| Скачать .docx |
Курсовая работа: 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 | γs | γ | ||
| 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 IL . Тому, обчислюємо і аналізуємо величини цих показників:
а) число пластичності Ір
%
Даний глинистий грунт носить назву - супісок, так як:
1% < ІР =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% < ІР = 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 ІL :
або
По показнику текучості - пластичний так як:
0 < ІL = 0,2 < 0,25
д) коефіцієнт пористості:
е = γs/γ 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 = γs/γ 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 IL . Тому, обчислюємо і аналізуємо величини цих показників:
а) число пластичності Ір:
%
Даний глинистий грунт носить назву - суглинок, так як:
7% < ІР =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% < ІР = 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 ІL :
або
По показнику текучості - твердий так як:
ІL = -1,22 < 0
д) коефіцієнт пористості:
е = γs/γ 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 < ІР =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% < ІР = 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 ІL :
або
По показнику текучості - текучі так як:
ІL =1,2 > 1
д) коефіцієнт пористості:
е = γs /γ 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 IL . Тому, обчислюємо і аналізуємо величини цих показників:
а) число пластичності Ір:
%
Даний глинистий грунт носить назву - суглинок, так як:
7% < ІР =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% < ІР = 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 ІL :
або
По показнику текучості - тугопластичний так як:
0,25 < ІL = 0,4 < 0,50
д) коефіцієнт пористості:
е = γs/γ 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 | ||
| γf = 1 | γf | γf > 1 | ||
Постійні: - водо-ізоляційний килим - цементна стяжка ( δ = 20 мм, γ = 22 кН/м3 ) - утеплювач ( γ= 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 γn = 4,02 х 0,95 = 3,82 кПа.
Розрахункове навантаження на 1 м2 покриття
q = q* x γn = 4,65 х 0.95 = 4,42 кПа,
де γn = 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 | ||
| γf = 1 | γf | γf > 1 | ||
Постійні : - плитка - цементна стяжка ( δ = 20 мм, γ = 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 γn = 9,42 х 0,95 = 8,95 кПа.
Розрахункове навантаження на 1 м2 перекриття :
q = q* x γn = 11,1 х 0,95 = 10,55 кПа,
де γn = 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 | ||
| γf = 1 | γf | γf > 1 | ||
Постійні : - плитка - цементна стяжка ( δ = 20 мм, γ = 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 γn = 9,43 х 0,95 =8,96 кПа.
Розрахункове навантаження на 1 м2 перекриття над підвалом :
q = q* x γn = 11,03 х 0,95 = 10,48 кПа,
де γn = 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 = Сaer Ch Calt Crel Cdir Cd
де Сaer = 0,8 + 0,6 = 1,4;
Ch –рівний 1;
Crel –рівний 1;
Cdir –рівний 1;
Cd –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 Wm
відносно т.А, м;
м – ширина будинку в осях А-В.
Отже, 
кН
Визначимо нормативне зусилля Vn за формулою :
Vn = V /γfm = 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: N1n = Vn = 3,18 кН;
- розрахункове: N1 = V = 3,62 кН;
б) від покриття :
- нормативне: N2n = qn × 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: N3n = qn ×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: N4n = qn × 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: N5n = 1 м×hбуд ×(1-к)×bст ×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 = N5n × γfn = 79,0 кН×1,1 = 86,9 кН;
Сумарне навантаження:
- нормативне навантаження під підошвою фундаменту:
N = ΣNi n = N1n +N2n + N3n + N4n +N5n = 3,18 + 11,46 + 53,7 + 26,88 + 79,0 = 174,2 кН
- розрахункове навантаження під підошвою фундаменту
N = ΣNi = 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: N1n = qn × 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: N2n = qn ×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: N3n = qn × 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: N6n =qn =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 = ΣNi n = N1n + N2n + N3n + N4n = 137,52 + 644,4 + 322,56 + 69,4 = 1173,9 кН.
- розрахункове навантаження під підошвою фундаменту
N = ΣNi = 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: N1n = Vn = 3,18 кН;
- розрахункове: N1 = V = 3,62 кН;
б) від стін та вікон
- нормативне: N2n = 1 м×hбуд ×bст ×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 = N2n × γfn = 113,3 кН×1,1 = 124,6 кН;
Сумарне навантаження:
- нормативне навантаження під підошвою фундаменту
N = ΣNi n = N1n + N2n =3,18 + 113,3 =116,5 кН.
- розрахункове навантаження під підошвою фундаменту
N = ΣNi = 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;
kz = 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.
γc1 = 1,25 ; γc2 = 1,0 - коефіцієнти умов роботи за табл. Е.7 ДБН при
L / Н = 24/11,6 = 2,1 > 1,50,
γII = 17,85 кН/м3 - оcереднене розрахункове значення питомої ваги грунтів, залягаючих нище підошви фундаментів.
γ`II = 19,2 кН/м3 - оcереднене розрахункове значення питомої ваги грунтів , залягаючих вище підошви фундаментів.
db = 2 м - глибина підвалу;
d1(1) = 1,1 м ; d1(3) = 1,1 м: - глибини закладання фундаментів .
