знания курсов "Инженерная геология", "Теоретическая механика", "Сопротивление материалов" и "Строительные конструкции", "механика грунтов.
Правильная оценка грунтового основания, выбор типа и конструкции фундаментов определяют эксплуатационную надежность сооружений.
Методические указания состоят из 2 частей. В первой части приведен теоретический материал, необходимый для решения задач, а во второй части - продолжение теоретического материала и исходные данные для их решения.
Все необходимые данные из нормативной документации приведены в методических указаниях. Для каждого вида задач предлагается расчетная схема.
Определение глубины заложения фундаментов
Очевидно, что чем меньше глубина заложения фундамента, тем меньше объем затрачиваемого материала и ниже стоимость его возведения, поэтому естественно стремление принять глубину заложения как можно меньшей. Следует отметить, что не всегда представляется возможным ввиду низкой прочности верхних слоев грунта и значительного влияния метеорологических факторов, деятельности растительного и животного мира.
Поэтому при выборе глубины заложения фундаментов необходимо учитывать три фактора:
1. Инженерно-геологические условия площадки строительства.
2. Климатические воздействия на верхние слои.
3. Конструктивные особенности возводимых и соседних зданий и сооружений.
Инженерно-геологические условия строительной площадки
Учет инженерно-геологических условий строительной площадки заключается, главным образом, в выборе несущего слоя грунта, который может служить естественным основанием для фундаментов. Этот выбор производится на основе предварительной оценки прочности и сжимаемости грунтов по геологическим разрезам. Несмотря на то, что каждая площадка обладает сугубо индивидуальным геологическим строением, все многообразие напластований грунтов в Тюменском нефтегазовом регионе по их деформируемости можно представить следующими типовыми схемами (рис.1.)
фундамент конструкция глубина заложение
Рис. 1. Типовые схемы напластований грунтов.
1 - торф; 2 - суглинок; 3 - супесь; 4 - песок; 5 - суглинок мягкопластичный.
При выборе типа и глубины заложения фундамента по любой из рассмотренных схем придерживаются следующих общих правил:
- минимальная глубина заложения фундаментов принимается не менее 0,5 м от спланированной поверхности территории;
- глубина заложения фундамента в несущий слой грунта должна быть не менее 10 - 15 см;
- по возможности закладывать фундаменты выше уровня подземных вод для исключения необходимости применения водопонижения при производстве работ;
- в слоистых основаниях все фундаменты предпочтительно возводить на одном грунте или на грунтах с близкой прочностью и сжимаемостью. Если это условие невыполнимо (основания с выклинивающими или несогласно залегающими пластами), то размеры фундаментов выбираются главным образом из условия выравнивания, их осадок.
Климатические факторы
Климатические факторы (отрицательная температура, величина снежного покрова, интенсивность промерзания и др.) сказываются, прежде всего, на промерзании грунтов и их пучении.
К непучинистым грунтам относятся крупнообломочные грунты, пески гравелистые, крупные и средней крупности. Глубина заложения фундаментов в них не зависит от глубины промерзания в любых условиях
К пучинистым грунтам относятся все глинистые грунты, пылеватые и мелкие пески. Глубина заложения фундамента в них рассчитывается из условия промерзания грунтов.
Различают нормативную и расчетную глубину промерзания грунтов.
Нормативная глубина сезонного промерзания грунта принимается равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов (по данным наблюдений за период не менее 10 лет) на открытой, оголенной от снега горизонтальной площадке при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов.
Нормативную глубину сезонного промерзания грунта dfn, м, при отсутствии данных многолетних наблюдений следует определять на основе теплотехнических расчетов. Для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, ее нормативное значение допускается определять по формуле
, (1)
где Mt - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНиП 23-01 (по строительной климатологии и геофизике), а при отсутствии в них данных для конкретного пункта или района строительства - по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях с районом строительства;
d0 - величина, принимаемая равной, м, для:
суглинков и глин - 0,23;
супесей, песков мелких и пылеватых - 0,28;
песков гравелистых, крупных и средней крупности - 0,30;
крупнообломочных грунтов - 0,34.
Значение d0 для грунтов неоднородного сложения определяется как средневзвешенное в пределах глубины промерзания.
Нормативную глубину сезонного промерзания грунта можно также определять по карте, приведенной на рис. 2. На карте нормативные значения приведены для глин и суглинков; для супесей, мелких и пылеватых песков она принимается с коэффициентом 1,2; для песков крупных и средней крупности - 1,3; для крупнообломочных грунтов - 1,5.
