Механіка грунтів, основи та фундаменти

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»

Кафедра будівельних конструкцій та мостів

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

«Механіка грунтів, основи та фундаменти»

Виконав:

ст.гр.ПЦБз-41 Зейкан

Прийняв

проф. д.т.н. Демчина Б.Г

2011р.



1. ВИЗНАЧЕННЯ НАЗВИ ШАРІВ ГРУНТІВ

Фізико - механічні властивості ґрунтів

Номер шару	Гранулометричний склад грунту, (мм)	Воло гість W,%	Границі текучості та пластичності	Питома вага, кН/м3
	> 2	2.0 1.0	1.00.5	0.5 0,25	0,25 0.10	0.10 0.05	0.05 0.01	0.01 0.005	< 0.005		WL	WP	?s	?
32	0	0	0	0	0	5,2	25,1	62,3	7,4	0,24	0,28	0,23	28,7	19,2
31	0	0	0	0	0	1,4	12,6	57,6	28,4	0,25	0,4	0,2	27,2	19
30	0	0	0	0,4	3,6	2,6	17,5	60,6	15,3	0,08	0,28	0,19	26,7	16,5
28	0	10	0	22	33	12	14	10	9	0,324	0,3	0,18	24,1	17,5
3	4	1,5	1,5	8	18	13	14	21	19	0,26	0,35	0,2	26,9	18,4

№32

Так як WL?WP?0, то ґрунти цього шару - глинисті. А ми знаємо, що повна назва глинистих ґрунтів визначається чотирма показниками: числом пластичності Ір, гранулометричним складом, наявністю включень і показником текучості I_L. Тому, обчислюємо і аналізуємо величини цих показників:

а) число пластичності Ір

%

Даний глинистий грунт носить назву - супісок, так як:

1% < І_Р =5% < 7%;

б) гранулометричний склад і число пластичності Ір:

В даному випадку частинок розміром 0,5?2 мм - 0% < 50%, а число пластичності знаходиться в границях 1% < І_Р = 5% < 7%. Тому шар грунту буде мати назву - пилуватий;

в) наявності включень:

Частинок розміром > 2мм - 0% < 15%. Тому можна вважати, що даний шар ґрунту немає ніяких включень.

г) показник текучості І_L:

або

По показнику текучості - пластичний так як:

0 < І_L = 0,2 < 0,25

д) коефіцієнт пористості:

е = ?s/? x (1+W) - 1 = 28,7/19,2 х (1 + 0,24) - 1 =0,85.

Розрахунковий опір грунту R₀=240 кПа

Модуль деформації E = 7000 кПа

Назва грунту (№32) - супісок пилуватий, пластичний

№31

Так як WL?WP?0, то ґрунти цього шару - глинисті. А ми знаємо, що повна назва глинистих ґрунтів визначається чотирма показниками: числом пластичності Ір, гранулометричним складом, наявністю включень і показником текучості IL. Тому, обчислюємо і аналізуємо величини цих показників:

а) число пластичності Ір:

%

Даний глинистий грунт носить назву - глина, так як:

ІР =20% > 17%;

б) гранулометричний склад і число пластичності Ір:

В даному випадку частинок розміром 0,5?2 мм - 0% < 40%, а число пластичності знаходиться в границях 17% < ІР = 20% < 27%. Тому шар грунту буде мати назву - легка пилувата;

в) наявності включень:

Частинок розміром > 2мм - 0% < 15%. Тому можна вважати, що даний шар ґрунту немає ніяких включень.

г) показник текучості ІL:

або

По показнику текучості - напівтверда так як:

0 < ІL = 0,25 < 0,25

д) коефіцієнт пористості:

е = ?s/? x (1+W) - 1 = 27,2/19,0 х (1 + 0,25) - 1 =0,79.

Розрахунковий опір грунту R₀=284 кПа

Модуль деформації E = 19400 кПа

Назва грунту (№31) - глина легка пилувата, напівтверда.

№30

Так як WL?WP?0, то ґрунти цього шару - глинисті. А ми знаємо, що повна назва глинистих ґрунтів визначається чотирма показниками: числом пластичності Ір, гранулометричним складом, наявністю включень і показником текучості I_L. Тому, обчислюємо і аналізуємо величини цих показників:

а) число пластичності Ір:

%

Даний глинистий грунт носить назву - суглинок, так як:

7% < І_Р =9% < 17%;

б) гранулометричний склад і число пластичності Ір:

В даному випадку частинок розміром 0,5?2 мм - 0% < 40%, а число пластичності знаходиться в границях 7% < І_Р = 9% < 12%. Тому шар грунту буде мати назву - легкий пилуватий;

в) наявності включень:

Частинок розміром > 2мм - 0% < 15%. Тому можна вважати, що даний шар ґрунту немає ніяких включень.