сII = 47 кПа;
φII = 18° ;
Мγ = 0,43 ; Мq = 2,73; Мс = 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
Gф = (0,6*0,58+1*0,3)×25=16,2 кН
Gгр = 0,86×19,2 =16,5 кН
Wу =b2 /6=12 /6=0,2 м3 ;
Сумарний момент відносно осі У рівний:
∑Му = M1гру - M2гру
де Мb - момент від бокового тиску вітру;
M1гру – момент від бокового тиску грунту;
M2гру – 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 hnp =q/γ – висота еквівалентного шару грунту
hnp =q/γ=10/19,2=0,52 м
l – крок колон
Визначимо момент від бокового тиску ґрунту
Визначимо момент від грунту над фундаментом
=Gгр
×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 )
Gф = (1,8×1,8×0,3+1,2×1,2×0,3+0,93 )×25=53,3 кН
Gгр = 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
Gф = (0,6*0,58+0,8*0,4)×25=16,7 кН
Gгр = 0,51×19,0 =9,7 кН
Wу =b2 /6=0,82 /6=0,11 м3 ;
Сумарний момент відносно осі У рівний
∑Му = M1гру - M2гру
Боковий тиск грунту зведемо до зосередженої сили:
де hnp =q/γ – висота еквівалентного шару грунту
hnp =q/γ=10/19,2=0,52 м
l – крок колон
Визначимо момент від бокового тиску ґрунту
Визначимо момент від грунту над фундаментом:
=Gгр
×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 = β ∙ Σσzpi ∙ hi /Еi
Додаткові вертикальні напруження на глибині Z від підошви фундаменту
Вертикальне напруження від власної ваги грунту σzgі на границі шару, розміщеного на глибині z від підошви фундаменту:
де γі , hі – відповідно питома вага і товщина і-го шару грунту.
Нижня границя стискання приймається на глибині z=Hc , де виконується умова
σzp =0.2×σzg
6.1. Визначення осадки фундаменту в 1 - 1.
=48,0 кПа
кПа
σzp0 = p0 - σzg0 = 206,9 - 48,0 = 158,9 кПа
hi = 0,4 х b = 0,4 х 1 = 0,4 м, приймаємо hi = 1,0 м, b = 1,0 м, z = 1,0 м,
η > 10 (стрічковий фундамент)
Z(м) |
d+z (м) |
σzg (кПа) |
0.2x σzg (кПа) |
 |
α | σzp (кПа) |
σzp,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.
η = l/b=1,8/1,8=1
=78,4 кПа
кПа
σzp0 = p0 - σzg0 = 398,0 - 78,4 = 319,6 кПа
hi = 0,4 х b = 0,4 х 1,8 = 0,72 м,приймаємо hi = 1,0 м, b = 1,8 м, z = 1,0 м,
η = 1 (стовпчастий фундамент)
Z(м) |
d+z (м) |
σzg (кПа) |
0.2x σzg (кПа) |
|
α | σzp (кПа) |
σzp,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
σzp0 = p0 - σzg0 = 195,1 - 88,3 = 106,8 кПа
hi = 0,4 х b = 0,4 х 0,8 = 0,32 м, приймаємо hi = 1,0 м, b = 0,8 м, z = 1,0 м,
η > 10 (стрічковий фундамент)
Z(м) |
d+z (м) |
σzg (кПа) |
0.2x σzg (кПа) |
|
α | σzp (кПа) |
σzp,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 ≤ γc Fu /γn
В перерізі 1-1 під підошвою фундаменту залягає шар грунту №31 - глина легка пилувата, напівтверда.
Сумарна вертикальна сила:
Fv
= N + Gгр
+ Gф
= 
= 231,22 кН
Горизонтальне навантаження в даному випадку викликається тільки активним тиском грунту і знаходиться за формулою
Fh
=
Коректуємо значення характеристик несучого грунта з врахуванням коефіцієнтів надійності по грунту γg(c) = 1,5; γg(φ) = 1,15
Умова виконується
Сили граничного тиску основи, визначається за формулою :
Nu = b'l' (Nγ ξγ b'γI + Nq ξq γ'I d + Nc ξc cI )
де b' = b -2 · eb = 1 - 2 · 0,27 = 0,46 м
l` = l - 2 · e1 = 1 м
eb = M/N = 99,9 / 198,52 = 0,27
Коефіцієнт внутрішнього тертя грунту φI = 16°, δ =17
Nγ = 1,47, Nq = 4,64, Nс = 10,02.
Коефіцієнти форми фундаменту:
η = l`/b`=1/0,46=2,1
ξγ = (1-0,25)/ η = (1 – 0,25)/2,1 = 0,36,
ξq = (1 + 1,5)/ η = (1 + 1,5 )/2,1 = 1,2;
ξc = (1+0,3)/ η = (1 + 0,3 )/2,1 = 0,62;
Nu = 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 - 4Ø10 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 γс = 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 ;
γсR = 1,0 ; γсf = 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<Fd /γk ;
де γк = 1,2 – коефіцієнт надійності згідно СНиП 2.02.03-85 ;
Визначимо необхідну кількість паль за формулою:
де Gp – вага ростверку;
Gгр – вага грунту над ростверком;
Gп – вага палі.
Gp =(0,6×0,4×1+0,6×0,58×1×5)×25=49,5 кН
Gп =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 - 4Ø10 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 γс = 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 ;
γсR = 1,0 ; γсf = 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<Fd /γk ;
де γк = 1,2 – коефіцієнт надійності згідно СНиП 2.02.03-85 ;
Визначимо необхідну кількість паль за формулою:
де Gp – вага ростверку;
Gгр – вага грунту над ростверком;
Gп – вага палі.
Gp =(1,5×1,5×0,4+0,93 )×25=40,7 кН
Gп =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».