Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Ижевский государственный технический университет им.

Контрольная работа

по дисциплине: Механика грунтов.

Вариант 6

Выполнил: ст. гр. ______________зт

_______________________________

Проверил_______________________

_______________________________

  Ижевск 2015

Исходные данные.

Вариант: 6

Схема здания: 3

Начало работ по устройству фундаментов: январь

Район строительства: г. Омск

Данные инженерно-геологических изысканий.

№№ скв.

Отм. устья

скв. (м)

УПВ (м)

Мощности слоев грунтов (м)

1

2

3

1.

192.5

192.5

2.6

3.2

не уст.

2.

192.5

192.5

2.8

3.4

не уст.

3.

193.1

193.0

2.5

3.0

не уст.

4.

192.5

192.5

2.9

3.2

не уст.

Толщина растительного слоя грунта 0.0 м.

Физические свойства грунтов строительной площадки.

№№ п/п

Наименование грунта

Плотность, т/м3

Влажность, отн. ед.

природная

тв. частиц

Wo

Wp

WL

1.

Песок крупный

2.075

2.655

0.203

-

-

2.

Песок мелкий

2.072

2.661

0.207

-

-

3.

Глина

1.928

2.717

0.313

0.217

0.530


1. Анализ инженерно-геологических условий площадки строительства


Физико-механические характеристики грунтов площадки.

Определить физико-механические характеристики каждого слоя грунта. Для каждого слоя грунта по СНиП 2.02.01-83*, СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений»  определить c, ц, Е и R0. Все данные свести в сводную таблицу.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Показатели

Обозн.

№№ слоев

Формула

1

2

3

расчета

Удельный вес


26,55

26,61

27,17

твердых частиц

кН/м3

Из задания

Удельный вес

г

20,75

20,72

19,28

Грунта

кН/м3

Из задания

Влажность

W,

0,203

0,207

0,313

Из задания

Удельный вес

17,25

17,16

14,68

= г/ (1+W)

скелета грунта

кН/м3

Коэффициент

e

0,539

0,55

0,85

е = (1+W) – 1

Пористости

Удельный  вес во

10,75

10,71

9,28

=( - )/(1+e)

взвешенном сост.

кН/м3

Степень

0,99

1

1

= x W/(e x )

Влажности

Граница

Wp

  -

-

0,217

раскатывания

Из задания

Граница

WL

-

-

0,530

Текучести

Из задания

Число

Ip

-

-

0,313

Ip = WL –Wp

пластичности

Показатель

IL

-

-

0

IL = (W - Wp) / Ip

Текучести

Модуль

Е,

41,10

38,00

18,00

деформации

МПа

СНиП 2.02.01-83*

Угол внутр.

40,33

36

18,00

Трения

град.

СНиП 2.02.01-83*

Удельное

С,

1,11

4,00

47,00

Сцепление

кПа

СНиП 2.02.01-83*

Расчетное сопротивление

R, КПа

500

300

265

СНиП 2.02.01-83*

Наименование

1 – песок крупный  3 – глина

2 – песок мелкий 


Характеристика грунтов по слоям.

Сделать предварительное заключение о возможности использования грунтов в качестве несущих слоев на основании прочностных и деформационных показателей (c, ц, Е и R0) (охарактеризовать послойно строительную площадку).

Рекомендуемое значение R грунта для использования его в качестве основания >150 кПа.

1 слой: песок крупный. Вид песчаного грунта определяется по плотности сложения в зависимости от коэффициента пористости e.

Формула для определения коэффициента пористости е:

е = (1+W) – 1

е = (1+0,203) – 1= 0,539.

По найденному значению по табл. Б18 ГОСТ 25100-95 определяем вид по плотности сложения.

В нашем случае для песка крупного при 0,5е=0,5390,7 - песок средней плотности.

Разновидность грунта определяется по степени влажности по формуле:

Sr = = = 0,999 %,  сw - плотность воды.

Согласно табл. Б17 ГОСТ 25100-95, для 0,8 Sr =0,9991 – песок насыщенный водой.

По СНиП 2.02.01-83 определяем:

R=500кПа 150 – грунт является прочным и будет служить надежной опорой для фундамента. Т. к. на поверхности данного грунта имеются грунтовые воды, а сам песок водонасыщенный, то необходимо предусмотреть мероприятия по осушению грунта строительной площадки.

