Кафедра оснований и фундаментов

КАФЕДРА ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ

 

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по дисциплине «Фундаменты в особых условиях»

Для выполнения расчетно-графической работы

для студентов направления «Строительство» 7.060101

Специального вида деятельности

«Промышленное и гражданское строительство»

(форма обучения - дневная, заочная)

ОДЕССА - 2012

«УТВЕРЖДЕНО»

Ученым советом факультета

ГТС ОГАСА

Протокол №_ 8 _от_ 5.04.2012 _

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к печати

- на заседании кафедры оснований и фундаментов

Протокол №_ 8 _от__ 3.04.2012 _

- на заседании научно-методической комиссии факультета ГТС ОГАСА

Протокол №_ 8 _от__ 5.04.2012 _

 

Составители: к.т.н., проф. Новский А.В.

ст. пр. Ересько Е.Г.

ас. Логинова Л.А.

 

Рецензенты: К.т.н., доц.кафедры «Морские и речные порты,

водные пути и их техническая эксплуатация» ОНМУ Бугаева С.В.

К.т.н., доц., директор ООО «Стройпроект»

Суходоев Ю.Ф.

 

 

Методические указания соответствуют рабочей программе по курсу «Фундаменты в особых условиях» для студентов специального вида деятельности «Промышленное и гражданское строительство», способствуют закреплению теоретического материала и получению навыков по проектированию фундаментов в сложных геологических условиях.

Методические указания содержат информацию о составе расчетно-графической работы, рекомендации по ее выполнению, примеры расчета и необходимые справочные материалы.

 

Ответственный за выпуск: зав. кафедрой оснований и фундаментов, к.т.н., проф. Новский А.В.

СОДЕРЖАНИЕ

 

стр.

Введение...............................................................................................................4

1. Состав расчетно-графической работы...........................................................4

2. Определение просадки грунта от собственного веса..................................5

3. Расчет основания столбчатого фундамента

на просадочных грунтах по деформациям..............................................7

3.1. Расчет осадки методом послойного суммирования........................7

3.2. Расчет просадки от собственного веса грунта и

нагрузки от фундамента.....................................................................11

4. Определение расчетной нагрузки на призматическую

забивную сваю с учетом действия сил отрицательного трения.........12

5. Приложения...................................................................................................16

Таблица 5.1. Физико-механические характеристики грунтов по

вариантам.......................................................................17

Таблица 5.2. Величины нагрузок и размеры фундаментов.................20

Таблица 5.3. Коэффициент рассеивания напряжений по

глубине α.......................................................................21

Таблица 5.4. Сортамент призматических свай....................................22

Таблица 5.5. Расчетные сопротивления грунта под

подошвой забивных свай R....................................23

Таблица 5.6. Расчетные сопротивления по боковой

поверхности забивных свай f_i ....................................23

5.7. Пример расчета.................................................................................24

6. Литература......................................................................................................34

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Методические указания разработаны для студентов специального вида деятельности «Промышленное и гражданское строительство» по направлению 0921 «Строительство» для выполнения расчетно-графической работы по курсу «Фундаменты в особых условиях».

Расчетно-графическая работа «Расчет оснований и фундаментов на просадочных грунтах» предназначена для закрепления теоретического материала и получения навыков проектирования фундаментов в сложных геологических условиях.

Исходные данные для выполнения РГР приводятся в табл. 5.1, 5.2 Приложения и включают:

- наименование, мощность и физико-механические характеристики просадочных грунтов основания;

- размеры подошвы, глубину заложения столбчатого фундамента и действующие на него нагрузки.

Методические указания содержат сведения о составе расчетно-графической работы, рекомендации по ее выполнению и оформлению, примеры расчета и справочные материалы, содержащиеся в Приложении.

СОСТАВ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ

 

Расчетно-графическая работа состоит из пояснительной записки, выполняемой на стандартных листах формата А-4, и графической части.

В записке по краям листов оставляются поля: слева - 25 мм, справа - 10 мм, сверху и снизу - по 20 мм. Графическую часть - расчетные схемы, графики, - желательно выполнять на миллиметровой бумаге формата А-4 или А-3. Все страницы, включая графическую часть, должны быть пронумерованы.

