Министерство образования Российской Федерации

Кубанский государственный технологический университет

Кафедра «Строительные конструкции и

гидротехнические сооружения»

Расчет просадочного основания

Методические указания по курсовому и дипломному

проектированию по курсу «Основания и

фундаменты» для студентов всех форм обучения

специальностей: 290300 – «Промышленное и

гражданское строительство», 290400 – «Гидротехническое

строительство», 290500 – «Городское строительство

и хозяйство» направления 653500 «Строительство»

Краснодар

2003

Составители: канд. техн. наук П.А.Ляшенко,

канд. техн.наук Б.Ф.Турукалов

УДК 624.15

Расчет просадочного основания. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию по курсу «Основания и фундаменты» для студентов всех форм обучения специальностей: 290300 – «Промышленное и гражданское строительство», 290400 – «Гидротехническое строительство», 290500 – «Городское строительство и хозяйство» направления 653500 «Строительство»/ Сост.: П.А.Ляшенко, Б.Ф.Турукалов; Кубан. гос. технол. ун-т. Кафедра «Строительные конструкции и гидротехнические сооружения». – Краснодар: Изд-во КубГТУ 2003. – 14с.

Предназначены для учебного проектирования просадочного основания фундамента, составлены в соответствии со СНиП 2.02.01-83; содержат необходимые нормы и правила, исходные данные для просадочных грунтов и пример расчета деформации основания.

Печатаются по решению Редакционно-издательского совета Кубанского государственного технологического университета.

Рецензенты:

заведующий кафедрой «Оснований и фундаментов» Кубанского госагроуниверситета д-р геол.-мин.наук, проф. К.Ш. Шадунц;

доцент кафедры «Строительные конструкции и гидротехнические сооружения», канд. техн. наук С.И.Дизенко

Общие положения

I. Основания, сложенные просадочными грунтами, должны проектироваться с учетом их особенности, заключающейся в том, что при повышении влажности выше определенного (для каждого грунта своего) уровня они дают дополнительные деформации просадки от внешней нагрузки и (или) от собственного веса.

Расчетным состоянием просадочных грунтов по влажности при возможности их замачивания является полное водонасыщение (S_r>0,8).

Просадочные грунты характеризуются:

• относительной просадочностью ξ_sl (табл. I);

• начальным просадочным давлением P_sl , т.е. значением давления на образец в компрессионном приборе, при котором ξ_sl =0,01;

• расчетным сопротивлением R_o (табл. 2).

2. Грунтовые условия площадок, сложенных просадочными грунтами, подразделяются на два типа:

I тип - просадка грунтов от собственного веса отсутствует или не превышает 5 см,

II тип - возможна просадка от собственного веса грунтов и размер ее превышает 5 см.

3. При проектировании просадочного основания фундамента должны учитываться:

а) просадка от внешней нагрузки S_sl,p в пределах сжимае- мой толщи под фундаментом;

б) просадка от собственного веса грунта S_sl,,q в просадоч- ной толще с глубины, где вертикальные напряжения от собствен­ ного веса превышают P_sl или сумма напряжений от собственного веса и внешней нагрузки минимальна, до нижней границы проса- дочной толщи.

