Механика грунтов. Механика 2. Контрольная работа по дисциплине Механика грунтов
 Скачать 274.5 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский политехнический университет» Направление: Строительство Профиль: Промышленное и гражданское строительство Форма обучения: заочная КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по дисциплине «Механика грунтов» зачетная книжка №2118152 Выполнил студент группы _________________/ / (подпись) И.О. Фамилия Проверил: кандидат технических наук ____________ // (подпись) И.О. Фамилия Оценка ______________ Дата_________________ 2021г. Пример 4.1. Требуется определить глубину сжимаемой толщи для столбчатого фундамента 1,3х1,3 методами элементарного послойного суммирования и эквивалентного слоя грунта. Исходные данные: глубина заложения фундаментов d = 1,2 м, PII=220 кПа Инженерно-геологические условия участка строительства представлены следующими напластованиями грунтов: 1. Суглинок тугопластичный: толщина h1 = 2,1 м; γ1,II = 16,2 кН /м3; E1 = 9 МПа; N=0,35 2. Песок мелкий средней плотности: толщина h2 = 2,6 м; γ2,II = 17,2 кН /м3; E2 = 8 МПа; N=0,25 3. Супесь пластичная: толщина h3 = 4,1 м; γ3,II = 18,2 кН / м3; E3 = 11 МПа; N = 0,30. Решение: Методом послойного суммирования Определяем ординаты эпюры природного давления по формуле: ∑ = γ i⋅ σi . σ zg0 =16,2*1,2=19,44 кПа Верхняя ордината эпюры на уровне подошвы определяем по формуле: σ zp= p- σ zg0 σ zp=220-19,44=200,56 кПа Ординаты эпюры дополнительного осадочного напряжения определяем по формуле: σ zp i = p0 * αi где αi – коэффициент затухания напряжений, зависящий от геометрических параметров фундамента (η=l/b) и от относительной глубины рассматриваемой точки (ζ=2z/b). Все необходимые для построения эпюр природного давления и дополнительного давления, а также для определения нижней границы сжимаемой толщи вычисления сводим в таблицу. Hmin = b / 2 при b ≤ 10 м;=1,3/2=0,65 м. Примем условие σ zp = 0,2 σ zg. Таблица 1
Осадка составила s=2,3 см. Hc=3,5 м Методом эквивалентного слоя Осадка слоистого основания методом эквивалентного слоя вычисляется по формуле:  *mv – средневзвешенное значение относительного коэффициента сжимаемости в пределах сжимаемой толщи Нс.  – мощность эквивалентного слоя. – коэффициент эквивалентного слоя, для определения коэффициента эквивалентного слоя принимается среднее значение коэффициентов относительной поперечной деформации грунтов, лежащие в сжимающей толще. Т.к. для суглинка ν = 0,35, для песка ν = 0,25, а для супеси ν = 0,3 то для определения коэффициента эквивалентного слоя принимаем νо = 0,3. Для определения средней осадки жесткого фундамента при η =1 и νо = 0,3 коэффициент эквивалентного слоя, принимаемый по таблице Aω=Aωт= 1,08.Фундамент следует считать обладающим конечной жёсткостью (  ). hэ=Aωm b = 1,08·1,23= 1,33 м.Так как основание слоистое, находим глубину сжимаемой толщи Нс=2hэ=2*1,33=2,66 м. Вывод: Полученные результаты сжимаемой толщи 3,5 м и 2,66 м. Результаты сходимы. Пример 5.2. Требуется определить осадку ленточного фундамента шириной b = 1,2 м методом эквивалентного слоя грунта, возведенного на слоистом основании Исходные данные: глубина заложения фундаментов d = 1,2 м, Pdop=220 кПа Инженерно-геологические условия участка строительства представлены следующими напластованиями грунтов: 1. Суглинок тугопластичный: толщина h1 = 2,1 м; γ1,II = 16,2 кН /м3; E1 = 9 МПа; N=0,35 2. Песок мелкий средней плотности: толщина h2 = 2,6 м; γ2,II = 17,2 кН /м3; E2 = 8 МПа; N=0,25 3. Супесь пластичная: толщина h3 = 4,1 м; γ3,II = 18,2 кН / м3; E3 = 11 МПа; N = 0,30.  