Механика грунтов, основания и фундаменты

Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ри й

БН

ТУ

Кафедра «Геотехника и экология в строительстве»

МЕХАНИКА ГРУНТОВ, ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ

Ре

по з

ит о

Методические указания и задания к практическим занятиям для студентов строительных специальностей

Минск БНТУ 2011

УДК 624.131+624.15 (075.8) ББК 38.58я7 М 55

БН

Р е ц е н з е н т ы: В.Е. Сеськов, Г.А. Колпашников

ТУ

С о с т а в и т е л и: М.И. Никитенко, С.Н. Банников, В.А. Сернов, И.Л. Бойко, В.Н. Кравцов

Ре

по з

ит о

ри й

Методические указания разработаны для студентов строительных специальностей и охватывают основные вопросы расчета фундаментов мелкого заложения и свайных фундаментов по двум группам предельных состояний, а также инъекционных анкеров и шпунтовых ограждений. По каждому разделу приведены примеры расчета, даны варианты заданий по всем изучаемым вопросам. Методические указания составлены в соответствии со строительными нормами Республики Беларусь СНБ 5.01.01–99 «Основания и фундаменты зданий и сооружений», а также ТКП 45-5.01-67–2007 «Фундаменты плитные. Правила проектирования» [1–8].

 БНТУ, 2011

1. АНАЛИЗ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТА

ри й

БН

ТУ

Для оценки свойств грунтов используются физические и механические характеристики. В лабораторных условиях экспериментально определяют три основные физические характеристики: – удельный вес грунта γ – отношение веса образца грунта к его объему, кН/м3; – удельный вес частиц грунта γ s – отношение веса твердых частиц к их объему, кН/м3; – природная весовая влажность грунта W – отношение массы содержащейся в нем воды к массе твердых частиц, %. Зная величины γ, γ s и W можно путем вычислений определить следующие характеристики: удельный вес сухого грунта γ d – отношение веса сухого грунта к занимаемому грунтом объему: γd =

γ , кН/м3; 1 + 0,01 ⋅ W

ит о

пористость n – отношение объема пор в образце грунта к объему самого образца: n=

γs − γ d ⋅100 % ; γs

Ре

по з

коэффициент пористости е – отношение объема пор к объему твердых частиц: e=

γs − γd . γd

Наименование песков по плотности в зависимости от коэффициента пористости е приводится в табл. 1.1

3

Таблица 1.1 Наименование песков по плотности

ТУ

Пески гравелистые, крупные и средней крупности Пески мелкие Пески пылеватые

Плотность сложения песков средней плотные рыхлые плотности е < 0,55

0,55 ≤ е ≤0,70

е > 0,70

е < 0,60 е < 0,60

0,60 ≤ е ≤ 0,75 0,60 ≤ е ≤ 0,80

е > 0,75 е > 0,80

БН

Виды песков

Состояние песчаных грунтов по водонасыщенности оценивается по степени влажности S r : 0,01 ⋅ W ⋅ γ s . e⋅ γw

ри й Sr =

по з

ит о

Удельный вес воды γ w принимается равным 10 кН/м3. По степени влажности S r различают пески: – маловлажные 0 < S r ≤ 0,5; – влажные 0,5 < S r ≤ 0,8; – насыщенные водой 0,8 < S r ≤ 1. Наименование пылевато-глинистых грунтов и их состояние определяются по числу пластичности I p и показателю текучести IL :

Ре

I p = WL − Wp ,

IL =

W − Wp . WL − Wp

Здесь WL – влажность на границе текучести, %; Wp – влажность на границе раскатывания, %. W – природная влажность, %;

4

Наименование грунтов по числу пластичности I p и по содержанию глинистых частиц приводится в табл. 1.2. Консистенция глинистых грунтов определяется по показателю текучести I L (табл. 1.3). Таблица 1.2

ри й

Глина Суглинок Супесь Песок

Содержание глинистых частиц Число (диаметром менее 0,005 мм), пластичности I p % по весу Более 30 Более 17 30–10 17–7 10–3 7–1 Менее 3 Менее 1

БН

Наименование грунтов

ТУ

Наименование грунтов по числу пластичности

Таблица 1.3

Консистенции глинистых грунтов по показателю текучести

ит о

Наименование грунтов

Показатель текучести I L

Ре

по з

Супеси Твердые Пластичные Текучие Суглинки и глины Твердые Полутвердые Тугопластичные Мягкопластичные Текучепластичные Текучие

IL ≤ 0 0 < I L ≤ 1,0 I L > 1,0 IL ≤ 0 0 < I L ≤ 0,25 0,25 < I L ≤ 0,5 0,5 < I L ≤ 0,75 0,75 < I L ≤ 1,0 I L > 1,0

З а д а н и е 1.1

Исходные данные по заданиям приведены в табл. 1.4. 5

ТУ

1. Определить следующие физико-механические характеристики грунтов: γ d , n, e, S p , J p , J L . 2. Оценить состояние песчаных грунтов по коэффициенту пористости e и степени влажности S r . 3. Определить вид пылевато-глинистого грунта по числу пластичности J p и его физическое состояние по показателю текучести J L . Полученные данные о свойствах грунтов рекомендуется занести в сводную табл. 1.5.

БН

Таблица 1.4

Основные физические характеристики грунтов

Ре

по з

ит о

ри й

УдельЕ, Пределы УГВ Удельный вес МПа пластичности* Мощ- от поНомер Номер ный вес Влажчастиц (для ность верхзада- пла- грунта ность W p , пласта, ности грунта зада- WL , ния γ, W, % ста γs, ния м грунта, % % кН/м3 кН/м3 4.1) м 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 1 17,4 26,5 12 15 5 3,5 2 19,6 27,2 21 24 22 13 9 2 1 18,5 26,5 15 19 4,5 3,6 2 21,5 27,4 16 15 23 15 8 3 1 17,7 26,5 12 18 6 4,5 2 20,4 27,3 13 21 21 15 7 4 1 19,1 26,1 9 19 5 4,2 2 20,1 26,9 23 25 37 27 7 5 1 18,5 26,7 16 23 5 4 2 20,9 27,4 13 16 24 13 8 6 1 17,8 26,5 15 17 6 4,5 2 21,6 27,1 15 14 23 15 7 7 1 19,9 26,5 11 16 4 3,5 2 20,4 27,0 18 15 24 15 9 8 1 18,8 26,4 10 10 4,5 3,5 2 20,4 26,8 22 20 25 14 8 9 1 21,0 26,0 13 12 5,5 4 2 19,5 26,7 22 26 23 11 7,5 10 1 17,9 26,3 13 11 7 5 2 21,1 26,7 10 17 26 18 8 11 1 18,7 26,5 15 8 6 4

6

16 17 18 19 20 21 22

27 12 35 11 9

24 20 36

2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1

3 18,4 20,8 17,6 21,2 19,3 20,2 18,0 22,0 19,0 20,7 19,3 21,4 17,8 21,3 19,7 21,9 17,9 23,0 17,4 20,9 19,2 21,9 19,0 21,0 19,9 22,5 18,0 20,5 19,6 22,1 17,4 21,0 17,2

4 26,6 27,3 26,7 27,4 26,1 27,0 26,3 27,6 26,0 27,3 26,2 27,8 26,1 27,2 26,0 27,4 26,8 27,5 26,9 27,1 26,5 27,4 26,9 27,7 26,2 27,2 26,7 27,1 26,0 27,0 26,9 27,0 26,8

5 9 13 11 13 15 12 14 20 13 17 17 16 14 26 13 19 17 20 15 20 13 12 16 17 14 17 7 19 8 20 9 26 11

6 8 16 21 9 14 19 24 26 15 19 20 26 8 24 19 10 7 15 8 17 16 11 27 20 8 9 12 17 14 8 19 22 10

7 24 25 20 28 28 29 31 27 24 27 36 21 30 27 28 34 -

по з

23

17 11 14 10 22

24 25

Ре

26 27 28 29 30

16 14 26

7 5 6 4 8

3,5 3,5

Окончание табл. 1.4 8 13 11 10 17 18 11 19 10 9 19 12 10 15 9 16 20 -

ТУ

15

27,6 26,5 27,3 26,2 26,8

9 7 5 4 11 5 9 5 8 7 9 4 10 9 6 8 8 5 7 4 10 7 7 6 7 4 8 3 10 7 5 9 4 5

БН

1 14

21,4 18,4 20,5 19,0 20,2

ри й

13

2 1 2 1 2

ит о

12

10 4,5 3

3,4 2,9 4 2,5 3,5 4 2,9 3 4 3,5 3,1 3 4 3 2,9

7

2

20,8

27,7

13

26

24

13

7

Примечание. Отсутствие значений свидетельствует о наличии пласта песчаного грунта.

Данные свойств грунта

ТУ

Таблица 1.5

Значения показателей для слоев грунта

Показатели Удельный вес частиц грунта γ s , кН/м Удельный вес грунта γ, кН/м3 Природная влажность W, % Степень влажности S r Число пластичности I P Показатель текучести I L Коэффициент пористости e Наименование грунта и его физическое состояние

2-й слой

ит о

ри й

БН

1-й слой

3

по з

2. ПОСТРОЕНИЕ ЭПЮРЫ ПРИРОДНОГО ДАВЛЕНИЯ

Ре

Вертикальное давление, возникающее в грунтовом массиве от собственного веса грунта, называется природным. Это давление характеризует напряженное состояние грунта до начала строительства, т. е. до передачи на него нагрузки от веса сооружения. Величина природного давления зависит от удельного веса грунта γ и глубины h рассматриваемой горизонтальной плоскости. Вертикальные напряжения в однородном грунте от собственного веса грунта σ zg на глубине от поверхности h (рис. 2.1, а) будут σ zg = γ ⋅ h .

8

(2.1)

В случае напластования грунта с разными удельными весами полные вертикальные напряжения определяются путем сложения давлений от веса отдельных слоев, т. е. n

σ zg = ∑ γ i hi ,

(2.2)

ТУ

i =1

а

WL

Песок

h2=hw

h1

WL

Песок

h3

Песок

в

ри й

h1

б

Водоупор

h2

ит о

h1

БН

где γ i и hi – соответственно удельный вес, кН/м3, и толщина i-го слоя грунта, м. Эпюра природного давления в первом случае изобразится прямой, проходящей через начало координат (рис. 2.1, а), а во втором – ломаной линией с точками перегиба на границах слоев или зеркале грунтовой воды (рис. 2.1, б).

γ1h1

γsbh2

по з

γ1 h1

γ1h1

γ3h3 γsbh2 γwhw

Ре

Рис. 2.1. Эпюры природных давлений: а – при однородном основании; б – при наличии грунтовых вод; в – при наличии «водоупора» (суглинка или глины полутвердой или твердой консистенции); WL – отметка уровня грунтовых вод

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня грунтовых вод, определяется с учетом взвешивания твердых частиц водой: γ sb = ( γ s − γ w ) /(1 + e) ,

(2.3)

9

n

i =1

БН

σ zg = ∑ γ i hi + ( γ sb + γ w ) ⋅ hw ,

ТУ

где γ s и γ w – удельные веса соответственно минеральных частиц грунта и воды, кH/м3; e – коэффициент пористости водонасыщенного грунта. Если в толще основания находится водонепроницаемый слой – глина или суглинок твердой или полутвердой консистенции, то на его кровлю передается давление от грунта и подземных вод (рис. 2.1, в). Тогда формула (2.2) запишется в виде

ри й

где hw – мощность слоя воды до водоупора, м. В этом случае на эпюре природного давления появляется ступень, величина которой равна гидростатическому давлению воды (рис. 2.1, в).

по з

ит о

П р и м е р 2. Построить эпюру природного давления для геологического разреза, показанного рис. 2.1, в, имеющего два слоя: 1-й – песок мощностью h1 + h2 = 6 м, удельный вес частиц грунта γ s = 26,5 кН/м3, удельный вес грунта γ1 = 18 кН/м3, коэффициент пористости e = 0,54. Уровень подземных вод проходит на глубине h1 = 4 м от поверхности грунта. 2-й слой – глина в твердом состоянии мощностью h3 = 5 м, удельный вес минеральных частиц γ s = 27 кН/м3, удельный вес грунта γ 2 = 21 кН/м3. Cлой глины является водоупором. Решение

Ре

Вычисляем значения природных давлений. 1. На уровне грунтовых вод на глубине 4 м по формуле (2.1) σ zg1 = 18·4 = 72 кПа.

Определяем удельный вес грунта для первого слоя во взвешенном состоянии γ sb по формуле (2.3): 10

γ sb = (26,5 – 10)/(1 + 0,54) = 10,7 кН/м3.

2. На границе первого и второго слоев грунта по формуле (2.2):

ТУ

σ zg 2 = 18·4 + 10,7·2 = 93,4 кПа. 3. На кровле слоя глины с учетом давления воды по формуле

4. На нижней границе слоя глины

БН

σ′zg 2 = σ zg 2 + γ w ⋅ h2 = 93,4 + 10·2 = 113,4 кПа.

σ′zg 3 = σ′zg 2 + γ 2 ⋅ h3 = 113,4 + 21·5 = 218,4 кПа.

ри й

Для построения эпюры бытового давления откладываем ординаты, соответствующие вычисленным значениям, и соединяем их концы прямыми линиями. Задание 2

ит о

Построить эпюру бытового давления для исходных данных, приведенных в табл. 1.3, и результатов расчета задания 1. При построении эпюры принять удельный вес воды γ w = 10 кН/м3.

по з

3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СЖИМАЮЩИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ОСНОВАНИИ ПО ГЛУБИНЕ ПОД ЦЕНТРОМ ФУНДАМЕНТА

Ре

Нагрузка от сооружения передается на основание через подошву фундамента. В грунтовом массиве, лежащем ниже подошвы фундамента, возникает напряженное состояние, которое влияет на деформации оснований (осадки, горизонтальные смещения, крены и т. д.), а также на прочность и устойчивость грунтовой толщи. С некоторыми допущениями это напряженное состояние определяется по формулам теории линейно деформируемых тел.

