Jпределение конечных осадок основания

 

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Сибирская государственная геодезическая академия»

(ФГБОУ ВПО «СГГА»)

 

 

Институт геодезии и  менеджмента

Кафедра инженерной геодезии и маркшейдерского дела

 

 

 

 

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ №1 и №2

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА

 

 

Выполнил:

Студент гр. 3ПГ ИДО

 

Зачетная книжка № 

 

 

 

 

 

Новосибирск, 2014

 

Лабораторная работа №1. ВАРИАНТ №5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ   КОНЕЧНЫХ ОСАДОК ОСНОВАНИЯ

 

Цель работы:  выполнить расчет вероятной осадки фундамента здания (многоэтажного, бескаркасного, с несущими стенами из крупных панелей)  методом элементарного суммирования.

 

Исходные  данные.

1. Размеры нижней плиты фундамента (длина подошвы l, ширина подошвы Ь).

l = 12м, b = 1,2м, размеры нижней плиты фундамента 12х1,2м

Фундамент ленточный

2. Глубина заложения фундамента (d_n) от поверхности природного рельефа.

d_n=2.1м

3. Модуль деформации грунта (Е).

см. таблицу 1

4. Удельный вес грунта (γ).

см. таблицу 1

5. Нагрузка на подошву фундамента (N).

N=4,60х10⁵кг

6. Безразмерный коэффициент (β) в соответствии со СНиП 2.02.01-83 β=0,8.    

   Согласно СНиП 2.02.01-83 приняты следующие единицы измерений и соотношения между ними:

-для линейной  величины - м (см);

-для сил- кН (кгс), (1кН=100кгс);

• для напряжений, давлений, модулей деформации - кПа, МПа (кгс/см²), (1МПа=10 кгс/см²=1000кПа);
• для удельного веса - кН/м (кгс/см ).

Последовательность  выполнения работы.

1. Составить таблицу исходных данных.

  Таблица 1 -  Исходные данные

 

Слой	Грунт	Удельный вес γ, кн/м3	Модуль деформации Е, МПа	Глубина от поверхности  природного рельефа, dj (м)	Толщина слоя грунта h, (м)
I II III IV V	Растительный слой. Песок средней крупности. Песок пылеватый. Супесь. Глина.	18,0   19,1   19,2 19,6 9,6	--   15   5 10 12	0,2   2,0   4,4 7,7 10	0,2   1,8   2,4 3,3 2,3

 

    2. Построим расчетную схему фундамента основания.

По глубине  заложения фундамента d_n вычерчиваем схему фундамента в масштабе 1:100. При этом   толщину фундаментной подушки выбираем произвольно. По глубине d_i вычерчиваем слои основания от поверхности природного рельефа.

 

Рисунок. 1-   Расчетная схема основания и фундамента.

3. Определяем среднее давление под подошвой фундамента по формуле:

                                                 .

 

При N = 4.60 ∙10⁵ кг; l=12м; b =1.2м получим:

                                     

4. Вычислить вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента (d_n =2.1м)

                         σ_яп,0 = γ ' ∙ d_n 

где γ ' - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента..

В нашем случае грунт представлен растительным слоем, песком средней крупности и песком пылеватым. Поэтому находим осредненное значение удельного веса грунтов,  залегающих  выше подошвы фундамента  вычисляется по формуле:

 

                              

В данной формуле h₁ - толщина растительного слоя (h₁=0,2м), h₂ – толщина слоя песка средней крупности, h'₃ - толщина песка пылеватого, расположенного выше подошвы фундамента  h'₃ = d _n – (h₁+ h₂) =2,1-(0,2+1,8)м.

Подставляя значения γ ' и d_n в формулу, получим

 

                                        σ_zg.,0 =19кН/.м³ ∙2.1м=40,0  кПа         

        

 5.Определить дополнительное давление на основание

Po = P - σ_zg,o = 320 кПа – 40кПа = 280кПа

6. Вычислить ординаты эпюры нормального вертикального напряжения от 
собственного веса грунта и вспомогательной эпюры (0,2 σ_zg):

 

   σ_zg = ∑ γ_i ∙һ_i

гле h _i, γ_i - толщина и удельный вес i-го слоя грунта ( выбираются из таблицы1)

Расчет выполняем на контакте всех слоев основания:

- на поверхности природного рельефа

σ_zg1=0;                                                                                        0.2 σ_zg1=0 кПа;

