Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования

«Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»

Высшая инженерная школа
(наименование высшей школы/филиала/института/колледжа)
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине		Механика грунтов

На тему	Определение осадки основания фундамента мелкого заложения

				Выполнил (-а) обучающийся (-аяся):
				Ли Илларион Бронеславович
				(Ф.И.О.)
				Направление подготовки:
				08.03.01 – Строительство
				(код и наименование)
				Курс: II
				Группа: 271601
				Руководитель:
				Вешняков В.А., ассистент
				(Ф.И.О. руководителя, должность / уч.степень / звание)
Отметка о зачете
			(отметка прописью)		(дата)
Руководитель					В.А. Вешняков
			(подпись руководителя)		(инициалы, фамилия)
Архангельск 2018 г

ЛИСТ ДЛЯ ЗАМЕЧАНИЙ

ОГЛАВЛЕНИЕ

НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ.. 5

1 ГРУНТЫ ОСНОВАНИЯ.. 6

1.1 Физические свойства грунтов основания. 6

1.2 Напластование грунтов. 9

2 РАСЧЕТ ОСАДКИ ОСНОВАНИЯ МЕТОДОМ ПОСЛОЙНОГО СУММИРОВАНИЯ.. 10

2.1 Толщина элементарного слоя грунта. 11

2.2 Мощность сжимаемой толщи. 11

2.3 Осадки элементарных слоев и общая осадка. 13

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 16

НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящем текстовом документе использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 25100-2011 Грунты. Классификация

ГОСТ 21.302-2013 Система проектной документации для строительства. Условные графические обозначения в документации по инженерно-геологическим изысканиям

СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений

1 ГРУНТЫ ОСНОВАНИЯ

В данном разделе определяем расчетные характеристики грунтов, необходимые для выполнения раздела 2, и строим схему напластования грунтов с условными графическими инженерно-геологическими обозначениями.

1.1 Физические свойства грунтов основания

Физические характеристики песчаных грунтов определяем по формулам (1.1–1.7), глинистого – по формулам (1.8, 1.9, 1.1-1.5)

Плотность сухого грунта

(1.1)

где – плотность грунта;

– природная влажность грунта.

Коэффициент пористости

(1.2)

где – плотность частиц грунта.

Удельный вес грунта

γ=ρ𝑔,

(1.3)

где – ускорение свободного падения, =9,8 м/с2 ≈10 м/с2.

Удельный вес частиц грунта

(1.4)

Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды

(1.5)

где – удельный вес воды, =10 кН/м3.

Влажность при полном водонасыщении

((1.6)

где – плотность воды, принимаемая равной 1 г/см3.

Коэффициент водонасыщения

((1.7)

Число пластичности

((1.8)

где – влажность на границе текучести;

– влажность на границе раскатывания.

Показатель текучести

((1.9)

1.1.1 Песок пылеватый

– Песок средней плотности, 0,600 < e ≤0,800 (таблица Б.12 ГОСТ 25100),

– маловлажный (таблица Б.11 ГОСТ 25100).

Песок пылеватый, средней плотности, маловлажный.

1.1.2 Песок крупный

– Песок средней плотности, 0,550 < e ≤0,700 (таблица Б.12 ГОСТ 25100),

– влажный (таблица Б.11 ГОСТ 25100)

Песок крупный, средней плотности, влажный.

1.1.3 Глинистый грунт

– суглинок (таблица Б.16 ГОСТ 25100),

– текучепластичный (таблица Б.19 ГОСТ 25100),

Значения .и не определяем, т.к. суглинок является водонепроницаемым грунтом.

Суглинок текучепластичный.

1.2 Напластование грунтов

На рисунке 1.1 представлена схема напластования грунтов. Условные графические инженерно-геологические обозначения приняты по таблицам 3 и 4 ГОСТ 21.302.

Рисунок 1.1 – Схема напластования грунтов

2 РАСЧЕТ ОСАДКИ ОСНОВАНИЯ МЕТОДОМ ПОСЛОЙНОГО СУММИРОВАНИЯ

Определение осадки методом послойного суммирования выполняем в соответствии с положениями СП 22.13330. Расчетная схема со всеми необходимыми построениями представлена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Расчетная схема для определения осадки основанияметодом послойного суммирования

2.1 Толщина элементарного слоя грунта

Разбиваем массив грунта, находящийся ниже подошвы фундамента на однородные элементарные слои толщиной

(2.1)

где – ширина подошвы фундамента.

м.

Принимаем равным и 0,4 м.

2.2 Мощность сжимаемой толщи

2.2.1 Эпюра вертикальных напряжений от собственного веса грунта

Вертикальные напряжения от собственного веса грунта определяем по формуле

(2.2)

где – удельный вес j-ого слоя грунта;

– толщина (мощность) j-ого слоя грунта;

– число слоев, расположенных выше рассматриваемой глубины и отличающихся удельным весом.

=2,0 м кПа;

=2,4 м кПа;

=2,4 м

кПа;

=6,4 м

=112,07 кПа.

2.2.2 Эпюра вертикальных напряжений от внешней нагрузки

Вертикальные напряжения от внешней нагрузки определяем для каждой границы элементарного слоя по формуле

(2.3)

где – табличный коэффициент [1], принимаемый в зависимости от соотношения размеров подошвы фундамента и относительной глубины ;

– среднее давление под подошвой фундамента.