г) показник текучості І_L:

або

По показнику текучості - твердий так як:

ІL = -1,22 < 0

д) коефіцієнт пористості:



е = ?s/? x (1+W) - 1 = 26,7/16,5 х (1 + 0,08) - 1 =0,74.

Розрахунковий опір грунту R₀=243 кПа

Модуль деформації E = 16800 кПа

Назва грунту (№30) - суглинок легкий пилуватий, твердий.

№28

Так як WL?WP?0, то ґрунти цього шару - глинисті. А ми знаємо, що повна назва глинистих ґрунтів визначається чотирма показниками: числом пластичності Ір, гранулометричним складом, наявністю включень і показником текучості IL. Тому, обчислюємо і аналізуємо величини цих показників:

а) число пластичності Ір:

%

Даний глинистий грунт носить назву - суглинок, так як:

7 < І_Р =12 % < 17%;

б) гранулометричний склад і число пластичності Ір:

В даному випадку частинок розміром 0,5?2 мм - 10% < 40%, а число пластичності знаходиться в границях 7% < І_Р = 12% < 12%. Тому шар грунту буде мати назву - легкий пилуватий;

в) наявності включень:

Частинок розміром > 2мм - 0% < 15%. Тому можна вважати, що даний шар ґрунту немає ніяких включень.

г) показник текучості І_L:

або

По показнику текучості - текучі так як:

І_L =1,2 > 1

д) коефіцієнт пористості:

е = ?_s/? x (1+W) - 1 = 24,1/17,5 х (1 + 0,324) - 1 =0,82.

Розрахунковий опір грунту R₀=130 кПа

Модуль деформації E = 7800 кПа

Назва грунту (№28) - суглинок, легкий пилуватий, текучий.

№3

Так як WL?WP?0, то ґрунти цього шару - глинисті. А ми знаємо, що повна назва глинистих ґрунтів визначається чотирма показниками: числом пластичності Ір, гранулометричним складом, наявністю включень і показником текучості I_L. Тому, обчислюємо і аналізуємо величини цих показників:

а) число пластичності Ір:

%

Даний глинистий грунт носить назву - суглинок, так як:

7% < І_Р =15% < 17%;

б) гранулометричний склад і число пластичності Ір:

В даному випадку частинок розміром 0,5?2 мм - 7% < 40%, а число пластичності знаходиться в границях 12% < І_Р = 15% < 17%. Тому шар грунту буде мати назву - важкий пилуватий;

в) наявності включень:

Частинок розміром > 2мм - 4% < 15%. Тому можна вважати, що даний шар ґрунту немає ніяких включень.

г) показник текучості І_L:

або

По показнику текучості - тугопластичний так як:

0,25 < І_L = 0,4 < 0,50

д) коефіцієнт пористості:

е = ?s/? x (1+W) - 1 = 26,9/18,4 х (1 + 0,26) - 1 =0,84.

Розрахунковий опір грунту R₀=193 кПа

Модуль деформації E = 11300 кПа

Назва грунту (№3) - суглинок важкий пилуватий, тугопластичний.



Геологічний розріз

Назва грунту (№32) - супісок пилуватий, пластичний

Назва грунту (№31) - глина легка пилувата, напівтверда

Назва грунту (№30) - суглинок легкий пилуватий, твердий

Назва грунту (№28) - суглинок, легкий пилуватий, текучий

Назва грунту (№3) - суглинок важкий пилуватий, тугопластичний



2. ЗБІР НАВАНТАЖЕННЯ

2.1. Збір навантаження на 1 м2 покриття

Вид навантаження	Підрахунок навантажень	Навантаження при коефіцієнті надійності по навантаженню, кПа
		?f = 1	?f	?f > 1
Постійні: - водо-ізоляційний килим - цементна стяжка ( ? = 20 мм, ? = 22 кН/м3 ) - утеплювач ( ?= 2,0 кН/м3 ) - 150 мм - пароізоляція - 10 мм - шви замонолічування - ребриста залізобетонна плита покриття	0,020*22 0,2*1,5 0,010*6	0,100 0,440 0,30 0,06 0,017 1,5	1,3 1,3 1,3 1,2 1,1 1,1	0,130 0,572 0,390 0,072 0,019 1,65
Всього: g =		2,42	-	2,83
Снігове : (V - ий сніговий район ): S0 = 1,6 кПа		1,6	1,14	1,82
Разом : q* = g + S0 =		4,02	-	4,65

Нормативне навантаження на 1 м² покриття

qⁿ = q^*(n)x ?_n= 4,02 х 0,95 = 3,82 кПа.