Рисунок – К расчету Решение: Определим толщину эквивалентного слоя грунта. Вначале, учитывая слоистость основания, вычислим осредненное значение коэффициента поперечного расширения νm. (0,35*0,9+0,25*2,6+0,3*4,1)/7,6=0,29 Из табл. 4.1 при νm = 0,29 значение A ωconst = 2,58. Тогда he = A ω · b = 2,58 · 1,2 = 3,1 м Вычислим глубину сжимаемой толщи: Нс = 2 · he = 2 · 3,1 = 6,2 м Определим осредненное значение коэффициента относительной сжимаемости слоистого основания: Осреднённое (средневзвешенное) значение относительного коэффициента сжимаемости  определяется по формуле: ,где:  – относительный коэффициент сжимаемости i–го слоя грунта в пределах сжимаемой толщи Hc ; – мощность i-го слоя; – расстояние от середины i-го слоя до нижней границы сжимаемой толщи  . Тогда осадка фундамента составит:  S=220*3,1*2,35*10-5=1,6 см Пример 5.3. Требуется определить осадку отдельно стоящего фундамента шириной bxl= 1,2 мx1,2 м методом эквивалентного слоя грунта, возведенного на слоистом основании Исходные данные: глубина заложения фундаментов d = 1,2 м, Pdop=220 кПа Инженерно-геологические условия участка строительства представлены следующими напластованиями грунтов: 1. Суглинок тугопластичный: толщина h1 = 2,1 м; γ1,II = 16,2 кН /м3; E1 = 9 МПа; N=0,35 2. Песок мелкий средней плотности: толщина h2 = 2,6 м; γ2,II = 17,2 кН /м3; E2 = 8 МПа; N=0,25 3. Супесь пластичная: толщина h3 = 4,1 м; γ3,II = 18,2 кН / м3; E3 = 11 МПа; N = 0,30.  Рисунок – К расчету Решение: Определим толщину эквивалентного слоя грунта. Вначале, учитывая слоистость основания, вычислим осредненное значение коэффициента поперечного расширения νm. (0,35*0,9+0,25*2,6+0,3*4,1)/7,6=0,29 Из табл. 4.1 при νm = 0,3 значение A ωconst = 1,06. Тогда he = A ω · b = 1,06 · 1,2 = 1,27 м Вычислим глубину сжимаемой толщи: Нс = 2 · he = 2 · 1,27 = 2,54 м Определим осредненное значение коэффициента относительной сжимаемости слоистого основания: Осреднённое (средневзвешенное) значение относительного коэффициента сжимаемости определяется по формуле: ,где: – относительный коэффициент сжимаемости i–го слоя грунта в пределах сжимаемой толщи Hc ; – мощность i-го слоя; – расстояние от середины i-го слоя до нижней границы сжимаемой толщи . Тогда осадка фундамента составит: S=220*1,27*2,63*10-5=0,7 см Пример 6.1. Требуется определить осадку ж/б плитного фундамента высотного здания размером 14×14 м Исходные данные: глубина заложения фундамента d =1,2 м, среднее давление по подошве рII = 220 кПа. Грунтовые условия площадки строительства сверху вниз представлены следующими напластованиями грунтов: Суглинок h1 = 4,1 м; Е1 = 12 МПа; Песок мелкий h2 = 6,6 м; Е2 = 17 Мпа Супесь h3 = 4,1 м; Е3 = 11 МПа Решение: Определим расчетную толщину слоя по формуле (6.2) для двух случаев (основание сложено только песчаными и только пылеватоглинистыми грунтами (при рII = 220 кПа, коэффициент kp = 0,92)):  Hc = (6 + 0,1 · 14)· 0,92 = 6,8 м; Hsl = (9 + 0,15 · 14)· 0,92 = 10,2 м; hsl = 10,2 – 6,6 = 3,6 м. Тогда по формуле (6.3)  Н = 6,8 + 3,6 / 3 = 8 м Определим коэффициенты kc и km. При ζ1 = 2 Н / b = 2 · 8 / 14 =1,14, по табл. 6.1 kc = 1,3. При Е > 10 МПа и 10 Определим коэффициенты ki по табл. 6.3, учитывая η = l / b = 14/ 14 = 1,0: при ξ1 = 2 · 6,6 / 14 = 0,94 k1 = 0,24; при ξ2 = 2 · 8 / 14 = 1,14 k2 = 0,27 Вычислим значение осадки фундамента по формуле (6.1): S = (pbkc) / km [ Σ(ki – ki–1) / Ei] = (0,22 · 14 · 1,3 / 1,35) [(0,24 – 0) / 17 + (0,27 – 0,24) / 11,5] = 4,96 cм. Исходные данные Исходные данные: Здание проектируется для г.Казани (нормативная глубина промерзания грунта dfn =1,65м). Здание многоэтажное каркасного типа, с железобетонными колоннами квадратного сечения с размерами сторон bc×hc=0,3×0,3 м, соотношение длины здания к его высоте L/H = 2. Материал фундамента – бетон класса В15 (Rbt=0,75МПа). ИГЭ-1 – суглинок, h1= 2м, γ1= 19,1кН/м3 , φ=28°, с=7 кПа. При IL=0,33 и е=0,6 начальное расчетное сопротивление R0=255,2кПа (табл.