11

ТУ

Осадку грунтов основания в большинстве случаев определяют только от вертикальных нормальных напряжений σ zp , значения которых в любой точке основания находят по соответствующим формулам. Для точек, расположенных на вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, сжимающее напряжение определяется по формуле (3.1) σ zp = α ⋅ p0 ,

БН

где α – коэффициент рассеивания напряжений, принимаемый по табл. 3.1 в зависимости от формы подошвы, соотношения сторон прямоугольного фундамента η = l/b и относительной глубины, равной ξ = 2 z / b ; p0 = p − σ zg ,0 – дополнительное вертикальное давление на осно-

ит о

ри й

вание (для фундаментов шириной b ≥ 10 м принимается p0 = p ); p – среднее давление под подошвой фундамента; σ zg ,0 – вертикальные напряжения от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента; z – расстояние от подошвы фундамента до рассматриваемой точки. Таблица 3.1

Значения коэффициента α

Прямоугольные фундаменты с соотношением сторон η = l/b 1,4 1,8 2,4 3,2 3 4 5 6 1,000 1,000 1,000 1,000 0,972 0,975 0,976 0,977 0,848 0,866 0,876 0,879 0,682 0,717 0,739 0,749 0,532 0,578 0,612 0,629 0,414 0,463 0,505 0,530 0,325 0,374 0,419 0,449 0,260 0,304 0,349 0,383 0,210 0,251 0,294 0,329

по з ξ = 2z/b

Ре

1 0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,2

12

1,0 2 1,000 0,960 0,800 0,606 0,449 0,336 0,257 0,201 0,160

5,0 7 1,000 0,977 0,881 0,754 0,639 0,545 0,470 0,410 0,360

Ленточные фундаменты при η ≥ 10 8 1,000 0,977 0,881 0,755 0,642 0,550 0,477 0,420 0,374

0,131 0,108 0,091 0,077 0,067 0,058 0,051 0,045

0,173 0,145 0,123 0,105 0,091 0,079 0,070 0,062

0,209 0,176 0,150 0,130 0,113 0,099 0,087 0,077

0,250 0,214 0,185 0,161 0,141 0,124 0,110 0,099

0,285 0,248 0,218 0,192 0,170 0,152 0,136 0,122

0,337 0,306 0,280 0,258 0,239 0,223 0,208 0,196

Окончание табл. 3.1

6 7 8 0,110 0,145 0,185 0,100 0,133 0,175 0,091 0,123 0,166 0,084 0,113 0,158 0,077 0,105 0,150 0,071 0,098 0,143 0,065 0,091 0,137 0,060 0,085 0,132 0,056 0,079 0,126 0,045 0,065 0,113 0,040 0,058 0,106 ξ и η величина коэффициен-

ит о

ри й

БН

1 2 3 4 5 6,8 0,040 0,055 0,064 0,088 7,2 0,036 0,049 0,062 0,080 7,6 0,032 0,044 0,056 0,072 8,0 0,029 0,040 0,051 0,066 8,4 0,026 0,037 0,046 0,060 8,8 0,024 0,033 0,042 0,055 9,2 0,022 0,031 0,039 0,051 9,6 0,020 0,028 0,036 0,047 10,0 0,019 0,026 0,033 0,043 11,2 0,015 0,021 0,027 0,035 12,0 0,013 0,018 0,023 0,031 Примечание. Для промежуточных значений та α определяется по интерполяции.

0,319 0,285 0,255 0,230 0,208 0,189 0,173 0,158

ТУ

3,6 4,0 4,4 4,8 5,2 5,6 6,0 6,4

Ре

по з

П р и м е р 3. Определить вертикальные сжимающие напряжения в основании по оси, проходящей через центр ленточного фундамента, имеющего ширину b = 2 м. Глубина заложения фундамента 1,5 м. Нагрузка на фундамент N = 400 кН. Удельный вес грунта γ = 18 кН/м3 (рис. 3.1).

13

Ро = 173 кПа

b=2м

169,1 кПа

82,4 кПа 72,6 кПа 64,6 кПа 58,3 кПа 53,0 кПа

z

БН

152,2 кПа 130,8 кПа 110,8 кПа 95,1 кПа

ТУ

d = 1,5 м

N = 400 кН

ри й

Рис. 3.1. Эпюра дополнительных вертикальных напряжений

Решение

Среднее давление по подошве фундамента

ит о

P = N/A = 400/2·1 = 200 кПа.

Природное давление на уровне подошвы фундамента σ zgp = γ ⋅ d п = 18·1,5 = 27 кПа.

по з

Дополнительное вертикальное давление под подошвой фундамента p0 = p − σ zgp = 200 – 27 = 173 кПа.

Ре

По табл. 3.1 определяем значение коэффициентов α для ленточного фундамента ( η ≥ 10). Вычисления по формуле (3.1) сводим в табл. 3.2.

14

Таблица 3.2 Пример расчета дополнительных напряжений σ zp

3 0,223 0,208 0,196 0,185 0,175 0,166 0,158 0,150 0,143 0,137 0,132 0,126

4 173 169,1 152,2 130,8 110,8 95,1 82,4 72,6 64,6 58,3 53,0 48,4 44,6 41,3 Окончание табл. 3.2

ТУ

2 5,6 6,0 6,4 6,8 7,2 7,6 8,0 8,4 8,8 9,2 9,6 10,0

ит о

по з

Ре

3 1,000 0,977 0,881 0,755 0,642 0,550 0,477 0,420 0,374 0,337 0,306 0,280 0,258 0,239

σ zp , кПа

α

ри й

1 0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,2 3,6 4,0 4,4 4,8 5,2 1 5,6 6,0 6,4 6,8 7,2 7,6 8,0 8,4 8,8 9,2 9,6 10,0

2z b 2 0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,2 3,6 4,0 4,4 4,8 5,2

ξ=

БН

z, м

4 38,6 36,0 33,9 32,0 30,3 28,7 27,3 26,0 24,7 23,7 22,8 21,8

З а д а н и е 3.2. Построить эпюру дополнительных нормальных напряжений по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента до глубины, равной 5b.

15

Исходные данные приведены в табл. 3.3. Удельный вес грунта выше подошвы фундамента принять γ ′ = 18кН/м3. Дополнительные нормальные напряжения следует определять для глубин с шагом не более 0,4b в пределах сжимаемой толщи.

3 1,0 1,5 1,5 1,5 1,5 2,0 2,2 2,2 2,2 2,5 2,5 2,5

4 2,5 1,5 2,0 2,5 3,0 2,0 2,5 3,3 3,5 3,3 3,5 4,0

Ре

БН

Нагрузка на фундамент N, кН

4 1,0 1,5 2,0

Варианты заданий

2 150 150 150 200 200 200 250 250 250 300 300 300

3 1,0 1,0 1,0

Размеры Глубина подошвы фундамента заложения подошвы фундамента d п , м b, м l, м

ри й

1 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

l, м

Глубина заложения подошвы фундамента dп, м

2 100 100 100

b, м

5 1,0 1,5 2,0

6 16 17 18

ит о

Нагрузка на фундамент N, кН

1 1 2 3

Размеры подошвы фундамента

по з

Варианты заданий

Исходные данные к заданию 3

5 1,0 1,5 2,0 1,5 2,0 2,5 1,5 2,0 2,5 1,5 2,0 2,5

6 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

ТУ

Таблица 3.3

7 400 400 400

8 2,5 3,3 3,3

9 4,5 3,5 4,0

10 2,2 2,5 2,5

7 400 500 500 500 450 450 450 350 350 350 350 250

8 3,3 3,3 3,5 3,5 3,5 3,5 4,0 4,0 4,0 4,0 5,0 5,0

9 4,5 5,5 4,4 4,5 5,5 5,5 4,5 5,0 5,5 6,0 6,0 5,5

10 3,0 2,0 2,5 3,0 2,0 2,5 3,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5

Окончание табл. 3.3

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ОСНОВАНИЯ 16

γ c1 ⋅ γ c 2 ′ + ( M q − 1)d b γ11 ′ + M c ⋅ c11 ] , (4.1) [ M γ k z bγ11 + M q d1γ11 k

БН

R=

ТУ

Осадки фундаментов определяют исходя из линейной зависимости между деформациями и напряжениями в грунте. В связи с этим для определения предела применимости решений линейно-деформируемой среды важно знать значение того наибольшего вертикального нормального напряжения на грунт, до которого зависимость между деформациями грунта и напряжениями можно считать линейной. Значения этого давления принято называть расчетным сопротивлением основания R, кПа, величину которого находят из выражения

ри й

где γ с1 , γ с 2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 4.1; k – коэффициент, принимаемый k = 1, если прочностные характеристики грунта (ϕ и с) определены непосредственными испытаниями и k = 1,1, если они приняты по таблицам; M γ , M q , M c – коэффициенты, принимаемые в зависимости от

Ре

по з

ит о

угла внутреннего трения грунта ϕ по табл. 4.2; k z – коэффициент, принимаемый: z при b < 10 м k z = 1, при b ≥ 10 м k z = 0 + 0,2 (здесь z0 = 8 м); b b – ширина подошвы фундамента, м; γ II – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов ниже подошвы фундамента на глубину 2b (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды по формуле (2.3)), кН/м3; γ′II – то же выше подошвы с учетом уплотнения засыпки; сII – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа; d1 – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле

17

d1 = hs + hcf γ cf / γ′II ,

где hs – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м; hcf – толщина конструкции пола подвала, м;

ит о

ри й

БН

ТУ

γ сf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м3; d b – глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B ≤ 20 м и глубиной свыше 2 м принимается d b = 2 м, при ширине подвала B > 20 м – d b = 0). Примечания: 1. Формулу (4.1) допускается применять при любой форме фундамента в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью A , принимается b = A . 2. Если d1 > d ( d – глубина заложения фундамента от уровня планировки), в формуле (4.1) принимается d1 = d и d b = 0.

Таблица 4.1

по з

Значения коэффициентов γ с1, γ с 2

Грунты

Ре

Крупнообломочные с песчаным заполнителем и песчаные кроме мелких и пылеватых Пески мелкие Пески пылеватые: Маловлажные и влажные

18

Коэффициент γ с 2 для сооружений с жесткой конструктивной схемой Коэффи- при отношении длины сооружения циент γ с1 или его отсека к высоте L/H , равном 4 и более 1,5 и менее

1,4

1,2

1,4

1,3

1,1

1,3

1,25

1,0

1,2

1,0

1,2

1,25

1,0

1,1

1,2

1,0

1,0

1,0

1,1

1,0

БН

То же при 0,25 < I L ≤ 0,5 То же, при I L > 0,5

1,1

ТУ

Насыщенные водой Пылевато-глинистые, а также крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем – с показателем текучести грунта или заполнителя I L ≤ 0,25

ри й

Примечания: 1. К сооружениям с жесткой конструктивной схемой относятся те сооружения, конструкции которых специально приспособлены к восприятию усилий от деформации оснований, в том числе за счет применения мероприятий, указанных в п. 8.13 СНБ 5.01.01–99. 2. Для зданий с гибкой конструктивной схемой значение коэффициента γ с 2 принимается равным единице.

ит о

3. При промежуточных значениях L/H коэффициент γ c 2 определяется по методу интерполяции.

Таблица 4.2

Значения коэффициентов M γ , M q , M c Коэффициенты

Ре

по з

Угол внутреннего трения ϕ º 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Mγ

Mq

Mc

2 0,01 0,03 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16

3 1,06 1,12 1,18 1,25 1,32 1,39 1,47 1,55 1,64

4 3,23 3,32 3,41 3,51 3,61 3,71 3,82 3,93 4,05

Угол внутреннего трения ϕ º 5 24 25 26 27 28 29 30 31 32

Коэффициенты

Mγ

Mq

Mc

6 0,72 0,78 0,84 0,91 0,98 1,06 1,15 1,24 1,34

7 3,87 4,11 4,37 4,64 4,93 5,25 5,59 5,95 6,34

8 6,45 6,67 6,90 7,14 7,40 7,67 7,95 8,24 8,55

19

1,73 1,83 1,94 2,05 2,17 2,30 2,43 2,57 2,73 2,89 3,06 3,24 3,44 3,65

4,17 4,29 4,42 4,55 4,69 4,84 4,99 5,15 5,31 5,48 5,66 5,84 6,04 6,24

33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45

1,44 1,55 1,68 1,81 1,95 2,11 2,28 2,46 2,66 2,88 3,12 3,38 3,66

6,76 7,22 7,71 8,24 8,81 9,44 10,11 10,85 11,64 12,51 13,46 14,50 15,64

8,88 9,22 9,58 9,97 10,37 10,80 11,25 11,73 12,24 12,79 13,37 13,98 14,64

ТУ

0,18 0,21 0,23 0,26 0,29 0,32 0,36 0,39 0,43 0,47 0,51 0,56 0,61 0,69

БН

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

ри й

Пример определения расчетного сопротивления основания Приведенная глубина заложения фундамента со стороны подвального помещения

ит о

′ = 0,5 + 0,1 ⋅ 22/18 = 0,62 м. d1 = hs + hcf ⋅ γ cf / γ11 Расстояние от уровня планировки до пола подвала d b = d − (hs + hcf ) = 2,4 – (0,5 + 0,1) = 1,8 м.

по з

По табл. 4.2 для угла внутреннего трения ϕ = 14º находим безразмерные коэффициенты M γ = 0,29; M q = 2,17; M c = 4,69, а по

Ре

табл. 4.1 для I L > 0,5 – коэффициент условий работы грунта γ c1 = 1,0 и коэффициент условий работы γ c 2 = 1,0 для здания с жесткой конструктивной схемой при отношении длины здания к его высоте L/H = 2,75. Ввиду того, что показатели грунтов получены по результатам испытаний образцов, отобранных на строительной площадке, принимаем k = 1. Для принятых данных расчетное сопротивление определим по формуле (4.1):

20

R =

1,0 ⋅1,0 ·(0,29·1·3·19 + 2,17·0,62·18 + 1,0

+ (2,17 – 1)·1,8·18 + 4,69·29) = 214,7кПа.

ТУ

Задание 4

ри й

БН

Здание с жесткой конструктивной схемой. Относительные размеры здания L/H = 2,75. Характеристики грунтов определены в лаборатории на соответствующих приборах. Определить расчетное сопротивление грунтов основания для трех фундаментов производственного здания с подвалом шириной 18 м (рис. 4.1): – задание 4, а. Фундамент под наружную стену секции здания с подвалом; – задание 4, б. Фундамент под наружную стену секции здания без подвала; – задание 4, в. Фундамент внутренней колонны в подвале.

Ре

по з

ит о

При выполнении задания исходные данные взять из табл. 4.3.

