Определение расчетного сопротивления глинистых грунтов

Задача

Задание по последней цифре учебного шифра

№
e	0,75
IL	0,65

Определить расчетное сопротивление глины с коэффициентом пористости е=0,75 и показателем текучести I_L=0,65 применительно к фундаменту шириной b=2м, имеющему глубину заложения d = 2,5м. Удельный вес грунта, расположенного выше подошвы, γ´=1,7 кН/м3.

Расчет

Пользуясь значениями R₀ (см. табл. 4), по формуле (15) вычисляем:

 

R₀ (0,75; 0,65) = (0,8-0,75) / (0,8-0,6)*[(1-0,65)*500+0,65*300]+

 

+(0,75-0,6) / (0,8-0,6)*[(1-0,65)*300 + 0,65*200]=92,5+176,25=268,75кПа.

 

Далее по формуле (17) получаем:

 

R = 268,75[1+0,05 (2-1/1)] +1,5 * 17 (2,5-2) = 295 кПа.

Расчетное сопротивление R основания, сложенного крупнообломочными грунтами, вычисляется по формуле (12) на основе результатов непосредственных определений прочностных характеристик грунтов. При отсутствии таких испытаний расчетное сопротивление определяется по характеристикам заполнителя, если его содержание превышает 40%. При меньшем содержании заполнителя значение R для крупнообломочных грунтов допускается принимать по табл. 4.

При искусственном уплотнении грунтов основания или устройстве грунтовых подушек расчетное сопротивление определяется исходя из задаваемых в проекте расчетное сопротивление определяется исходя из задаваемых в проекте расчетных значений физико-механических характеристик уплотненных грунтов. Последние устанавливаются на основе исследований, либо с помощью справочных таблиц, исходя из необходимой плотности грунтов. При вычислении R влажность пылевато-глинистых грунтов рекомендуется принимать равной 1,2 ω_р.

Расчетное сопротивление рыхлых песков определяется по формуле (12) при γ_c1=γ_c2 = 1. Значение R следует уточнять по результатам не менее трех испытаний штампа с размерами и формой, возможно более близкими к проектируемому фундаменту, но площадью не менее 0,5м². При этом значение R принимается не более давления, при котором ожидаемая осадка фундамента равна предельной.

При устройстве прерывистых фундаментов расчетное сопротивление основания R определяется как для исходного ленточного фундамента по формуле (13.) с повышением значения R коэффициентом k_d принимаемым по табл. 5.

При необходимости увеличения нагрузок на основание существующих сооружений при их реконструкции (замене оборудования, надстройке и т.п.) расчетное сопротивление основания должно приниматься в соответствии с данными о состоянии и физико-механических свойствах грунтов основания с учетом типа и состояния фундаментов и над фундаментных конструкции сооружения, продолжительности его эксплуатации и ожидаемых дополнительных осадок при увеличении нагрузок на фундаменты. Следует также учитывать состояние и конструктивные особенности примыкающих сооружений, которые, оказавшись в пределах «осадочной воронки», могут получить повреждения.

Если в пределах сжимаемой толщи основания на глубине z от подошвы фундамента расположен слой грунта меньшей прочности, чем прочность лежащих выше слоев (рис. 6) необходима проверка соблюдения условия

σ_zp + σ_zg ≤ R_z (18)

где σ_zp и σ_zg - вертикальные нормальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента соответственно дополнительное от нагрузки на фундамент и от собственного веса грунта, кПА.

 

ТАБЛИЦА 5

 

ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА k_d ДЛЯ ПЕСКОВ ( КРОМЕ РЫХЛЫХ )

И ПЫЛЕВАТО-ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ.

 

Коэффициент пористости е и показатель текучести IL	Значение kd при фундаментных плитах
прямоугольных	с угловыми вырезами
е ≤ 0,5 и IL ≤ 0	1,3	1,3
е = 0,6 и IL = 0,25	1,15	1,15
е ≥ 0,7 и IL ≥ 0,5	1,0	1,15

 

Примечания:

1.При промежуточных значениях е и I_L коэффициент k_d принимается по интерполяции.

2. Для плит с угловыми вырезами коэффициент k_d учитывает повышение R на 15%.

R_z - расчетное сопротивление грунта пониженной прочности на глубине z, кПа, вычисленное по формуле (13.) для условного фундамента шириной b_z, м, определяемой по выражению:

____________

b_z=√A_z + α ² - α (19)

A_z=N/ σ_{zp ;} α = (l - b)/2

 

здесь N - суммарная вертикальная нагрузка на основание от фундамента, кН;

l и b -соответственно длина и ширина фундамента, м

 

Формула (19.) для ленточного фундамента принимает вид

b_z = n/σ_zp (20)

 

 

Рис. 6. Схема для проверки расчетного сопротивления по характеристикам грунта подстилающего слоя:1 -грунт верхних слоев основания; 2 - подстилающий слой грунта меньшей прочности.