Розрахункове навантаження на 1 м² покриття

q = q^*x ?_n= 4,65 х 0.95 = 4,42 кПа,

де ?_n = 0,95 - для класу відповідальності будівлі II (ДБН В.1.2-2: 2006 «Навантаження і впливи»).



2.2. Збір навантаження на 1 м2 перекриття

Вид навантаження	Підрахунок навантажень	Навантаження при коефіцієнті надійності по навантаженню, кПа
		?f = 1	?f	?f > 1
Постійні : - плитка - цементна стяжка ( ? = 20 мм, ? = 22 кН/м3 ) - звукоізоляція - 80 мм - пароізоляція - 10 мм - з/б плита покриття - 220 мм	0,020*22 0,080*9 0,01*6	0,3 0,440 0,720 0,060 3,000	1,1 1,3 1,3 1,3 1,1	0,33 0,572 0,936 0,078 3,300
Всього: g =		4,52	-	5,22
Тимчасове (корисне): v = 7 кПа,		4,9	1,2	5,88
Разом : q* = g + v =		9,42	-	11,1

Понижуючий коефіцієнт:

де n = 3 - кількість поверхів.

Нормативне навантаження на 1 м² перекриття :

qⁿ = q^*(n)x ?_n= 9,42 х 0,95 = 8,95 кПа.

Розрахункове навантаження на 1 м² перекриття :

q = q^*x ?_n= 11,1 х 0,95 = 10,55 кПа,

де ?_n = 0,95 - клас відповідальності будівлі II (ДБН В.1.2-2: 2006 «Навантаження і впливи»).



2.3. Збір навантаження на 1 м2 перекриття над підвалом

Вид навантаження	Підрахунок навантажень	Навантаження при коефіцієнті надійності по навантаженню, кПа
		?f = 1	?f	?f > 1
Постійні : - плитка - цементна стяжка ( ? = 20 мм, ? = 22 кН/м3 ) - утеплювач - 150 мм - пароізоляція - 6 мм - з/б плита покриття - 220 мм	0,020*22 0,15*5 0,006*6	0,30 0,440 0,750 0,036 3,000	1,1 1,3 1,2 1,2 1,1	0,33 0,572 0,900 0,043 3,300
Всього: g =		4,53	-	5,15
Тимчасове (корисне): v = 7 кПа,		4,9	1,2	5,88
Разом : q* = g + v =		9,43	-	11,03

Понижуючий коефіцієнт

де n = 3 - кількість поверхів.

Нормативне навантаження на 1 м² перекриття над підвалом :

qⁿ = q^*(n)x ?_n= 9,43 х 0,95 =8,96 кПа.

Розрахункове навантаження на 1 м² перекриття над підвалом :

q = q^*x ?_n= 11,03 х 0,95 = 10,48 кПа,

де ?_n = 0,95 - для класу відповідальності будівлі II (ДБН В.1.2-2: 2006 «Навантаження і впливи»).



2.4. Збір вітрового навантаження

Місто Харків знаходиться в IІ - му вітровому районі, для якого

W₀ = 0,43 кПа.

Граничне розрахункове значення вітрового навантаження визначається за формулою

 - коефіцієнт надійності за граничним розрахунковим значенням вітрового навантаження ;

- коефіцієнт, що визначається за формулою:

С ⁼ С_aer C_h C_alt C_rel C_dir C_d

де С_aer = 0,8 + 0,6 = 1,4;

C_h -рівний 1;

C_rel -рівний 1;

C_dir -рівний 1;

C_d -рівний 1.

Z (м)	Ch для типу місцевості
	III
? 5	0,90
10	1,20
20	1,55
40	2,00

- площа стіни шириною 1 м і висотою 3,0 м



Відстань, м	z, м	Ch	W0, кН/м2	Сaer		Wm, кН/м2	, м2	, кН
-0,200	0	0,90	0,43	1,4	1,14	0,618	3,80	2,348
+3,600	3,80	0,90	0,43	1,4	1,14	0,618
							3,6	2,401
+7,200	7,40	1,044	0,43	1,4	1,14	0,716
							3,6	2,815
+10,850	11,00	1,235	0,43	1,4	1,14	0,848

Знайдемо суму моментів горизонтальних вітрових зусиль відносно точки А ( точка на рівні відмітки землі: -0,200 м).