Расчетная глубина сезонного промерзания грунта , м, определяется по формуле:
, (2)
где - нормативная глубина промерзания, м;
- коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый: для наружных фундаментов отапливаемых сооружений - по табл. 1; для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений - = 1,1.
Таблица 1
|
Особенности сооружения |
Коэффициент при расчетной среднесуточной температуре воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам,°С |
|||||
|
0 |
5 |
10 |
15 |
20 и более |
||
|
Без подвала с полами, устраиваемыми: |
||||||
|
по грунту |
0,9 |
0,8 |
0,7 |
0,6 |
0,5 |
|
|
на лагах по грунту |
1,0 |
0,9 |
0,8 |
0,7 |
0,6 |
|
|
по утепленному цокольному перекрытию |
1,0 |
1,0 |
0,9 |
0,8 |
0,7 |
|
|
С подвалом или техническим подпольем |
0,8 |
0,7 |
0,6 |
0,5 |
0,4 |
Примечания: При промежуточных значениях температуры воздуха коэффициент принимается с округлением до ближайшего меньшего значения, указанного в табл. 1.
Окончательная глубина заложения фундамента из условия промерзания грунтов назначается с учетом типа и состояния грунтов основания и уровня подземных вод во время промерзания по табл. 2.
Таблица 2
|
Грунты под подошвой фундамента |
Глубина заложения фундаментов в зависимости от глубины расположения уровня подземных вод dw, м, при |
||
|
dw df + 2 |
dw df + 2 |
||
|
Скальные, крупнообломочные с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средней крупности |
Не зависит от df |
Не зависит от df |
|
|
Пески мелкие и пылеватые |
Не менее df |
Не зависит от df |
|
|
Супеси с показателем текучести IL 0 |
Не менее df |
Не зависит от df |
|
|
Супеси с показателем текучести IL 0 |
Не менее df |
Не зависит от df |
|
|
Cуглинки, глины, а также крупно-обломочные грунты с пылевато-глинистым заполнителем при показателе текучести грунта IL 0,25 |
Не менее df |
||
|
Cуглинки, глины, а также крупно-обломочные грунты с пылевато-глинистым заполнителем при показателе текучести грунта IL 0,25 |
Не менее df |
Не менее 0,5 df |
Примечание: В случаях, когда глубина заложения фундаментов не зависит от расчетной глубины промерзания df, соответствующие грунты, указанные в настоящей таблице, должны залегать до глубины не менее нормативной глубины промерзания dfn.
Рис. 2. Схематическая карта нормативных глубин промерзания грунтов
Глубина заложения фундаментов отапливаемых сооружений по условиям недопущения морозного пучения грунтов основания должна назначаться:
а) для наружных фундаментов (от уровня планировки) по табл. 2;
б) для внутренних фундаментов - независимо от расчетной глубины промерзания грунтов.
Глубину заложения наружных и внутренних фундаментов отапливаемых сооружений с холодными подвалами и техническими подпольями (имеющими отрицательную температуру в зимний период) следует принимать по табл. 2, считая от пола подвала или технического подполья.
Глубина заложения наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений должна назначаться по табл. 2, при этом глубина исчисляется: при отсутствии подвала или технического подполья - от уровня планировки, а при наличии - от пола подвала или технического подполья.
Конструктивные особенности сооружений
К особенностям сооружений, влияющим на выбор глубины заложения подошвы фундамента, относятся: наличие подвальных помещений, приямков, глубоких фундаментов под оборудование, примыкание к фундаментам ранее построенных или будущих сооружений, характер подземного хозяйства около объекта строительства, а также конструкции самого фундамента.
Минимальная глубина заложения фундаментов по конструктивным требованиям принимается не менее 0,5 м от спланированной поверхности территории.
Подземные воды не оказывают непосредственного влияния на глубину заложения фундаментов. Однако заложение фундаментов ниже уровня подземных вод следует избегать, так как потребуется организация водоотлива в период разработки котлована и крепление его стенок, а также водозащитные мероприятия.
В слоистых основаниях все фундаменты предпочтительно возводить на одном уровне и желательно в одном слое грунта. Глубина заложения в несущий слой грунта должна быть не менее 10-15 см.
Определение размеров подошвы фундамента
После того как задались типом и глубиной заложения фундамента, определяют размеры его подошвы.