2 слой: песок мелкий. Вид песчаного грунта определяется по плотности сложения в зависимости от коэффициента пористости e.

Формула для определения коэффициента пористости е:

е = (1+W) – 1

е = (1+0,207) – 1= 0,55.

По найденному значению по табл. Б18 ГОСТ 25100-95 определяем вид по плотности сложения.

В нашем случае для песка пылеватого при е=0,55 0,6 - песок плотный.

Разновидность грунта определяется по степени влажности по формуле:

Sr = = = 1 %,  сw - плотность воды.

Согласно табл.  Б17 ГОСТ 25100-95, для Sr = 1 – песок насыщенный водой.

По СНиП 2.02.01-83 определяем:

R=300кПа 150 – грунт является прочным и будет служить надежной опорой для фундамента.

Так как песок водонасыщенный, то необходимо предусмотреть мероприятия по осушению грунта строительной площадки.

3 слой: Тип пылевато-глинистого грунта определяется по индексу пластичности в соответствии с ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация».

Индекс пластичности вычисляется по формуле:

= - = 53-21,7 = 31,3 %.

Согласно ГОСТ 25100-95, для 17 < =31,5 – тип грунта – глина.

Разновидность пылевато-глинистого грунта определяется по показателю текучести.

= = == 0.

Согласно ГОСТ 25100-95  – глина твердая.

По СНиП 2.02.01-83 определяем:

R=265кПа > 150.

Плотно слежавшаяся глина хорошо подходит для возведения оснований зданий, если в нее будет исключено попадание воды, так как мокрая глина имеет склонность к пучению, разбуханию.



Инженерно-геологические разрез.

Построить инженерно-геологический разрез в одном направлении по 2-м скважинам на формате А-4. Указать вертикальный и горизонтальный масштабы.

Инженерно-геологический разрез I-I по скважинам 3-4.

  Задание №2. Определение напряжений в грунтах

  Задание 2.1.Определить напряжения от собственного веса грунта на границах слоёв и построить эпюру.

Расчет будем вести по скважине №4. На данном инженерно-геологическом разрезе слой №3 – глина будет являться водоупором. На его кровле нужно учитывать также давление от столба вышележащей воды.

Определим напряжения между слоями грунта:

= гsb1*hw1 = 10,75*2,9 = 31,18 кПа.

гsb1 = (гs1- гhw)/(1+e1) = (26,55-10)/(1+0,539)= 10,75 кН/.

= +гsb2*hw2= 31,18+10,71*3,2= 65,47 кПа.

гsb2 = (гs2- гhw)/(1+e2) = (26,61-10)/(1+0,55)= 10,71 кН/.

=+ гw*hw= 65,47+10*6,1= 126,47 кПа.

т. к. мощность 3-го грунта не установлена, возьмем ее условно 3м.

= +г3*h3= 126,47+19,28*3= 184,31 кПа.

Задание 2.2. Определить напряжения в точке на границах слоев, от 3-х сосредоточенных сил, если известны расстояния от линий действия сил до точки.

Дано: поверхностные сосредоточенные силы -  =20 кН, =15 кН, =15 кН; расстояния между точками приложения сил - =0,5м, =1,5м, =4,5м.

Решение:

При действии на грунт группы сил применяется принцип суперпозиции и напряжение в точке от группы сил будет равно сумме напряжений от каждой силы. По формуле Буссинеска:

уz =Уi *К

К выбирается по таблице справочных данных в зависимости от r/z.

В точке 1:

r1/z1 = 0,5/2,9=0,17,  r2/z1= 1,5/2,9=0,51,  r3/z1= 4,5/2,9=1,55 . 

уz1= *0,4446+ *0,2679+ *0,0224 = 1,57 кПа= 1570 Па. 

В точке 2:

r1/z2 = 0,5/6,1=0,08,  r2/z2= 1,5/6,1=0,24,  r3/z2= 4,5/6,1=0,73. 

уz2= *0,4699+ *0,4151+ *0,1641 = 0,485 кПа = 485 Па. 

