Реферат: Механіка грунтів, основи та фундаменти

--PAGE_BREAK--
де n = 3 – кількість поверхів.

Нормативне навантаження на <metricconverter productid=«1 м2» w:st=«on»>1 м2 перекриття :
qn = q*(n)x γn= 9,42 х 0,95 = 8,95 кПа.
Розрахункове навантаження на <metricconverter productid=«1 м2» w:st=«on»>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, <img width=«62» height=«22» src=«ref-1_1576513635-152.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043">



4,9

1,2

5,88

Разом: q* = g + v =



9,43

-

11,03



Понижуючий коефіцієнт
<img width=«265» height=«44» src=«ref-1_1576513787-557.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">
де n = 3 – кількість поверхів.

Нормативне навантаження на <metricconverter productid=«1 м2» w:st=«on»>1 м2 перекриття над підвалом :
qn = q*(n)x γn= 9,43 х 0,95 =8,96 кПа.
Розрахункове навантаження на <metricconverter productid=«1 м2» w:st=«on»>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
<img width=«88» height=«26» src=«ref-1_1576515053-223.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045">
<img width=«26» height=«26» src=«ref-1_1576515276-114.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046"> – коефіцієнт надійності за граничним розрахунковим значенням вітрового навантаження <img width=«66» height=«26» src=«ref-1_1576515390-172.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047">;

<img width=«18» height=«20» src=«ref-1_1576515562-93.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048"> – 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.





         <img width=«32» height=«22» src=«ref-1_1576515655-120.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049">  — площа стіни шириною 1 м і висотою 3,0 м






Знайдемо суму моментів горизонтальних вітрових зусиль відносно точки А ( точка на рівні відмітки землі: -0,200 м).
<img width=«71» height=«30» src=«ref-1_1576516199-329.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053"> або <img width=«106» height=«30» src=«ref-1_1576516528-342.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054">
де <img width=«22» height=«22» src=«ref-1_1576516870-105.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055"> – розрахункове вітрове навантаження на стіну і-го поверху, кН;

<img width=«15» height=«22» src=«ref-1_1576516975-184.coolpic» v:shapes="_x0000_i1056"> – плече сили Wm відносно т.А, м;

<img width=«64» height=«22» src=«ref-1_1576517159-368.coolpic» v:shapes="_x0000_i1057"> м – ширина будинку в осях А-В.
Отже, <img width=«309» height=«44» src=«ref-1_1576517527-634.coolpic» v:shapes="_x0000_i1058"> кН
Визначимо нормативне зусилля Vn за формулою :
Vn = V /γfm = 3,62 /1,14= 3,18 кН.






Схема вітрового навантаження

<img width=«570» height=«581» src=«ref-1_1576518161-9610.coolpic» v:shapes="_x0000_i1059">
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:
<img width=«240» height=«44» src=«ref-1_1576527771-597.coolpic» v:shapes="_x0000_i1060">
— 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 = ΣNin = 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 = ΣNin = 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

<img width=«599» height=«389» src=«ref-1_1576528368-5542.coolpic» v:shapes="_x0000_i1061">
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 = ΣNin = 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: <img width=«245» height=«46» src=«ref-1_1576533910-548.coolpic» v:shapes="_x0000_i1062"> м2 <img width=«96» height=«43» src=«ref-1_1576534458-263.coolpic» v:shapes="_x0000_i1063"> м
3.1.2.   По перерізу 3 – 3
31 шар грунту: <img width=«253» height=«46» src=«ref-1_1576534721-554.coolpic» v:shapes="_x0000_i1064"> м2 <img width=«107» height=«43» src=«ref-1_1576535275-278.coolpic» v:shapes="_x0000_i1065"> м
 