 

 

Расчет осадок фундаментов

Теория

Осадка основания s методом послойного суммирования определяется по формуле

			n
s	=	β	Σ	σzp,ihi
Ei
			i=1

(21)

 

где β - безразмерный коэффициент, равный 0,8;

σ_zpi - среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i–м слое грунта равное полусумме указанных напряжений на верхней z_i-1 и нижней z_i границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

h_i и E_i - соответственно толщина и модуль деформации i–го слоя грунта;

n - число слоев, на которое разбита сжимаемая толщина основания.

σ_zp - от дополнительного давления ρ₀ под подошвой рассчитываемого фундамента (см. формулу 4)

σ_zp,А - от дополнительного давления ρ_0i под подошвой i–го влияющего фундамента методом угловых точек по формуле (6.)

Суммарное дополнительное напряжение по оси рассчитываемого фундамента с учетом влияния нагрузок от соседних фундаментов определяется по формуле (7)

Задача

Рассчитать осадку фундамента Ф-1 здания с гибкой конструктивной схемой с учетом влияния нагрузки на фундамент Ф-2 по условиям примера 1 при следующих данных. С поверхности до глубины h+h₁=6м. залегает песок пылеватый со следующими характеристиками, принятыми по справочным таблицам: γ_s=26,8кН/м2; γ=16,9кН/м2; ω=0,15; e=0,14; c₁₁=4,11кПа; φ₁₁=38; Е=18000кПа, Ниже залегает песок мелкий с характеристиками: γ_s=26,6кН/м3; γ=19,9кН/м3; ω=0,21; е=0,62; c₁₁=2кПа; φ₁₁=32; Е=28 000кПа. Уровень подземных вод находится на глубине 6,4 м от поверхности. Суммарная нагрузка на основание от каждого фундамента (с учетом его веса) N =5,4МН.

 

γs(кН/м2)	26,8
γ (кН/м2)	16,9
ω	0,15
е	0,14
с11(КПа)	4,11
φ11(град)
E(КПа)
УПВ(м)	6,4

 

Расчет

Дополнительные вертикальные нормальные напряжения в основании фундаментов Ф-1 и Ф-2 подсчитаны в задании 1, приведены в табл. 1 и показаны на рис. 1. Дополняем табл.1 подсчетом напряжений от собственного веса грунтов σ_zg для определения нижней границы сжимаемой толщины (табл.5).

 

Из табл. 5 видно, что нижняя граница сжимаемой толщи под фундаментом Ф-1 находится на глубине z₁=6,46 м. (при учете нагрузки только на этот фундамент) и на глубине z₂=7,078 м. (при учете влияния фундамента Ф-2).

 

Таблица 5

z,м	σzp1	σzp2	σzp	σzg	0.2 σzg	Е
				33,8	6,8
0,8	264,2	1,99	266,2	47,3	9,5
1,6	207,2	3,70	210,9	60,8	12,2
2,4	146,5	7,41	153,9	74,4	14,9
3,2	104,6	9,69	124,3	87,9	17,6
4,0	76,4	11,11	87,5	101,4	20,3
4,8	56,4	11,68	68,1	121,4	24,3
5,6	43,9	10,54	54,4	145,5	29,1
6,4	34,8	9,69	44,5	169,6	33,9
7,2	27,9	8,83	36,8	193,7	38,7
8,0	23,1	7,98	31,1	217,8	43,6
8,8	19,4	7,12	26,6	241,8	48,4

 

Примечание. Значения напряжений и модуля даны в кПа.

Определяем осадку фундамента Ф-1 по формуле (21.)

Без учета влияния Ф-2

s	=	β	Σ	σzp,ihi	=	β	∆	h	Σ	σzp,i
Ei	Ei
			i=1						i=1

 

 

S= 0,8 х 0,8 ((285 + 2 х 264,2 +2 х 207,2 + 2 х 146,5 + 2 х 104,6 + 76,4) /2 х 18000+ (76,4 + 2 х 56,4 + 2 х 43,9 + 34,8 )/ 2 х 28000) = 0,0375 м=3,75 см.

 

С учетом влияния Ф-2

 

S= 0,8 х 0,8 ((285 + 2 х 266,2 +2 х 210,9 + 2 х 153,9 + 2 х 124,3 + 87,5) /2 х 18000+(87,5 + 2 х 68,1 + 2 х 54,4 + 2 х 44,5 + 36,8)/ 2 х 28000) = 0,0414м=4,14см.

 

 

Список рекомендуемой литературы

1. Цытович Н.А. Механика грунта, изд. Высшая школа, М 1979.

 

2. Справочник проектировщика основания и фундаменты, изд. Литература по строительству, М 1964.

 

3. СниП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений, изд. Стройиздат 1982.