Грунты и фундаменты / ОиФ_КП_Пояснительная записка

(при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3.

d

h

l

h

cf

0,5 6,9 0,2

22,0

7,7 - приведенная

14,66

1

р

св

cf

II

'

глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола

подвала.

где hcf

0,2м - толщина конструкций пола подвала.

сf

22кН / м3

-

расчетное

значение

удельного веса

материала

конструкций пола подвала.

db

1,6м -

глубина подвала -

расстояние от уровня планировки до

пола подвала.

cII =17 – удельное сцепление грунта основания.

R

1,25 1,0

0,39 1 1,123 20,2 2,57 7,7 14,66 (2,57 1)1,6 14,66 5,15 17

1,0

=529,2 кПа.

p 487,0кПа R 529,2кПа

- условие расчета

выполнено,

принятый свайный фундамент удовлетворяет требованиям СНиП 2.02.0183*.

30

10. Расчёт осадок фундаментов

Расчет фундаментов по деформациям производим в соответствии с указаниями СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» и СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты». Расчет фундаментов по деформациям сводится к определению расчетных конечных величин осадок фундаментов, расчетной разности осадок соседних фундаментов и сравнению полученных расчетных величин с предельно допустимыми деформациями для данного типа здания.

10.1. Определение конечной (стабилизированной) осадки свайного фундамента под наружную стену методом послойного суммирования

Фактическое давление в уровне условного свайного фундамента равно p=487,0 кПа. Ширина условного свайного фундамента равна

Bусл=1,123 м.

Высота от спланированной отметки (DL) до подошвы условного свайного фундамента равна Z6=9,2 м.

Определяем ординаты эпюры природного давления по формуле:

n

zg i hi . i 1

-на отм. DL=113,7 zg =0;

-на границе I и II слоев:

zg,I I hI 16 1,6 25,6кПа;

-на границе II слоя и WL:

zg,II zg,I 2 h2 25,6 20,0 1,9 63,6кПа;

-ниже WL на границе II и III слоя с учетом взвешивающего действия

воды:

zg,III zg,II 2sb h2' 63,6 10 1,6 79,6кПа; - на границе III и IV слоев:

zg,IV zg,III 3sb h3 79,6 10 2,7 106,6кПа;

- с учётом скачка давления толщи воды hw=4,3 м на кровлю IV слоя – суглинка полутвердого, являющегося водоупором:

zg,IV, zg,IV whw 106,6 10 4,3 149,6кПа;

-в уровне подошвы условного свайного фундамента:

zg,0 zg,IV, 4h4, 149,6 20,2 1,4 177,9кПа;

-на границе IV и V слоев:

zg,V zg,0 4h4,, 177,9 20,2 1,7 212,24кПа;

-на глубине 5 м ниже границы V слоя:

31

zg,VI zg,V 5h5 212,24 21,4 5 297,84кПа;

Дополнительное напряжение в уровне подошвы условного свайного фундамента определяем по формуле:

zp,0 p0 p zg,0 ;

zp,0 p0 487,0 177,9 309,1 кПа.

Ординаты эпюры дополнительного осадочного напряжения определяем по формуле:

zp,i p0 i ,

где αi – коэффициент затухания напряжений, зависящий от геометрических параметров фундамента (η=l/b) и от относительной глубины рассматриваемой точки (ζ=2z/b).

Расчет ординат эпюры дополнительного осадочного напряжения выполняем в табличной форме.

Все необходимые для построения эпюр природного давления и дополнительного давления, а также для определения нижней границы сжимаемой толщи вычисления сводим в таблицу 10.1:

										Таблица 10.1.1
№ слоя		z	b			zp	h, м	0.2 zq	Слои основания	hc, м
		2
	0	0			1	309,1
IV	0,8	0,45			0,881	272,3	0,45		Суглинок
	1,6	0,90			0,642	198,4	0,90
									полутвердый
	2,4	1,35			0,477	147,4	1,35	35,58
	3,0	1,70			0,397	122,7	1,70
	3,8	2,13			0,322	99,4	2,13			4,28
	4,6	2,58			0,269	83,1	2,58
V	5,4	3,03			0,231	71,4	3,03		Глина
	6,4	3,60			0,196	60,58	3,60
									твердая
	7,2	4,04			0,175	54,09	4,04
	8,0	4,49			0,158	48,8	4,49	48,0
	8,2	4,60			0,154	47,6	4,60

Согласно таблице строим эпюру дополнительных напряжений σzp. Построением прямолинейной эпюры 0,2·σzg ограничиваем активную зону сжатия и находим зону Hс=4,28 м, в пределах которой считаем осадку

(рис.10.1).

