Министерство образования и науки Российской Федерации ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Сибирский государственный университет ГеоСистем и технологий»

(ФГБОУ ВО «СГГА»)

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ №1 и №2

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА

Выполнил:

Студент гр. 3ПГ ИДО

Балабанов И.А.

Зачетная книжка №

3-12-28013

Новосибирск

СГГА

2015

Цель работы: выполнить расчет вероятной осадки фундамента здания (многоэтажного, бескаркасного, с несущими стенами из крупных панелей) методом элементарного суммирования.

Приборы и принадлежности: калькулятор, 1 лист мм.бумаги формата А4, набор карандашей, линейка, ластик.

Литература:

1. Веселков В.А. Проектирование оснований и фундаментовов.-2-ое изд. переработанное и доп. – М :Стройиздат,1978. -215с.

2. СНиП 2.02.01-87. Основания зданий и сооружений.

3. Карпик А.П. Расчет деформаций оснований и фундаментов инженерных сооружений. Методические указания. Н.:НИИГАиК,1990.

Исходные данные.

1. Размеры нижней плиты фундамента (длина подошвы l, ширина подошвы Ь).

2. Глубина заложения фундамента (d_n) от поверхности природного рельефа.

3. Модуль деформации грунта (Е).

4. Удельный вес грунта (γ).

5. Нагрузка на подошву фундамента (N).

6. Безразмерный коэффициент (β) в соответствии со СНиП 2.02.01-83 β=0,8.

Таблица 1 - Исходные данные.

Слой	Грунт	Удель-ный вес (γ) кн/м3	Модуль дефор-мации (Е) МПа	Глубина от поверхности природного рельефа ( di ), м	Толщина слоя, (h), м
I	Растительный слой	18.0	-	0.2	0.2
II	Песок средней крупности	19.1	15	2.9	2.7
III	Песок пылеватый	19.2	5	4.8	1.9
IV	Супесь	19.6	10	7.2	2.4
V	Глина	9.6	12	10.0	2.8

Примечание: Фундамент ленточный l=12м., b=1.2м., d_n =1.9м; нагрузка на фундамент N=4.98∙10⁵кг_. Толщина слоев грунта определяется как разность глубин смежных слоев от поверхности природного рельефа_.

Согласно СНиП 2.02.01-83 приняты следующие единицы измерений и соотношения между ними:

-для линейной величины - м (см);

-для сил- кН (кгс), (1кН=100кгс);

-для напряжений, давлений, модулей деформации - кПа, МПа (кгс/см²), (1МПа=10 кгс/см²=1000кПа);

-для удельного веса - кН/м (кгс/см ).

2. Построить расчетную схему фундамента основания.

По глубине заложения фундамента d_n = 1.9м вычерчиваем схему фундамента в масштабе 1:100. При этом толщину фундаментной подушки выбираем произвольно. По глубине d_i вычерчиваем слои основания от поверхности природного рельефа.

Рисунок. 6- Расчетная схема основания и фундамента.

3. Определить среднее давление под подошвой фундамента по формуле:

.

4. Вычислить вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента (d_n =1.9м)

σ_яп,0 = γ ' ∙ d_n

где γ ' - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента..

В нашем случае (таблица 1) грунт представлен растительным слоем и песком средней крупности. Поэтому находим осредненное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента вычисляется по формуле:

.

В данной формуле hi - толщина растительного слоя (hi=0,2M), h'₂ - толщина песка средней крупности, расположенного выше подошвы фундамента h'₂ = d _n - h₁ =2,9-0,2м. Подставляя значения γ ' и d_n в формулу, получим

σ_zg.,0 =19кН.м³ ∙2.7м=51 кПа

5.Определить дополнительное давление на основание

Po = P - σ_zg,o = 304 кПа - 51кПа = 253кПа

6. Вычислить ординаты эпюры нормального вертикального напряжения от собственного веса грунта и вспомогательной эпюры (0,2 σ_zg):

σ_zg = ∑ γ_i ∙һ_i

где h _i, γ_i - толщина и удельный вес i-го слоя грунта ( выбираются из таблицы1)

Расчет выполняем на контакте всех слоев основания:

- на поверхности природного рельефа

σ_zg1=0; 0.2 σ_zg1=0 кПа;

- на контакте 1-го и II- го слоев ( һ=0,2м)

σ_zg2 = γ₁ ∙ һ₁ =18кН/м³ ∙ 0,2м = 4кПа; 0.2 σ_zg2=1 кПа;

- на уровне подошвы фундамента d_n=1,9м

σ_zg0 = 51кПа (из п.4); 0.2 σ_zg0=10 кПа;

- на контакте П-го и III- го слоев (һ=2,7м)

σ_zg3 = σ_zg2 + γ₂ ∙ һ₂=4кПа+19,1кН/м³ ∙ 2,7м=56кПа; 0.2 σ_zg3=11 кПа;

- на контакте Ш-го и IV- го слоев (һ=1,9м)

σ_zg4 = σ_zg3+ γ₃ ∙ һ₃ = 56кПа+19,2кН/м³ ∙ 1,9м = 92кПа; 0.2 σ_zg4=18 кПа;

- на контакте IV-ro и V- го слоев (һ=2,4м)

σ_zg5 = σ_zg4 + γ₄ ∙ һ₄ = 92кПа+19,6кН/м³ ∙2,4м=139кПа; 0.2 σ_zg5=28 кПа;

- на границе V- го слоя (һ=2,8м)

σ_zg6 = σ_zg5 + γ₅ ∙ һ₅ =139кПа+9,6кН/м³ ∙ 2,8м = 166кПа; 0.2 σ_zg6=33 кПа.