Таблица I (учебная) Значения просадочности неводонасыщенного лессового грунта
Номер варианта	Относительная просадочность , ξsl , при давлении, МПа
	0,05	0,10	0,15	0.20	0,25	0,30	0,35	0,40
I	0	0,015	0,023	0,029	0,031	0,032	0,031	0,027
2	0,005	0,017	0,020	0,033	0,035	0,038	0,039	0,037
3 3	0,007	0,018	0,025	0,034	0,036	0,040	0,037	0,033
4	0,010	0,021	0,028	0,037	0,044	0,048	0,044	0,042
5	0,011	0,021	0,035	0,044	0,053	0,060	0,062	0,048
6	0,010	0,022	0,038	0,051	0,069	0,075	0,080	0,072
7	0,012	0,025	0,039	0,053	0,070	0,080	0,078	0,068
8	0,013	0,026	0,043	0,057	0,066	0,074	0,080	0,072
9	0,010	0,025	0,042	0,060	0,071	0,080	0,085	0,081
10	0,009	0,019	0,036	0,051	0,070	0,078	0,084	0,085
11	0,010	0,021	0,042	0,070	0,098	0,115	0,119	0,121
12	0,008	0,023	0,047	0,081	0,121	0,129	0,133	0,135
13	0,009	0,022	0,048	0,083	0,130	0,141	0,148	0,148
14	0,011	0,020	0,045	0,079	0,103	0,127	0,141	0,140
15	0,008	0,030	0,049	0,080	0,111	0,136	0,152	0,150
16	0,005	0,033	0,054	0,092	0,123	0,149	0,163	0,165
17	0	0	0,020	0,047	0,063	0,062	0,050	0,035
18	0	0	0,010	0,025	0,037	0,044	0,053	0,055
19	0	0	0,031	0,051	0,062	0,064	0,062	0,053
20	0	0,015	0,028	0,043	0,055	0; 062	0,060	0,051
21	0	0,009	0,022	0,048	0,064	0,081	0,078	0,053
22	0	0,012	0,031	0,057	0,074	0,085	0,088	0,086
23	0	0,011	0,030	0,054	0,079	0,088	0,095	0,092
24	0	0,023	0,057	0,089	0,107	0,123	0,098	0,070
25	0	0,035	0,073	0,115	0,127	0,134	0,120	0,107

Таблица 2 Расчетные сопротивления замоченных просадочных грунтов

(CНиП 2.02.0I-83*)

Грунты	Расчетное сопротивление, Ro, кПа
	Природного сложения с плотностью скелета, т/м3		Уплотненных с плотностью, т/м3
	1,35	1,55	1,60	1,70
Супесь	150	180	200	250
Суглинок	180	200	250	300

Примечание: Для промежуточных значений плотности скелета грунта использовать линейную интерполяцию

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА ГРУНТОВЫХ УСЛОВИЙ

4. Для расчета просадки грунта просадочная толща разби­- вается на отдельные слои hi , в соответствии с литологи- ческим разрезом (взятым для учебного проектирования, основания в структурно-устойчивых грунтах). При этом толщина каждого слоя должна быть не более 2 м. При расчете просадки основания учитываются только те слои грунта, относительная просадоч - ность которых при фактическом напряжении ξ_sl ≥0.01 .

Построить графики зависимости относительной просадочно­сти от давления по данным табл. I для заданного номера вари­анта и следующих за ним строкам табл. I по числу дренирующих слоев грунта (т.е. для суглинков и супесей). Для каждого гра­фика определить значение начального просадочного давления P_sl,i , при котором ξ_sl =0,01.

5. Рассчитать просадку грунтов от собственного веса при замачивании всей просадочной толщи по формуле:

Ssl,g=Σξsl,i*hi*ksl,I (1)

где ξ_sl - относительная просадочность i-го слоя, прини­маемая студентом по табл. I: для первого от по­верхности слоя грунта - по заданному номеру ва­рианта, для последующих слоев грунтов - по сле­дующим за заданным номером варианта строкам табл. I. Для промежуточных значений давления σzg значения ξ_sl определяются интерполяцией между столбцами табл. I;

hi - толщина i -го расчетного слоя, принимаемая не более 2 м;

ksl,i- коэффициент, принимаемый равным I.

Давление грунта от собственного веса, т.е. природное дав­ление σzg , необходимо рассчитывать по плотности грунта в водонасыщенном состоянии, т.е. при Sp = 1,0, но без учета взвешивающего действия воды (в случае поднятия уровня грунто­вых вод). Эпюру природного давления и таблицу значений просад­ки можно совместить на одном рисунке (рис. I).