- на контакте I-го и II- го слоев ( һ=0,2м)                 

   σ_zg2 = γ₁ ∙ һ₁ =18кН/м³ ∙ 0,2м = 4кПа;                                            0.2 σ_zg2=1 кПа;

- на контакте П-го и III- го слоев (һ=1,8м)

 σ_zg3 = σ_zg2 + γ₂ ∙ һ₂=4кПа+19,1кН/м³ ∙ 1,8м=39кПа;                      0.2 σ_zg3=8 кПа;

- на уровне подошвы фундамента d_n=2,1м

σ_zg0 = 40,0кПа (из п.4);                                                                             0.2 σ_zg0=8 кПа;

- на контакте Ш-го и IV- го слоев (һ=2,4м)

σ_zg4 = σ_zg3+ γ₃ ∙ һ₃ = 39кПа+19,2кН/м³ ∙ 2,4м = 86кПа;                  0.2 σ_zg4=18 кПа;

- на контакте IV-ro и V- го слоев (һ=3,3м)

σ_zg5 = σ_zg4 + γ₄ ∙ һ₄ = 86кПа+19,6кН/м³ ∙3,3м=151кПа;                    0.2 σ_zg5=31 кПа;

- на границе V- го слоя (һ=2,3м)

σ_zg6 = σ_zg5 + γ₅ ∙ һ₅ =151кПа+9,6кН/м³ ∙ 2,3м = 174кПа;                   0.2 σ_zg6=35 кПа.

 

 

7. Определить ординаты дополнительного вертикального напряжения от внешней нагрузки:                                           σ_z,p,i= α_i ∙ P₀   ,

где α_i находится по аргументам ξ=2Z/b и η=l/b из приложения. Вычисления σ_zpi удобно вести в таблице.

Таблица 2 -   Значения ординат эпюры дополнительных вертикальных напряжений

 

Слой грунта	∆Zi  , м	Глубина элементарного слоя от подошвы  фундамента Zi,м	ξi=2∙Zi   /b	αi	σzp,i    , кПа	σzp ,i  '  ,  кПа
1	2	3	4	5	6	7
		0	0	1	280
III	0,4					273
		0.4	0.7	0.953	267
	0.4					235
		0.8	1.3	0.727	204
	0.4					179
		1.2	2.0	0.550	154
	0.4					163
		1.6	2.7	0.434	122
	0.4					112
		2.0	3.3	0.365	102
	0,3					96
		2.3	3,8	0,322	90
IV	0,4					84
		2.7	4,5	0,275	77
	0,4					72
		3.1	5,2	0,239	67
	0,4					64
		3.5	5,8	0,216	60
	0,4					57
		3,9	6,5	0,193	54
	0,4					52
		4.3	7,2	0,175	49
	0,4					47
		4.7	7,8	0,162	45
	0,4					43
		5.1	8,5	0,148	41
	0,4					40
		5.5	9,2	0,137	38
	0,1					38
		5,6	9,3	0,134	38
V	0,4					36
		6.0	10,0	0,126	35
	0,4					34
		6,4	10,7	0,119	33
	0,4					33
		6,8	11,3	0,113	32
	0,4					31
		7,2	12,0	0,106	30
	0,4					30
		7,6	12,7	0,106	30
	0,3					30
		7,9	13,2	0,106	30

 

 

Примечания:

1.Величина ∆Z_{i  ,} (толщина элементарного слоя) должна удовлетворять следующим условиям:

∆Z_i     ≤ 0.4 b и элементарный слой должен быть однородным .

2. В таблице 2    Zj - глубина элементарного слоя грунта от подошвы фундамента, на которые разбиваются все слои грунта основания независимо друг от друга.

3. Среднее значение  дополнительного вертикального  напряжения в i-ом слое грунта (графа 7) определяется как полусумма указанных напряжений на верхней Zi-₁ и нижней Zi границах слоя:

 

                

    8. По вычисленным значениям σ_{zgi  ,} σ_{zgi  ,}строим эпюры вертикальных напряжений в линейно-деформируемом полупространстве в масштабах: вертикальный 1:100 , горизонтальный 1мм – 5кПа.

Для построения эпюры (σ_zgi ) за начало координат принимается точка пересечения поверхности природного рельефа и оси симметрии фундамента (рисунок 2). Положение каждой точки эпюры получается отложением абсциссы - глубины слоя грунта от поверхности природного рельефа (d_i ) и ординаты - вертикального напряжения от собственного веса грунта (σ_{zgi  ,}).