Основные размеры подошвы фундаментов определяются исходя из расчета оснований по деформациям (по II предельному состоянию). Площадь подошвы предварительно может быть определена из условия:
(3)
где - среднее давление по подошве фундамента от основного сочетания расчетных нагрузок;
- расчетное сопротивление грунта основания, определяемое по формуле (4).
(4)
где и - коэффициенты условий работы, принятые по табл. 3.
- коэффициент, принимаемый равным k = 1, если прочностные характеристики грунта ( и с) определены непосредственными испытаниями, и k =1,1, если они приняты по таблицам [4];
- коэффициенты, принимаемые по табл. 4;
- коэффициент, принимаемый равным 1 при 10м;
при 10м ( = 8м);
- ширина подошвы фундамента м;
- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м3;
- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих выше подошвы фундамента, кН/м3;
I - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего под подошвой фундамента, кПа;
- глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B 20 м и глубиной свыше 2 м принимается = 2 м, при ширине подвала B 20 м - = 0).
- глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала.
Выполнение условия осложняется тем, что обе части равенства содержат искомые геометрические размеры фундамента. Поэтому расчет ведется методом последовательных приближений.
Центрально нагруженный фундамент
Центрально нагруженным считают фундамент, у которого равнодействующая внешних нагрузок проходит через центр площади его подошвы.
На основание кроме вертикальной нагрузки, действующей на обрез фундамента, передаются расчетные значения веса фундамента и грунта обратной засыпки на его уступах (рис.3). Сумма этих нагрузок уравновешивается реактивным давлением грунта.
Таблица 3
|
Грунты |
Коэффициент с1 |
Коэффициент с2 для сооружений с жесткой конструктивной схемой при отношении длины сооружения или его отсека к высоте L/H, равном |
||
|
4 и более |
1,5 и менее |
|||
|
Крупнообломочные с песчаным заполнителем и песчаные, кроме мелких и пылеватых |
1,4 |
1,2 |
1,4 |
|
|
Пески мелкие |
1,3 |
1,1 |
1,3 |
|
|
Пески пылеватые: |
||||
|
маловлажные и влажные |
1,25 |
1,0 |
1,2 |
|
|
насыщенные водой |
1,1 |
1,0 |
1,2 |
|
|
Пылевато-глинистые, а также крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем с показателем текучести грунта или заполнителя IL 0,25 |
1,25 |
1,0 |
1,2 |
|
|
Пылевато-глинистые, а также крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем с показателем текучести грунта или заполнителя 0,25 IL 0,5 |
1,2 |
1,0 |
1,1 |
|
|
Пылевато-глинистые, а также крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем с показателем текучести грунта или заполнителя IL 0,5 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
Примечания:
1. Для зданий с гибкой конструктивной схемой значение коэффициента с2 принимается равным единице.
2. При промежуточных значениях L/H коэффициент с2 определяется по интерполяции.
Таблица 4
|
Угол внутреннего трения, II, град. |
Коэффициенты |
Угол внутреннего трения, II, град. |
Коэффициенты |
|||||
|
Мг |
Mq |
Мc |
Мг |
Mq |
Мc |
|||
|
0 |
0 |
1,00 |
3,14 |
23 |
0,69 |
3,65 |
6,24 |
|
|
1 |
0,01 |
1,06 |
3,23 |
24 |
0,72 |
3,87 |
6,45 |
|
|
2 |
0,03 |
1,12 |
3,32 |
25 |
0,78 |
4,11 |
6,67 |
|
|
3 |
0,04 |
1,18 |
3,41 |
26 |
0,84 |
4,37 |
6,90 |
|
|
4 |
0,06 |
1,25 |
3,51 |
27 |
0,91 |
4,64 |
7,14 |
|
|
5 |
0,08 |
1,32 |
3,61 |
28 |
0,98 |
4,93 |
7,40 |
|
|
6 |
0,10 |
1,39 |
3,71 |
29 |
1,06 |
5,25 |
7,67 |
|
|
7 |
0,12 |
1,47 |
3,82 |
30 |
1,15 |
5,59 |
7,95 |
|
|
8 |
0,14 |
1,55 |
3,93 |
31 |
1,24 |
5,95 |
8,24 |