6. Определить тип грунтовых условий по просадочности по п. 2 и сделать вывод о возможности применения фундамента на естественном основании.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА

7. Определить предварительные размеры подошвы фундамента, пользуясь табличными значениями расчетного сопротивления замо­ченных просадочных грунтов R_o (табл. 2). Сконструировать фундамент из стандартных элементов или в соответствии с модуль­ной системой.

8. Вычислить расчетное сопротивление грунта основания R

по формуле (7) СНиП 2.02.01-83 (или (33) Пособия по проектиро­ванию..., 1986) с использованием расчетных значений характе­ристик прочности грунта CII и φII в водонасыщенном состоянии (табл. 3).

7. Уточнить размеры подошвы фундамента по условиям:

Рисунок I. Пример определение просадки грунтов от собственного веса при замачивании, соответствующий 9-му варианту из табл. I.

Плотность грунта в водонасышенном состоянии указана под названием грунта в т/м .

Грунтовые условия относятся к I типу по просадочности

σ_op≤R,

σ_max≤1.2R, σ_min>0, (2)

где σ_op - среднее давление на подошве фундамента;

σ_max и σ_min - максимальное и минимальное значения давления на подошве фундамента.

Таблица 3 ( учебная) Расчетные значения прочностных характеристик замоченных просадочных грунтов

Название грунта и число пластичности	Обозначение и размерность хар-ки		Значение характеристик при коэффициенте пористости, равном
			0,40	0,50	0,60	0,70	0,80	0,90	1,00
Супесь 0,014 ≤Iр≤ 0,07	CII φII	кПа град.	10 15	8 14	7 13	6 12	5 11	- -	- -
Суглинок:
0,07≤Iр≤ 0,12	CII	кПа	22	20	18	16	14	12	-
	φII	град.	14	13	12	11	10	9	-
0,12≤Iр≤ 0,15	CII	кПа	20	18	16	14	12	10	8
	φII	град.	13	12	11	10	9	9	8
0,15≤Iр≤ 0,17	CII	кПа	18	16	14	12	10	8	6
	φII	град.	12	11	10	9	9	6	8

Примечание. В таблице отсутствуют характеристики грунтов, не обладающих строительными свойствами.

РАСЧЕТ ПРОСАДКИ ОСНОВАНИЯ ФУНДАMЕНТА

10. Для расчета просадки грунта от нагрузки фундамента используется разбиение просадочной толщи по п. 4. На расчет­ную схему нанести сечение фундамента и эпюру природного дав­ления σ_zqs от веса водонасыщенного грунта, т.е. при S_p=1.0. Рассчитать дополнительное давление от внешней нагрузки

и сумму напряжений

σ_z=σ_zgs+σ_zp (3)

Построить эпюру σ_z на расчетной схеме (рис. 2). По эпюре найти положение нижней границы зоны просадки относительно по­дошвы фундамента hsl,p из условий (4) или (5):

Z=h_sl,p , если σ_z=P_sl (4)

где P_sl - - начальное просадочное давление слоя грунта

Z=h_sl,p , при min{σ_z}, если σ_z,min>P_sl (5)

II. Рассчитать просадку основания фундамента в пределах просадочной толщи h_sl,p по формуле (I)

S_sl,p = Σξsl,i*hi*k_sl,I ,

где ξsl,i и hi – то же, что и в п. 5, а коэффициент ksl,i :

- при ширине фундамента b≥ 12 м принимается равным I для всех слоев грунта в пределах зоны просадки;

- при b≤ 3 м вычисляется по формуле:

ksl,i=0.5+1.5*(σ_op-P_sl,i)/P_o , (6)

где σ_op - среднее давление на подошве фундамента, кПа;.

P_sl,i - начальное просадочное давление, кПа;

P_o = 100 кПа,

- при 3 м <b< 12 м определяется по интерполяции между значениями, полученными при b = 3м и b = 12м.