Пояснительная записка содержит следующие разделы:

- Определение просадки грунта от собственного веса.

- Расчет основания столбчатого фундамента на просадочных грунтах по деформациям.

- Определение расчетной нагрузки на призматическую забивную сваю с учетом действия сил отрицательного трения.

Основные расчеты выполняются в табличной форме. В работе указываются ее содержание и список литературы.

РАСЧЕТ ОСНОВАНИЯ СТОЛБЧАТОГО ФУНДАМЕНТА

НА ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ ПО ДЕФОРМАЦИЯМ

Расчет оснований на просадочных грунтах по деформациям производят исходя из условия:

S + S_sl ≤ S_u (3.1)

где: S - осадка фундамента, определяется расчетом как для обычных непросадочных грунтов с деформационными характеристиками, соответствующими природной или установившейся влажности;

S _sl - деформация основания, вызванная просадкой грунта;

S_{u -} предельно допустимая величина совместной деформации основания и сооружения (принимаем S_u = 10 см согласно [4]).

 

Последовательность расчета:

 

Расчет просадки от собственного веса грунта

И нагрузки от фундамента

1) На схеме (рис. 3.1) строят эпюру суммарных напряжений

σ_z = σ_zg + σ_zр (3.9)

и эпюры начального просадочного давления Р_sl,i. Просадка будет происходить в пределах участков толщиной h_sl,i, где:

σ_z > Р_sl,i

2) Определяют средние значения суммарных напряжений _z,i в пределах каждого слоя толщиной h_sl,i.

3) По графикам ε_sl = f(σ) (рис. 2.1, задача №1) определяют значения относительной просадочности ε _sl,i, соответствующие значениям _{z,i ср}.

 

4) Определяют просадку грунта:

S_sl = ε _sl,i · h_sl,i · k _sl,i, (3.10)

где: k _sl,i - коэффициент, который определяют следующим образом:

- при b ≥ 12 м k _sli принимают равным 1 для всех слоев в пределах зоны просадки;

- при b ≤ 3 м k _sli вычисляют по формуле:

k_i=0,5+1,5(Р-Р_sl,i)/ Р₀ (3.11)

здесь Р - среднее давление под подошвой фундамента, кПа;

Р_sl -начальное просадочное давление i- го слоя, кПа;

Р_о - давление, равное 100 кПа;

- при 3м < b < 12 м k _sl,i вычисляется интерполяцией.

5) Вычисляют суммарную деформацию основания и выполняют проверку условия расчета:

S+ S_sl ≤ S_u

По результатам проверки условия делают вывод о возможности применения заданного варианта фундаментов в приведенных грунтовых условиях.

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

 

 

Физико-механические характеристики грунтов по вариантам

Таблица 5.1.

 