3.2.          Визначення розрахункового опору ґрунту
<img width=«432» height=«44» src=«ref-1_1576535553-950.coolpic» v:shapes="_x0000_i1066">,
де b1 =0,8 м; b3 = 0,54 м; — ширина підошви фундаментів у відповідних перерізах;

kz = 1 ( при b < <metricconverter productid=«10 м» w:st=«on»>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 = <metricconverter productid=«2 м» w:st=«on»>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
<img width=«532» height=«44» src=«ref-1_1576536503-1046.coolpic» v:shapes="_x0000_i1067"> кПа
Уточнене значення ширини підошви фундаменту:
<img width=«256» height=«46» src=«ref-1_1576537549-557.coolpic» v:shapes="_x0000_i1068"> м2 <img width=«97» height=«43» src=«ref-1_1576538106-259.coolpic» v:shapes="_x0000_i1069"> 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:
<img width=«541» height=«44» src=«ref-1_1576538365-1052.coolpic» v:shapes="_x0000_i1070">    продолжение
--PAGE_BREAK-- кПа

Уточнене значення ширини підошви фундаменту
<img width=«265» height=«46» src=«ref-1_1576539417-575.coolpic» v:shapes="_x0000_i1071"> м2 <img width=«108» height=«43» src=«ref-1_1576539992-281.coolpic» v:shapes="_x0000_i1072"> 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
<img width=«244» height=«46» src=«ref-1_1576540273-547.coolpic» v:shapes="_x0000_i1073"> 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
<img width=«432» height=«44» src=«ref-1_1576535553-950.coolpic» v:shapes="_x0000_i1074">,
По розрізу 2-2
<img width=«544» height=«44» src=«ref-1_1576541770-1061.coolpic» v:shapes="_x0000_i1075"> кПа
Уточнене значення ширини підошви фундаменту:
<img width=«256» height=«46» src=«ref-1_1576542831-573.coolpic» v:shapes="_x0000_i1076"> м2

Підошву фундаменту приймаємо 1,8х1,8 м (А =3,24 м2)
<img width=«541» height=«44» src=«ref-1_1576543404-1056.coolpic» v:shapes="_x0000_i1077"> 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
<img width=«294» height=«52» src=«ref-1_1576544460-856.coolpic» v:shapes="_x0000_i1078">

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
<img width=«306» height=«52» src=«ref-1_1576545316-1165.coolpic» v:shapes="_x0000_i1079">
де hnp=q/γ – висота еквівалентного шару грунту




hnp=q/γ=10/19,2=0,52 м
l – крок колон
<img width=«415» height=«54» src=«ref-1_1576546481-1586.coolpic» v:shapes="_x0000_i1080">
Визначимо момент від бокового тиску ґрунту
<img width=«484» height=«56» src=«ref-1_1576548067-1909.coolpic» v:shapes="_x0000_i1081">
Визначимо момент від грунту над фундаментом
<img width=«40» height=«30» src=«ref-1_1576549976-155.coolpic» v:shapes="_x0000_i1082">=Gгр×е=16,5×0,4=6,6 кНм
Отже, виконаємо перевірку правильності підібраних розмірів підошви фундаменту
<img width=«432» height=«50» src=«ref-1_1576550131-1590.coolpic» v:shapes="_x0000_i1083"> кПа

<img width=«97» height=«27» src=«ref-1_1576551721-383.coolpic» v:shapes="_x0000_i1084"> кПа; <img width=«106» height=«25» src=«ref-1_1576552104-398.coolpic» v:shapes="_x0000_i1085"> кПа; <img width=«106» height=«27» src=«ref-1_1576552502-434.coolpic» v:shapes="_x0000_i1086"> кПа < R= 431,6 кПа






Схема фундаменту (Розріз 1-1)

<img width=«373» height=«342» src=«ref-1_1576552936-4990.coolpic» v:shapes="_x0000_i1087">

5.2.          Центрально-стиснутий фундамент в перерізі 2-2.
Прийнято розміри підошви фундаменту 1,8х1,8 м (А = 3,24 м2)
<img width=«224» height=«50» src=«ref-1_1576557926-629.coolpic» v:shapes="_x0000_i1088">

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:
<img width=«320» height=«50» src=«ref-1_1576558555-1273.coolpic» v:shapes="_x0000_i1089">
Отже, умова виконується.