або

де - розрахункове вітрове навантаження на стіну і-го поверху, кН;

- плече сили W_m відносно т.А, м;

м - ширина будинку в осях А-В.

Отже, кН

Визначимо нормативне зусилля V_n за формулою :

V_n = V /?_fm = 3,62 /1,14= 3,18 кН.



Схема вітрового навантаження

2.5. Збір навантаження на низ підошви фундаментів

2.5.1. По розрізу 1-1.

а) від вітрового навантаження

- нормативне: N_1n = V_n = 3,18 кН;

- розрахункове: N₁ = V = 3,62 кН;

б) від покриття :

- нормативне: N_2n = q_n ? A₁ = 3,82 кН/м²?3 м² = 11,46 кН;

- розрахункове: N₂ = q? A₁ = 4,42 кН/м²?3 м² = 13,26 кН;

в) від перекриття над І-ІІ поверхами :

- нормативне: N_3n = q_n?A₁?2 = 8,95 кН/м²?3 м²?2= 53,7 кН;

- розрахункове: N₃ = q?A₁?2 = 10,55 кН/м²?3 м²?2=63,3 кН;

г) від перекриття над підвалом:

- нормативне: N_4n = q_n ? A₁ = 8,96 кН/м²?3 м²= 26,88 кН;

- розрахункове: N₄ = q? A₁ = 10,48 кН/м²?3 м²= 31,44 кН;

д) від цегляних стін та вікон:

- нормативне: N_5n = 1 м ?h_буд?(1-к)?b_ст?18 кН/м³ =1 м?11,7 м?(1-0,28)?0,51 м?18кН/м³ =77,33 кН+11,7 м?1 м?0,28?0,5кН/м²=79,0 кН;

- розрахункове: N₅ = N_5n ? ?_fn = 79,0 кН?1,1 = 86,9 кН;

Сумарне навантаження:

- нормативне навантаження під підошвою фундаменту:

N = ?N_iⁿ = N_1n+N_2n + N_3n + N_4n +N_5n = 3,18 + 11,46 + 53,7 + 26,88 + 79,0 = 174,2 кН

- розрахункове навантаження під підошвою фундаменту

N = ?N_i = N₁ + N₂ + N₃ + N₄ +N₅ = 3,62 + 13,26 + 63,3 + 31,44 + 86,9=198,52 кН.

2.5.2. По розрізу 2-2

а) від покриття

- нормативне: N_1n = q_n? A₂ = 3,82 кН/м²?36 м² = 137,52 кН;

- розрахункове: N₁ = q? A₂ = 4,42 кН/м²?36 м² = 159,12 кН;

б) від перекриття над І-ІІ поверхами :

- нормативне: N_2n = q_n?A₂?3 =8,95 кН/м²?36 м²?2=644,4 кН;

- розрахункове: N₂ = q?A₂?3 =10,55 кН/м²?36 м²?2=759,6 кН;

в) від перекриття над підвалом:

- нормативне: N_3n = q_n ? A₂ = 8,96 кН/м²?36 м²= 322,56 кН;

- розрахункове: N₃ = q? A₂ = 10,48 кН/м²?36 м²= 377,28 кН;

г) від колон:

- нормативне: N_6n =q_n=0,45 м?0,45 м?13,7 м?25 кН/м³ =69,4 кН;

- розрахункове: N₆ = q = 69,4 кН ? 1,1 = 76,3 кН;

Сумарне навантаження

- нормативне навантаження під підошвою фундаменту

N = ?N_iⁿ = N_1n + N_2n + N_3n + N_4n = 137,52 + 644,4 + 322,56 + 69,4 = 1173,9 кН.

- розрахункове навантаження під підошвою фундаменту

N = ?N_i = N₁ + N₂ + N₃ = 159,12 + 759,6 + 377,28 + 76,3 = 1372,3 кН.



Cхема вантажних площ в перерізах

2.5.3. По розрізу 3-3

а) від вітрового навантаження

- нормативне: N_1n = V_n = 3,18 кН;

- розрахункове: N₁ = V = 3,62 кН;

б) від стін та вікон

- нормативне: N_2n = 1 м ?h_буд?b_ст?18 кН/м³ =1 м?11,7 м?0,51 м?18кН/м³ =107,4 кН+11,7 м?1 м?0,5кН/м²=113,3 кН;

- розрахункове: N₂ = N_2n ? ?_fn = 113,3 кН?1,1 = 124,6 кН;

Сумарне навантаження:

- нормативне навантаження під підошвою фундаменту

N = ?N_iⁿ = N_1n + N_2n =3,18 + 113,3 =116,5 кН.