ИГЭ-1. Суглинок лессовидный
№№ вар	h, м	γs, кН м^3	γ, кН м^3	ω	ωL	ωр	Е МПа	Рsl, кПа	εsl при σzg,кПа	φº	с, кПа
	3,1	26,8	17,8	0,16	0,30	0,20	5,5		0,006	0,022	0,031
	3,2	26,9	17,9	0,19	0,29	0,20	8,0
	3,4	26,7	17,8	0,17	0,29	0,19	9,0
	4,1	26,8	17,9	0,18	0,30	0,18	7,3
	3,5	26,9	17,8	0,18	0,31	0,19	6,5
	4,3	26,7	17,9	0,17	0,32	0,20	7,8		0,007	0,023	0,030
	3,7	26,8	17,8	0,16	0,28	0,18	7,7
	4,2	26,9	17,9	0,19	0,30	0,19	8,5
	3,9	26,7	17,8	0,17	0,30	0,21	8,2
	4,2	26,8	17,9	0,18	0,28	0,20	7,9
	3,5	26,9	17,8	0,18	0,28	0,18	8,5		0,005	0,024	0,032
	4,3	26,7	17,9	0,17	0,32	0,19	8,0
	4,4	26,8	17,8	0,16	0,31	0,19	6,9
	5,1	26,9	17,9	0,19	0,31	0,21	6,8
	4,3	26,7	17,8	0,17	0,29	0,21	7,1
	3,8	26,8	17,9	0,18	0,28	0,20	7,5		0,004	0,023	0,031
	3,9	26,9	17,8	0,18	0,33	0,19	7,6
	4,0	26,7	17,9	0,17	0,30	0,19	8,0
	3,8	26,8	17,8	0,16	0,34	0,21	5,9
	3,7	26,9	17,9	0,18	0,30	0,21	5,8
	3,6	26,7	17,8	0,17	0,29	0,18	5,7		0,008	0,023	0,032
	3,5	26,8	17,9	0,16	0,29	0,20	5,6
	4,3	26,9	17,8	0,19	0,31	0,20	6,1
	4,4	26,7	17,9	0,17	0,32	0,18	6,5
	3,8	26,7	17,8	0,18	0,31	0,19	6,9
	3,7	26,9	17,9	0,19	0,29	0,18	6,8		0,007	0,024	0,033
	3,6	26,8	17,8	0,18	0,29	0,20	7,1
	3,5	26,8	17,9	0,17	0,31	0,20	7,5
	4,3	26,7	17,8	0,18	0,32	0,18	7,6
	4,4	26,9	17,9	0,19	0,31	0,19	6,9

 

Продолжение таблицы 5.1. ИГЭ-2. Супесь лессовая
№№ вар	h, м	γs, кН м^3	γ, кН м^3	ω	ωL	ωр	Е   МПа	Рs l, кПа	εsl при σzg,кПа	φº	с, кПа
	3,1	26,8	17,8	0,16	0,26	0,22	7,8		0,005	0,024	0,032
	3,2	26,9	17,9	0,19	0,27	0,22	7,7
	3,4	26,7	17,8	0,17	0,26	0,21	8,5
	4,1	26,8	17,9	0,18	0,25	0,21	8,2
	3,5	26,9	17,8	0,18	0,27	0,21	7,9
	4,3	26,7	17,9	0,17	0,27	0,23	8,5		0,004	0,023	0,031
	3,7	26,8	17,8	0,16	0,28	0,23	8,0
	4,2	26,9	17,9	0,19	0,24	0,20	6,5
	3,9	26,7	17,8	0,17	0,28	0,22	7,8
	4,2	26,8	17,9	0,18	0,27	0,21	7,7
	3,5	26,9	17,8	0,18	0,27	0,23	7,5		0,008	0,023	0,032
	4,3	26,7	17,9	0,17	0,25	0,20	8,2
	4,4	26,8	17,8	0,16	0,26	0,20	5,5
	5,1	26,9	17,9	0,19	0,26	0,22	8,0
	4,3	26,7	17,8	0,17	0,27	0,23	9,0
	3,8	26,8	17,9	0,18	0,26	0,22	7,3		0,008	0,023	0,032
	3,9	26,9	17,8	0,18	0,25	0,21	6,5
	4,0	26,7	17,9	0,17	0,26	0,21	7,8
	3,8	26,8	17,8	0,16	0,28	0,23	7,7
	3,7	26,9	17,9	0,18	0,27	0,23	8,5
	3,6	26,7	17,8	0,17	0,26	0,20	8,2		0,006	0,022	0,031
	3,5	26,8	17,9	0,16	0,29	0,23	7,9
	4,3	26,9	17,8	0,19	0,28	0,22	8,5
	4,4	26,7	17,9	0,17	0,26	0,21	8,0
	4,4	26,8	17,8	0,18	0,25	0,21	7,3
	5,1	26,9	17,9	0,18	0,24	0,22	6,5		0,007	0,023	0,030
	4,3	26,7	17,8	0,17	0,28	0,21	7,8
	3,8	26,8	17,9	0,16	0,27	0,23	7,7
	3,9	26,9	17,8	0,18	0,27	0,20	8,5
	4,4	26,8	17,9	0,17	0,25	0,20	7,3

 

 