П 2.1 приложения 2). ИГЭ-2 – песок, h2= 3,5м, γ2= 18,7 кН/м3 . ИГЭ-3 –глина, h3= 3,0м, γ3= 20,7кН/м3 . Нагрузка на обрез фундамента – NII =900кН, MII =50кН·м,  Решение 1. Определение предварительной высоты фундамента по конструктивным требованиям Исходя из условий жесткой заделки колонны в фундаменте, определяем минимальную высоту фундамента: Hf = hcf + 0,2=0,45+0,2=0,65м, где hcf = hз + 0,05м=0,4+0,05=0,45м; hз – глубина заделки колонны в стакан фундамента: hз = (1,0…1,5) hc = 1·hc = 0,3м; hз = k∙ds= 25·16 = 400мм = 0,4м, принимаем наибольшее значение hз = 0,4м. Минимальная высота фундамента под железобетонные колонны для одноэтажных и многоэтажных зданий из условий надежного защемления фундамента в грунте равна Hf = 1,5 м. Высоту фундамента по конструктивным требованиям принимаем Hf=1,5 м.  2. Определение глубины заложения фундамента Определяем расчетную глубину промерзания df несущего слоя грунта (коэффициент, учитывающий температурный режим здания kh =0,6, по табл. П2.10 приложения 2): df = kh∙dfn = 0,61,65 = 0,99 м. Определяем глубину заложения фундамента d по конструктивным требованиям: d ≥ Hf = 1,5 м. Так как расчётная глубина промерзания грунта df меньше, чем конструктивная глубина заложения фундамента d, то в качестве расчётной глубины заложения фундамента принимаем большую из них, т.е. d = 1,5 м. 3. Определение размеров подошвы фундамента Принимаем соотношение размеров сторон подошвы фундамента =0,75. Исходя из принятого соотношения сторон, определяем предварительные (ориентировочные) размеры подошвы фундамента:   Тогда длина подошвы фундамента lf определяется по формуле   Округляем значения размеров подошвы фундамента кратными 0,3м в большую сторону: bf =1,8м, lf =2,4м. Уточняем расчетное сопротивление грунта основания R.  где с1 = 1,2; с2 = 1,06; k = 1,0; kz = 1,0, для = 28 → М = 0,98, Мq = 4,93, Мс = 7,4, сII = 7 кПа; II 1 19,1 кН/м3 , II – осредненное значение удельного веса грунтов ниже подошвы фундамента:   где 1 – удельный вес грунта ИГЭ-1 (см. выше); 2 – удельный вес грунта ИГЭ-2; 3 – удельный вес грунта ИГЭ-3;  ;Определяем максимальное и минимальное краевое давление и среднее давление под подошвой внецентренно нагруженного фундамента в предположении линейного распределения напряжений в грунте.   где W – момент сопротивления подошвы фундамента, определяется по формуле      Все условия выполняются. Недонапряжение при этом составляет   Необходимо произвести корректировку размеров фундамента.   Округляем значения размеров подошвы фундамента кратными 0,3м: bf =1,8м, lf =2,1 м.       Следовательно, фундамент запроектирован экономично. Окончательно принимаем размеры подошвы фундамента bf = 1,8 м, lf = 2,1 м. 4. Конструирование фундамента Определяем расчётную высоту фундамента:  где NI – расчётная нагрузка, передаваемая колонной на уровне обреза фундамента, NI = f ∙NII = 1,2900 = 1080 кН;    Определяем требуемую расчетную высоту плитной части фундамента hpl по формуле: hpl = h0pl + as = 0,41 + 0,04 = 0,45 м > 0,3 м, условие выполняется. Определяем расчетную высоту фундамента Hf по формуле: Hf = hpl + hсf = 0,45 + 0,45 = 0,9 м. Полученную высоту фундамента Hf округляем в большую сторону кратно 0,3 м. Принимаем Hf = 0,9 м. Так как высота фундамента, принятая по конструктивным требованиям, больше высоты фундамента, требуемой по расчету, то в качестве расчетной принимаем большую из них, т.е. Hf = 1,5 м. Конструирование фундамента выполняем в следующей последовательности. Назначаем количество и высоту ступеней фундамента, принимая их кратно 0,15 м. Так как h0pl = 0,41 м 0,45 м, то принимаем одну ступень фундамента, при этом высоту ступени назначаем равной 0,3 м, т.е. h1 = 0,3 м. Проверяем условие (1.17), согласно которому принятые размеры консолей ступеней должны находиться в следующих пределах: сi = (1 2,5)hi , = (1 2,5)0,3 = 0,3 0,75 м. Полученные размеры консолей ступени во взаимно перпендикулярных направлениях составляют 0,45 м и 0,6 м, что в вышеуказанных пределах. Таким образом, окончательная высота плитной части фундамента принимается hpl = 0,3 м, а окончательная рабочая высота плитной части фундамента h0pl = hpl – as = 0,3– 0,04 = 0,26 м.  |