Расчет сведем в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 – Вертикальные напряжения от внешней нагрузки


		1,000	180,0
0,4	0,8	0,880	158,4
0,8	1,6	0,640	115,2
1,2	2,4	0,480	86,4
1,6	3,2	0,370	66,6
		0,300	54,0
2,4	4,8	0,252	45,4
2,8	5,6	0,224	40,3
3,2	6,4	0,192	34,6
3,6	7,2	0,166	29,9
		0,150	27,0
4,4	8,8	0,134	24,1
4,8	9,6	0,118	21,2
5,2	10,4	0,106	19,1

2.2.3 Нижняя граница сжимаемой толщи

Определяем положение нижней границы сжимаемой толщи, которая находится на глубине , где выполняется условие

(2.4)

Точка пересечения эпюр и располагается на глубине 3,024 м (рисунок 2.1), а значит, граница условной сжимаемой толщи находится в слое «слабого» грунта ( МПа). Высокую деформируемость такого слоя учитываем включением в условную сжимаемую толщу дополнительных элементарных слоев «слабого» грунта, для этого строим эпюру . Точка пересечения эпюр и располагается на глубине 4,825 м. Для упрощения построений и расчетов положение нижней границы условной сжимаемой толщи принимаем на глубине положения нижней границы элементарного слоя, в котором произошло пересечение этих эпюр, т.е на глубине 5,2 м.

2.3 Осадки элементарных слоев и общая осадка

Осадку элементарного слоя основания фундамента определяют по формуле

(2.5)

где – безразмерный коэффициент, равный 0,8;

– среднее давление под подошвой фундамента;

– среднее значение вертикального нормального напряжения от внешней нагрузки в i-ом слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

– толщина (мощность) i-ого слоя грунта;

– модуль деформации i-ого слоя грунта;

– среднее значение вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта.

Вертикальные напряжения от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта, для каждой границы элементарных слоев, входящих в сжимаемую толщу, определяем по формуле

(2.6)

где – табличный коэффициент [1], принимаемый в зависимости от соотношения размеров котлована и относительной глубины ;

– вертикальное напряжение от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента, кПа.

Значение соответствует значению на глубине заложения подошвы фундамента

=1,2 м кПа;

Расчет значений для каждой границы элементарных слоев, входящих в сжимаемую толщу, сведем в таблицу 2.2

Таблица 2.2 – Вертикальные напряжения от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта

, м			, кПа
	0,00	1,000	19,9
0,4	0,04	1,000	19,9
0,8	0,08	1,000	19,9
1,2	0,12	0,999	19,9
1,6	0,16	0,998	19,9
	0,20	0,997	19,9
2,4	0,24	0,994	19,8
2,8	0,28	0,991	19,7
3,2	0,32	0,987	19,7
3,6	0,36	0,982	19,6
	0,40	0,976	19,4
4,4	0,44	0,969	19,3
4,8	0,48	0,961	19,1
5,2	0,52	0,952	19,0

Расчет осадок элементарных слоев выполняем в табличной форме (таблица 2.3).

Таблица 2.3 – Расчет осадок элементарных слоев

, м

, кПа

кПа

, кПа

кПа

, кПа

, м

, МПа

, мм

0,0

19,9

4,0

180,0

19,9

169,2

19,9

149,3

0,4

11,0

4,34

0,4

26,6

5,3

158,4

19,9

136,8

19,9

116,9

0,4

11,0

3,40

0,8

33,2

6,6

115,2

19,9

100,8

19,9

80,9

0,4

20,0

1,29

1,2

37,3

7,5

86,4

19,9

76,5

19,9

56,6

0,4

6,5

2,79

1,6

41,3

48,4

8,3

9,7

66,6

19,9

60,3

19,9

40,4

0,4

6,5

1,99

2,0

55,6

11,1

54,0

19,9

49,7

19,8

29,8

0,4

6,5

1,47

2,4

62,7

12,5

45,4

19,8

42,8

19,8

23,1

0,4

6,5

1,14

2,8

69,9

14,0

40,3

19,7

37,4

19,7

17,7

0,4

6,5

0,87

3,2

77,0

15,4

34,6

19,7

32,2

19,6

12,6

0,4

6,5

0,62

3,6

84,1

16,8

29,9

19,6

28,4

19,5

8,9

0,4

6,5

0,44

4,0

91,3

18,3

27,0

19,4

25,6

19,4

6,2

0,4

6,5

0,30

4,4

98,4

19,7

24,1

19,3

22,7

19,2

3,5

0,4

6,5

0,17

4,8

105,6

21,1

21,2

19,1

20,2

19,1

1,1

0,4

6,5

0,05

5,2

112,7

22,5

19,1

19,0

Общая осадка определяется суммированием осадок элементарных слоев

(2.7)

где – количество элементарных слоев грунта в сжимаемой толще

18,88 мм.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Заручевных, И.Ю. Механика грунтов в схемах и таблицах: учебное пособие / И.Ю. Заручевных, А.Л. Невзоров. – СПб.: «Недра», 2006. – 112 с.