21

ТУ

б

в

ит о

ри й

БН

а

21

Ре

по з

Рис. 4.1. Расчетные схемы для фундамента под наружную стену здания без подвала (а), фундамента под наружную стену здания с подвалом (б) и фундамента внутренней колонны в подвале (в)

γ II = 18 кН/м3 γ/ II = 17 кН/м3

Задание 4в. Фундамент внутренней колонны в подвале

d, м

dв, м

h cf , м

hs, м

γ cf , м

b, м

d1, м

b ⋅ l, м

hs, м

h cf , м

3 1,5 1,0 1,5 2,0 2,5 2,0 3,0 2,0 2,5 3,5 1,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,5 4,0 2,5 2,0 3,0

4 3,0 3,0 2,6 2,7 2,8 3,0 3,0 2,7 2,8 4,0 3,0 3,0 2,6 2,7 2,8 3,0 3,0 2,7 2,8 4,0

5 2,4 2,3 2,0 2,1 2,05 2,15 2,05 1,95 2,0 3,05 2,4 2,3 2,0 2,1 2,05 2,15 2,05 1,95 2,0 3,05

6 0,10 0,10 0,10 0,10 0,15 0,15 0,15 0,15 0,10 0,15 0,10 0,10 0,10 0,10 0,15 0,15 0,15 0,15 0,10 0,15

7 0,5 0,6 0,5 0,5 0,6 0,7 0,8 0,6 0,7 0,8 0,5 0,6 0,5 0,5 0,6 0,7 0,8 0,6 0,7 0,8

8 22 22 22 22 23 23 23 23 22 23 22 22 22 22 23 23 23 23 22 23

9 1,0 1,5 2,0 2,5 1,3 2,5 2,0 1,5 2,0 1,3 1,0 1,5 2,0 2,5 1,3 1,3 1,4 1,5 1,2 1,3

10 1,3 1,5 1,6 1,5 1,8 1,4 1,2 1,5 2,0 1,8 1,0 2,0 2,0 1,5 1,5 2,0 1,3 1,8 1,5 1,0

11 1,0×1,0 1,0×1,2 1,0×1,4 1×1,6 1,0×1,8 1,2×1,2 1,2×1,4 1,2×1,6 1,2×1,8 1,2×2,0 1,4×1,4 1,4×1,6 1,4×1,8 1,4×2,0 1,4×2,2 1,8×1,8 1,8×2,0 1,8×2,2 1,8×2,4 1,8×2,6

12 1,3 0,9 1,0 1,1 1,15 1,35 0,95 1,05 1,2 1,25 1,4 0,9 1,0 1,2 1,15 1,25 1,35 0,85 1,0 1,05

13 0,10 0,10 0,10 0,10 0,15 0,15 0,15 0,15 0,10 0,15 0,10 0,10 0,10 0,10 0,15 0,15 0,15 0,15 0,10 0,15

Ре

γ II = 19 кН/м3 γ/ II = 18 кН/м3 C II = 30 кПа

Таблица 4.3

b, м

по з

Суглинок I L = 0,55 ϕII = 15°,

БН

2 Песок средний ϕII = 38°,

Задание 4б. Фундамент под наружную стену секции здания без подвала

ри й

1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Задание 4а. Фундамент под наружную стену секции здания с подвалом

ит о

Варианты заданий

Вид грунтов, на которых закладывались фундаменты, и их характеристики

ТУ

22 Исходные данные к заданию 4

γ cf , кН/м3 14 22 22 22 22 23 23 23 23 22 23 22 22 22 22 23 23 23 23 22 23

ТУ

Окончание табл. 4.3

4 3,0 3,0 2,6 2,7 2,8 3,0 3,0 2,7 2,8 4,45

5 2,4 2,3 2,0 2,1 2,05 2,15 2,05 1,95 2,0 3,5

6 0,10 0,10 0,10 0,10 0,15 0,15 0,15 0,15 0,10 0,15

7 0,5 0,6 0,5 0,5 0,6 0,7 0,8 0,6 0,7 0,8

по з 23

Ре

8 22 22 22 22 23 23 23 23 22 23

9 1,0 2,0 2,0 1,5 2,5 1,7 1,6 1,5 2,0 1,9

10 1,5 1,0 1,5 1,7 1,6 1,5 1,3 1,1 1,0 1,4

11 2,0×2,0 2,0×2,2 2,0×2,4 2,0×2,6 2,0×2,8 2,2×2,2 2,2×2,4 2,2×2,6 2,2×2,8 2,2×3,0

БН

γ II = 20 кН/м3 γ/ II = 19 кН/м3 C II = 60 кПа

3 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 2,5 2,0 3,0

ри й

2 Глина I L = 0,4 ϕII = 18°,

ит о

1 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

12 1,2 1,3 1,4 0,9 0,95 1,05 1,15 1,25 1,4 0,85

13 0,10 0,10 0,10 0,10 0,15 0,15 0,15 0,15 0,10 0,15

14 22 22 22 22 23 23 23 23 22 23

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСАДКИ ФУНДАМЕНТА МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ МЕТОДОМ ПОСЛОЙНОГО СУММИРОВАНИЯ

ри й

БН

ТУ

В основу метода послойного суммирования положены следующие допущения: а) грунт в основании рассматривается как сплошное линейно-деформируемое тело; б) осадка обусловлена действием средних сжимающих напряжений под осью фундамента; в) деформации учитываются только в пределах сжимаемой толщи; г) значение коэффициента β принимается равным 0,8 независимо от вида грунта. Расчет осадки производится в следующей последовательности: а) в соответствующем масштабе вычерчиваются схема фундамента (вертикальный разрез) и геологическая колонка; б) слева от осевой линии строится эпюра бытового давления. Справа от оси строится эта же эпюра, но уменьшенная в пять (0,2 σ zg – для фундаментов шириной b ≤ 5 м и модулем деформации грунта Е 0 ≥ 5 МПа) или в десять раз (0,1 σ zg – для грунтов с модулем де-

Ре

по з

ит о

формации Е 0 < 5 МПа); в) определяется величина дополнительного давления непосредственно под подошвой фундамента; г) область ниже подошвы фундамента на глубину примерно (3–4) b разбивается на элементарные слои толщиной 0,2b; д) для каждого элементарного слоя определяется величина дополнительного среднего давления; е) справа от осевой линии строится эпюра дополнительного давления и находится точка пересечения этой эпюры с уменьшенной эпюрой бытового давления 0,2 σ zg (0,1 σ zg ). Эта точка определяет положение нижней границы сжимаемой толщи; ж) определяется величина осадки фундамента в пределах сжимаемой толщи путем суммирования сжатия элементарных слоев. Пример расчета осадки фундамента

Исходные данные: а) нагрузка от колонны на уровне обреза фундамента N 0′′ = 1000 кН; б) глубина заложения фундамента d = 1,5 м; 24

Ре

по з

ит о

ри й

БН

ТУ

в) размер подошвы фундамента: b = 1,7 м, l = 2,0 м; г) грунтовые условия: – первый слой – песок средней крупности мощностью h = 2,4 м, γ II = 19,5 кН/м3, ϕII = 32º, E1 = 20 МПа, γ s = 26,5 кН/м3, е = 0,42; – второй слой – суглинок мощностью h = 7 м, γ II = 20,2 кН/м3, ϕII = 26º, сII = 20 кПа, E2 = 17 МПа, J p = 15. Горизонт подземных вод – 1,1 м ниже поверхности грунта. Расчетная схема приведена на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Расчетная схема для определения осадки фундамента мелкого заложения

25

Решение 1. Определение среднего давления р под подошвой фундамента. N 0′′ + γ′II d . A

ТУ

p=

p =

БН

Площадь подошвы фундамента A = b ⋅ l = 1,5 ⋅ 2,1 = 3,15 м2. Осредненный удельный вес материала фундамента и грунта над его уступами γ′II принимаем равным 22 кН/м3. 1000 + 22 · 1,5 = 350,5 кПа. 3,15

ри й

2. Построение эпюры бытовых давлений в правой части расчетной схемы (рис. 5.1). Значения σ zg определяются в точках изменения удельного веса грунта на границах слоев и уровне грунтовых вод: σ zg ,1 = γ1 ⋅ h1 = 19,5 · 1,1 = 21,5 кН/м3.

ит о

Песок ниже уровня грунтовых вод находится во взвешенном состоянии. Его удельный вес γ sb = ( γ s − γ w ) /(1 + e) = (26,5 − 10) /(1 + 0,6) = 10,3 кН/м3.

по з

Бытовое давление на кровле второго слоя грунта σ zg2 = σ zg1 + γ sb ⋅ h2 = 21,5 + 10,3 ⋅ 1,3 = 34,9 кПа.

Ре

Бытовое давление на водоупоре с учетом гидростатического давления воды σ zg 3 = σ zg 2 + γ w ⋅ h2 = 34,9 + 10 ⋅ 1,3 = 47,9 кПа.

Бытовое давление на нижней границе разведанной толщи σ zg 4 = σ zg 3 + γ 2 ⋅ h3 = 47,9 + 20,2 ⋅ 7 = 189,3 кПа.

26

3. Бытовое давление в уровне подошвы фундамента σ zg 0 = σ zg1 + γ sb ⋅ 0,4 = 21,5 + 10,3 · 0,4 = 25,6 кПа.

ТУ

4. Дополнительное давление на основание под подошвой фундамента p0 = p − σ zg 0 = 350,5 – 25,6 = 324,9 кПа.

БН

5. Построение эпюры дополнительных напряжений σ zp в правой части расчетной схемы (см. рис. 5.1). Для построения эпюры дополнительных напряжений зона под подошвой разбивается на элементарные слои толщиной

ри й

h = 0,2 ⋅ b = 0,2 ⋅1,5 = 0,3 м.

Дополнительное вертикальное напряжение σ zp на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, определяется по формуле

ит о

σ zp = α ⋅ p0 .

Ре

по з

Значения коэффициента α определяются по табл. 3.1 в зависимости от значений ξ и η = l/b = 2,1/1,5 = 1,4. 6. Определение глубины сжимаемой толщи грунта Н с из условия σ zp = 0,2σ zg . Для этого в правой части расчетной схемы строится эпюра бытовых давлений со значениями, уменьшенными в пять раз (рис. 5.1). Точка пересечения графиков σ zp = f(h) и 0,2σ zg = f(h) соответствует глубине сжимаемой толщи Н с = 4,4 м. 7. Определение осадки основания в пределах сжимаемой толщи методом послойного суммирования по формуле hi σ zp ,i + σ zp , (i +1) ; ⋅ 2 i =1 Ei n

S = β∑

σ zp ,i + σ zp , (i +1) = σср zp , i . 2

27

Расчет осадки удобно выполнять в табличном виде (табл. 5.1). Таблица 5.1 Пример расчета осадки фундамента

0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,2 3,6 4,0 4,4 4,8 5,2 5,6 6,0 6,4 6,8

0,0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,4 2,7 3,0 3,3 3,6 3,9 4,2 4,5 4,8 5,1

1,000 0,972 0,848 0,688 0,532 0,414 0,325 0,260 0,210 0,173 0,145 0,122 0,105 0,09I 0,079 0,070 0,062 0,055

324,9 315,8 275,5 223,5 172,8 134,5 105,6 84,5 68,2 56,2 47,1 39,6 34,1 29,6 25,7 22,7 20,1 17,9

ит о

по з

320,4 295,7 249,5 198,2 153,7 120,1 95,1 76,4 62,2 51,7 43,4 36,9 31,9 27,7 24,2 21,4 19,0

20 20 20 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17

БН

α

ри й

z,м

ТУ

, кПа E i , МПа S i , мм σ zp,i , кПа σср zp ,i

ξ = 2z/b

3,85 3,55 2,99 2,80 2,17 1,69 1,34 1,08 0,88 0,73 0,61 0,52 0,45 0,39 0,34

S = ∑ S i = 23,39 мм.

Ре

Осадка фундамента составляет 23,39 мм. Сравниваем это значение с предельно допустимым S u по прил. Б СНБ 5.01.01–99. З а д а н и е 5.1

Методом послойного суммирования определить вероятную величину осадки фундамента с геометрическими параметрами в соответствии с заданием 4.1в. Исходные данные взять из табл. 1.4.

28

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ НАГРУЗКИ, ДОПУСКАЕМОЙ НА СВАЮ

Fd , кН, γk

(6.1)

БН

P=

ТУ

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, определяется путем деления ее несущей способности на коэффициент надежности коэффициент надежности метода испытаний γ k :

ри й

где γ k = 1,4, если Fd определяется расчетом по таблицам нормативых документов; γ k = 1,25, если Fd определяется расчетом по результатам статического зондирования; γ k = 1,2, если Fd определяется по результатам испытания сваи статической нагрузкой.

ит о

6.1. Расчет несущей способности забивной сваи по таблицам пособия П4-2000 к СНБ 5.01.01–99

по з

Несущую способность F d забивной защемленной в грунте сваи, работающей на сжимающую нагрузку, определяют как сумму расчетных сопротивлений грунтов основания под ее нижним концом и на боковой поверхности в соответствии с пособием П4–2000 к СНБ 5.01.01–99 по формуле F d = γ c (γ cr RA + ΣU i γ cf h i R fi ),

Ре

где γ c – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый γ c = 1, а для грунтов I типа по просадочности и для биогенных грунтов γ c = 0,8; γ cr , γ cf – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, для сплошных забивных свай, погружаемых паровоздушными и дизельными молотами без лидерных скважин, γ cr = γ cf = 1; 29

ТУ

R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по табл. 6.1; A – площадь опирания на грунт сваи, м2; U i – усредненный периметр поперечного сечения ствола сваи в i-м слое грунта, м; R fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по табл. 6.2; h i – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

БН

Таблица 6.1

Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи

Ре

по з

ит о

ри й

Расчетные сопротивления R под нижним концом забивных свай и свай-оболочек, погружаемых без выемки грунта, кПа Глубина песчаных грунтов средней плотности погрусреджения гравеней мел- пылекруп– – – – – нижнего ли– круп- ких ватых ных стых конца ности сваи, м пылевато-глинистых грунтов при показателе текучести I L , равном 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 7100 6000 3400 1800 1200 2 2500 900 800 600 400 300 6000 3200 1800 1300 1000 7500 6600 3800 2100 1300 3 3500 1000 900 700 500 400 6500 4000 2200 1600 1200 8300 6800 4400 2300 1350 4 4000 1100 1000 750 550 450 7000 4800 2600 1700 1300 8900 7000 4600 2400 1400 5 4400 1150 1050 800 600 500 7500 6000 2800 2000 1350 9400 7200 4700 2450 1450 6 4500 1200 1100 850 650 550 8100 6500 3000 2100 1400 9700 7300 4800 2500 1500 7 4600 1250 1150 900 700 600 8500 6900 3200 2200 1450 9900 7550 4900 2600 1550 8 4800 1280 1170 920 720 610 8700 7100 3300 2300 1500 10200 7800 5000 2560 1600 9 4900 1300 1200 940 740 620 6500 7200 3400 2350 1550 10500 7900 5100 2700 1650 10 5000 1320 1220 960 760 630 9100 7350 3500 2400 1600

30

Окончание табл. 6.1

12 15 20 25

2 11000 9300 11700 9500 12600 10000 13400 10500

3 8200 7500 8500 7700 8800 7800 9000 7900

4 5200 5600 6200 6800

5 5200 3700 5400 4000 5600 4500 5800 4800

6 2800 2500 3000 2600 3200 2700 3500 2800

7 1750 1650 1900 1700 1950 1750 2000 1800

8

9

10

11

12

1350 1250 980 780 640 1380 1280 1000 800 650

ТУ

1

1400 1300 1020 820 680 1450 1320 1040 840 700

ри й

БН

Примечания. 1. В числителе даны значения R для песчаных грунтов, в знаменателе – для пылевато-глинистых. 2. Для промежуточных глубин погружения свай и промежуточных значений показателя текучести I L пылевато-глинистых грунтов, значения R и R fi в табл. 6.1 и 6.2 определяются методом интерполяции.