- розрахункове навантаження під підошвою фундаменту

N = ?N_i = N₁ + N₂ = 3,62 + 124,6 = 128,2 кН.



3. ВИЗНАЧЕННЯ ШИРИНИ ПІДОШВИ СТРІЧКОВОГО ФУНДАМЕНТУ

Як було визначено, закладання фундаменту повинно бути нижче глибини планувальної відмітки на 3,4…3,5 м. Попадаємо в 31 шар грунту, розрахунковий опір якого рівний 284 кПа Збірний стрічковий фундамент складається з фундаментних плит висотою 0,3 (0,4) м і стінових блоків висотою 0,58 м.

При підрахунку навантажень на фундамент дана споруда класифікується як споруда із жорсткою конструктивною схемою, тому вертикальна сила передається фундаменту без ексцентриситету. Горизонтальна сила від бокового тиску грунту на стінку підвалу, що сприймається перекриттям першого поверху і підлогою підвалу, в розрахунку не враховується.

3.1. Визначення ширини підошви фундаменту в першому наближенні

3.1.1. По перерізу 1 - 1:

31 шар грунту: м² м

3.1.2. По перерізу 3 - 3

31 шар грунту: м² м



3.2. Визначення розрахункового опору ґрунту

,

де b₁ =0,8 м ; b₃ = 0,54 м ; - ширина підошви фундаментів у відповідних перерізах;

k_z = 1 ( при b < 10 м).

k = 1,1 - коефіцієнт, приймаємо, фізико-механічні характеристики прийняті згідно ДБН В.2.1- 10-2009 «Основи і фундаменти будівель та споруд».

В якості грунту основи під фундаменти приймаємо шар " 31 " - глина легка пилувата, напівтверда.

?_c1 = 1,25 ; ?_c2 = 1,0 - коефіцієнти умов роботи за табл. Е.7 ДБН при

L / Н = 24/11,6 = 2,1 > 1,50,

?_II = 17,85 кН/м³ - оcереднене розрахункове значення питомої ваги грунтів, залягаючих нище підошви фундаментів.

?`_II = 19,2 кН/м³ - оcереднене розрахункове значення питомої ваги грунтів , залягаючих вище підошви фундаментів.

d_b = 2 м - глибина підвалу;

d₁₍₁₎ = 1,1 м ; d₁₍₃₎ = 1,1 м: - глибини закладання фундаментів .

с_II = 47 кПа;

?_II = 18° ;

М_? = 0,43 ; М_q = 2,73; М_с = 5,31 - коефіцієнти прийняті за табл. E.8 ДБН.



3.2.1. Переріз 1 - 1

кПа

Уточнене значення ширини підошви фундаменту:

м² м

Необхідна ширина підошви 0,5 м. Приймаємо плиту ФЛ10.12 з шириною 1,0 м, довжиною 1,18 м. Кількість плит n= L/l= 25,02/1,18=22 шт.

3.2.2. Переріз 3 - 3:

кПа

Уточнене значення ширини підошви фундаменту

м² м

Необхідна ширина підошви

0,32 м. Приймаємо плиту ФЛ8.12 з шириною 0,8 м, довжиною 1,18 м. Кількість плит n= L/l= 12,62/1,18=11 шт



4. ВИЗНАЧЕННЯ ФУНДАМЕНТІВ ПІД КОЛОНИ

Мінімальна висота фундаменту під колони 1,5 м. Глибина закладання 4,1 м. Попадаємо в 31 шар грунту, розрахунковий опір якого рівний 284 кПа.

4.1. Визначення параметрів фундаменту в першому наближенні.

4.1.1. По розрізу 2-2.

31 шар грунту

м²

Приймаємо глибину закладання фундаменту 4,1 м.

Підошву фундаменту приймаємо 2,4х2,4 м (А = 5,76 м²)

4.1.2. Визначення розрахункового опору грунту

,

По розрізу 2-2

кПа

Уточнене значення ширини підошви фундаменту:

м²

Підошву фундаменту приймаємо 1,8х1,8 м (А =3,24 м²)

кПа



5. РОЗРАХУНОК ОСНОВИ ЗА ДЕФОРМАЦІЯМИ

5.1. Позацентрово-стиснутий фундамент в перерізі 1-1.