При построении эпюры дополнительных вертикальных напряжений за начало координат берется точка  пересечения подошвы фундамента и оси симметрии фундамента. Положение каждой точки эпюры определяется абсциссой - глубиной элементарного слоя (Zi) грунта от подошвы фундамента и ординатной - дополнительными вертикальным напряжением (σ_zpi). Данные для построения этой эпюры берутся из таблицы 2.

 

 

Рисунок 2 - Схема распределения вертикальных напряжений в линейно-деформируемом полупространстве.

На рисунке 7  а - эпюра вертикальных напряжений от собственного веса грунта; б -эпюра дополнительных вертикальных напряжений; в - вспомогательная эпюра; масштабы: линейный (вертикальный) 1:100; горизонтальный 1мм=5кПа.

9. Определить нижнюю границу сжимаемой толщи грунта.

За Н_с принимается глубина Z, где выполняется условие  σ_{zр  ,}=0,2∙ σ_{zg   .}      

Н_с  = 6,5м.

10. Вычисляем полную осадку фундамента.

Полная осадка фундамента с учетом глубины сжимаемой толщи грунта Н_с=6.5м может быть вычислена как сумма осадок каждого слоя грунта, входящего в сжимаемую толщу. то есть

 

S=S_III + S_IV +S_{V    .}

 

Осадку каждого  слоя грунта находим как сумму  осадок элементарных слоев по формуле которую применительно   к нашему случаи преобразуем к следующему виду:

 

 

 

где п   - число элементарных слоев, на которые разбивается слой грунта основания.

значения параметров   е   берем из таблицы исходных данных; σ_zрi     , ΔZi; из таблицы 2 коэффициент   β    по исходным данным равен 0.8.

Осадка III–го слоя:

S_III= 0,8/5000кПа ∙(273кПа∙40см+235кПа∙40см+179кПа∙40см+163кПа∙40см+112кПа∙40см+96кПа∙30см) = 6,6см

Осадка IV-го слоя:

S_IV= 0,8/10000кПа ∙(84кПа∙40см+72кПа∙40см+64кПа∙40см+57кПа∙40см +52кПа∙40см+47кПа∙40см+43кПа∙40см-40кПа∙40см+38кПа∙10см)=1,5см

 Осадка V-гo слоя:

  S_V =0,8/12000кПа∙ (36кПа∙40см+34кПа∙40см+33кПа∙10см)  =0,2см .

Полная осадка фундамента 

S= 6,6 см +1,5 см +0,2 см = 8,3см

11. Сравнить полученное значение осадки с допустимым по СНиП 2.02.01-83 и сделать вывод о жесткости основания.

Для нашего типа здания S=10 см

Сравнивая вычисленное  значение осадки S=8,3 см с  допуском 10см (8,3<10) можно сделать вывод, что данное основание является жестким.

 

 

Лабораторная работа №2 ВАРИАНТ №9

Расчет крена  фундамента.

Цель работы:  Рассчитать крен фундамента многоэтажного, бескаркасного здания.

 

Содержание работы

1. Рассчитать крен фундамента инженерного сооружения, рассмотренного в работе 1.
2. Сравнить полученное значение крена с допуском, регламентированным СНиП 2.02.01-83.
3. Определить полную осадку точки фундамента, где приложена внецентренная сила.

Исходные  данные.

1. Размеры нижней плиты фундамента (длина подошвы l, ширина подошвы b) принимаются по таблице 1 работы 1:    l=12м, b=1.2м.

2. Полная расчетная нагрузка на фундамент (N). Определяется из работы  1.

N=4,60х10⁵кг

3. Модуль деформации (Е) и коэффициент Пуассона (υ) грунта основания выбирая соответственно из таблицы 1 работы 1  и таблицы коэффициентов Пуассона (таблица   4. Приложения 3).
4. Безразмерный коэффициент К_е определяется по таблице коэффициентов.
5. Эксцентриситет (е) приложения внецентренной силы принять равным № варианта плюс 30. e=35 см

Момент силы действует  вдоль большей стороны фундамента.

Последовательность  выполнения работы.

1.Вычислить средние значения модуля деформации ( ) и коэффициент Пуассона ( ), рассматривая слой грунта между подошвой фундамента и отметкой сжимаемой толщи грунта основания.