|
|
9 |
0,16 |
1,64 |
4,05 |
32 |
1,34 |
6,34 |
8,55 |
|
|
10 |
0,18 |
1,73 |
4,17 |
33 |
1,44 |
6,76 |
8,88 |
|
|
11 |
0,21 |
1,83 |
4,29 |
34 |
1,55 |
7,22 |
9,22 |
|
|
12 |
0,23 |
1,94 |
4,42 |
35 |
1,68 |
7,71 |
9,58 |
|
|
13 |
0,26 |
2,05 |
4,55 |
36 |
1,81 |
8,24 |
9,97 |
|
|
14 |
0,29 |
2,17 |
4,69 |
37 |
1,95 |
8,81 |
10,37 |
|
|
15 |
0,32 |
2,30 |
4,84 |
38 |
2,11 |
9,44 |
10,80 |
|
|
16 |
0,36 |
2,43 |
4,99 |
39 |
2,28 |
10,11 |
11,25 |
|
|
17 |
0,39 |
2,57 |
5,15 |
40 |
2,46 |
10,85 |
11,73 |
|
|
18 |
0,43 |
2,73 |
5,31 |
41 |
2,66 |
11,64 |
12,24 |
|
|
19 |
0,47 |
2,89 |
5,48 |
42 |
2,88 |
12,51 |
12,79 |
|
|
20 |
0,51 |
3,06 |
5,66 |
43 |
3,12 |
13,46 |
13,37 |
|
|
21 |
0,56 |
3,24 |
5,84 |
44 |
3,38 |
14,50 |
13,98 |
|
|
22 |
0,61 |
3,44 |
6,04 |
45 |
3,66 |
15,64 |
14,64 |
Рис. 3. Расчетная схема центрально нагруженного фундамента
Реактивное давление грунта по подошве жесткого центрально нагруженного фундамента принимается равномерно распределенным интенсивностью:
(5)
где - расчетная вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента;
и - расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах;
- площадь подошвы фундамента.
В предварительных расчетах вес грунта и фундамента в объеме параллелепипеда ABCД, в основании которого лежит неизвестная площадь подошвы А, определяется приближенно из выражения:
(6)
где - среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, обычно принимаемое при наличии подвала - 17 кН/м3, при отсутствии подвала - 20 кН/м3;
- глубина заложения фундамента, м.
Приняв и учтя вышеприведенное уравнение, получим формулу для определения необходимой площади подошвы фундамента
(7)
В первом приближении принимаем , значения которого приведены в таблицах 5 и 6.
Таблица 5
Расчетные сопротивления песков
|
Пески |
Значения , кПа, в зависимости от плотности сложения песков |
||
|
Плотные |
Средней плотности |
||
|
Крупные |
600 |
500 |
|
|
Средней крупности |
500 |
400 |
|
|
Мелкие: |
|||
|
- маловлажные |
400 |
300 |
|
|
- влажные и насыщенные водой |
300 |
200 |
|
|
Пылеватые: |
|||
|
- маловлажные |
300 |
250 |
|
|
- влажные |
200 |
150 |
|
|
- насыщенные водой |
150 |
100 |
Примечание: Для грунтов с промежуточными значениями значения определяют интерполяцией
Таблица 6
Расчетные сопротивления глинистых грунтов
|
Глинистые грунты |
Коэффициент пористости, е |
Значения , кПа, при показателе текучести грунта |
||
|
Супеси |
0,5 |
300 |
200 |
|
|
0,7 |
250 |
150 |
||
|
Суглинки |
0,5 |
350 |
250 |
|
|
0,7 |
250 |
180 |
||
|
1,0 |
200 |
100 |
||
|
Глины |
0,5 |
600 |
400 |
|
|
0,6 |
500 |
300 |
||
|
0,8 |
300 |
200 |
||
|
1,1 |
250 |
100 |
Примечание: Для грунтов с промежуточными значениями значения определяют интерполяцией
Рассчитав площадь подошвы фундамента А, находят его ширину:
· квадратный фундамент
· прямоугольный фундамент , где
· ленточный фундамент расчет ведется на длины фундамента, поэтому
· круглый фундамент
После вычисления значения b принимают размеры фундамента с учетом модульности и унификации конструкций и проверяют давление по его подошве по формуле (5). Найденная величина Р должна не только удовлетворять условию (3), но и быть по возможности близка к значению расчетного сопротивления грунта R (не более 10% в меньшую сторону). Наиболее экономичное решение будет в случае их равенства. В противном случае необходимо изменить размеры фундамента и повторить расчет.
Внецентренно нагруженный фундамент
Внецентренно нагруженным считают фундамент, у которого равнодействующая внешних нагрузок не проходит через центр тяжести площади его подошвы.