Прийнято розміри підошви фундаменту 1 м

Перевірку правильності підібраних розмірів фундаменту проведемо за формулою

G_ф = (0,6*0,58+1*0,3)?25=16,2 кН

G_гр = 0,86?19,2 =16,5 кН

W_у=b²/6=1²/6=0,2 м³;

Сумарний момент відносно осі У рівний:

?М_у = M_1гру- M_2гру

де М_b- момент від бокового тиску вітру;

M_1гру - момент від бокового тиску грунту;

M_2гру - утримуючий момент від грунту над підошвою фундаменту.

Для визначення бокового тиску грунту додають ще нормативну величину навантаження на поверхні землі, яке рівне 10 кН/м.

Боковий тиск грунту зведемо до зосередженої сили

де h_np=q/? - висота еквівалентного шару грунту



h_np=q/?=10/19,2=0,52 м

l - крок колон

Визначимо момент від бокового тиску ґрунту

Визначимо момент від грунту над фундаментом

=G_гр?е=16,5?0,4=6,6 кНм

Отже, виконаємо перевірку правильності підібраних розмірів підошви фундаменту

кПа

кПа; кПа; кПа < R= 431,6 кПа



Схема фундаменту (Розріз 1-1)

5.2. Центрально-стиснутий фундамент в перерізі 2-2.

Прийнято розміри підошви фундаменту 1,8х1,8 м (А = 3,24 м²)

G_ф = (1,8?1,8?0,3+1,2?1,2?0,3+0,9³)?25=53,3 кН

G_гр = 3,28?19,0 =62,3 кН

Виконаємо перевірку правильності підібраних розмірів підошви фундаменту:

Отже, умова виконується.



Схема фундаменту (Розріз 2-2)

5.3. Позацентрово-стиснутий фундамент в перерізі 3-3.

Прийнято розміри підошви фундаменту 0,8 м

Перевірку правильності підібраних розмірів фундаменту проведемо за формулою

G_ф = (0,6*0,58+0,8*0,4)?25=16,7 кН

G_гр = 0,51?19,0 =9,7 кН

W_у=b²/6=0,8²/6=0,11 м³;

Сумарний момент відносно осі У рівний

?М_у = M_1гру- M_2гру



Боковий тиск грунту зведемо до зосередженої сили:

де h_np=q/? - висота еквівалентного шару грунту

h_np=q/?=10/19,2=0,52 м

l - крок колон

Визначимо момент від бокового тиску ґрунту

Визначимо момент від грунту над фундаментом:

=G_гр?е=9,7?0,35=3,4 кНм

Отже, виконаємо перевірку правильності підібраних розмірів підошви фундаменту

кПа

кПа; кПа; кПа < R= 429,3 кПа

Схема фундаменту (Розріз 3-3)



6. РОЗРАХУНОК ОСАДКИ МЕТОДОМ ПОШАРОВОГО СУМУВАННЯ

Осадка основи " S " із використанням розрахункової схеми ДБН В.2.1-10-2009 «ОСНОВИ ТА ФУНДАМЕНТИ СПОРУД» визначається методом пошарового сумування за формулою :

S = ? • ??_zpi • h_i/Е_i

Додаткові вертикальні напруження на глибині Z від підошви фундаменту

Вертикальне напруження від власної ваги грунту ?_zgі на границі шару, розміщеного на глибині z від підошви фундаменту:

де ?_і, h_і - відповідно питома вага і товщина і-го шару грунту.

Нижня границя стискання приймається на глибині z=H_c , де виконується умова

?_zp=0.2??_zg

6.1. Визначення осадки фундаменту в 1 - 1.

=48,0 кПа



кПа

?_zp0= p₀ - ?_zg0 = 206,9 - 48,0 = 158,9 кПа

h_i = 0,4 х b = 0,4 х 1 = 0,4 м, приймаємо h_i = 1,0 м, b = 1,0 м, z = 1,0 м,

? > 10 (стрічковий фундамент)

Z(м)	d+z (м)	?zg (кПа)	0.2x ?zg (кПа)		?	?zp (кПа)	?zp,cp (кПа)	Ei, кПа	Si, м
0	2,5	48,0	9,6	0	1,000	158,9	-	-	-
1	3,5	67,0	13,4	2	0,550	87,4	123,2	19400	0,0051
2	4,5	86,0	17,2	4	0,306	48,6	68,0	19400	0,0028
3	5,5	105,0	21,0	6	0,208	33,1	40,9	19400	0,0017
4	6,5	122,0	24,4	8	0,158	25,1	29,1	17320	0,0014
5	7,5	138,5	27,7	10	0,126	20,0	22,6	16800	0,0011
6	8,5	155,0	31,0	12	0,106	16,8	18,4	16800	0,0009
	0,0130

Визначаємо осадку фундаменту

м < м, що становить 13,0 % від

Розподілення вертикальних напружень під підошвою фундаменту в 1 - 1.