Таблица 6.2

Расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности сваи

Ре

по з

ит о

Расчетные сопротивления R fi i-го слоя грунтов на боковой поверхноСредняя сти забивных свай и свай-оболочек, кПа глубина песчаных грунтов средней плотности распологравесредней круп мел- пылежения ликруп– – – – – – ных ких ватых слоя стых ности грунта, пылевато-глинистых грунтов при показателе текучести I L , равном м 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 60 55 45 40 30 1 12,0 9,0 6,0 5,0 4,0 3,0 45 38 35 25 15 70 60 55 50 35 2 17,0 13,0 9,0 7,5 7,0 5,0 55 45 42 32 22 80 65 60 55 40 3 21,0 17,0 11,0 9,0 7,5 6,0 60 52 48 38 28 85 70 63 58 44 4 24,0 19,0 13,0 10,0 8,0 6,5 65 55 53 40 32 90 75 68 61 47 5 26,0 21,0 15,0 11,0 8,5 7,0 70 60 56 43 34 95 80 72 63 48 6 29,0 23,0 16,0 12,0 9,0 7,5 72 65 60 45 35

31

Окончание табл. 6.2

9 10 12 15 20 25

4 75 63 77 65 78 66 79 67 80 68 82 70 85 75 90 80

5 65 47 66 48 67 49 68 50 69 51 70 52 72 53 74 54

6 49 36 50 37 51 38 52 39 54 40 56 41 58 42 60 44

7

8

9

10

11

12

32,0 25,0 17,0 13,0 9,5

8,0

33,0 26,0 17,5 13,5 10,0 8,0

ТУ

8

3 85 70 90 73 92 74 93 75 95 77 97 80 99 81 100 82

34,0 27,0 18,0 14,0 10,5 8,0 35,0 28,0 18,5 14,5 11,0 8,0

БН

7

2 100 75 102 76 104 72 106 78 110 80 114 82 117 85 120 90

36,0 29,0 19,0 15,0 11,0 8,0 37,0 30,0 20,5 15,0 11,0 8,0 38,0 31,0 21,0 15,0 11,0 8,0

ри й

1

39,0 32,0 22,0 15,0 11,0 8,0

по з

ит о

Примечания. 1. При определении расчетного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи R fi следует учитывать требования, изложенные в примечаниях 1 и 2 к табл. 6.1. 2. При определении расчетных сопротивлений грунтов на боковой поверхности свай R fi пласты грунтов следует расчленять на однородные слои толщиной не более 2 м.

П р и м е р 6.1

Ре

Определить расчетную нагрузку, допускаемую на забивную сваю с поперечным сечением 300×300 и длиной 6 м. Грунтовые условия. Первый слой – песок мелкий мощностью 2,5 м. Второй слой – песок пылеватый мощностью 3,5 м. Третий слой – суглинок тугопластичный с показателем текучести I L = 0,3 мощностью 5 м. Отметка оголовка сваи на 1м ниже поверхности грунта (рис. 6.1).

32

ТУ БН ри й

Рис. 6.1. Расчетная схема для определения несущей способности сваи

ит о

Решение

по з

Расчетное сопротивление глинистого грунта с I L = 0,3 под нижним концом сваи на глубине z = 7 м от поверхности определяется по табл. 6.1: R = 3200 кПа.

Ре

Площадь поперечного сечения сваи A = 0,09 м2. Периметр поперечного сечения сваи u = 1,2 м. Второй слой грунта разделяем на два слоя толщиной 1,7 и 1,8 м. Основание делится на четыре слоя по длине сваи: h 1 = 1,5 м;

h 2 = 1,7 м;

h 3 = 1,8 м;

h 4 = 1,0 м.

Средняя глубина залегания каждого слоя от поверхности грунта соответственно: z 1 = 1,75 м;

z 2 = 3,35 м;

z 3 = 5,1 м;

z 4 = 6,5 м. 33

Для каждого слоя грунта по табл. 6.2 определяем расчетные сопротивления по боковой поверхности сваи: R f 1 = 47,5 кПа; R f 2 = 41,3 кПа; R f 3 = 47,1 кПа; R f 4 = 64 кПа.

ТУ

Несущая способность сваи: Fd = 1,0[1,0·3200·0,09 + 1,2·1,0(47,5·1,5 +

Допускаемая нагрузка на сваю P=

БН

+ 41,3·1,7 + 47,1·1,8 + 64·1,0)] = 636,3 кН.

Fd 636,3 = = 454,5 кН. γk 1,4

ри й

З а д а н и е 6.1

Определить расчетную нагрузку P , допускаемую на забивную сваю сечением 300×300 мм, длиной 6, 7 м и 8 м. Исходные данные приведены в табл. 6.3.

ит о

Таблица 6.3

Исходные данные для задания 6.1

по з

Наименование грунтов

Ре

Песок пылеватый Песок мелкий Глина J L = 0,4

Наименование грунтов

Песок пылеватый Песок мелкий Глина J L = 0,4

34

1 1 3 7

11 3 1 7

2 1 3,5 7

3 1 4 7

Мощность пластов, м Варианты 4 5 6 7 1,5 1,5 1,5 2 3 3,5 4 2 6 6 6 7

8 2 3 6

9 2 3,5 6

10 2 4 6

Продолжение табл. 6.3

12 3,5 1 7

Мощность пластов, м Варианты 13 14 15 16 17 18 4 3 3,5 4 2 3 1 1,5 1,5 1,5 2 2 7 6 6 6 7 6

19 3,5 2 6

20 4 2 6

Окончание табл. 6.3

Песок пылеватый Песок мелкий Глина J L = 0,4

21 2 2 6

22 3 1,5 6

Мощность пластов, м Варианты 23 24 25 26 27 28 3 2,5 3 3 1,5 2 2 2 2 2,5 2,5 3 6 7 7 7 6 7

29 3 2,5 7

30 3 3 7

ТУ

Наименование грунтов

БН

6.2. Расчет несущей способности забивной и буронабивной сваи по результатам статического зондирования

по з

ит о

ри й

Зондирование – это метод полевых исследований, основанный на принудительном погружении устройства (зонда или конуса), моделирующего сваю. Различают два вида зондирования – статическое и динамическое. Статическое зондирование грунтов заключается во вдавливании в грунт зонда с одновременным измерением значений сопротивления грунта под его наконечником и на боковой поверхности муфты. Результаты зондирования представляют в виде графиков изменения по глубине удельного сопротивления грунта под наконечником зонда q s и удельного сопротивления грунта на муфте трения f s . Часто рядом с графиками размещают таблицы, в которых дается геологическая колонка и приводятся осредненные значения q s и f s для разных слоев грунта (рис. 6.2). Несущая способность забивной или буронабивной сваи по результатам статического зондирования определяется по формуле Fu = Rs A + R js hU ,

(6.2)

Ре

где R s – среднее значение предельного сопротивления грунта под нижним концом сваи, МПа; А – площадь поперечного сечения сваи, м2; R js – среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи, МПа; h – глубина погружения сваи в грунт, м; U – периметр поперечного сечения ствола сваи, м. 35

ТУ БН ри й ит о

Рис. 6.2. Результаты статического зондирования

по з

Среднее значение предельного сопротивления грунта n

R s = ∑ β1i q si zi / z ,

(6.3)

1

Ре

где β li – коэффициент перехода от q s к R s для i-го слоя грунта в пределах участка (z), принимаемый для забивной сваи по табл. 6.4, а для буронабивной – по табл. 6.5; q si – среднее значение удельного сопротивления i-го слоя грунта под наконечником зонда, МПа, полученное из опыта, на участке z; z i – толщина i-го слоя грунта в пределах участка z, м; 36

z – участок, расположенный в пределах одного диаметра или меньшей стороны сечения сваи выше и четырех диаметров или четырех меньших сторон сечений сваи ниже отметки острия сваи, м. Таблица 6.4

Коэффициент перехода β 2i

при при пылеМПа при морен- ватопесча- ных глинисных глинитых, грун- стых кроме тах грунморентах ных 1 1,27 1,17 1,01 2 1,13 1,01 0,80 3 0,98 0,87 0,68 5 0,82 0,66 0,52 8 0,66 0,47 0,38 10 0,59 0,39 0,33 12 0,53 0,37 0,28 20 0,38 0,30 0,22 30 0,27 – –

f si , МПа

от f si к R fs для зонда типа I при пылепри при ватопесчапесчаглинисных ных тых, грунгрункроме тах тах моренных – – 0,90 2,40 1,50 0,76 2,25 1,37 0,68 1,65 1,00 0,60 1,53 0,94 0,57 1,20 0,75 0,55 1,00 0,60 0,48 0,85 0,50 0,44 0,75 0,40 0,40 – – 0,30

ри й

qsi ,

Значение коэффициента β 2i в зависимости от f si для зондов II и III типов

БН

Значение коэффициента β 1i в зависимости от qsi

по з

ит о

0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,08 0,10 0,12 0,20

ТУ

Значения коэффициентов β 1i и β 2i для забивных свай

при при пылеморенватоных глинисглинитых, стых кроме грунморентах ных 1,57 1,31 1,33 1,03 1,14 0,86 0,98 0,75 0,90 0,66 0,82 0,60 0,68 0,47 0,58 0,40 0,55 0,32 0,50 0,28

Примечание. Для грунтов с промежуточными значениями qsi и f si величины коэффициентов следует определять интерполяцией.

Ре

Среднее значение предельного сопротивления грунта под нижним концом сваи n

R fs = ∑ β 2i f si hi / h,

(6.4)

1

где β 2i – коэффициент, принимаемый по табл. 6.4 для забивной сваи, а для буронабивной – по табл. 6.5; 37

f si – среднее значение удельного сопротивления i-го слоя грунта на боковой поверхности зонда, МПа; h i – толщина i-го слоя грунта в пределах глубины погружения на боковой поверхности сваи, м; h – глубина погружения сваи, м.

ТУ

Таблица 6.5

Значение коэффициента β 2i

Значение коэффициента β 1i в зависимости от qsi

f si , МПа

ит о

0,56 0,49 0,45 0,39 0,35 0,29 0,25 0,18

по з

1 2 3 5 8 10 12 20

при пылепри мовато-глиренных нистых, глинистых кроме грунтах моренных 0,50 0,45 0,43 0,39 0,39 0,35 0,34 0,30 0,28 0,25 0,24 0,21 0,20 0,19 0,14 –

в зависимости от f si

при пылепри мопри песвато-глиренных чаных нистых, глинистых грунтах кроме грунтах моренных 0,80 1,30 1,10 0,68 1,20 1,00 0,59 1,00 0,86 0,55 0,80 0,75 0,47 0,78 0,68 0,43 0,68 0,60 0,38 0,56 0,47 0,34 0,50 0,40 0,30 0,46 0,35 0,25 0,40 0,30

ри й

qsi , МПа при песчаных грунтах

БН

Значения коэффициентов β 1i и β 2i для буронабивных свай

0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,08 0,10 0,12 0,20

Ре

Примечание. Для грунтов с промежуточными значениями qsi и f si величины коэффициентов следует определять интерполяцией.

П р и м е р 6.2

Определить несущую способность и расчетную допускаемую нагрузку по данным статического зондирования (зонд II типа), приведенным на рис. 6.2: а) для буронабивной сваи диаметром 0,4 м и длиной 4,5 м; б) для забивной свай сечением 0,3 × 0,3 м и длиной 6 м.

38

Инженерно-геологические условия площадки: 1) суглинки лессовидные мощностью 2,3 м; 2) супеси моренные мощностью 2,3 м (до глубины 4,6 м); 3) пески средней крупности мощностью 3,5 м (до глубины 8,1 м); 4) суглинки (до низа разведанной толщи).

ТУ

Решение

7,1 ⋅ 0,6 ⋅ 0,31 + 16,6 ⋅1,4 ⋅ 0,21 = 3,1 МПа; 2,0 16,6 ⋅1,5 ⋅ 0,44 = 7,3 МПа. 1,5

ри й

Rs =

БН

1. Предельное сопротивление грунта под нижним концом сваи по формуле (6.3) на участке на 1d выше и на 4d ниже острия проектируемой сваи:

Rs =

ит о

2. Среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности забивной сваи R fs определяется по формуле (6.4): R fs =

0,008 ⋅1,7 ⋅1,05 + 0,049 ⋅ 2,3 ⋅ 0.91 + 0,105 ⋅1,4 ⋅ 0.33 = 0,028 МПа. 6,0

по з

R fs =

0,008 ⋅1,7 ⋅ 0.9 + 0,049 ⋅ 2,2 ⋅ 0.78 = 0,021 МПа; 4,5

3. Несущая способность сваи (формула (6.2)):

Ре

F u = 3,1·0,125 + 0,021·4,5·1,26 = 0,51 МН = 510 кН; F u = 7,3·0,09 + 0,028·6·1,2 = 0,86 МН = 860 кН.

4. Расчетная допускаемая нагрузка на сваю по результатам статического зондирования определяется по формуле (6.1) с учетом коэффициента γ k = 1,25: 39

Fd 510 = = 408 кН; γ k 1,25

N=

Fd 860 = = 688 кН. γ k 1,25

З а д а н и е 6.2

ТУ

N=

БН

Определить расчетные нагрузки P, допускаемые на забивную сваю сечением 300 × 300 мм, длиной 7 м, и на буронабивную сваю диаметром 500 мм, длиной 8 м. Исходные данные приведены в табл. 6.6. В столбцах «Вид грунта» песчаные грунты обозначены цифрой «1», глинистые моренные цифрой «2», глинистые кроме моренных цифрой «3». Таблица 6.6

ри й

Исходные данные к заданию 6.2

Ре

по з

ит о

Номер Номер Вид Толщина q s , fs, Вид Толщина q s , fs, задазадаслоя грунта слоя МПа МПа грунта МПа МПа ния ния 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 0,4 2,7 0,008 1 2,2 4,7 0,042 2 3,4 3,8 0,017 2 2,4 2,8 0,035 1 6 1 2,8 14,5 0,055 1 1,6 4,8 0,051 3 5,6 11,8 0,051 3 4,1 8,9 0,078 3 1,5 0,8 0,004 1 1,1 3,1 0,022 2 2,9 1,9 0,011 1 2,7 4,2 0,023 2 7 2 4,4 10,2 0,045 2 4,1 3,8 0,031 1 4,0 18,7 0,102 2 3,8 6,1 0,039 1 2,2 1,1 0,011 1 2,2 0,5 0,007 3 3,1 3,2 0,031 3 2,1 1,7 0,012 3 8 2 4,7 7,8 0,039 3 3,9 12,8 0,035 2 2,5 8,4 0,052 1 3,5 11,4 0,042 1 1,2 0,8 0,006 2 0,9 1,5 0,020 2 2,7 2,3 0,015 1 1,6 4,7 0,028 4 9 1 4,4 12,7 0,052 3 4,8 16,8 0,078 3 5,3 20,4 0,110 3 3,2 19,8 0,064 2 0,6 2,2 0,015 1 1,3 1,1 0,019 2 4,2 2,0 0,018 1 1,5 2,4 0,024 5 10 1 1,6 6,2 0,028 1 2,9 3,2 0,045 1 5,4 11,4 0,047 3 4,8 16,3 0,106

40

Окончание табл. 6.6

13

14

15

16

по з

17

Ре

18

19

20

5 0,015 0,032 0,064 0,095 0,032 0,047 0,010 0,088 0,022 0,041 0,032 0,037 0,009 0,022 0,062 0,085 0,024 0,047 0,072 0,071 0,017 0,022 0,095 0,084 0,035 0,032 0,071 0,086 0,016 0,044 0,032 0,082 0,011 0,029 0,065 0,085 0,025 0,038 0,044 0,091

6 21

22

23

24

7 1 3 1 2 1 1 3 3 1 1 1 3 1 2 2 1 1 3 2 2 1 3 2 2 1 1 3 2 1 1 1 3 1 2 2 1 1 1 2 3

25

26

27

28

29

30

8 1,3 3,6 2,8 4,2 1,1 3,2 2,4 4,0 0,6 2,2 3,1 4,3 2,4 2,1 3,4 3,7 2,5 3,4 3,7 2,6 1,3 2,7 2,3 4,1 2,3 1,4 3,6 2,9 2,1 2,6 3,9 3,1 2,3 1,7 2,7 4,1 0,9 2,7 4,1 3,2