Размеры внецентренно нагруженных фундаментов определяют по той же методике, что и для центрально нагруженных, при этом площадь подошвы увеличивают на 20% для учета внецентренного действия нагрузки. Кроме того, требуется выполнение условий:
(8)
Максимальное () и минимальное () краевые давления определяют по формуле:
, (9)
где - суммарная вертикальная нагрузка на основание, включая вес фундамента и грунта на его уступах; W - момент сопротивления площади подошвы; М - момент равнодействующей всех нагрузок, кНм. Для прямоугольной подошвы:
. (10)
где - длина подошвы фундамента, м;
- ширина подошвы фундамента, м;
- эксцентриситет равнодействующей относительно центра тяжести
подошвы, м.
Проверка давления на подстилающий слой слабого грунта
При наличии в пределах сжимаемой толщи основания на глубине z от подошвы фундамента слоя грунта меньшей прочности, чем прочность вышележащих грунтов, необходимо проверить напряжения, передаваемые на кровлю слабого грунта, по условию:
(11)
где и - вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента соответственно дополнительное от нагрузки на фундамент и от собственного веса грунта, кПа;
- расчетное сопротивление грунта пониженной прочности на глубине z, кПа.
Величину определяют по формуле (4) как для условного фундамента шириной и глубиной заложения (рис.4). Коэффициенты условий работы где и , и надежности , а также коэффициенты находят применительно к слою слабого грунта.
Рис. 4. Расчетная схема к проверке давления на подстилающий слой слабого грунта
Если принять, что давление действует по подошве условного фундамента AB, площадь его подошвы должна составлять:
. (12)
Ширину условного фундамента определяют с учетом рассеивания напряжений в пределах слоя толщиной по формулам:
1) для прямоугольного фундамента
, (13)
где - длина и ширина подошвы проектируемого фундамента.
2) для ленточного фундамента
. (14)
Если условие (11) не удовлетворяется, то необходимо принять большие размеры подошвы, при которых оно будет удовлетворяться.
Расчет осадок фундаментов
Осадки - деформации, которые не вызывают коренного изменения структуры грунта и происходят вследствие уплотнения грунта под влиянием внешних нагрузок или (в отдельных случаях) собственного веса грунта.
После расчета размеров фундаментов и проверки основного условия необходимо провести расчет по деформациям (II предельное состояние).
Цель расчета - ограничить деформации оснований до пределов, регламентированных (допустимых), т.е. гарантирующих нормальную эксплуатацию сооружений, их долговечность и надежность.
Для расчета конечных осадок фундаментов наибольшее распространение получили метод послойного суммирования и метод эквивалентного слоя.
Метод послойного суммирования
Расчет осадок методом послойного суммирования заключается в том, что осадку грунта под действием сооружения определяют как сумму осадок элементарных слоев грунта такой толщины, для которой можно принимать без особых погрешностей средние значения действующих напряжений и характеристик грунтов.
Рассмотрим порядок вспомогательных построений и последовательность расчетов применительно к расчетной схеме (рис.5).
Рис. 5. Расчетная схема к методу послойного суммирования
Вначале производится привязка фундамента к инженерно-геологической ситуации основания, т.е. совмещение его оси с литологической колонкой грунтов. При известных нагрузках от сооружения определяется среднее давление на основание по подошве фундамента РI. Затем, начиная от поверхности природного рельефа строится эпюра природного давления (от собственного веса грунта) по оси фундамента, которое рассчитывается по формуле:
(15)
где - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента;
- глубина заложения фундамента;
- соответственно удельный вес и толщина i-го слоя грунта.
Затем строят эпюру дополнительных вертикальных напряжений в грунте. Эпюру строят по точкам, для чего толщу грунта ниже подошвы фундамента делят на элементарные слои. Напряжение на границе каждого слоя определяют по формуле:
(16)
где - коэффициент, принимаемый по табл.5 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины;
- дополнительное вертикальное давление на основание (для фундаментов шириной b 10 м принимается Р0 = Р);
- среднее давление под подошвой фундамента;
- вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента, принимается .
В пределах каждого слоя напряжения считают постоянными. Это не совсем так, потому что напряжения в слоях различны. Поэтому чем меньше толщина слоя, тем меньше ошибка.
По нормам толщина элементарных слоев (hi) не должна превышать 0,4 ширины или диаметра подошвы фундамента (0,4b), что, с одной стороны, повышает точность построения эпюры , а с другой - позволяет рассматривать эпюру распределения напряжений в пределах каждого слоя как прямоугольную.
