БАЗА ЗНАНИЙ
Задать вопрос
 

Определение расчетного сопротивления грунта основания

Определение расчетного сопротивления грунта основания. Сравнение результатов, полученных в модуле ГРУНТ с ручным расчетом.

Выполняется сравнение расчетного сопротивления грунта основания полученного в модуле ГРУНТ с результатами ручного расчета по СП 22.13330 «Основания зданий и сооружений».

Исходные данные

Размеры фундамента bxl=20х30м; глубина заложения фундамента d=2м; здание с гибкой конструктивной схемой; подвал отсутствует; характеристики грунтов определены по таблицам. Нагрузка на основание N=120000кН; среднее давление по подошве фундамента p=200кН/м2

Характеристики грунтов основания:

R_расчетное_сопротивление_01

Напластование грунтов:

R_расчетное_сопротивление_02

Параметры нагрузки:

R_расчетное_сопротивление_03

Параметры расчета:

R_расчетное_сопротивление_04

Результаты расчета в модуле ГРУНТ

R_расчетное_сопротивление_05

Rz=392.085кН/м2 по подошве фундамента (отметка +98.000).
Rz=570.161кН/м2 на глубине 3.5м от подошвы фундамента (отметка +94.500).

Определение расчетного сопротивления грунта основания под подошвой фундамента R (отметка +98.000)

Расчетное сопротивление грунта основания определяется по формуле:

R_расчетное_сопротивление_f_1

γС1 и γС2 – коэффициенты условий работы по табл. 5.4 СП 22.13330;
k – коэффициент, принимаемый равным 1, если характеристики определены непосредственными испытаниями и 1.1, если по таблицам;
Mγ, Mq и Mc – коэффициенты, принимаемые по таблице 5.5;
kz – коэффициент, принимаемый равным 1 при b<10 м и kz=Z0/b+0.2 при b>10, здесь Z0=8м;
b – ширина подошвы фундамента;
γII – осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;
γ’II – осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента;
cII – расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;
d1 – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведённая глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала;

d1=hs+hcfcf/γ’II

hs – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;
hcf – толщина конструкции пола подвала;
γ cf – расчётное значение удельного веса конструкции пола подвала;
db – глубина подвала.

γС1=1.25 и γС2=1, т.к. непосредственно под фундаментом залегает грунт ИГЭ-2 песок пылеватый.
k=1.1 т.к. характеристики грунтов определены по таблицам.
Коэффициенты Mγ, Mq и Mc определяются по таблице 5.5 СП 22.13330 в зависимости от угла внутреннего трения φ. Данная таблица составлена на основании формул:

Mγ=ψ/4;, Mq=1+ψ; Mc=ψ*ctgφ,

где ψ=π/(ctgφ+φ-π/2).

Т.к. основание под фундаментом неоднородное, то, в соответствии с пунктом 5.6.10 СП 22.13330, для определения R следует принимать средневзвешенные значения характеристики грунтов по глубине ZR=0.5b при b<10м и ZR=4+0.1b при b≥10м.

При ширине фундамента b=20м → ZR=4+0.1*20=6м.

Таблица 1
Определение средневзвешенных значений характеристик грунтов ниже подошвы фундамента

№ИГЭ hi, м γi, кН/м3 Сi, кПа, кН/м2 φi, град hi*γi, кН/м2 hi*Сi, кН/м hi*φi, м*град
2 2.00 17.20 1.00 31.00 34.40 2.00 62.00
3 3.00 17.85 8.00 22.00 53.55 24.00 66.00
4 1.00 18.35 20.00 18.00 18.35 20.00 18.00








6.000 - - - 106.30 46.00 146.00
средние значения 17.717 7.667 24.333 - - -

Таблица 2
Определение средневзвешенного веса грунтов выше подошвы фундамента

№ИГЭ hi, м γi, кН/м3 hi*γi, кН/м2
1 1.00 17.65 17.65
2 1.00 17.20 17.20




2.00
34.85
среднее значение 17.425

Осредненные характеристики определяются по формуле:

Хср=∑Xi*hi/∑hi.

При φ=24.333град:

ψ=π/(ctgφ+φ-π/2)= 3.142/(ctg24.333+24.333/(180/3.142)- 3.142/2)= 2.949
Mγ=ψ/4=0.74;, Mq=1+ψ=3.95; Mc=ψ*ctgφ=6.52

Коэффициент, зависящий от ширины фундамента: kz=Z0/b+0.2=8/20+0.2=0.6

R_расчетное_сопротивление_f_2

Определение расчетного сопротивления грунта основания на глубине 3.5м от подошвы фундамента (отметка +94.500)

Распределение напряжений по глубине сжимаемой толщи:

R_расчетное_сопротивление_06

По глубине сжимаемой толщи должно выполняться условие (условие 5.9 СП 22.13330):

σz=(σzp-σzγ)+σzg≤Rz,

где σzp, σzγ и σzg – вертикальные напряжения на глубине Z от подошвы фундамента.

Определим σz и Rz на глубине Z=3.5м от подошвы фундамента.

σz=(196.224-34.192)+96.025=258.057кН/м2

Rz определяется для условного фундамента шириной:

bz=(Az-a2)-a=(615.55-52)-5=20.23м

где Az=N/σzp=120000/196.224=615.55м2; σzp=196.244кН/м2 – дополнительное давление на глубине Z=3.5м от подошвы фундамента (определено при помощи модуля ГРУНТ); a=(l-b)/2=(30-20)/2=5м.

Средневзвешенные значения характеристики грунтов определяются по глубине ZR=4+0.1*20.23=6.23м.

Таблица 3
Определение средневзвешенных значений характеристик грунтов ниже подошвы фундамента

№ИГЭ hi, м γi/γsbi, кН/м3 Сi, кПа, кН/м2 φi, град hi*γi, кН/м2 hi*Сi, кН/м hi*φi, м*град
3 1.500 17.850 8.000 22.000 26.775 12.000 33.000
4 3.000 18.350 20.000 18.000 55.050 60.000 54.000
5 1.523 18.850 50.000 16.000 28.709 76.150 24.368








6.023 - - - 110.534 148.150 111.368
средние значения 18.352 24.597 18.490 - - -

Таблица 4
Определение средневзвешенного веса грунтов выше подошвы фундамента

№ИГЭ hi, м γi/γsbi, кН/м3 hi*γi, кН/м2
1 1.000 17.650 17.650
2 3.000 17.200 51.600
3 1.500 17.850 26.775
5.500
96.025
среднее значение 17.459

γС1=1.25, γС2=1, k=1.1.

При φ=18.49град:

ψ=π/(ctgφ+φ-π/2)= 3.142/(ctg18.49+18.49/(180/3.142)- 3.142/2)= 1.803
Mγ=ψ/4=0.451;, Mq=1+ψ=2.803; Mc=ψ*ctgφ=5.392

Коэффициент, зависящий от ширины фундамента: kz=Z0/b+0.2=8/20.23+0.2=0.595

R_расчетное_сопротивление_f_3

Сравнение результатов расчета

Отметка ГРУНТ СП Разница, %
+98.000 392.085 392.015 0.018
+94.500 570.161 569.784 0.066