Контрольная работа: Определение расчетного сопротивления грунта длительно нагруженного основания и определение оптимальной геометрической формы подошвы внецентренно нагруженного фундамента с вырезом

Определение расчетного сопротивления грунта длительно нагруженного основания и определение оптимальной геометрической формы подошвы внецентренно нагруженного фундамента с вырезом

Министерство образования и науки Украины

ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

Контрольная работа

По дисциплине "Геотехника в строительстве"

Расчетно-графическое задание:

"Определение расчетного сопративления грунта длительно нагруженного основания и определение оптимальной геометрической формы подошвы внецентренно нагруженного фундамента с вырезом"

Харьков 2014

Двухэтажное кирпичное бесподвальное здание с гибкой конструктивной схемой, с шириной фундаментов b =1м, глубиной заложения d=1,6м, эксплуатировалось в течении t=16 лет без изменений инженерно-геологических и гидрологических условий территории .Определить во сколько раз увеличилось расчетное сопротивление грунта  под подошвой фундамента по сравнению с начальным расчетным сопротивлением , если считать, что основание фундамента было загружено нагрузкой . Расчетная схема приведена на рис. 1.

Грунт под подошвой:

Рис. 1 - Расчетная схема для определения расчетного сопротивления грунта

Исходные данные:

Φ₀ = 24^о

γ = 18,4 кН/м³

с₀ = 4 кН/м²

E₀ = 9000 кН/м²

I_l =0,1 ед.

e = 0,7 ед.

b = 1м

d = 1,6м

Определяем R₀ - расчетное сопротивление грунта основания

R_o= 1.25*1.1/1,1(M_yk_zby₁₁+M_qdy₁₁₊M_cc_t)=1.37(0,72*1*1*18,4+3,87*1.6*18,4+6,45*11.5)=251,7 kH/м²

Для Φ₀ = 24⁰ M_y=0,72 M_q=3,87 M_c=6,45

2 Определяем P степень обжатия основания существующего фундамента дополнительным давлением

P==1

Интенсивность среднего давления

₀= =1

а Р_у - интенсивность вертикального бытового давления грунта на уровне подошвы фундамента

P==18,4-1,6/251,7=0,067

где d- глубина заложения подошвы фундамента, м;

у₁₁ - расчётное значение удельного веса грунта, залегающего выше подошвы фундамента, кН/м³ (тс/м³);

3  Определяем угол внутреннего трения грунта ф* град.

Φ_t=φ₀ · (1+P·ρ_φ·)= 24*(1+1*0,257*)= 39,54 ⁰

4Определяем удельное сцепление грунта с_ь кПа (тс/м )

C_t=c₀ · (1+P·ρ_c·)= 4*(1+1*0.104*)= 5,048^о

5 Определяем Максимальный модуль деформации грунта , МПа

 = E₀ · (1+P_e·)=9000*(1+0,161*)= 12651,25 кН/м²

6       Р_φ, Р_с, Р_E - безразмерные коэффициенты, определяемые по формулам:

ρ_φ =α_φ(1--)= 0,055*(1-24/45⁰)= 0,257

ρ_c=0.025+α_c· e · (1+0.3·I_l)= 0,025+0,110*0,7*(1+0,3*0,1)= 0,104

где е - коэффициент пористости;

I_t- показатель текучести для глинистых грунтов.

α_φ α_c α_E - коэффициенты, принимаемые по таблице Е. 1.

7.Определяем расчетное сопротивление грунта основания, при прочностных характеристиках грунта φ_t , і c_l соответствующих длительно нагруженному основанию

_ot= 1,25*1,1/1,1(2,46*1*1*18,4+10,85*1,6*18,4+11,73*5,048)=529,876 kH/м²

Для Φ₀ = 40⁰ M_y=2,46 M_q=10,85 M_c=11,73

Расчетное сопротивление грунта длительно нагруженного основания определяется по формуле

_t=R₀+(R_0t- R₀)= 251,7+(529,876-251,7)12651,25/9000=642,73кН/м²

Вывод:

Через 16 лет R_t по сравнению с R₀ увеличилось в  = 529,876/251,7 = 2,1 раза.

Определение оптимальной геометрической формы подошвы внецентренно нагруженного фундамента с вырезом

На ленточный фундамент сооружения (т.е. принять l=1м) действуют расчетные усилия N и М. Основание фундамента сложено относительно прочными грунтами с условным расчетным сопротивлением грунта R. Расчетная схема взаимодействия фундамента с основанием представлена на рис. 1. сопротивление грунт фундамент деформация

Определить:

. Определить ширину фундамента со сплошной подошвой для недопущения отрыва: b=6e. Выполнить проверку по краевым напряжениям;

. Оптимальную форму подошвы фундамента при двухстороннем действии момента М при условии недопущения ее отрыва от основания (p_min≥0) и превышения краевых напряжений (p_max≤1,2R) (см. рис. 1, а). Выполнить проверку по краевым напряжениям;

. Тоже при одностороннем действии момента М (см. рис. 1, б). Выполнить проверку по краевым напряжениям;

. Сравнить два варианта фундаментов с вырезами с традиционной плоской подошвой при недопущении отрыва и показать экономию.

Исходные данные:

M=800кН/м

R=350/м²

Эксцентриситет

Минимальная ширина фундамента со сплошной подошвой равна

b_min=6e=6,6 м.

Для фундамента с центрально расположенным вырезом минимальная ширина фундамента  определяется по формуле

а величина относительного выреза равна

.

Принимаем =4,7 м.

а другие величины равны:

=0,38

=0,42

=0,2

Где,

Экономия:

9/4,7=1,91 раза экономия материала