Сжимаемую толщу (Hc) ограничивают глубиной, ниже которой сжатием грунта можно пренебречь, т.е. где:
(для грунтов с модулем деформации );
(для грунтов с модулем деформации ).
Таблица 7
|
= 2z/b |
Коэффициент для фундаментов |
||||||||
|
круглых |
прямоугольных с соотношением сторон = l/b, равным |
ленточных ( 10) |
|||||||
|
1,0 |
1,4 |
1,8 |
2,4 |
3,2 |
5 |
||||
|
0 |
1,000 |
1,000 |
1,000 |
1,000 |
1,000 |
1,000 |
1,000 |
1,000 |
|
|
0,4 |
0,949 |
0,960 |
0,972 |
0,975 |
0,976 |
0,977 |
0,977 |
0,977 |
|
|
0,8 |
0,756 |
0,800 |
0,848 |
0,866 |
0,876 |
0,879 |
0,881 |
0,881 |
|
|
1,2 |
0,547 |
0,606 |
0,682 |
0,717 |
0,739 |
0,749 |
0,754 |
0,755 |
|
|
1,6 |
0,390 |
0,449 |
0,532 |
0,578 |
0,612 |
0,629 |
0,639 |
0,642 |
|
|
2,0 |
0,285 |
0,336 |
0,414 |
0,463 |
0,505 |
0,530 |
0,545 |
0,550 |
|
|
2,4 |
0,214 |
0,257 |
0,325 |
0,374 |
0,419 |
0,449 |
0,470 |
0,477 |
|
|
2,8 |
0,165 |
0, 201 |
0,260 |
0,304 |
0,349 |
0,383 |
0,410 |
0,420 |
|
|
3,2 |
0,130 |
0,160 |
0,210 |
0,251 |
0,294 |
0,329 |
0,360 |
0,374 |
|
|
3,6 |
0,106 |
0,131 |
0,173 |
0, 209 |
0,250 |
0,285 |
0,319 |
0,337 |
|
|
4,0 |
0,087 |
0,108 |
0,145 |
0,176 |
0,214 |
0,248 |
0,285 |
0,306 |
|
|
4,4 |
0,073 |
0,091 |
0,123 |
0,150 |
0,185 |
0,218 |
0,255 |
0,280 |
|
|
4,8 |
0,062 |
0,077 |
0,105 |
0,130 |
0,161 |
0, 192 |
0,230 |
0,258 |
|
|
5,2 |
0,053 |
0,067 |
0,091 |
0,113 |
0,141 |
0,170 |
0, 208 |
0,239 |
|
|
5,6 |
0,046 |
0,058 |
0,079 |
0,099 |
0,124 |
0,152 |
0,189 |
0,223 |
|
|
6,0 |
0,040 |
0,051 |
0,070 |
0,087 |
0,110 |
0,136 |
0,173 |
0, 208 |
|
|
6,4 |
0,036 |
0,045 |
0,062 |
0,077 |
0,099 |
0,122 |
0,158 |
0, 196 |
|
|
6,8 |
0,031 |
0,040 |
0,055 |
0,064 |
0,088 |
0,110 |
0,145 |
0,185 |
|
|
7,2 |
0,028 |
0,036 |
0,049 |
0,062 |
0,080 |
0,100 |
0,133 |
0,175 |
|
|
7,6 |
0,024 |
0,032 |
0,044 |
0,056 |
0,072 |
0,091 |
0,123 |
0,166 |
|
|
8,0 |
0,022 |
0,029 |
0,040 |
0,051 |
0,066 |
0,084 |
0,113 |
0,158 |
|
|
8,4 |
0,021 |
0,026 |
0,037 |
0,046 |
0,060 |
0,077 |
0,105 |
0,150 |
|
|
8,8 |
0,019 |
0,024 |
0,033 |
0,042 |
0,055 |
0,071 |
0,098 |
0,143 |
|
|
9,2 |
0,017 |
0,022 |
0,031 |
0,039 |
0,051 |
0,065 |
0,091 |
0,137 |
|
|
9,6 |
0,016 |
0,020 |
0,028 |
0,036 |
0,047 |
0,060 |
0,085 |
0,132 |
|
|
10,0 |
0,015 |
0,019 |
0,026 |
0,033 |
0,043 |
0,056 |
0,079 |
0,126 |
|
|
10,4 |
0,014 |
0,017 |
0,024 |
0,031 |
0,040 |
0,052 |
0,074 |
0,122 |
|
|
10,8 |
0,013 |
0,016 |
0,022 |
0,029 |
0,037 |
0,049 |
0,069 |
0,117 |
|
|
11,2 |
0,012 |
0,015 |
0,021 |
0,027 |
0,035 |
0,045 |
0,065 |
0,113 |
|
|
11,6 |
0,011 |
0,014 |
0,020 |
0,025 |
0,033 |
0,042 |
0,061 |
0,109 |
|
|
12,0 |
0,010 |
0,013 |
0,018 |
0,023 |
0,031 |
0,040 |
0,058 |
0,106 |
Примечания:
1. В табл.7 обозначено: b - ширина или диаметр фундамента, l - длина фундамента.