32

Рис. 10.1. Схема к расчёту осадки методом послойного суммирования.

33

Определение модуля общей деформации Eo по результатам компрессионных испытаний.

Осадка фундамента зависит от деформационных характеристик грунтов и площади эпюры дополнительного напряжения.

Отметка подошвы свайного фундамента по оси А - FL (103,90). Модули деформации E0 определяются для всех слоев грунтов,

входящих в сжимаемую толщу Hc. На основании таблицы в данную зону входят два слоя грунта – суглинок полутвердый и глина твердая. Материалом для определения модулей являются результаты лабораторных либо полевых испытаний каждого слоя, которые приводятся в задании.

По данным строятся графики зависимости коэффициента пористости от давления – компрессионная кривая.

Компрессионные свойства грунтов:

Глубина h=9,0 м (суглинок полутвердый)

р, кПа	е
0	0,674
50	0,672
100	0,668
200	0,663
400	0,657

Для определения модуля деформации необходимо знать, как изменяется коэффициент пористости грунта e при изменении давления в грунте основания в интервале от давления в природном состоянии (σzg) до полного давления, которое получается после постройки сооружения, (σz=σzg+σzp). Т.к. отметка глубины отбора монолита (образца грунта) практически соответствует отметке подошвы фундамента (нижнего конца свай), то для определения модуля деформации принимаем значения давлений (σzg и σzp), соответствующие значениям давлений в уровне нижнего конца свай (σzg,0 и σzp,0). Следовательно, σzg=σzg,0=177,9 кПа, σzp=σzp,0=309,1 кПа.

По результатам компрессионных испытаний строим компрессионную кривую для суглинка полутвердого на глубине 9,0 м (график зависимости коэффициента пористости грунта от давления) и определяем значения коэффициента пористости, соответствующие давлениям σz и σzg (рис.10.2).

σz=σzg+σzp=177,9+309,1 = 487 кПа.

34

Рис.10.2. Компрессионная кривая. Суглинок полутвердый, глубина 9,0м.

По компрессионной кривой получаем значения коэффициента пористости:

-для σzg = 177,9 кПа e1 = 0,664;

-для σz = 487 кПа e2 = 0,656.

Определяем модуль деформации по формуле:

Е0 m ,

где β – безразмерный коэффициент; определяемый по формуле:

1 2 2

1 2

где ν – коэффициент относительной поперечной деформации грунта (коэф. Пуассона), зависящий от вида грунта; для суглинков ν=0,35; β=0,62;

mv – коэффициент относительной сжимаемости грунта; определяется по формуле:

m	m0	,
	1 e
	1

где m0 – коэффициент сжимаемости грунта в интервале изменения действующих напряжений; определяется по формуле:

m0				e1	e2					0,664 0,656				0,00002588 кПа-1.
					1
			2							487 177,9
m				m0					0,00002588				0,00001555 кПа-1.
			1 e
									1 0,664
					1			0,62
Е	0											39860 кПа.
				m		0,00001555

35

Определяем модуль деформации для глины твердой (5 слой). Компрессионные свойства грунта:

Глубина h=12,0 м (глина твердая)

р, кПа	е
0	0,553
50	0,552
100	0,550
200	0,547
400	0,543

Для вычисления модуля деформации определим напряжения, действующие в 5 слое на глубине, равной 12 м (графо-аналитическим методом используя данные рис.10.1). Получим:

σzg=231,1 кПа, σzp=77,4 кПа.

Полное давление σz=σzg+σzp=231,1+77,4 = 308,5 кПа.

Рис.10.3. Компрессионная кривая. Глина твердая, глубина 12,0 м.

m			e1 e2							0,5463 0,5447				0,000020672 кПа-1.
			2 1
	0									308,5 231,1
m			m0						0,000020672				0,000013369 кПа-1.
			1 e						1 0,5463
					1
для глин β=0,43;
Е	0							0,43				32164 кПа.
			m
					0,000013369

36

Определяем полную осадку грунтов в пределах сжимаемой толщи Hс=4,28 м по формуле:

S	zp,i zp,(i 1)	h
			i	, м
	2
		E0,i

где β – коэффициент перехода от плоской задачи к пространственной; β=0,8;

σzp,i – значение дополнительного давления на кровле i-го элементарного слоя грунта;

σzp,(i+1) – значение дополнительного давления на подошве i-го элементарного слоя грунта;

hi – толщина i-го элементарного слоя грунта, м;

E0,i – модуль деформации i-го элементарного слоя грунта.