9 1,6 2,9 8,9 13,5 8,7 5,4 7,3 11,2 10,2 4,8 11,5 17,8 3,2 5,9 9,8 12,5 3,1 6,2 7,8 13,4 1,2 4,9 5,8 9,4 4,1 2,9 16,7 22,4 3,8 4,9 6,8 13,8 3,2 2,7 6,8 11,6 6,2 3,1 6,8 14,5

10 0,026 0,036 0,058 0,039 0,055 0,041 0,044 0,087 0,054 0,027 0,065 0,114 0,032 0,041 0,074 0,85 0,021 0,031 0,037 0,062 0,016 0,029 0,044 0,062 0,025 0,019 0,065 0,098 0,035 0,051 0,057 0,078 0,039 0,031 0,058 0,069 0,045 0,028 0,042 0,081

ТУ

4 1,2 2,2 4,6 8,6 2,7 4,6 0,8 12,5 4,1 7,0 4,3 5,1 1,4 2,6 12,5 17,7 2,1 2,9 8,8 11,6 1,3 1,9 14,7 11,2 3,1 2,1 8,7 11,4 2,8 12,6 6,8 19,0 0,8 2,4 12,3 16,7 4,2 7,8 5,6 16,5

БН

12

3 1,2 2,1 3,1 3,8 1,1 2,1 0,9 5,8 3,2 2,4 2,1 3,1 1,2 2,7 2,5 4,2 2,1 2,0 1,5 3,9 1,2 1,8 4,7 3,2 0,8 3,2 1,2 4,6 2,5 4,8 0,6 3,2 1,4 4,2 3,4 2,7 3,2 1,0 2,8 4,4

ри й

11

2 3 3 1 1 1 1 2 2 1 3 3 3 2 2 1 1 2 1 2 1 1 1 2 3 3 3 3 1 1 3 2 1 3 3 2 2 3 2 2 1

ит о

1

41

7. РАСЧЕТ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

My Nd Mx ± ⋅y± ⋅ x , кН, 2 2 n ∑ yi ∑ xi

БН

N=

ТУ

Расчет свайных фундаментов по несущей способности грунтов основания в общем случае сводится к проверке условия N ≤ P , где N – фактическая расчетная нагрузка на сваю; P – расчетная нагрузка, допускаемая на сваю. Для фундаментов с вертикальными сваями расчетная нагрузка на сваю N определяется по формуле

ри й

где Pd , M x , M y – соответственно расчетная сжимающая сила, кН, и расчетные моменты, кН·м, действующие на свайный ростверк; n – число свай в фундаменте; xi , yi – расстояние от осей ростверка до оси каждой сваи, м; x , y – расстояние от главных осей до оси сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка, м.

ит о

П р и м е р 7.1

по з

Определить необходимое количество n свай, фактическую расчетную нагрузку на сваю P. Свая сечением 300 × 300 мм, длиной 6 м. Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю P = 400 кН. Расчетные нагрузки на свайный фундамент: N d = 1600 кН,

M x = 390 кН·м,

M y = 60 кН·м.

Решение

Ре

Принимаем шесть свай с шагом 3d = 0,9 м. Максимальная расчетная нагрузка на сваю при n = 6;

P=

42

y = 0,9 м;

yi = 0,9 м;

x = 0,45 м;

xi = 0,45 м;

1600 390 ⋅ 0,9 60 ⋅ 0,45 + + = 266,67 + 108,33 + 22,22 = 397,22 кН. 6 4 ⋅ 0,9 2 6 ⋅ 0,45 2

ТУ

БН

Рис. 7.1. Схема расположения свай

Задание 7

ри й

Выполнить расчет свайного фундамента. Определить количество свай и максимальную нагрузку на сваю марки СП60.30-5. Исходные данные. Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю P = 400 кН. Остальные данные приведены в табл. 7.1. Таблица 7.1

Pd , кН 1400 1250 1000 1800 1700 1240 1700 1300 1100 1760 1580 1040 1770 1320 1200

Mx , кН·м 450 200 140 250 80 85 350 160 100 290 110 130 320 180 95

Ре

по з

Номера вариантов 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

ит о

Исходные данные для задания 7.1 My,

кН·м 100 180 130 50 70 75 50 180 110 60 100 120 40 170 80

Номера вариантов 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Pd , кН 1780 1630 1080 1840 1470 1080 1700 1360 1220 1830 1430 900 1470 1500 860

Mx , кН·м 300 100 110 280 140 120 340 170 90 300 150 150 440 120 160

My, кН·м 50 90 120 40 130 110 60 160 80 30 140 160 80 130 170

43

8. РАСЧЕТ ОСАДКИ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА

БН

s ≤ su .

ТУ

Свайный фундамент может достигнуть предельного состояния по условию деформируемости основания. Поэтому, чтобы обеспечить эксплуатационную надежность сооружения, необходимо произвести расчет свайного фундамента по второй группе предельного состояния. Этот расчет представляет собой сравнение расчетной величины осадки s с предельной su для данного сооружения, устанавливаемой нормами проектирования оснований или расчетом, т. е. (8.1)

ри й

Расчет осадки свайного фундамента из свай, защемленных в грунте, ведут как для условного фундамента на естественном основании методами, изложенными ранее (гл. 5). Размеры условного фундамента (рис. 8.1) определяются: снизу – горизонтальной плоскостью АБ, проходящей через нижние концы свай и служащей подошвой условного фундамента; по боковым поверхностям – вертикальными плоскостями АВ и БГ, отстоящими от наружных граней рядов вертикальных свай на расстоянии a = l ⋅ tg(ϕIIcp / 4) (в предположении передачи сил трения

Ре

по з

ит о

под углом ϕср / 4 от боковой поверхности крайних свай). Прямые с этим углом наклона проводят от верха крайней сваи или от поверхности первого более прочного слоя грунта, силы трения которого учитываются в расчете. В пылевато-глинистых грунтах с показателем текучести I L > 0,6 значение a не должно быть больше 2d, где d – диаметр или меньшая сторона поперечного сечения сваи. При слоистом напластовании в пределах расчетной длины сваи l0 угол ϕIIcp принимается средневзвешенным: ϕIIcp =

ϕII1h1 + ϕII2 h2 + ... + ϕII n hn , h1 + h2 + ...hn

где ϕII1, ϕII2 ,..., ϕIIn – расчетные значения углов внутреннего трения грунтов соответствующих участков сваи h1 , h2 ,..., hn . Таким образом, длина l y подошвы условного фундамента определяется из выражения 44

l y = m + 2l0 tg (ϕIIcp / 4) ,

pmax ≤ 1,2 R.

БН

p≤R,

ТУ

где m – расстояние между внешними плоскостями свай, м; l0 – расчетная длина свай, м. Аналогично определяется и ширина by подошвы условного фундамента. Для расчета осадок в линейной фазе деформации грунтов необходимо проверить условия (8.2)

р=

ри й

Для центрально нагруженных фундаментов давление р под подошвой условного фундамента определяется с учетом веса условного фундамента, т. е. N 0II + N pII + N sII + N γII N II . = l y ⋅ by A

ит о

В случае внецентренного загружения фундамента рmax =

N 0II + N pII + N sII + N γII M 0 xII M 0 yII , ± ± l y ⋅ by Wx Wy

по з

где N 0II – нагрузка, приложенная на уровне обреза ростверка; N pII – вес ростверка; N sII – вес свай; N γII – вес грунта в объеме выделенного условного фундамента;

Ре

M oII – момент от расчетных нагрузок относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы ростверка, кН·м. Wx – то же, при подсчете момента M oxII ; W y – момент сопротивления площади A = l y ⋅ by относительно

оси, параллельной оси, принятой при подсчете момента M oyII .

45

б

по з

ит о

ри й

БН

ТУ

а

Ре

Рис. 8.1. Расчетная схема для определения осадки свайного фундамента а – схема определения размеров условного фундамента; б – эпюры напряжений

Расчетное сопротивление R основания условного свайного фундамента будет представлено в следующей форме: R=

46

γ cI ⋅ γ c 2 ( M γ k z by γ II + M q d y γ′II + ( M q − 1)d b γ′II + M c cII ) , кПа. k

Пример 8

ТУ

Пояснения к этой формуле приведены в разделе расчета фундаментов на естественном основании (гл. 4). Дальнейший расчет осадки свайного фундамента из висячих свай производится так же, как и фундамента мелкого заложения, по методу послойного суммирования (гл. 5).

БН

Определить осадку свайного фундамента под центрально нагруженную колонну производственного здания с железобетонным каркасом (при L/H = 4). Геологические условия и характеристики грунтов в околосвайном пространстве приведены на рис. 8.1. Исходные данные по нагрузкам: N 0II = 2850 кН; M x = 560 кН·м, M y = 140 кН·м; N sII = 72 кН;

33 ⋅ 4,5 + 20 ⋅1,1 = 30,4о ; 4,5 + 1,1

ит о

ϕIIc =

ри й

N pII = 58 кН; N γII = 1880 кН. Расчет осадки свайного фундамента из висячих свай ведется как для условного фундамента на естественном основании. Определим размеры условного фундамента: ϕIIc 30,4о = = 7,6о . 4 4

Размеры подошвы условного фундамента

по з

l y = n + 2l0 tg

ϕIIc = 2,1 + 2 ⋅ 5,6 ⋅ 0,133 = 3,6 м; 4

Ре

by = m + 2l0 tg

ϕIIc = 1,2 + 2 ⋅ 5,6 ⋅ 0,133 = 2,7 м. 4

Площадь подошвы A = l y ⋅ by = 3,6·2,7 = 9,72 м2. Вес условного фундамента (см. рис. 8.1) N II = N 0 II + N pII + N sII + N γII = 2850 + 58 + 72 + 1880 = 4860 кН.

47

Определим давления по подошве условного фундамента: максимальное pmax =

N II M 0 x M 0 y 4860 560 140 + + = + + = 628 кПа; A Wx Wy 9,72 5,83 4,37

N II M 0 x M 0 y 4860 560 140 − − = − − = 372 кПа; A Wx Wy 9,72 5,83 4,37

БН

pmin =

ТУ

минимальное

среднее

рmax + рmin 628 + 372 = = 500 кПа. 2 2

ри й

p=

Найдем расчетное сопротивление R на отметке подошвы условного фундамента по формуле (4.1): 1,2 ⋅ 1,0 (0,51 ⋅ 1 ⋅ 2,7 ⋅ 20,2 + 3,06 ⋅ 10,0 ⋅ 19,3 + 5,66 ⋅ 25) = 912 кПа. 1,0

ит о

R=

по з

Условие (8.2) выполняется. Осадка условного фундамента определяется по формуле n

S = 0,8 ∑ σ zpi ⋅ hi / Ei . i =1

Ре

Толщина i-го слоя грунта hi = 0,2· by = 0,2·2,7 = 0,54 м. Природное давление на отметке подошвы условного фундамента σ zgp = 193,3 кПа.

Величина дополнительного давления P0 на отметке подошвы условного фундамента р0 = p − σ zg ,0 = 500 – 193,3 = 306,5 кПа.

48

Дополнительные σ zp = α ⋅ p0 и природные σ zg ,0 вертикальные напряжения на границах слоев h1 приведены в табл. 8.1. Таблица 8.1

α

σ zp,i , кПа

0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 3,2 3,6 4,0

0,0 0,54 1,08 1,64 2,16 2,7 3,24 3,78 4,32 4,86 5,4

1,000 0,970 0,840 0,669 0,517 0,400 0,313 0,250 0,211 0,165 0,139

306,5 297,3 257,5 205,0 158,4 122,6 95,9 76,6 64,7 50,6 42,6

, σср zp ,i кПа

Ei, МПа

301,9 277,4 231,2 181,7 140,5 109,2 86,05 70,6 57,6 46,6

22 22 32 32 32 32 32 32 32 32

Si, мм

БН

z,м

6,15 5,65 3,24 2,54 1,67 1,53 1,2 0,99 0,81 –

S = ∑ S i = 23,78 мм

по з

ит о

ри й

ξ = 2z/b

ТУ

Расчет осадки свайного фундамента

Ре

Нижняя граница сжимаемой зоны определена на рис. 8.1 графически как точка пересечения эпюры 0,2 σ zg ,0 и σ zp . В запас учитываем сжимаемость последнего элементарного слоя, по которому проходит нижняя граница сжимаемой толщи: η=

ly = 1,33. by

Расчет осадки выполняется в табличной форме (см. табл. 8.1). 49

По прил. Б (табл. Б1) СНБ 5.01.01–99 находим величину предельной осадки для производственного здания с железобетонным каркасом с заполнением SU = 8 см. S = 23,78 мм < SU = 80 мм.

ТУ

Условие (8.1) второй группы предельных состояний выполняется. Задание 8

ри й

БН

Определить осадку свайного фундамента. Схему расположения свай и инженерно-геологические условия принять в соответствии с рис. 8.1. Величины нагрузок для расчетов по второй группе предельных состояний длины свай L и отметки уровней грунтовых вод WL относительно уровня планировки приведены в табл. 8.2. Таблица 8.2

Исходные данные для задания 8 My,

ит о

Mx , N оII , кН· кН м 2088 565 1958 348 1740 470 2436 565 2349 330 1949 420 2349 565 2000 400 1827 435 2400 340 2246 444 1775 287 2410 452 2018 505 1914 431

кН· м 87 157 113 131 148 152 131 157 96 140 87 104 122 148 157

Ре

по з

Номер задания 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

50

L, м

WL, м

4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5

–1,4 –1,6 –1,8 –2,0 –2,2 –2,6 –2,8 –3,0 –3,2 –3,4 –3,6 –3,8 –4,0 –4,2 –4,4

Номер задания 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Mx , N оII , кН· кН м 2420 435 2290 348 1810 270 2470 592 2150 383 1810 278 2350 383 2050 496 1930 513 2070 435 2115 392 1653 392 2150 296 2175 365 1620 400

My,

кН· м 218 252 191 122 113 96 139 139 157 113 122 139 157 113 148

L, м

WL, м

4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5

–1,4 –1,6 –1,8 –2,0 –2,2 –2,6 –2,8 –3,0 –3,2 –3,4 –3,6 –3,8 –4,0 –4,2 –4,4

9. ДАВЛЕНИЕ ГРУНТА НА ПОДПОРНЫЕ СТЕНЫ

по з

ит о

ри й

БН

ТУ

На боковые поверхности подпорных стен и другие ограждающие конструкции со стороны грунта передаются следующие виды горизонтального давления σ r : активное (минимальное) σ α , возникающее при напоре грунта на отходящую от него стенку; в состоянии покоя σ 0 , когда стенка неподвижна; пассивное (максимальное) σ p , действующее как отпор со стороны грунта на перемещаемую навстречу ему стенку. Величины этих давлений нарастают пропорционально глубине h и зависят от удельного веса грунта γ , его сцепления c , а также углов: внутреннего трения грунта ϕ , трения на контакте со стеной δ , отклонения боковой поверхности от вертикали α , наклона поверхности грунта за стеной к горизонту ρ (рис. 9.1, а).

б

а

в

г

Ре

Рис. 9.1. Схема к определению давления грунта на подпорную стенку

Горизонтальное давление на 1 метр погонной длины стены от собственного веса грунта (рис. 9.1, б) составляет σ γh = γ ⋅ h ⋅ K ,

где K – коэффициент бокового давления грунта, зависящий от вида горизонтального давления. 51

Равномерно распределенная нагрузка q на поверхности грунта увеличивает горизонтальное давление по всей высоте стенки (рис. 9.1, в) на величину σ q = qK .

