Сила сопротивления грунта формула

Сила сопротивления грунта формула

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/м 2

Характеристики грунтов основания:

Результаты расчета в модуле ГРУНТ

Rz=392.085кН/м 2 по подошве фундамента (отметка +98.000).
Rz=570.161кН/м 2 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:

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, 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;

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:

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 3

Сi, кПа, кН/м 2 φi, град hi*γi, кН/м 2 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 — — —
№ИГЭ hi, м γi, кН/м 3 hi*γi, кН/м 2
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:

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

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

Распределение напряжений по глубине сжимаемой толщи:

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

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.

Rz определяется для условного фундамента шириной:

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.

№ИГЭ hi, м γi/γsbi, кН/м 3 Сi, кПа, кН/м 2 φi, град hi*γi, кН/м 2 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
Читайте также:  Самые прочные и легкие материалы
№ИГЭ hi, м γi/γsbi, кН/м 3 hi*γi, кН/м 2
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

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

Возможность применения решений теории упругости при расчете вертикальных деформаций обоснована Н.М. Герсевановым. Однако такой подход справедлив в пределах таких нагрузок, при которых наблюдается линейная зависимость между напряжениями и деформациями.

Запроектированные согласно зависимости (8.29) фундаменты во многих случаях получаются неэкономичными из-за недоиспользования несущей способности грунтов, особенно песчаных, а также глинистых (твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции) даже в линейной стадии деформирования. В связи с этим СНиП 2.02.01—83* «Основания зданий и сооружений» рекомендует ограничивать среднее давление под подошвой фундамента расчетным сопротивлением грунта основания R , что позволяет рассчитывать осадки фундаментов по линейной зависимости между напряжениями и деформациями. Таким образом, при расчете оснований по деформациям необходимо, чтобы удовлетворялось условие

где Р — среднее давление по подошве фундамента; R — расчетное сопротивление грунта основания.

СНиП 2.02.01—83* рекомендует следующую формулу для определения расчетного сопротивления грунта основания:

(8.38)

где γ с1 и γ с2 — коэффициенты условий работы соответственно грунтового основания и сооружения во взаимодействии с основанием, принимаемые по табл. 8.3 ; k — коэффициент надежности, принимаемый при определении прочностных характеристик грунта непосредственными испытаниями, k = 1,0; при использовании табличных расчетных значений грунтов k = 1,1; k z — коэффициент, принимаемый равным при ширине подошвы фундамента b ≤10 м, k z = 1,0; при b ≥10м — k z = Z 0 /b + 0,2 (здесь Z 0 = 8 м); M γ ; M q , М с — коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения несущего слоя грунта ; b — ширина подошвы фундамента, м;

Таблица 8.3. Значения коэффициентов условий работы γ с1 и γ с2

Грунты γ с1 γ с2 для сооружений с жесткой конструктивной схемой
при отношении длины сооружения (отсека) к его высоте L/H, равном
4 и более 1,5 и менее

Крупнообломочные с песчаным
заполнителем и песчаные, кроме мелких и пылеватых
Пески мелкие
Пески пылеватые:
— маловлажные и влажные
— насыщенные водой
Глинистые, а также крупнообломочные
с глинистым заполнителем с
показателем текучести грунта или заполнителя:
J L ≤ 0,25
0,25≤ J L J L > 0,5

1,0
1,0
1,0

1,4

1,1
1,1
1,0

Примечания.
1. Конструкции сооружений с жесткой конструктивной схемой приспособлены к восприятию усилий от деформаций оснований.
2. Для зданий с гибкой конструктивной схемой γ с2 принимается равным 1.
3. При промежуточных значениях L/H коэффициент γ с2 определяется по интерполяции.

Таблица 8.4. Значения коэффициентов M γ , M q , М с

φ M γ М q М с φ M γ М q М с
0,00 1,00 3,14 23 0,69 3,65 6,24
1 0,01 1,06 3,23 24 0,72 3,87 6,45
2 0,03 1,12 3,32 25 0,78 4,11 6,67
3 0,04 1,18 3,41 26 0,84 4,37 6,90
4 0,06 1,25 3,51 27 0,91 4,64 7,14
5 0,08 1,32 3,61 28 0,98 4,93 7,40
6 0,80 1,39 3,71 29 1,06 5,25 7,67
7 0,12 1,47 3,82 30 1,15 5,59 7,95
8 0,14 1,55 3,93 31 1,24 5,95 8,24
9 0,16 1,64 4,05 32 1,34 6,34 8,55
10 0,18 1,73 4,17 33 1,44 6,76 8,88
11 0,21 1,83 4,29 34 1,55 7,22 9,22
12 0,23 1,94 4,42 35 1,68 7,71 9,58
13 0,26 2,05 4,55 36 1,81 8,24 9,97
14 0,29 2,17 4,69 37 1,95 8,81 10,37
15 0,32 2,30 4,84 38 2,11 9,44 10,80
16 0,36 2,43 4,94 39 2,28 10,11 11,25
17 0,39 2,57 5,15 40 2,46 10,85 11,73
18 0,43 2,73 5,31 41 2,66 11,64 12,24
19 0,47 2,89 5,48 42 2,88 12,51 12,79
20 0,51 3,06 5,66 43 3,12 13,46 13,37
21 0,56 3,24 5,84 44 3,38 14,50 13,98
22 0,61 3,44 6,04 45 3,66 15,64 14,64
Читайте также:  Почему на айфоне снимают деньги