7. Определить ординаты дополнительного вертикального напряжения от внешней нагрузки: σ_z,p,i= α_i ∙ P₀ ,

где α_i находится по аргументам ξ=2Z/b и η=l/b из приложения. Вычисления σ_zpi удобно вести в таблице 2.

Таблица 2 - Значения ординат эпюры дополнительных вертикальных напряжений.

Слой грунта	∆Zi , м	Глубина элементарного слоя от подошвы фундамента Zi,м	ξi=2∙Zi /b	αi	σzp,i , кПа	σzp ,i ' , кПа
1	2	3	4	5	6	7
		0	0	1	295
II	0.4					291
		0.4	0.7	0.977	288
	0.4					251
		0.8	1.3	0.725	214
	0.2					198
		1,0	1,7	0,619	183
III	0,4					164
		1.4	2,3	0,495	146
	0,4					132
		1,8	3,0	0,397	117
	0,4					108
		2.2	3,6	0,337	99
	0,4					92
		2,6	4,3	0,286	84
	0,3					80
		2,9	4,8	0,258	76
IV	0,4					72
		3,3	5,5	0,227	67
	0,4					64
		3,7	6,2	0,202	60
	0,4					58
		4,1	6,8	0,185	55
	0,4					52
		4,5	7,5	0,168	50
	0,4					48
		4,9	8,2	0,154	45
	0,4					44
		5.3	8.8	0,143	42
V	0,4					40
		5,7	9,5	0,133	39
	0,4					38
		6,1	10,2	0,124	37
	0,4					36
		6,5	10.8	0,118	35
	0,4					34
		6,9	11,5	0,111	33
	0,4					32
		7,3	12,2	0,104	31
	0,4					30
		7.7	12.8	0.098	29
	0,4					28
		8.1	13.5	0.091	27

Примечания:

1.Величина ∆Z_{i ,} (толщина элементарного слоя) должна удовлетворять следующим условиям:

∆Z_i ≤ 0.4 b и элементарный слой должен быть однородным .

2. В таблице 2 Zj - глубина элементарного слоя грунта от подошвы фундамента, на которые разбиваются все слои грунта основания независимо друг от друга.

3. Среднее значение дополнительного вертикального напряжения в i-ом слое грунта (графа 7) определяется как полусумма указанных напряжений на верхней Zi-₁ и нижней Zi границах слоя:

8. По вычисленным значениям σ_{zgi ,} σ_{zgi ,}строим эпюры вертикальных напряжений в линейно-деформируемом полупространстве в масштабах: вертикальный 1:100 , горизонтальный 1мм – 5кПа.

Для построения эпюры (σ_zgi ) за начало координат принимается точка пересечения поверхности природного рельефа и оси симметрии фундамента (рисунок 7). Положение каждой точки эпюры получается отложением абсциссы - глубины слоя грунта от поверхности природного рельефа (d_i ) и ординаты - вертикального напряжения от собственного веса грунта (σ_{zgi ,}).

При построении эпюры дополнительных вертикальных напряжений за начало координат берется точка пересечения подошвы фундамента и оси симметрии фундамента. Положение каждой точки эпюры определяется абсциссой - глубиной элементарного слоя (Zi) грунта от подошвы фундамента и ординатной - дополнительными вертикальным напряжением (σ_zpi). Данные для построения этой эпюры берутся из таблицы 2.

Рисунок 7 - Схема распределения вертикальных напряжений в линейно-деформируемом полупространстве.

На рисунке 7 а - эпюра вертикальных напряжений от собственного веса грунта; б -эпюра дополнительных вертикальных напряжений; в - вспомогательная эпюра; масштабы: линейный (вертикальный) 1:100; горизонтальный 1мм=5кПа.

9. Определить нижнюю границу сжимаемой толщи грунта.

За Н_с принимается глубина Z, где выполняется условие σ_{zр ,}=0,2∙ σ_{zg .}

Н_с = 7.3м.

10. Вычислить полную осадку фундамента.

Полная осадка фундамента с учетом глубины сжимаемой толщи грунта Н_с=7,3м может быть вычислена как сумма осадок каждого слоя грунта, входящего в сжимаемую толщу, то есть

S=S_II + S_III +S_{IV .}

В обработку не берется осадка V слоя грунта, так как он находится ниже границы сжимаемой толщи.

Осадку каждого слоя грунта находим как сумму осадок элементарных слоев по формуле (2), которую применительно к нашему случаи преобразуем к следующему виду:

, (10)

где п - число элементарных слоев, на которые разбивается слой грунта основания.

значения параметров е берем из таблицы исходных данных; σ_zрi , ΔZi; из таблицы 2 коэффициент β по исходным данным равен 0.8.

Осадка II–го слоя:

S_п= 0,8/15000кПа ∙(295кПа∙40см+251∙40+198∙20) = 1,4см

Осадка Ш-го слоя:

S_ш= 0,8/5000кПа ∙(164кПа∙40см+132кПа∙40см+108кПа∙40см+92кПа∙40см +80кПа∙30см)= =3,6см

Осадка IV-гo слоя:

S _IV =0,8/10000кПа∙ (72кПа∙40см+64кПа∙40см+58кПа∙40см+52кПа∙40см +48кПа∙40см+44кПа∙40см) = =1,1см .

S _V =0,8/12000кПа∙ (40кПа∙40см+38кПа∙40см+36кПа∙40см+34кПа∙40см +32кПа∙40см) = =0,5см

Полная осадка фундамента

S= 1,4 см +3,6 см +1,1 см + 0,5см= 6,6см

Вывод:

Для нашего типа здания S=10 см

Сравнивая вычисленное значение осадки S=6,6 см с допуском 10см (6,6<10) можно сделать вывод, что данное основание является жестким.

Лабораторная работа №2