БН

σ с = ±2с K .

ТУ

У связных грунтов за счет сцепления с активное горизонтальное давление и давление в состоянии покоя уменьшаются, а пассивное – увеличивается по всей высоте стенки (рис. 9.1, г) на значение

ри й

При α = ρ = δ = 0 выражение для коэффициентов бокового давления K грунта наиболее просты: для активного давления K α = tg 2 (45 º – ϕ / 2) ,

для пассивного давления

ит о

K p = tg 2 (45 º + ϕ / 2) ,

для давления в состоянии покоя

по з

K 0 = 1 − sin ϕ .

Ре

Значения этих коэффициентов табулированы в зависимости от ϕ (табл. 5.4 пособия П17-2002 к СНБ 5.01.01–99). Горизонтальное давление σ h для связных грунтов (обладающих сцеплением): – для активного состояния σ α = ( γh + q ) K α − 2c K α ,

– для состояния покоя σ 0 = ( γh + q ) K 0 − 2c K 0 ,

52

– для пассивного состояния σ p = ( γh + q ) K p + 2c K p .

БН

ТУ

Отсюда легко определить значения равнодействующих горизонтального давления грунта Fh на погонный метр стенки. Расчет ординат эпюр и действующих сил горизонтального давления грунта по глубине подпорной стенки удобно вести в табличной форме. Задание 9

Ре

по з

ит о

ри й

Для представленной на рис. 9.2 защемленной в грунте тонкой стенки определить давление σ h и равнодействующие усилий Fα и Fh через каждый метр по ее глубине. Варианты заданий принимаются по списку в такой последовательности: 10, 11, 12, …, 19, 20, 21, …, 29, 30, 31, …, 39, 40… Первая цифра здесь соответствует варианту параметров стенки, вторая – грунтовых условий (табл. 9.1).

Рис. 9.2. Схема защемления в грунте тонкой стенки

53

ТУ

Пример выполнения соответствующих расчетов для варианта № 9 приведен в табл. 9.2. Размеры стенки и нагрузки на поверхности взяты по варианту 0, а грунтовые условия – по варианту 9. Вычисления сводим в табл. 9.2. В масштабе вычерчиваются эпюры активных σ α и пассивных σ p давлений на стенку и равнодействующие этих давлений F a и F p .

БН

Таблица 9.1

Исходные данные для задания 9

0

1

ри й

Значения параметров по вариантам

Параметры

2

3

4

5

6

7

8

9

Подпорных стенок

12

12

12

12

12

12

12

12

12

12

5

5

5

5

4

4

6

6

5

4

30

20

25

10

15

30

q, кН/м

2

ит о

h, м h1, м

10

15

20

25

Грунтовых условий

γ, кН/м3

18,0

21,0

22,0

17,0

20,0

19,0

18,5

22,0

18,0

–

–

32

21

–

43

29

–

30

–

26

19

32

28

16

36

22

30

по з

c, кПа

17,5

ϕ°

35

28000 30000 33000 18000 28000 40000 18000 38000 25000 18000

ν

0,25

0,25

0,37

0,37

0,37

0,25

0,37

0,37

0,37

0,25

K α (δ = 0)

0,28

0,27

0,39

0,51

0,31

0,36

0,57

0,26

0,46

0,33

Ре

E, кПа

34

K α (δ = ϕ)

0,21

0,20

0,31

0,42

0,23

0,28

0,48

0,19

0,87

0,26

Kp

3,54

3,69

2,56

1,96

3,25

2,77

1,76

3,85

2,20

3,00

K0

0,44

0,43

0,56

0,67

0,47

0,53

0,72

0,41

0,62

0,50

54

ТУ

Таблица 9.2

Параметры

Значения параметров 2

3

4

5

6

7

1

2

3

4

5

6

2

q, кН/м

30

30

30

30

30

γ, кН/м3

18

18

18

18

ϕ°

30

30

30

c, кПа

0

0

0

Kα

0,33

0,33

0,33

γh, кПа

18

36

Kα

0,58

0,58

σ γα = γhK α , кПа

5,94

σ qα = qK α , кПа

9,9

9,9

9,9

σсα = −2с K α , кПа

0

0

0

9

10

11

12

13

7

8

9

10

11

12

30

30

30

30

30

30

30

18

18

18

18

18

18

18

18

30

30

30

30

30

30

30

30

30

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0,33

0,33

0,33

0,33

0,33

0,33

0,33

0,33

0,33

54

72

90

108

126

144

162

180

198

216

0,58

0,58

0,58

0,58

0,58

0,58

0,58

0,58

0,58

0,58

11,88 17,82 23,76

29,7

35,64

41,58

47,52

53,46

59,4

65,34

71,28

9,9

9,9

9,9

9,9

9,9

9,9

9,9

9,9

9,9

0

0

0

0

0

0

0

0

0

39,6

45,54

51,48

57,42

63,36

69,3

75,24

81,18

1

2

3

4

5

6

7

8

ит о

по з

15,84 21,78 27,72 33,66 –

55

Ре

t, м

8

ри й

1 h, м

σα = σ γα + σ qα + σcα , кПа

БН

Пример выполнения расчетов по заданию 9

–

–

–

1

2

3

4

5

6

7

8

λp

–

–

–

–

3,0

3,0

3,0

ТУ

γt, кПа

–

–

–

–

18

36

λp

–

–

–

–

1,73

σ γp = γtλ p , кПа

–

–

–

–

σ cp = +2c λ p , кПа

0

0

0

σ p = σ γp + σ cp , кПа

–

–

–

56

Окончание табл. 9.2 12

13

3,0

3,0

3,0

3,0

3,0

54

72

90

108

126

144

1,73

1,73

1,73

1,73

1,73

1,73

1,73

54

108

162

216

270

324

378

432

0

0

0

0

0

0

0

0

0

–

54

108

162

216

270

324

378

432

БН

11

ри й

Fqα

= h ⋅1м ⋅ σ qα , кН

10

15,84 21,78 27,72 33,66 –14,4 –62,46 –110,52 –158,58 –206,64 –254,7 –302,76 –350,82 9,9 2,97

Fα = Fqα + Fγα , кН

13,8

Fp = Fγp = t / 2 ⋅ 1 м ⋅ σ γз , кН

–

29,7

Ре

39,6

43,5

59,4

69,3

11,88 26,73 47,52 74,25 106,92 145,53

79,2

89,1

99,0

109

119

190,08

240,57

297,0

359,37

427,68

29,6

43,4

33,2

166

235

309

392

486

589

701

824

–

–

–

28

108

243

432

675

972

1323

1728

по з

Fγα = h / 2 ⋅ 1 м ⋅ σ γα , кН

19,8

ит о

σ h = σα − σ p , кПа

9

10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ФУНДАМЕНТОВ НА СДВИГ И ОПРОКИДЫВАНИЕ

Fsr ≥ 1,2 . Fsα

БН

ТУ

У фундаментных конструкций типа подпорных стен, испытывающих горизонтальные усилия, должна проверяться устойчивость их положения на сдвиг и опрокидывание. При этом сдвиг может быть плоским и глубинным. Для стен сдвиг можно рассчитывать по ломаным поверхностям скольжения. Устойчивость стены против сдвига на нескальных грунтах (рис. 10.1) определяется по формуле (10.1)

ри й

q=30 кН/м 2

по з

ит о

a

F1

Ре

1

Fqh F4

Fav Fah

F2 b F3

2

3

Fqv

f

c

0

d e

Рис. 10.1. Расчетная схема к определению устойчивости уголковой стенки на сдвиг: 1 – плоский; 2, 3 – глубокий по ломаным поверхностям

57

Устойчивость на опрокидывание относительно точки О проверяется по формуле M sr ≥ 1,2, M sα

БН

ТУ

где Fsα , M sα – сумма горизонтальных составляющих сдвигающих сил и опрокидывающих моментов относительно точки О; Fsr , M sr – сумма горизонтальных составляющих удерживающих сил и моментов относительно точки О; 1,2 – коэффициент надежности против сдвига. Необходимые для расчетов формулы будут даны по ходу выполнения приводимых ниже вычислений.

ри й

З а д а н и е 10

ит о

Проверить устойчивость уголковой стенки на сдвиг и опрокидывание. Характеристики грунтов взять из табл. 9.1, параметры стенки – из табл. 10.1 по вариантам, аналогично заданию 9. Таблица 10.1

q, кН/м

0 30

Значения параметров по вариантам 1 2 3 4 5 6 7 8 25 20 15 10 30 25 20 15

9 10

h, м

6,0

6,8

7,6

8,4

9,0

5,2

5,6

6,5

1,0

7,5

b, м

3,9

4,2

4,5

4,8

5,2

3,5

3,9

4,5

4,8

5,2

α = hk = bk , м 0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

5,0

5,5

6,0

6,5

4,0

4,4

4,8

5,2

5,6

Параметры стенки

Ре

по з

2

h1 , м

4,5

Последовательность расчетов покажем на примерах для уголковой подпорной стенки консольного типа, имеющей размеры в соответствии с вариантом 0 представленных в табл. 10.1 исходных данных и грунта по варианту 9 согласно табл. 9.1. 58

Устанавливаем соотношения между характеристиками грунтов ненарушенного сложения: ϕ1 =

ϕ 30о = = 29о ; 1,1 1,1

γ1 = γ = 18,0 кН/м3;

ТУ

и уплотненных грунтов засыпки

с1 = с / 1,5

ϕ1′ = 0,9 ⋅ ϕ1 = 0,9 ⋅ 29о = 26о ; γ1′ = 0,95 ; γ1 = 0,95 ⋅18,0 = 17,0 кН/м3;

Угол наклона плоскости обрушения

ϕ1 26 = 45о − = 32о . 2 2

ри й

θ = 45о −

БН

с1′ = 0,5 ⋅ с1 , но не более 7,0 кПа; с1′ = 0.

Вес грунта над передней консолью с коэффициентом надежности по нагрузке γ f = 0,9 и γ1′ = 17,0 кН/м3

ит о

F1 ⋅ 0,9 = 11,6 ⋅ 0,9 = 10,4 кН.

Вес грунта в контуре «авс» с коэффициентом надежности по нагрузке γ f = 1,1 и γ1′ = 17,0 кН/м3

по з

F4 ·1,1 = 13,8·1,1 = 15,2 кН.

Ре

Общий вес грунта Fγv = 10,4 + 15,2 = 25,6 кН. Собственный вес стены с коэффициентом надежности по нагрузке γ f = 0,9 и γ b = 25 кН/м3 Fbv = F2 ⋅ 0,9 + F3 ⋅ 0,9 = 54,0 ⋅ 0,9 + 42 ⋅ 0,9 = 86,4 кН.

Коэффициент горизонтальной составляющей активного давления грунта с учетом δ = ϕ1′ = 26о , α = θ0 = 32о и ρ = 0 определяем по формуле 59

λα = (

cos(ϕ − α) ) 2 = 0,39 . sin(ϕ + δ) ⋅ sin(ϕ − ρ) cos(1 + ) cos(α + δ) ⋅ cos(α − ρ)

ТУ

Горизонтальная и вертикальная составляющие активного давления грунта на глубине h = 6 м с коэффициентом надежности по нагрузке γ f = 1,1 :

БН

σ αh = γ1′ ⋅ h ⋅ λ α = 17,0 ⋅1,1 ⋅ 6 ⋅ 0,39 = 43,8 кН/м2;

σ α v = σ h ⋅ tg (ε + δ) = 43,8 ⋅ tg (32о + 26о ) = 70,1 кН/м2.

ри й

Горизонтальная и вертикальная составляющие усилия от активного давления грунта Fαh = 0,5 ⋅ σαh ⋅ h ⋅1 м = 0,5 ⋅ 43,8 ⋅ 6 ⋅1 = 131,4 кН; Fαv = 0,5 ⋅ σ αv ⋅ h ⋅ 1 м = 0,5 ⋅ 70,1 ⋅ 6 ⋅ 1 = 210,3 кН.

ит о

Горизонтальная и вертикальная составляющие давления грунта от нагрузки q с коэффициентом надежности по нагрузке γ f = 1,2: σ qh = 1,2 ⋅ q ⋅ λ α = 1,2 ⋅ 30 ⋅ 0,39 = 14 кН/м2;

по з

σ qv = σ qr ⋅ tg (α + δ) = 14 ⋅ tg (32о + 26о ) = 22,4 кН/м2.

Ре

Горизонтальная и вертикальная составляющие усилия от нагрузки q Fqh = σ qh ⋅ h ⋅ 1 м = 14,0 ⋅ 6,0 ⋅ 1 = 84 кН; Fqv = σ qv ⋅ h ⋅ 1 м = 22,4 ⋅ 6,0 ⋅ 1 = 134,4 кН.

Расчет устойчивости подпорной стенки против сдвига производим для трех значений угла β(β1 = 0; β 2 = 0,5ϕ1; β3 = ϕ1 ) . 60

1-й с л у ч а й ( β = 0 ) Сдвигающую силу определяем по формуле Fsα = Fαh + Fqh = 131,4 + 84,0 = 215,4 кН.

ТУ

Пассивное давление грунта по передней стенке высотой h2 = h − h1 = = 6 – 4,5 = 1,5 м определяем при λ p = 1,0 и коэффициенте надежности по нагрузке γ f = 0,9 по формуле

c1 ⋅ h2 (λ p − 1) = 0,5 ⋅17 ⋅1,52 ⋅1 ⋅ 0,9 = 17,2 кН. tgϕ1

ри й

Сумма всех вертикальных сил

БН

Fph = 0,5 ⋅ γ ⋅ h 2λ p ⋅

Fv = Fbv + Fγv + Fαv + Fqv = 86,4 + 26,6 + 210,3 + 134,4 = 457,7 кН.

ит о

Удерживающая сила Fsr определяется при ϕ1 = 29°; P1 = 0 по формуле Fsr = Fv ⋅ tg (ϕ1 − β) + b ⋅ c1 + Fph = 457,7 ⋅ tg (29о − 0) + 17,2 = 270,9 кН.

по з

Проверяем условие (10.1):

Fsr 270,9 = = 1,26 > 1,2 (условие удовлетворяется). Fsα 215,4

Ре

2-й с л у ч а й ( β = 0,5 ⋅ ϕ1 = 14,30 ) Fsα = 215,4 кН.

Коэффициент пассивного давления при ϕ1 = 29° λ p = tg 2 (45о + 14о30′) = 2,84 .

61

Пассивное давление определяем с коэффициентом надежности по нагрузке γ f = 0,9 и γ1 = 18 кН/м3: Fp = 0,5 ⋅ 18 ⋅ 2,512 ⋅ 2,84 ⋅ 1,09 = 175,5 кН.

ТУ

Сумма вертикальных сил с учетом веса грунта в контуре «def» с коэффициентом надежности по нагрузке θ′f = 0,9 и γ1 = 18 кН/м3.

Удерживающая сила при ϕ1 = 29°

БН

Fv = 457,7 + 1,01 ⋅ 3,9 ⋅ 0,5 ⋅18 ⋅1 ⋅ 0,9 = 489,6 кН.

ри й

Fsr = 489,6 ⋅ tg (29о − 14о30′) + 147 = 271,8 кН.