2. Для фундаментов, имеющих подошву в форме правильного многоугольника с площадью А, значения принимаются как для круглых фундаментов радиусом
3. Для промежуточных значений и коэффициент определяется по интерполяции.
Полную осадку основания определяют по формуле как сумму осадок элементарных слоев в пределах сжимаемой толщи:
(17)
где - безразмерный коэффициент, равный 0,8;
- среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней и нижней границах i-го слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;
hi и Еi - соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта;
n - число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.
Расчет заканчивают проверкой выполнения условия:
(18)
где - предельное значение совместной деформации основания и сооружения, устанавливаемое нормами или заданием на проектирование.
Метод эквивалентного слоя
Эквивалентный слой - это ограниченный по мощности слой грунта, который при сплошной равномерно распределенной нагрузке дает осадку, равновеликую осадке фундамента ограниченных размеров в плане при той же нагрузке и при тех же грунтовых условиях.
В случае однородного основания садку фундамента, определяют по формуле:
, (19)
где - мощность эквивалентного слоя;
mv - коэффициент относительной сжимаемости;
Р0 - дополнительное вертикальное давление на грунт.
Мощность эквивалентного слоя рассчитывают по формуле:
(20)
где - коэффициент эквивалентного слоя, определяемый по таблице 6.
Осадку слоистого основания методом эквивалентного слоя вычисляют приближенно по формуле:
(21)
где - средневзвешенное значение коэффициента относительной сжимаемости грунта в пределах сжимаемой толщи, определяемое по формуле:
(22)
где - коэффициент относительной сжимаемости грунта i-того слоя;
- толщина отдельных слоев грунта до глубины Нс;
- расстояние от точки, соответствующей глубине Нс, до середины рассматриваемого i-того слоя.
Сжимаемую толщу грунта, которая практически оказывает влияние на осадку фундамента, принимают в среднем равной двум мощностям эквивалентного слоя: , а распределение дополнительных давлений в основании - в виде треугольной эпюры (рис.6).
Рис.6. Схема к определению среднего коэффициента относительной сжимаемости.
Мощность эквивалентного слоя определяется также как и при однородном основании. В предварительных расчетах можно принять коэффициент Пуассона для сжимаемой толщи с преобладанием глинистых грунтов и с преобладанием песков .
Таблица 8
Значения коэффициента эквивалентного слоя
|
Соотно- шение |
Гравий и галька |
Пески |
Суглинки пластичные |
Глины и суглинки мягкопластичные |
|||||||||||||||
|
Глины и суглинки твердые и полутвердые |
Супеси твердые и пластичные |
Глины пластичные |
|||||||||||||||||
|
1,0 |
1,13 |
0,96 |
0,89 |
1, 20 |
1,01 |
0,94 |
1,26 |
1,07 |
0,99 |
1,37 |
1,17 |
1,08 |
1,58 |
1,34 |
1,24 |
2,02 |
1,71 |
1,58 |
|
|
1,5 |
1,37 |
1,16 |
1,09 |
1,45 |
1,23 |
1,15 |
1,53 |
1,30 |
1,21 |
1,66 |
1,40 |
1,32 |
1,91 |
1,62 |
1,52 |
2,44 |
2,07 |
1,94 |
|
|
2,0 |
1,55 |
1,31 |
1,23 |
1,63 |
1,39 |
1,30 |
1,72 |
1,47 |
1,37 |
1,88 |
1,60 |
1,49 |
2,16 |
1,83 |
1,72 |
2,76 |
2,34 |
2,34 |
|
|
3,0 |
1,81 |
1,55 |
1,46 |
1,90 |
1,63 |
1,54 |
2,01 |
1,73 |
1,62 |
2,18 |
1,89 |
1,76 |
2,51 |
2,15 |
2,01 |
3,21 |
2,75 |
2,59 |
|
|
4,0 |
1,99 |
1,72 |
1,63 |
2,09 |
1,81 |
1,72 |
2,21 |
1,92 |
1,81 |
2,41 |
2,09 |
1,97 |
2,77 |
2,39 |
2,26 |
3,53 |
3,06 |
2,90 |
|
|
5,0 |
2,13 |
1,85 |
1,74 |
2,24 |
1,95 |
1,84 |
2,37 |
2,07 |
1,94 |
2,58 |
2,25 |
2,11 |
2,96 |
2,57 |
2,42 |
3,79 |
3,29 |
3,10 |
|
|
6,0 |
2,25 |
1,98 |
- |
2,37 |
2,09 |
- |
2,50 |
2,21 |
- |
2,72 |
2,41 |
- |
3,14 |
