Механика грунтов

Вариант №16

Исходные данные

 

1. Песок средней крупности

- для расчета по несущей способности:  γ = 17,2 кН/м³ ,  φ = 32;

 - для расчета по деформации: γ = 20,1 кН/м³ ,  φ = 38;

W = 0,16,  γ_s = 26,4 кН/м³ , Е = 40000 кПа

 

2. Супесь легкая пылеватая с растительными остатками

- для расчета по несущей способности:  γ = 16,4 кН/м³ ,  φ = 20^ْ, с = 6 кПа;

- для расчета  по деформации: γ = 19,2 кН/м³ ,  φ = 24ْ , с = 8 кПа;

W = 0,22, W_L = 0,24, W_p =0,18,  

γ_s = 26,5 кН/м³ , Е = 14000кПа

 

3. Суглинок тяжелый с включением гравия и гальки

- для расчета по несущей способности:  γ = 15,5 кН/м³ ,  φ = 15^ْ, с = 15 кПа;

- для расчета  по деформации: γ = 18,2 кН/м³ ,  φ = 18ْ , с = 20 кПа;

W = 0,31, W_L = 0,39, W_p =0,26,  

γ_s = 26,7 кН/м³ , Е = 9000кПа

 

Оценка инженерно-геологических

и гидрогеологических условий

 

Определение физико-механических свойств грунтов

 

                                       Песок

 

- плотность скелета:

17,32 кН/м³

 

- коэффициент  пористости:

0,524

 

- пористость:

0,343

 

- полная влагоемкость:

0,2

 

- степень влажности:

0,8

 

 

- удельный вес с учетом взвешивающего  действия воды:

 

(26,4 – 10)*(1 – 0,345) = 10,742 кН/м³

 

- коэффициент относительной сжимаемости:

,    ,  ν = 0,25

0,83

2,075*10^-5 кПа^-1

 

-коэффициент  сжимаемости:

2,075*(1+0,526)* 10^-5 = 3,166*10^-5 кПа^-1 ≈0,03 МПа^-1

 

По плотности сложения песок плотный, т.к. коэффициент пористости

 е = 0,526 < 0,55; по величине модуля деформации Е = 40МПа он относится к слабосжимаемым грунтам (Е≥15 МПа)

 

Супесь

 

- плотность скелета:

15,70 кг/м³

 

- коэффициент пористости:

0,688

 

- пористость:

0,408

 

- полная  влагоемкость:

0,260

 

- степень  влажности:

0,85

 

- удельный  вес с учетом взвешивающего действия воды:

(26,5 – 10)*(1 – 0,408) = 9,8 кН/м³

 

- число пластичности:

0,24 – 0,18 = 0,06

 

 

- показатель  текучести:

0,67

 

- коэффициент относительной сжимаемости:

,    ,  ν = 0,27

0,8

5,7*10^-5 кПа^-1 = 0,057 МПа^-1

 

-коэффициент сжимаемости:

0,057*(1+0,688) = 0,096 МПа^-1

 

Супесь по консистенции – пластичная, т.к. ее индекс текучести I_L = 0,67 <1; по величине модуля деформации Е = 14 МПа относится к среднесжимаемым грунтам

(5 МПа <E< 15МПа).

 

                                                        Суглинок

 

- плотность скелета:

13,90 кг/м³

 

- коэффициент  пористости:

0,921

 

- пористость:

0,479

 

- полная  влагоемкость:

0,345

 

- степень  влажности:

0,9

 

- удельный  вес с учетом взвешивающего  действия воды:

(26,7 – 10)*(1 – 0,479) = 8,7 кН/м³

 

- число пластичности:

0,39 – 0,26 = 0,13

 

 

 

- показатель текучести:

0,38

 

- коэффициент относительной сжимаемости:

,    ,  ν = 0,3

0,26

 =0,029 МПа^-1

 

-коэффициент сжимаемости:

0,029*(1+0,921) = 0,056 МПа^-1

 

Суглинок по консистенции – тугопластичный, т.к. его индекс текучести I_L = 0,38

(0,25 < I_L ≤ 0,50); по величине модуля деформации Е = 9 МПа относится к сильносжимаемым грунтам (5 МПа <E< 15МПа).

 

Для песка и супеси для данного  района строительства (г. Санкт-Петербург) нормативная глубина промерзания  - 1,2 м.

 

Глубину заложения фундамента принимаем  из расчета:

 d_fn = 1,2 x 1,2 = 1,44 м.~ 1,5м

 

  Определение расчетного сопротивления грунта

 

Расчетное сопротивление грунта находится  по формуле:

где γ_с1, γ_с2 – коэф. условий работы;

      Mγ,  M_q,  M_c – коэф. принимаемые по СНиП 2.02.01-83;

      b=1 – ширина подошвы фундамента;

      γ_II – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже              рассматриваемой отметки;

      γ’_II – то же, залегающих выше рассматриваемой отметки;

      c_II – расчетное значение удельного сцепления грунта;

      d₁ – расстояние от уровня природного рельефа до рассматриваемой отметки.

Принимаем , γ_с2 =1, k = 1,  k_z =1.

 

Вычислим расчетное сопротивление  несущего слоя (супеси) на глубине заложения  фундамента d₁ = 1,5

Для супеси с углом внутреннего  трения φ = 24ْ

Mγ = 0,72,  M_q = 3,87,  M_c = 6,45;

γ_с1 = 1,1.

с = 8 кПа

кН/м³

 

γ’_II = 19,2 кН/м³

1,1 x 170 = 186 кПа

 

Определим расчетное сопротивление  грунтов на отметках выше и ниже их границ на 0,5м. 

 

Для R₁

 кН/м³

γ’_II = 19,2 кН/м³

1,1 x 133,1 = 146 кПа

 

Для R₂.

 

 кН/м³

 кН/м³

1,1 x 253,8 = 279 кПа

 

Расчетные характеристики для суглинка (φ = 18ْ)

Mγ = 0,43,  M_q = 2,73,  M_c = 5,31;

γ_с1 = 1,2.

с = 20 кПа

 

Для R₃

 

 кН/м³

 кН/м³

 

1,2 x 272,1 = 326 кПа

 

Для R₄

 

 кН/м³

 кН/м³

1,2 x 399 = 479 кПа

Определение несущей  способности основания

 

 Вертикальная составляющая  силы предельного сопротивления  определяется по формуле:

 

Приведенные длину и ширину фундамента принимаем:

L’ = 6 м

b’ = 1 м

 

Безразмерные коэффициенты несущей способности (φ_I=20°):

N_γ = 2,88, N_q = 6,40, N_c = 14,84

 

Коэффициенты формы фундамента:

при 

 

Расчетное значение удельного веса грунта, находящегося в пределах возможной призмы выпирания (H_c=6,5 м) ниже/выше подошвы фундамента:

 

- для супеси: γ = 16,4 кН/м³, γ_sb = 8,4 кН/м³

- для суглинка: γ = 15,5 кН/м³ ,    γ_sb = 7,4 кН/м³

 

 кН/м³

 кН/м³

 

Глубина заложения фундамента d = 1,5 м

Удельное сцепление грунта C_I = 6 кПа

 

Подставив все значения в формулу  для определения несущей способности, получим:

6 x 346 = 2076 кПа

 

Нагрузка от здания:N=ApII, p=γƒ pII=1х 88,6=88,6 следовательно ,

N=88,6x1x6=531,6кН

  

 

γc – 1,1 для супеси

γn - 1,15 для II категории зданий

531,6 < 1,1/1,15 х 2076

531,6 < 2170

Несущая способность основания  обеспечена.