Схема фундаменту (Розріз 2-2)

<img width=«390» height=«370» src=«ref-1_1576559828-4062.coolpic» v:shapes="_x0000_i1090">
5.3.          Позацентрово-стиснутий фундамент в перерізі 3-3.
Прийнято розміри підошви фундаменту 0,8 м

Перевірку правильності підібраних розмірів фундаменту проведемо за формулою
<img width=«294» height=«52» src=«ref-1_1576544460-856.coolpic» v:shapes="_x0000_i1091">

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:
<img width=«306» height=«52» src=«ref-1_1576545316-1165.coolpic» v:shapes="_x0000_i1092">
де hnp=q/γ – висота еквівалентного шару грунту
hnp=q/γ=10/19,2=0,52 м
l – крок колон
<img width=«415» height=«54» src=«ref-1_1576546481-1586.coolpic» v:shapes="_x0000_i1093">
Визначимо момент від бокового тиску ґрунту
<img width=«484» height=«56» src=«ref-1_1576548067-1909.coolpic» v:shapes="_x0000_i1094">
Визначимо момент від грунту над фундаментом:
<img width=«40» height=«30» src=«ref-1_1576549976-155.coolpic» v:shapes="_x0000_i1095">=Gгр×е=9,7×0,35=3,4 кНм
Отже, виконаємо перевірку правильності підібраних розмірів підошви фундаменту
<img width=«421» height=«50» src=«ref-1_1576569561-1593.coolpic» v:shapes="_x0000_i1096"> кПа

<img width=«103» height=«27» src=«ref-1_1576571154-367.coolpic» v:shapes="_x0000_i1097"> кПа; <img width=«106» height=«25» src=«ref-1_1576571521-377.coolpic» v:shapes="_x0000_i1098"> кПа; <img width=«103» height=«27» src=«ref-1_1576571898-409.coolpic» v:shapes="_x0000_i1099"> кПа < R= 429,3 кПа

Схема фундаменту (Розріз 3-3)

<img width=«417» height=«382» src=«ref-1_1576572307-5804.coolpic» v:shapes="_x0000_i1100">




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
<img width=«102» height=«30» src=«ref-1_1576578111-363.coolpic» v:shapes="_x0000_i1101">
Вертикальне напруження від власної ваги грунту σzgі на границі шару, розміщеного на глибині z від підошви фундаменту:
<img width=«181» height=«32» src=«ref-1_1576578474-570.coolpic» v:shapes="_x0000_i1102">
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.
<img width=«184» height=«32» src=«ref-1_1576579044-575.coolpic» v:shapes="_x0000_i1103">=48,0 кПа




<img width=«251» height=«50» src=«ref-1_1576579619-975.coolpic» v:shapes="_x0000_i1104"> 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= <metricconverter productid=«1,0 м» w:st=«on»>1,0 м,

η > 10(стрічковий фундамент)





Визначаємо осадку фундаменту
<img width=«121» height=«34» src=«ref-1_1576581014-529.coolpic» v:shapes="_x0000_i1107"> м < <img width=«66» height=«30» src=«ref-1_1576581543-273.coolpic» v:shapes="_x0000_i1108"> м, що становить 13,0 % від <img width=«22» height=«30» src=«ref-1_1576581816-102.coolpic» v:shapes="_x0000_i1109">
Розподілення вертикальних напружень під підошвою фундаменту в 1 – 1.






<img width=«570» height=«408» src=«ref-1_1576581918-7799.coolpic» v:shapes="_x0000_i1110">
6.2.           Визначення осадки фундаменту в перерізі 2 — 2.
η = l/b=1,8/1,8=1

<img width=«184» height=«32» src=«ref-1_1576579044-575.coolpic» v:shapes="_x0000_i1111">=78,4 кПа

<img width=«223» height=«44» src=«ref-1_1576590292-501.coolpic» v:shapes="_x0000_i1112"> 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= <metricconverter productid=«1,0 м» w:st=«on»>1,0 м,

η = 1(стовпчастий фундамент)





Визначаємо осадку фундаменту
<img width=«120» height=«34» src=«ref-1_1576591213-563.coolpic» v:shapes="_x0000_i1115">    продолжение
--PAGE_BREAK--