γ II и γ’ II — осредненный расчетный удельный вес грунтов, залегающих соответственно ниже подошвы фундамента и в пределах глубины заложения фундамента, кН/м3 (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды); d 1 — глубина заложения фундамента от пола подвала; при отсутствии пола подвала — от планированной поверхности, м; d b — глубина подвала, считая от планировочной отметки, но не более 2 м (при ширине подвала В > 20 м принимается db = 0); c II — расчетное значение удельного сцепления несущего слоя грунта, кПа (индекс II означает, что расчет ведется по второй группе предельных состояний).

Формула (8.38) базируется на решении Н.П. Пузыревского, позволяющем определить давление на основание, при котором в массиве под краями фундамента образуются зоны предельного равновесия. Тем не менее формула (8.38) отличается по своей структуре от решения Н.П. Пузыревского дополнительными коэффициентами ( γ с1 и γ с2 ), которые повышают надежность расчетов и позволяют учесть соответственно влияние прочностных и деформационных свойств грунтов на формирование зон предельного равновесия под подошвой фундамента и жесткости возводимого сооружения.

Введенный в формулу (8.38) дополнительный член, равный ( M q — 1), позволяет учесть действие бытовой пригрузки грунта. При разработке котлована в известной мере сохраняется напряженное состояние грунта, обусловленное действием бытового давления грунта. При этом увеличивается предельное давление, при котором зоны местного нарушения под краем фундамента достигают величины, равной 0,25 ширины фундамента. Однако остаточное напряженное состояние зависит от глубины вскрываемого котлована и его ширины. Тогда с увеличением глубины котлована, т.е. с возрастанием бытовой нагрузки, в рассматриваемом слое будет большее остаточное давление.

Согласно формуле (8.38) расчетное сопротивление грунта основания определяется для несущего слоя, где залегает подошва фундамента. Иногда на глубине Z под несущим слоем залегает менее прочный грунт ( рис. 8.8 ), в котором могут развиваться пластические деформации. В этом случае рекомендуется проверять напряжения, передаваемые на кровлю слабого грунта по условию

(8.39)

где σ zp — дополнительное вертикальное напряжение; σ zg — напряжение от собственного веса грунта; R z — расчетное сопротивление грунта на глубине кровли слабого грунта z .

Рис. 8.8. Схема условного фундамента

Величина R z определяется по формуле (8.38), при этом коэффициенты условий работы γ с1 и γ с2 и надежности k , а также М γ , M q , М с находят применительно к слою слабого грунта.

Значения b z и d z определяют для условного фундамента АВСД , опирающегося на слабый грунт.

В этом случае принимают, что σ zp действует по подошве условного фундамента АВСД ( см. рис. 8.8 ), тогда площадь его подошвы

(8.40)

где N — нагрузка, передаваемая на обрез фундамента.

Зная площадь подошвы условного фундамента, можно определить его ширину по формуле

(8.41)

где а = (l- b)/2 (l и b — размеры проектируемого фундамента).

Определив по формуле (8.38) величину R z , проверяют условие (8.39). При его удовлетворении зоны сдвигов не играют существенной роли в величине развивающейся осадки. В противном случае необходимо принять большие размеры подошвы фундамента, при которых условие (8.39) удовлетворяется.

Условные расчетные сопротивления грунтов основания Rо

Для назначения предварительных размеров фундаментов зданий и сооружений используются условные расчетные сопротивления грунтов основания Rо, которые приведены в табл. 8.5 — 8.8.

Примеры

Пример 8.2. Определить условное расчетное сопротивление песка мелкого, если известно: природная влажность ω = 0,07; природная плотность ρ = 1,87 т/м3, плотность твердых частиц ρ S = 2,67 т/м3.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИРОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Направление – Ядерные физика и технологии

Читайте также:  Критерий граббса в excel

Кафедра – Прикладная физика

«ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕЙ СИЛЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА ЗАБИВКЕ СВАИ»

Наименование лабораторной работы

Отчет по лабораторной работе № 1-10

по курсу «Физика 1.3»

Наименование учебной дисциплины

Выполнили студенты гр.0А21 ________ _______ Д.В. Посохов

________ _______ В.В. Вершинин

Подпись Дата И.О.Фамилия

Проверил ассистент каф. ОФ ________ _______ Л.А. Святкин

должность Подпись Дата И.О.Фамилия

Цель:определение средней силы сопротивления грунта забивке сваи, оценка потери механической энергии при забивке сваи.

Приборыи принадлежности:модель копра, штанген-циркуль, линейка.