6.2. Визначення осадки фундаменту в перерізі 2 - 2.

? = l/b=1,8/1,8=1

=78,4 кПа

кПа

?_zp0= p₀ - ?_zg0 = 398,0 - 78,4 = 319,6 кПа

h_i = 0,4 х b = 0,4 х 1,8 = 0,72 м,приймаємо h_i = 1,0 м, b = 1,8 м, z = 1,0 м,

? = 1 (стовпчастий фундамент)

Z(м)	d+z (м)	?zg (кПа)	0.2x ?zg (кПа)		?	?zp (кПа)	?zp,cp (кПа)	Ei, кПа	Si, м
0	4,1	78,4		0	1,000	319,6	-	-	-
1	5,1			1,111	0,649		302,6	30000	0,0081
2	6,1			2,222	0,292		190,9	28050	0,0054
3	7,1			3,333	0,150		97,9	10500	0,0075
4	8,1			4,444	0,090		55,1	10500	0,0042
5	9,1			5,556	0,059		34,5	10500	0,0026
6	10,1			6,667			23,1	10500	0,0018
	0,0296

Визначаємо осадку фундаменту

м < м, що становить 29,6 % від

Розподілення вертикальних напружень під підошвою фундаменту в 2 - 2.

6.3. Визначення осадки фундаменту в перерізі 3 - 3.

=88,3 кПа

кПа

?_zp0= p₀ - ?_zg0 = 195,1 - 88,3 = 106,8 кПа

h_i = 0,4 х b = 0,4 х 0,8 = 0,32 м, приймаємо h_i = 1,0 м, b = 0,8 м, z = 1,0 м,

? > 10 (стрічковий фундамент)

Z(м)	d+z (м)	?zg (кПа)	0.2x ?zg (кПа)		?	?zp (кПа)	?zp,cp (кПа)	Ei, кПа	Si, м
0	4,5	88,3	17,7	0	1,000	106,8	-	-	-
1	5,5	107,3	21,5	2,5	0,463	49,4	78,1	30000	0,0021
2	6,5	126,2	25,2	5	0,249	26,6	38,0	24150	0,0013
3	7,5	144,8	29,0	7,5	0,168	17,9	22,3	10500	0,0017
4	8,5	163,4	32,7	10	0,126	13,5	15,7	10500	0,0012
	0,0063

Визначаємо осадку фундаменту:

м < м, що становить 6,3 % від

Розподілення вертикальних напружень під підошвою фундаменту в 3 - 3.



7. РОЗРАХУНОК НЕСУЧОЇ ЗДАТНОСТІ В ПЕРЕРІЗІ 1 -1.

Розрахунок несучої здатності ґрунтів виконуємо, виходячи із умови :

F ? ?_cF_u /?_n

В перерізі 1-1 під підошвою фундаменту залягає шар грунту №31 - глина легка пилувата, напівтверда.

Сумарна вертикальна сила:

F_v = N + G_гр + G_ф = = 231,22 кН

Горизонтальне навантаження в даному випадку викликається тільки активним тиском грунту і знаходиться за формулою

F_h =

Коректуємо значення характеристик несучого грунта з врахуванням коефіцієнтів надійності по грунту ?_g(c) = 1,5; ?_g(?) = 1,15

Умова виконується

Сили граничного тиску основи, визначається за формулою :

N_u = b'l' (N_??_?b'?_I + N_q?_q?'_I d + N_c ?_cc_I)

де b' = b -2 · e_b ⁼ 1 - 2 · 0,27 = 0,46 м

l` = l - 2 · e₁ = 1 м

e_b = M/N = 99,9 / 198,52 = 0,27

Коефіцієнт внутрішнього тертя грунту ?_I = 16°, ? =17

N_? = 1,47, N_q = 4,64, N_с = 10,02.

Коефіцієнти форми фундаменту:

? = l`/b`=1/0,46=2,1

?_? = (1-0,25)/ ? = (1 - 0,25)/2,1 = 0,36,

?_q = (1 + 1,5)/ ? = (1 + 1,5 )/2,1 = 1,2;

?_c = (1+0,3)/ ? = (1 + 0,3 )/2,1 = 0,62;

N_u = 0,46·1· (1,47· 0,36·0,46·17,85 + 4,64·1,2·19,2·3,5 + 10,02·0,62·31,3)= 263,6 кН

Перевіряємо умову :

F = N = 198,52 кН < 0,9 · 263,6 /1,15 =206,3 кН.