Проверяем условие (10.1):

ит о

Fsr 271,5 = = 1,26 > 1,2 (условие удовлетворяется). Fsα 215,4

3-й с л у ч а й ( β3 = ϕ1 = 29о )

по з

Fsα = 215,4 кН.

λ p = 2,88.

Fph = 0,5 ⋅ 18 ⋅ 3,64 ⋅ 2,88 ⋅ 1,0 ⋅ 0,9 = 84,9 кН.

Ре

Fsr = Fph = 84,9 кН.

Fsr 84,9 = = 0,39 > 1,2 (условие не удовлетворяется). Fsα 215,4

При расчете устойчивости подпорной стенки на опрокидывание относительно точки О используем ранее вычисленные величины усилий. 62

Опрокидывающий момент создают Fgh = 84 кН и Fαh = 131,4 кН. M sα = Fgh ⋅ h / 2 + Fαh ⋅ h / 3 = 84 ⋅ 3,0 + 131,4 ⋅ 2,0 = 514,8 кН ⋅ м.

ТУ

Удерживающий момент создают силы F1 = 10,4 кН, F4 = 15,2 кН, F2 = 47,6 кН, F3 = 37,8 кН, Fph = 17,2 кН, Fqv = 134,4 кН, Fb = 210,3 кН,

БН

M sr = 10,4 ⋅ 0,3 + 15,2 ⋅ 1,95 + 47,6 ⋅ 0,9 + 37,8 ⋅ 1,95 + 17,2 ⋅ 0,5 + 134,4 ⋅ 2,2 + + 210,3 ⋅ 1,45 = 3,12 + 29,64 + 42,84 + 73,71 + 8,6 + 295,68 + 304,94 = 758,5 кН.

ри й

М sr 758,5 = = 1,47 > 1,2 (условие удовлетворяется). M sα 514,8

11. РАСЧЕТ ОГРАЖДАЮЩИХ СТЕН КОТЛОВАНОВ

Ре

по з

ит о

При разработке глубоких строительных котлованов используются ограждения из тонких траншейных и свайных стен или шпунта. При отсутствии подземных вод стены предназначаются для восприятия бокового давления грунта, располагаемого выше дна котлована, а в водонасыщенных грунтах и на территории, покрытой водой, – для крепления котлована и защиты его от затопления водой. Глубины погружения ограждающих стен и шпунтов определяются грунтовыми условиями. При неглубоком залегании водоупора стены погружают в этот слой, чтобы обеспечить защиту котлована от притока воды через его дно. При глубоком залегании водоупора величину погружения стен ниже дна котлована t, при которой песчаный грунт не будет выноситься в котлован при осушении, определяют по формуле t≥

Hw ⋅ γw , m ⋅ π ⋅ γ sb

где Н w – напор на дне котлована, м; γ sb – удельный вес взвешенного грунта, кН/м3; 63

1,5(h1γ + q ) , γ′(2 K α2 − 1)

БН

t≥

ТУ

т – коэффициент, для гравелистых и крупных песков и супесей m = 0,7, для песков средней крупности и мелких m = 0,5, для пылеватых m = 0,4; γ w – удельный вес воды, равный 10 кН/м3. В пылеватых и мелких песках, текучих и текучепластичных глинистых грунтах для предупреждения выпора грунта в котлован стену погружают ниже дна котлована на глубину

Ре

по з

ит о

ри й

где h1 – глубина котлована, м; γ, γ′ – удельный вес выше и ниже дна котлована, кН/м3. Пригрузка q принимается не менее 10 кН/м2. Ограждающие стены рассчитываются на прочность и устойчивость положения, т. е. по первой группе предельных состояний. На стены действует боковое давление от собственного веса грунта и пригрузки на его поверхности, а также гидростатическое давление воды при ее откачке из котлована. При разнородных напластованиях и отличии значений γ , ϕ и с грунтов не более чем на 20 % допускается принимать основание однородным со средневзвешенными характеристиками по глубине стенки. Если это условие не выполняется, то давление на ограждение определяют отдельно от каждого слоя грунта, рассматривая вышерасположенные слои как вертикальную нагрузку. Устойчивость положения ограждающих и шпунтовых свободностоящих и заанкеренных стенок проверяется из условия M sα ≤

γc ⋅ M sr , γn

где M sα – опрокидывающий момент, кН·м; γ с – коэффициент условий работы; γ n – коэффициент надежности; M sr – удерживающий момент, кН·м. 64

(11.1)

БН

ТУ

Прочность конструкций ограждения рассчитывают по общим правилам сопротивления материалов, рассматривая конструкции как временные сооружения. Момент сопротивления поперечных сечений шпунта принимают с коэффициентом 0,7 при отсутствии крепления обвязочных поясов к шпунту и 0,8, если они взаимно скреплены. При составлении расчетной схемы ограждающей стенки учитывают следующее: без анкерного крепления стальным шпунтом ограждают котлованы глубиной до 5 м, при одноанкерном креплении – до 6–8 м. Длина шпунта не должна превышать 22 м. Обычно забивку свободностоящего шпунта производят ниже дна котлована на его глубину t = h1 , а при одноанкерном креплении – на 0,5 h1 . Анкеры целесообразно располагать от верха стенки на расстоянии 0,3– 0,4 ⋅ h1 , что позволит получить наименьшее значение изгибающего момента (рис. 11.1). а

по з

ит о

ри й

б

Рис. 11.1. Расчетные схемы ограждающих тонких стенок: а – свободностоящей; б – заанкеренной в одном уровне

Ре

Расчет ограждающих cтенок ведут в следующей последовательности. Вначале составляют расчетную схему стенки, на которую наносят проектные отметки дна котлована, низа стенки, действующие временные нагрузки, показывают напластования грунтов и их характеристики, уровень подземной воды. Затем строят эпюры давлений грунта, воды и временных нагрузок. Из-за сложности точного аналитического расчета ограждающих стенок при их проектировании используют различные приближенные способы. 65

тогда полная глубина t = t 0 + ∆t .

БН

∆t = 0,15–0,20 t0 ,

ТУ

Стенка без креплений (рис. 11.1, а) под действием сил стремится повернуться вокруг точки 0, расположенной на глубине t0 от дна котлована. От опрокидывания она удерживается пассивным сопротивлением грунта. Величину t0 определяют из уравнения устойчивости на опрокидывание относительно точки 0. При этом в расчете условно учитывают только силы выше точки 0. Приближенно принимают

ит о

ри й

Величину t0 определяют методом последовательных приближений из уравнения устойчивости на опрокидывание. В случае стенки с одним ярусом креплений (рис. 11, б) принимается условие несмещаемости анкерного пояса в горизонтальном направлении и возможность поворота стенки на этом уровне. Для нахождения требуемой глубины заделки стенки ниже дна котлована t и анкерного усилия на ее погонный метр Fbα к условию (11.3) добавляется дополнительное: Fsr − Fsα − Fbα = 0 ,

(11.2)

по з

где Fsr – сумма удерживающих сил, кН; Fsα – сумма опрокидывающих сил, кН З а д а н и е 11

Ре

Для принятой в задании 9 защемленной в грунте стенки определить необходимую ее заделку t ниже дна котлована при отсутствии анкерного крепления, а также требуемую заделку t и анкерную реакцию Fbα при наличии одного яруса крепления. Анкерный пояс принять на глубине hα = 1,0 м от верха уровня поверхности грунта за стеной. Пример расчета приведен в табл. 11.1. Исходные данные принять по табл. 9.2. Путем последовательного увеличения через 1 м глубин 66

h и t добиваемся соблюдения условий (11.1) и (11.2). В случае свободностоящей стенки для удобства вычислений значения t0 соответствуют величинам t у заанкеренных стенок.

Таблица 11.1

Параметры

ТУ

Пример расчета тонкой подпорной стенки

Значения параметров

h, м

6

7

Fqα , кН

59,4

69,3

Fγα , кН

106,9 145,5 190,1 240,6 297,0 359,4

Fhα , кН

166,3 214,8 269,3 329,7

79,2

89,1

Fhp = Fγp , кН

10

11

99,0

109

БН

9

ри й

t,м

8

396

468,4

2

3

4

5

6

7

108

243

432

675

972

1323

5

6

7

401

495

600

990

1318

Свободностоящая стенка t0 , м

3

ит о

2

4

M 1 = Fqα ⋅ h / 2 , кН·м

178,2 242,6 316,8

M 2 = Fγα ⋅ h / 3 , кН·м

213,8 339,5 506,9 721,8 392

M sr = 0,95 Fhp ⋅ t0 / 3 , м

68

по з

M sα = M 1 + M 2 , кН·м

582,1 823,7 1123 1485 1918 230

1069 1847 2933

Заанкеренная стенка

M 1 = Fqα (h / 2 − hα ) , кН·м 119

173

M 2 = Fγα (2h / 3 − hα ) , кН·м M sα = M1 + M 2 , кН·м

321

534

440

707

h − hα − t / 3, м

4,33

5,0

Ре

547

M sr = 0,95Fhp (h − h0 − t / 3) , 444 кН·м

1154 67

Fbα = Fhα − Fhp , кН

ТУ

58,3 –28,2 Таким образом, для свободностоящей стенки требуется t = 1,2 × t0 ≅ 8 м. У заанкеренной стенки t ≅ 2,0 м, Fα = 58 кН на погонный метр. 12. ИНЪЕКЦИОННЫЕ АНКЕРЫ И ИХ РАСЧЕТ

Ре

по з

ит о

ри й

БН

Для обеспечения устойчивости опрокидываемых или отрываемых от грунта сооружений при воздействии моментных, вырывающих, взешивающих и подъемных сил используются анкерные крепления. Наиболее эффективными из них являются инъекционные анкеры. Инъекционный анкер (рис. 12.1) – напрягаемая конструкция, состоящая из корня, тяги и головы, обеспечивающая связь между сооружением и грунтом. При этом тяга анкера работает на растяжение, его корень – на вырывание из массива грунта за счет сил сопротивления сдвигу по его боковой и вдавливанию по лобовой поверхности, а оголовок фиксирует преднапряжение тяги и закрепляет анкер на сооружении с передачей последнему прижимного усилия.

68

Рис. 12.1. Схема инъекционного анкера

БН

ТУ

У инъекционного анкера различают длины – общую l, свободной части l as , корня l ak ; диаметры – скважины d , корня D ; толщину слоя грунта над серединой корня hk , угол наклона к горизонту ω. При креплении подпорных стен корень должен располагаться на расстоянии 1,5–2,0 м за пределами потенциальной призмы обрушения, а в случае анкерования других конструкций относительная глубина заделки корня l as /D должна быть больше 10. Различают временные и постоянные анкеры. Первые имеют срок службы 2–3 года, вторые – 50 и более лет. Несущая способность инъекционного анкера по грунту F bh определяется в соответствии с пособием П18-2004 к СНБ 5.01.01–99 по формуле

ри й

F bh = 3,14∑D i l aki R fi γ cfi + 0,785∑R ci (D i 2 – d2)γ cRi , кН,

Ре

по з

ит о

где D i – диаметр заделки анкера в зоне нагнетания смеси, м; l aki – длина цилиндрической части корня анкера, м; R fi – контактное сопротивление сдвигу грунта по боковой поверхности корня анкера, кПа, определяемое по эмпирическим зависимостям или по табл. 12.1, 12.2; γ cfi – коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности анкерных корней, зависящий от способа определения значений при отсутствии динамических воздействий на грунт и принимаемый γ cfi = 1; R ci – расчетное сопротивление грунта сжатию по лобовой поверхности корня, кПа, определяется по табл. 12.3; d – диаметр скважины, м; γ cRi – коэффициент условий работы грунта перед корнем или его уширениями; γ cRi = 1 (кроме случая устройства корня или ствола сваи без опрессовки в глинистом грунте при показателе текучести I L ≥ 0,5, когда γ cRi = 0,8) и при отсутствии динамических воздействий на грунт.

69

Таблица 12.1 Значения Rfi для песчаных грунтов

ТУ

Расчетное сопротивление R fi , кПа, грунтов Песчаных средней прочности средней мел- пылекруп– – – – ких ватых ных крупности Пылевато-глинистых с показателем текучести I L

–

БН

Расстояние от расчетной поверхности гравелигрунта до середины стых рассматриваемого 0 слоя, м

0,1

0,2

0,3

0,4

–

0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

50,0 40,0

47,0 35,0

40,0 31,0

35,0 20,0

25,0 12,0

9

6

4

3

2

1

1,0

60,0 45,0

55,0 38,0

45,0 35,0

40,0 25,0

30,0 15,0

12

9

6

5

4

3

1,5

65,0 50,0

57,0 40,0

50,0 38,0

45,0 28,0

35,0 18,0

15

11

9

7

5

4

2,0

70,0 55,0

60,0 45,0

55,0 42,0

50,0 32,0

40,0 22,0

17

13

11

9

7

5

2,5

75,0 57,0

62,0 50,0

57,0 45,0

54,0 35,0

43,0 25,0

19

15

13

11

8

6

80,0 60,0

65,0 52,0

60,0 48,0

56,0 38,0

46,0 28,0

21

17

15

13

9

7

85,0 65,0

70,0 55,0

63,0 53,0

58,0 40,0

49,0 32,0

24

19

17

15

11

9

5,0

90,0 70,0

75,0 60,0

68,0 56,0

62,0 43,0

52,0 36,0

26

21

19

17

13

11

6,0

95,0 72,0

80,0 65,0

72,0 60,0

65,0 45,0

55,0 38,0

29

23

21

19

14

12

Ре

по з

4,0

ит о

3,0

ри й

0,5

58,0 100,0 85,0 75,0 68,0 32 25 22 20 15 13 63,0 48,0 70,0 40,0 75,0 Примечания. 1. Значения R fi , указанные в числителе, относятся к песчаным грунтам, в знаменателе – к глинистым. 2. Для прочных песчаных и моренных грунтов с коэффициентом пористости е ≤ 0,45 значения R fi увеличиваются на 30 %, для намывных грунтов ненарушенной структуры в возрасте двух и более лет, а также насыпных (планомерно возве-

7,0

70

денных) песчаных грунтов с коэффициентом уплотнения K com ≥ 0,92 принимаются как для песков средней прочности. Для малопрочных песков R fi принимается на 20 % меньше.