Обозначив через v1 скорость груза непосредственно перед соударением со сваей, через m1 – массу груза и через Н – первоначальную высоту груза над сваей, получим уравнения:

; (1)

Согласно закону сохранения импульса, считая удар груза и сваи абсолютно не­упругим, запишем:

Так как сила сопротивления грунта Fср и смещение направлены по одной прямой, но в противоположные стороны, то cosa = -1. Тогда

Обозначим высоту забиваемой сваи относительно заранее выбранного начального уровня перед началом забивки сваи h1 и после окончания за­бивки h2. Тогда

Средняя сила сопротивления грунта прозабивке сваи Fср.

. (5)

Относительное уменьшение кинетической энергии системы

(6)

Таблица 1.Данные для определения зависимости средней силы (Fср) от высоты подъёма груза(Н)

, м L, м H, м , м , м S, м Fср,(Н)
0,07 0,2 0,25 0,065 0,066 0,064 0,066 0,065 0,065 0,005
0,21 0,065 0,067 0,066 0,067 0,066 0,066 0,004
0,17 0,067 0,066 0,066 0,067 0,067 0,067 0,003
0,13 0,068 0,068 0,068 0,068 0,069 0,068 0,002
0,09 0,069 0,069 0,069 0,068 0,069 0,069 0,001

Fср1= [( + 0,375]9,8 = 146 H

Fср2= [( + 0,375]9,8 = 153 H

Fср3= [( + 0,375]9,8 = 165 H

Fср4= [( + 0,375]9,8 = 189H

Fср5= [( + 0,375]9,8 = 260H

График 1 – Зависимость средней силы (Fср) от высоты подъёма груза(Н).

Таблица 2.Данные для определения зависимости средней силы сопротивления грунта (Fср) при забивке сваи от «плотности грунта» (L).

, м H, м L, м , м , м S, м Fср,(Н)
0,07 0,225 0,20 0,066 0,065 0,066 0,066 0,065 0,066 0,004
0,23 0,067 0,065 0,066 0,066 0,067 0,066 0,004
0,26 0,066 0,066 0,066 0,066 0,067 0,066 0,004
0,29 0,065 0,066 0,066 0,066 0,065 0,066 0,004
0,32 0,067 0,067 0,068 0,067 0,067 0,067 0,003

Fср1= [( + 0,375]9,8 = 146 Н

Fср2= [( + 0,375]9,8 = 167 Н

Fср3= [( + 0,375]9,8 = 189 Н

Fср4= [( + 0,375]9,8 = 210 Н

Fср5= [( + 0,375]9,8 = 298H

График 2 – Зависимость средней силы сопротивления грунта (Fср) при забивке сваи от «плотности грунта» (L)

(м/с)

= =0,12

σ = = =0,00039м

= = =0,95 =0,000475 м

=0,00039*2,78=0,0010842 м

= = 0,0012 м

S =

S = = 0,0013 м

S= (0,005±0,0013) м

H = (0,2500±0,0005) м

= ( =

2,156 = 2,156*0,26 = 0,561 (H)

F = (146,0±0,6) H

Из графика 1 можно сделать вывод, что средняя сила Fcpне зависит от высоты подъема груза(Н)

Из графика 2 можно сделать вывод что средняя сила сопротивления «грунта» зависит от плотности, т.е от расстояния.

В результате проделанной работы:

1. Мы научились определять среднею силу сопротивления грунта по формуле

Fcpсопротивления грунта необходима нам для того:

1.1 Чтобы определить зависимость средней силы от высоты подъёма груза. Из проделанного опыта можно сделать вывод, что средняя сила сопротивления грунта не зависит от высоты подъёма груза.

1.2 Чтобы определить зависимость Fcpот плотности грунта. Из предложенного опыта можно сделать вывод, Что Fcpзависит от плотности грунта.

S= (0,005±0,0013) м

H = (0,2500±0,0005) м

F = (146,0±0,6) H

| следующая лекция ==>
ЭТАПА ОБЛАСТНЫХ СОРЕВНОВАНИЙ | Зарождение философской мысли. Исторические типы мировоззрения: миф, религия, философия. Место философии в системе научных знаний.

Дата добавления: 2015-10-01 ; просмотров: 2135 . Нарушение авторских прав

Ссылка на основную публикацию
Связной самсунг ноут 5
Samsung Galaxy Note 5 32 ГБ продается в 22-х магазинах. Выберите подходящий Вам интернет-магазин и перейдите по ссылке «Купить». На...
Сайт памяти информационная поисковая система
Победа в Великой Отечественной войне досталась нам очень высокой ценой. Судьбы тысяч людей так и остались невыясненными. До сих пор...
Сайт программы жди меня ищут ли меня
Фотография Адресные данные Ф.И.О. Дата рождения Места Жаргалов Тарба 1908г Место рождения: не указаноМесто проживания: не указано уполномоченный по закупке...
Связи с другими файлами excel
Описание проблемы Когда в формуле вы указываете ссылку на другую книгу, то Excel образует с ней связь. Эта связь будет...
Adblock detector