2,76 |
- |
4,00 |
3,53 |
- |
|
|
7,0 |
2,35 |
2,06 |
- |
2,47 |
2,18 |
- |
2,61 |
2,31 |
- |
2,84 |
2,51 |
- |
3,26 |
2,87 |
- |
4,18 |
3,67 |
- |
|
|
8,0 |
2,43 |
2,14 |
- |
2,56 |
2,26 |
- |
2,70 |
2,40 |
- |
2,94 |
2,61 |
- |
3,38 |
2,98 |
- |
4,32 |
3,82 |
- |
|
|
9,0 |
2,51 |
2,21 |
- |
2,64 |
2,34 |
- |
2,79 |
2,47 |
- |
3,03 |
2,69 |
- |
3,49 |
3,08 |
- |
4,46 |
3,92 |
- |
|
|
10,0 и более |
2,58 |
2,27 |
2,15 |
2,71 |
2,40 |
2,26 |
2,86 |
2,54 |
2,38 |
3,12 |
2,77 |
2,60 |
3,58 |
3,17 |
2,98 |
4,58 |
4,05 |
3,82 |
|
|
Коэффи-циенты |
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Характеристика проектирования оснований и фундаментов. Инженерно-геологические условия выбранной строительной площадки. Общие особенности заложения фундамента, расчет осадки, конструирование фундаментов мелкого заложения. Расчёт свайных фундаментов.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 08.03.2012Выбор типа оснований или конструктивных решений фундаментов на основании технико-экономических показателей. Выбор основания в зависимости от инженерно-геологических условий площадки строительства. Инженерно-геологические условия строительной площадки.
курсовая работа [715,7 K], добавлен 12.03.2011Грунты как основания сооружений. Основные физические характеристики грунтов. Жесткие фундаменты неглубокого заложения. Конструктивные формы сборных фундаментов. Ленточные сборные фундаменты под стены. Характеристики отдельных видов забивных свай.
реферат [1,9 M], добавлен 17.12.2010Оценка инженерно-геологических условий стройплощадки. Конструктивные особенности подземной части здания. Выбор типа и конструкции фундаментов, назначение глубины их заложения. Определение несущей способности сваи и расчет осадки свайных фундаментов.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 02.07.2010Характеристика площадки, инженерно-геологические и гидрогеологические условия. Оценка строительных свойств грунтов площадки и возможные варианты фундаментов здания. Определение несущей способности и количества свай. Назначение глубины заложения ростверка.
курсовая работа [331,0 K], добавлен 23.02.2016Условия производства работ по устройству основания и возведению фундаментов. Характеристики грунтов и анализ инженерно-геологических условий строительной площадки. Определение глубины заложения подошвы свайного и фундамента на естественном основании.
курсовая работа [104,6 K], добавлен 23.05.2013Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства. Разработка вариантов фундаментов и выбор типа основания. Замена слабых грунтов основания песчаной подушкой. Расчет свайного фундамента глубокого заложения, определение его полной осадки.
курсовая работа [375,8 K], добавлен 09.04.2012Проектирование и выбор типа основания, а также типов и размеров фундаментов, обеспечивающих надежность и экономичность проектируемого сооружения. Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки. Расчет фундаментов под отдельную колонну.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 20.08.2011Строительная классификация грунтов площадки, описание инженерно-геологических и гидрогеологических условий. Выбор типа и конструкции фундаментов, назначение глубины их заложения. Расчет фактической нагрузки на сваи, определение их несущей способности.
курсовая работа [245,7 K], добавлен 27.11.2013Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки. Выбор глубины заложения фундаментов, сооружаемых в открытом котловане. Определение размеров подошвы фундаментов мелкого заложения (на естественном основании). Расчет свайного фундамента.
курсовая работа [336,3 K], добавлен 13.12.2013