Осадка слоя 4 (суглинок полутвердый):
			309,1 272,3									272,3 198,4
								0,45									0,45				1
			2									2
S	4	0,8																					0,0073 м
																					39860
		198,4 147,4						0,45				147,4 122,7					0,35
			2									2
Осадка слоя 5 (глина твердая):
			122,7 99,4								99,4 83,1
							0,43								0,45
			2									2
																				1
S5		83,1 71,4							71,4 60,6
		0,8				0,45								0,57								0,0050 м
			2									2								32164
			60,6 54,1			0,44				54,1 51,3				0,24
			2									2

Суммарная осадка свайного фундамента по оси А составит:

S=S4+S5=0,0073+0,0050=0,0123 м=1,23 см.

Предельно допустимая осадка согласно СНиП 2.02.02-83* «Основания зданий и сооружений» для жилого здания с железобетонным каркасом составляет Su = 8,0 см.

Т.к. S=1,23 см<Su=8,0 см, то запроектированный свайный фундамент удовлетворяет требованиям СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений».

37

10.2. Определение осадки столбчатого фундамента мелкого заложения методом эквивалентного слоя (методом Н. А. Цытовича)

Фундаменты мелкого заложения запроектированы на искусственном основании (песчаной подушке). В соответствии с разделом 6.3 мощность

(толщина) песчаной подушки принята равной h = 1,6 м. Ширина подошвы

пп

столбчатого фундамента принята равной b=1,8 м.

Осадочное давление под подошвой фундамента определяем по формуле:

zp,0 p0 p zg,0 ;

где р – фактическое давление под подошвой столбчатого фундамента;

р=351,0 кПа;

σ– природное давление на уровне подошвы столбчатого фундамента;

zg,0

определяется по формуле:

n

zg i hi , i 1

где γ и h – расчетные значения удельных весов и мощностей слоев

i i

грунтов, залегающих выше подошвы фундамента;

zg,0 16 1,6 20 1,1 47,6 кПа.

Определяем мощность эквивалентного слоя по формуле:

hэкв=Аωb,

где A – коэффициент эквивалентного слоя, учитывающий жесткость и

ω

форму подошвы фундамента и зависящий от коэффициентов относи-

тельной поперечной деформации ν грунтов, лежащие в сжимающей

о

толще. Т.к. столбчатый фундамент мелкого заложения имеет квадратную форму, то соотношение его сторон равно η = l/b = 1.

Для определения коэффициента эквивалентного слоя принимается среднее значение коэффициентов относительной поперечной деформации грунтов, лежащие в сжимающей толще. Т.к. для песка и супеси ν=0,3, то

для определения коэффициента эквивалентного слоя принимаем ν = 0,3.

о

Для определения средней осадки жесткого фундамента при η =1 и

ν =0,3 коэффициент эквивалентного слоя, принимаемый по таблице 7.2 [1]

о

равен A = A =1,17;

ωωт

b – ширина подошвы столбчатого фундамента; b = 1,8 м; hэкв=1,17x1,8=2,11 м.

В расчетной схеме сжимаемую толщу грунта, которая оказывает влияние на осадку фундамента, принимают равной двум мощностям эквивалентного слоя:

Н=2 hэкв=2х2,11=4,22 м.

38

Для определения осадки необходимо найти модули деформации слоев грунта, входящих в активную зону сжатия. По рис. 10.4 определяем, что в данную зону входит три слоя грунта: песок средней крупности средней плотности (песчаная подушка), супесь текучая, песок пылеватый средней плотности насыщенный водой. Для песка средней крупности средней плотности (песчаная подушка) модуль деформации принимаем по СНиП 2.02.01-83*, Е0=35000 кПа.

Для супеси текучей (2 слой) модуль деформации определяем по данным штамповых испытаний.

Рис. 10.4. Схема к расчету осадки методом эквивалентного слоя.

39