Задание 2.3. Определить напряжения в центральной и угловой точке равномерно загруженной прямоугольной площади на границах слоев, если известно давление по подошве,  размеры загруженной площади.

Дано: давление по подошве -  Р =220 кПа,  размеры загруженной площади – lxb = 2,7x2,1м.

Схемы действия нагрузок:

а) Напряжение в центральной точке равномерно загруженной прямоугольной площади равно:

, где –для точек находящихся на центральной оси

Найдем напряжения в центральных точках на границах слоев:

з= l/b=2,7/2,1= 1,28

    z1=2,9м, о 1= 2z/b=2*2,9/2,1=2,76.

б выбираем по таблице методом интерполяции – б1=0,248.

=0,248x220= 54,56кПа.

    z2=6,1м, о 2= 2z/b=2*6,1/2,1=5,8, б2=0,068.

= 0,068x220= 14,96 кПа.

б) Напряжение в угловой точке равномерно загруженной прямоугольной площади равно:

,где –для угловых точек.

Найдем напряжения в угловых точках на границах слоев:

з= l/b=2,7/2,1= 1,28

    z1=2,9м, о 1= z/b=2,9/2,1=1,38, б1=0,59.

=0,59/4 x 220 = 32,45 кПа.


    z2=3,9м, о 2= z/b=6,1/2,1=2,9, б2=0,23.

=0,23/4 x 220 = 12,65 кПа.

Задание №3. Расчет осадок фундамента

Задание 3. Рассчитать осадку фундамента жилого здания методом послойного суммирования и сравнить ее с предельно-допустимой.  Фундамент расположить на границе между первым и вторым слоем. 

Сосредоточенная сила P = 450кПа,  ширина фундамента b =2,4м, фундамент – ленточный. 

Разобьем толщу грунта на слои толщиной 0,5м и занесем данные по каждому слою в таблицу.

= =450 – 31,18= 418,82 кПа.

Слой

о=2z/b

z= о*b/2, м

б

= б*, кПа

, м

, кПа

, кПа

Е, МПа

, мм

2

Песок

0

0

1

418,82

31,18

65,47

6,23

13,09

38

0,4

0,48

0,977

409,18

0,48

4,18

0,8

0,96

0,881

368,98

0,48

3,92

1,2

1,44

0,755

316,20

0,48

3,46

1,6

1,92

0,642

268,88

0,48

2,95

2,0

2,4

0,550

230,35

0,48

2,52

2,4

2,88

0,477

199,77

0,48

2,17

2,66

3,2

0,439

183,86

0,32

1,29

3 Глина

2,8

3,36

0,42

175,9

0,16

126,47

282,25

25,29

56,45

18

1,27

3,2

3,84

0,374

156,63

0,48

3,49

3,6

4,32

0,337

141,14

0,48

3,12

4,0

4,8

0,306

128,15

0,48

2,82

4,4

5,28

0,280

117,27

0,48

2,57

4,8

5,76

0,258

108,05

0,48

2,36

5,2

6,24

0,239

100,09

0,48

2,18

5,6

6,72

0,223

93,39

0,48

2

6,0

7,2

0,208

87,11

0,48

1,89

6,4

7,68

0,196

82,08

0,48

1,77

6,8

8,16

0,185

77,48

0,48

1,67

7,2

8,64

0,175

73,29

0,48

1,58

7,6

9,12

0,166

69,52

0,48

1,49

8,0

9,6

0,158

66,17

0,48

1,42

8,4

10,08

0,15

62,82

0,48

1,35

8,8

10,56

0,143

59,89

0,48

1,28

9,2

11,04

0,137

57,37

0,48

1,23

0,134

56,12

0,24

1,19


Нижняя граница сжимаемой толщи, находится в точке пересечения эпюр и  0,2.

Из таблицы видно, что нижняя граница сжимаемой толщи, находится на глубине z=9,4м.

Полная осадка : S= 5,52 см < 8 cм – не превышает допустимую по СНиП 2-02-01.83*, прил. 4. Осадка очень мала – данная инженерно-геологическая площадка будет служить надежным основанием для фундамента здания.

Список использованной литературы:


СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений». ГОСТ 25100-82 «Грунты. Классификация». , , и др. «Механика грунтов, основания и фундаменты». «Механика грунтов».