Несуча здатність грунту основи - достатня.



8. РОЗРАХУНОК ПАЛЕВОГО ФУНДАМЕНТУ

8.1. В перерізі 1 -1

Залізобетонна паля заглиблена в шар №22 - пісок середньої крупності, однорідний, середньої щільності. Приймаємо палю марки С3 - 300 ( довжина l = 3 м, переріз b х h = 300 х 300 мм ). Бетон B20 , поздовжня арматура класу - 4O10 А400C.

Розрахунковий опір висячої палі по ґрунту знаходимо як суму опорів грунтів основи під нижнім закінченням палі та по її боковій поверхні за формулою

Ра

де ?_с = 1,0 - коефіцієнт умов роботи палі;

R = 3500 кПа - розрахунковий опір грунту під нижнім кінцем палі залізобетонної;

А = 0,09 м² - площа опирання на грунт палі, приймаємо за площею поперечного перерізу палі брутто;

u = 0,3 х 3 = 0,9 м ;

?_сR = 1,0 ; ?_сf = 1,0

z₁ = 3,0 м; f₁ = 41,5 кПа; h₁ = 1,0 м;

z₂ = 4,0 м; f₂ = 45,5 кПа; h₂ = 1,0 м;

z₃ = 5,0 м; f₃ = 48 кПа; h₃ = 1,0 м;



Одну палю у складі фундаменту по несучій здатності грунтів основи розраховуємо, виходячи із умови

N<F_d/?_k ;

де ?_к = 1,2 - коефіцієнт надійності згідно СНиП 2.02.03-85 ;

Визначимо необхідну кількість паль за формулою:



де G_p - вага ростверку;

G_гр - вага грунту над ростверком;

G_п - вага палі.

G_p=(0,6?0,4?1+0,6?0,58?1?5)?25=49,5 кН

G_п=0,3?0,3?1?3?25=6,75 кН

Приймаємо конструктивно 1 палю, крок паль 1/0,86=1,1 м

Ростверк 0,6х0,4

8.2. В перерізі 2 - 2

Залізобетонна паля заглиблена в шар №30 - суглинок легкий пилуватий, твердий. Приймаємо палю марки С3 - 300 (довжина l = 3 м, переріз b х h =300 х 300 мм ). Бетон B20 , поздовжня арматура класу - 4O10 А400C.

Розрахунковий опір висячої палі по ґрунту знаходимо як суму опорів грунтів основи під нижнім закінченням палі та по її боковій поверхні за формулою :

Ра

де ?_с = 1,0 - коефіцієнт умов роботи палі;

R = 6900 кПа - розрахунковий опір грунту під нижнім кінцем палі залізобетонної;

А = 0,09 м² - площа опирання на грунт палі, приймаємо за площею поперечного перерізу палі брутто ;



u = 0,3 х 3 = 0,9 м ;

?_сR = 1,0 ; ?_сf = 1,0

z₁ = 4,25 м; f₁ = 53,75 кПа; h₁ = 0,7 м;

z₂ = 4,95 м; f₂ = 55,85 кПа; h₂ = 0,7 м;

z₃ = 5,65 м; f₃ = 57,3 кПа; h₃ = 0,7 м;

z₄ = 6,45 м; f₄ = 58,9 кПа; h₄ = 0,9 м;

Одну палю у складі фундаменту по несучій здатності грунтів основи розраховуємо, виходячи із умови :

N<F_d/?_k ;

де ?_к = 1,2 - коефіцієнт надійності згідно СНиП 2.02.03-85 ;



Визначимо необхідну кількість паль за формулою:

де G_p - вага ростверку;

G_гр - вага грунту над ростверком;

G_п - вага палі.

G_p=(1,5?1,5?0,4+0,9³)?25=40,7 кН

G_п=0,3?0,3?4?3?25=27,0 кН

Gгр=0,294?19=5,6 кН

Приймаємо конструктивно 4 палі

Ростверк 1,5х1,5



9. СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Методичні вказівки до курсового проекту. Львів, 1999.

2. ДБН В.2.1-10-2009 «Основи та фундаменти споруд».

3. ДБН В.1.2-2:2006 «Навантаження і впливи».

4. Далматов Б. И. «Механика грунтов», 1984.

5. СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».