Продолжение таблицы 5.1. ИГЭ-3. Суглинок
№№ вар	h, м	γs, кН м^3	γ, кН м^3	ω	ωL	ωр	Е МПа	Рsl, кПа	εsl при σzg,кПа	φº	с, кПа
	3,5	26,9	17,8	0,18	0,31	0,20	8,5		0,004	0,023	0,031
	4,3	26,7	17,9	0,17	0,30	0,20	8,0
	4,4	26,8	17,8	0,16	0,30	0,19	6,9
	5,1	26,9	17,9	0,19	0,29	0,18	6,8
	4,3	26,7	17,8	0,17	0,28	0,18	7,1
	3,8	26,8	17,9	0,18	0,28	0,17	7,5		0,008	0,023	0,032
	3,1	26,8	17,8	0,16	0,27	0,17	5,5
	3,2	26,9	17,9	0,19	0,27	0,19	8,0
	3,4	26,7	17,8	0,17	0,29	0,20	9,0
	4,1	26,8	17,9	0,18	0,25	0,16	7,3
	3,5	26,9	17,8	0,18	0,28	0,16	6,5		0,006	0,022	0,031
	4,3	26,7	17,9	0,17	0,30	0,18	7,8
	3,7	26,8	17,8	0,16	0,29	0,20	7,7
	3,7	26,9	17,9	0,18	0,26	0,16	5,8
	3,6	26,7	17,8	0,17	0,29	0,20	5,7
	3,5	26,8	17,9	0,16	0,30	0,17	5,6		0,007	0,023	0,030
	4,3	26,9	17,9	0,19	0,28	0,19	6,1
	4,4	26,7	17,8	0,17	0,29	0,19	6,5
	4,5	26,9	17,9	0,18	0,27	0,16	6,4
	3,8	26,8	17,8	0,18	0,25	0,17	7,5
	3,9	26,9	17,9	0,18	0,31	0,18	7,6		0,005	0,024	0,032
	4,0	26,7	17,8	0,17	0,32	0,20	8,0
	3,8	26,8	17,9	0,16	0,30	0,16	5,9
	4,3	26,7	17,8	0,17	0,28	0,17	7,8
	3,6	26,9	17,9	0,17	0,27	0,19	5,8
	3,5	26,7	17,8	0,18	0,30	0,19	5,7		0,04	0,023	0,031
	4,3	26,8	17,9	0,18	0,29	0,16	5,6
	4,4	26,9	17,8	0,18	0,26	0,17	6,1
	4,5	26,7	17,9	0,17	0,29	0,18	6,5
	4,3	26,9	17,8	0,17	0,30	0,20	5,6

 

Примечания: Просадочные грунты подстилаются глиной красно-бурой

с показателем текучести I_L:

Варианты № 1 ÷ 5 I_L4=0 Варианты № 16 ÷ 20 I_L4=0,1

Варианты № 6 ÷ 10 I_L4=0,15 Варианты № 21 ÷ 25 I_L4=0

Варианты № 11 ÷ 15 I_L4=0,2

ПРИМЕР РАСЧЕТА.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ.

Размеры столбчатого фундамента, bхl = 3,0х3,3 м

Глубина заложения фундамента, d = 1,8 м

Нагрузка на фундамент, N=990 кН Таблица 5.7.1

Грунт   Показатели	Суглинок лессовидный	Супесь лессовая	Суглинок
Мощность слоя, м	4,3	3,4	4,3
γs, кН/м^3	26,7	26,7	26,7
γ, кН/м^3	17,9	16,6	17,9
ω	0,17	0,18	0,17
ωL	0.27	0.28	0.31
ωP	0.18	0.23	0.21
Е, МПа	8,0	8,2	7,8
Рsl, кПа
при εsl , кПа		0,005	0,008	0,004
	0,024	0,023	0,023
	0,032	0,032	0,031
φ^0
с, кПа

Примечание: I_L=0.1 - для несущего слоя сваи.

ЗАДАЧА № 1

ЗАДАЧА № 2

Задача № 3

КАФЕДРА ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ

 

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по дисциплине «Фундаменты в особых условиях»