Таблица 12.2

Значения Rfi для насыпных и пылевато-глинистых грунтов

0,98

0

18 24 27 30 32 33 35 38 39 40

28 32 35 38 40 42 43 46 49 52

38 44 49 55 58 61 63 67 71 73

36 40 44 46 50 55 58 60 63 65

0,2

0,4

0,6

0,8

25 28 31 34 36 38 41 45 48 50

9 12 14 17 20 22 25 28 30 32

4 7 9 10 12 14 15 17 19 20

2 4 5 7 9 11 12 13 15 16

БН

0,95

ри й

0,92

ТУ

Расчетное сопротивление R fi , кПа, грунтов насыпных песчаных с коэфпылевато-глинистых фициентом уплотнения K om с показателем текучести I L

ит о

Расстояние от расчетной поверхности грунта до середины рассматриваемого слоя, м 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0

Таблица 12.3

Значения R ci для песчаных и пылевато-глинистых грунтов Расчетные сопротивления R и R i , МПа, грунтов КоэфПесчаных фицисред ент гравепыней мелкруп порилилева- – – – – – круп ких стости стых ных тых ности грунта Пылевато-глинистых с показателем текучести I L е 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3,00 2,50 2,40 2,20 1,75 1,30 0,80 0,65 0,40 0,25 0,5 1,20 1,05 0,90 2,00 1,60

по з

Ре

Расчетная глубина расположения нижнего конца сваи (фундамента), м 1

0,5

0,65

2,00 1,50

1,60 1,20

1,00

1,50 0,90

1,40 0,80

1,10 0,70

0,60 0,50 0,30 0,20

71

0,8

1,60 1,15

1,10 0,80

0,70

1,05 0,60

1,00 0,55

0,80 0,50

0,40 0,35 0,20 0,15

1,5

2,0

5

6

7

8

0,5

1,80

3,20 1,30

2,40 1,20

1,85 1,05

Ре 3,0

0,90 0,75 0,50 0,40

0,65

3,00 2,50

2,80 1,60

1,40

2,00 1,00

1,50 0,90

1,15 0,80

0,70 0,60 0,40 0,30

0,8

2,10 1,75

2,00 1,10

1,00

1,40 0,70

1,05 0,60

0,82 0,50 0,40 0,30 0,20 0,55

0,5

7,20 4,90

6,40 3,40

2,20

4,10 1,70

0,65

4,50 3,80

4,00 2,60

1,70

2,60 1,30

0,8

3,15 2,60

2,80 1,80

1,20

1,80 0,90

0,5

10,00 7,10

9,60 4,20

3,25

0,65

6,80 5,00

6,00 3,20

2,50

10

11

12

4,20 2,20

2,55 1,30

1,90 1,20

1,00 0,90 0,65 0,45

1,60 1,00

1,17 0,90

0,80 0,70 0,50 0,35

1,10 0,70

0,85 0,60

0,55 0,50 0,35 0,25

5,40 2,30

2,90 1,70

1,95 1,30

1,10 1,00 0,75 0,50

3,40 1,80

1,80 1,30

1,20 1,00

0,90 0,80 0,60 0,40

1,75

2,40 1,30

1,25 0,90

0,90 0,70

0,65 0,55 0,40 0,30

0,8

4,80 3,80

0,5

11,30 7,80

10,00 4,50

3,90

5,70 2,60

3,05 1,95

2,00 1,60

1,15 1,05 0,80 0,55

0,65

7,10 6,00

6,30 3,50

3,00

3,60 2,00

1,90 1,50

1,25 1,10

0,95 0,85 0,65 0,45

0,8

5,00 4,20

4,40 2,50

2,10

2,50 1,40

1,30 1,05

0,85 0,65 0,50 0,45 0,35 0,75

0,5

12,00 8,50

10,50 5,70

4,50

6,10 2,80

3,35 2,10

2,10 1,65

1,30 1,15 0,90 0,65

0,65

7,50 6,50

6,60 4,00

3,50

3,80 2,20

2,10 1,60

1,30 1,20

1,00 0,90 0,70 0,50

0,8

5,25 4,50

4,60 2,80

2,50

2,70 1,95

1,50 1,10

0,90 0,85

0,70 0,60 0,50 0,40

0,5

13,20 9,10

10,80 6,70

5,20

7,00 3,40

3,70 2,20

2,15 1,70

1,35 1,30 0,92 0,70

0,65

8,30 7,00

6,80 5,20

4,00

4,40 2,60

2,30 1,70

1,35 1,30

1,10 1,00 0,75 0,55

4,0

72

9

ТУ

4 4,20 2,10

по з

2,5

3 4,80 3,25

ри й

1,0

2

ит о

1

БН

Продолжение табл. 12.3

0,8

5,80 4,90

4,80 3,70

2,80

3,10 1,80

1,60 1,20

0,95 0,75 0,65 0,52 0,42 0,90

Окончание табл. 12.3

0,5

11,20 8,10 5,70

0,65

8,80 7,50

7,00 6,20

0,8

6,20 5,20

4,90 4,30

15,00 10,00

11,60 8,90 6,20

0,65

9,70 8,50

7,30 6,90

4,80

0,8

6,80 6,00

5,10 4,90

3,40

0,5 7,0

4

5

6

7

7,40 3,60

3,85 2,60

2,25 1,40 1,35 1,00 0,75 1,75

4,40

4,60 2,80

2,40 2,00

1,40 1,35

1,15 1,05 0,80 0,60

3,10

3,20 2,00

1,70 1,40

1,00 0,95

0,80 0,70 0,60 0,45

4,00 2,80

2,40 1,50 1,40 1,15 0,90 1,80

2,50 2,20

1,50 1,40

1,20 1,10 0,90 0,70

1,75 1,60

1,05 1,00

0,85 0,80 0,65 0,50

7,70 4,30 4,85 3,30

8

3,40 2,30

9

10

11

12

ТУ

3 14,10 9,70

БН

5,0

2

ри й

1

по з

ит о

Примечания. 1. Для моренных грунтов с коэффициентом пористости е ≤ 0,45 значения R и Ri следует принимать на 100 % больше соответствующего значения при е = 0,5. Для намывных грунтов ненарушенной структуры в возрасте двух и более лет, а также для насыпных песчаных грунтов в планомерно возведенных насыпях с коэффициентом уплотнения Kcom ≥ 0,92 – как для песчаных грунтов средней прочности. 2. В случае если по данным гидрогеологических изысканий предполагается затопление основания сваи (фундамента) в процессе ее (его) эксплуатации в результате подъема уровня грунтовых вод или по другим причинам, значения R и R i следует принимать на 20 % меньше.

Ре

Для песчаных и глинистых грунтов Беларуси значения R fi могут определяться по эмпирическим зависимостям: – для маловлажных песков средней крупности (при коэффициенте пористости грунта е = 0,6–0,85) R fi = 283–269e; – для маловлажных крупных песков (при е = 0,6–0,85) R fi = = 291–269e; – для маловлажных гравелистых песков (при е = 0,6–0,85) R fi = = 371–386e; – для пылеватых супесей твердой консистенции (при е = 0,5–0,8) R fi = 114–113e; 73

Fbh , γn

БН

N=

ТУ

Для пластичных пылеватых супесей значения, определенные по корреляционным зависимостям, следует уменьшить в 1,8 раза при показателе текучести 0,25 < I L < 0,5 и в 3,3 раза – при 0,75 < I L < 0,9; – для суглинков моренных (при е = 0,3–0,35 и влажности грунта W = 5–18 %) R fi = 126–3,6W. Расчетное допускаемое усилие на анкер F d с учетом коэффициента надежности по грунту

где γ n принимается равным 1,5 для постоянного анкера и 1,2 для временного.

ри й

Пример расчета анкера Решение

ит о

Находим толщину слоя грунта над серединой корня h k по углу наклона анкера к горизонту ω; h k = 4,1 м. Находим глубину заложения лобовой поверхности корня: h л = = 3,6 м. Определяем несущую способность анкера по грунту по формуле (12.1):

по з

F bh = 3,14·0,4·5·63,5·1 + 0,785·4160·(0,42 – 0,152)·1 = = 399 + 449 = 848 кН.

Ре

Расчетное допускаемое усилие на анкер F d с учетом коэффициента надежности по грунту N = 848/1,5 = 565 кН. З а д а н и е 12

Определить несущую способность основания буроинъекционного анкера и допускаемую на него расчетную нагрузку. 74

ТУ

Длина анкера, длина корня, диаметры скважины и корня, угол наклона анкера к горизонту, глубина расположения упорного пояса от планировки и грунтовые условия приведены в табл. 12.4. Скважина для анкера бурится под защитой обсадной трубы, через которую закачивается цементный раствор, в зону формирования корня под избыточным давлением и посредством свободной заливки по свободной длине. Таблица 12.4

Диаметр скважины d, см

Длина корня l ak , м

Диаметр корня D, см

Глубина расположении упорного пояса Y, м

Угол наклона анкера к горизонту λ

2 8 9 10 11 12 13 14 15 8 9 10 11 12 13 14 15 8

3 8,9 11,4 15,0 20,0 8,9 11,4 15,0 20,0 8,9 11,4 15,0 20,0 8,9 11,4 15,0 20,0 8,9

4 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8

5 25,0 30,0 35,0 40,0 50,0 25,0 30,0 35,0 40,0 50,0 25,0 30,0 35,0 40,0 50,0 25,0 30,0

6 1,5 1,8 2,1 2,4 2,7 3,0 1,5 1,8 2,1 2,4 2,7 3,0 1,5 1,8 2,1 2,4 2,7

7 5 8 11 14 17 20 23 5 8 11 14 17 20 23 5 8 11

ит о

по з

Ре

БН

Длина анкера L, м

1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Грунтовые условия

ри й

Номер варианта

Исходные данные к заданию 12

8 Песок средней крупности, е = 0,6 Суглинок моренный, е = 0,5, I L = 0,2 Песок крупный, е = 0,45 Супесь, е = 0,6, I L = 0,3 Супесь моренная, е = 0,4, I L = 0,1 Песок мелкий, е = 0,45 Суглинок моренный, е = 0,4, I L = 0 Песок гравелистый, е = 0,65 Суглинок, е = 0,55, I L = 0,4 Песок пылеватый, е = 0,8 Песок средней крупности, е = 0,6 Суглинок моренный, е = 0,5, I L = 0,2 Песок крупный, е = 0,45 Супесь, е = 0,6, I L = 0,3 Супесь моренная, е = 0,4, I L = 0,1 Песок мелкий, е = 0,45 Суглинок моренный, е = 0,4, I L = 0

75

18 19 20

9 11,4 4,0 35,0 3,0 10 15,0 3,0 40,0 1,5 11 20,0 3,2 50,0 1,8

14 17 20

Песок гравелистый, е = 0,65 Суглинок, е = 0,55, I L = 0,4 Песок пылеватый, е = 0,8

1 21 22 23 24 25 26 37 28 29 30

2 12 13 14 15 8 9 10 11 12 13

7 23 5 8 11 14 17 20 23 5 8

8 Песок средней крупности, е = 0,6 Суглинок моренный, е = 0,5, I L = 0,2 Песок крупный, е = 0,45 Супесь, е = 0,6, I L = 0,3 Супесь моренная, е = 0,4, I L = 0,1 Песок мелкий, е = 0,45 Суглинок моренный, е = 0,4, I L = 0 Песок гравелистый, е = 0,65 Суглинок, е = 0,55, I L = 0,4 Песок пылеватый, е = 0,8

6 2,1 2,4 2,7 3,0 1,5 1,8 2,1 2,4 2,7 3,0

ТУ

5 25,0 30,0 35,0 40,0 50,0 25,0 30,0 35,0 40,0 50,0

БН

4 3,4 3,6 3,8 4,0 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0

Ре

по з

ит о

ри й

3 8,9 11,4 15,0 20,0 8,9 11,4 15,0 20,0 8,9 11,4

Окончание табл. 12.4

76

Список использованных источников

Ре

по з

ит о

ри й

БН

ТУ

1. Национальный комплекс нормативно-технических документов в строительстве. Основания и фундаменты зданий и сооружений: Строительные нормы Республики Беларусь: СНБ 5.01.01–99. – Введ. 21.01.99. – Минск: Министерство строительства и архитектуры Республики Беларусь, 1999. – 36 с. 2. Национальный комплекс нормативно-технических документов в строительстве: пособие к строительным нормам Республики Беларусь. Проектирование забивных свай: П4–2000 к СНБ 5.01.01–99. – Введ. 08.11.2000. – Минск: Министерство строительства и архитектуры Республики Беларусь, 2001. – 40 с. 3. Национальный комплекс нормативно-технических документов в строительстве: пособие к строительным нормам Республики Беларусь. Проектирование забивных и набивных свай по результатам зондирования грунтов: П2-2000 к СНБ 5.01.01–99. – Введ. 25.07.2000. – Минск: Министерство строительства и архитектуры Республики Беларусь, 2001. – 26 с. 4. Национальный комплекс нормативно-технических документов в строительстве: пособие к строительным нормам Республики Беларусь. Проектирование и устройство подпорных стен и креплений котлованов: П17–02 к СНБ 5.01.01–99. – Введ. 31.12.2002. – Минск: Министерство строительства и архитектуры Республики Беларусь, 2003. – 95 с. 5. Национальный комплекс нормативно-технических документов в строительстве: пособие к строительным нормам Республики Беларусь. Проектирование и устройство буроинъекционных анкеров и свай: П18–04 к СНБ 5.01.01–99. – Введ. 08.12.2004. – Минск: Министерство строительства и архитектуры Республики Беларусь, 2005. – 83 с. 6. Национальный комплекс нормативно-технических документов в строительстве: пособие к строительным нормам Республики Беларусь. Проектирование и устройство фундаментов из свай набивных с уплотненным основанием: П19–04 к СНБ 5.01.01–99. – Введ. 20.09.2004. – Минск: Министерство строительства и архитектуры Республики Беларусь, 2006. – 92 с. 77

Ре

по з

ит о

ри й

БН

ТУ

7. Национальный комплекс нормативно-технических документов в строительстве. Строительные нормы Республики Беларусь. Бетонные и железобетонные конструкции: СНБ 5.03.01–2002. – Введ. 20.06.2002. – Минск: Министерство строительства и архитектуры Республики Беларусь, 2003. – 135 с. 8. Методические указания к практическим занятиям по курсу «Механика грунтов, основания и фундаменты» для студентов специальности 12.02 – «Промышленное и гражданское строительство» / Н.Д. Банников [и др.]. – Минск: БПИ, 1986. – 86 с.

78

ОГЛАВЛЕНИЕ Анализ физических характеристик грунта. . . . . . . . . . . . . . .

3

2.

Построение эпюры природного давления. . . . . . . . . . . . . . .

8

3.

Распределение вертикальных сжимающих напряжений в основании по глубине под центром фундамента. . . . . . . . 11

4.

Определение расчетного сопротивления основания. . . . . . . 16

5.

Определение осадки фундамента мелкого заложения методом послойного суммирования. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

6.

Определение расчетной нагрузки, допускаемой на сваю. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

29

7.

Расчет свайных фундаментов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

42

8.

Расчет осадки свайного фундамента. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

9.

Давление грунта на подпорные стены. . . . . . . . . . . . . . . . . .

51

10. Определение устойчивости фундаментов на сдвиг и сопротивление. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

57

ри й

БН

ТУ

1.

ит о

11. Расчет ограждающих стен котлованов. . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 12. Инъекционные анкеры и их расчет. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

Ре

по з

Список использованных источников. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

ТУ

БН

Учебное издание

МЕХАНИКА ГРУНТОВ, ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ

ри й

Методические указания и задания к практическим занятиям для студентов строительных специальностей

по з

ит о

Составители: НИКИТЕНКО Михаил Иванович БАННИКОВ Сергей Николаевич СЕРНОВ Вячеслав Александрович и др.

Ре

Редактор Т.Н. Микулик Компьютерная верстка Н.А. Школьниковой Подписано в печать 10.10.2011. Формат 60×841/ 16 . Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Гарнитура Таймс. Усл. печ. л. 4,65. Уч.-изд. л. 3,64. Тираж 300. Заказ 750. Издатель и полиграфическое исполнение: Белорусский национальный технический университет. ЛИ № 02330/0494349 от 16.03.2009. Проспект Независимости, 65. 220013, Минск.

58