ОиФ.Методичка практ. занятия
.pdf
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ФГОУ ВПО
Казанский государственный архитектурно-строительный университет
Кафедра оснований, фундаментов, динамики сооружений и инженерной геологии
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Механика грунтов, основания и фундаменты. Практические занятия.
Для студентов дневной формы обучения всех специальностей строительных вузов
Казань
2008
УДК 624.131 ББК 26.329
В учебном пособии даны задания, описания последовательности и примеры решения задач по МГ и ОиФ. Сост.: И.Т.Мирсаяпов, В.Р.Мустакимов, Д.Р.Сафин, Л.Ф.Сиразиев – Казань, КГАСУ, 2008.– 97 с.
Предназначены для студентов дневной формы обучения технических специальностей строительных вузов и составлены в соответствии с действующими стандартами и учебными программами.
Печатается по решению редакционно-издательского совета Казанского государственного архитектурно-строительного университета.
Табл.: 39, илл.: 32, библ.: 16.
Рецензент: заместитель генерального директора по науке ГУП «Татинвестгражданпроект» кандидат технических наук Абдрахманов И.С.
© Казанский государственный архитектурностроительный университет, 2008
2
СОДЕРЖАНИЕ |
|
ВВЕДЕНИЕ................................................................................................................... |
4 |
1. ЗАДАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАЧ................................................................ |
4 |
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАЧ И ПРИМЕРЫ |
|
РАСЧЕТА...................................................................................................................... |
24 |
2.1. ЗАДАЧА №1. Определение напряжений в грунте от действия |
|
сосредоточенных сил................................................................................................... |
24 |
2.2. ЗАДАЧА №2. Определение напряжений в грунте методом |
|
угловых точек............................................................................................................... |
26 |
2.3. ЗАДАЧА №3. Определение напряжений в грунте от действия |
|
равномерно распределенной нагрузки....................................................................... |
30 |
2.4. ЗАДАЧА №4. Определение давления грунта на подпорную стенку............... |
32 |
2.5. ЗАДАЧА №5. Определение коэффициента устойчивости грунтового |
|
откоса методом кругло-цилиндрических поверхностей скольжения..................... |
38 |
2.6. ЗАДАЧА №6. Расчет и проектирование шпунтового ограждения.................. |
42 |
2.7. ЗАДАЧА №7. Расчет и проектирование опускного колодца........................... |
45 |
2.8. Расчет и проектирование фундаментов ....................................................................... |
49 |
2.8.1. ЗАДАЧА №8. Расчет и проектирование фундаментого мелкого |
|
заложения...................................................................................................................... |
49 |
2.8.2. ЗАДАЧА №9. Расчет и проектирование свайного фундамента.................... |
59 |
2.9. ЗАДАЧА №10. Определение абсолютной осадки методом послойного |
|
суммирования............................................................................................................... |
63 |
2.10. ЗАДАЧА №11. Определение абсолютной осадки методом линейно- |
|
деформируемого слоя.................................................................................................. |
71 |
2.11. ЗАДАЧА №12. Определение абсолютной осадки методом |
|
эквивалентного слоя..................................................................................................... |
77 |
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.................................................... |
83 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 1......................................................................................................... |
84 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. .......................................................................................................87 |
|
ПРИЛОЖЕНИЕ 3......................................................................................................... |
88 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 4......................................................................................................... |
89 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 5......................................................................................................... |
91 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 6......................................................................................................... |
92 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 7......................................................................................................... |
94 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 8......................................................................................................... |
95 |
3
ВВЕДЕНИЕ
Механика грунтов является теоретической базой фундаментостроения. Применение положений современной механики грунтов в проектной и производственной практике позволяет более полно использовать несущую способность оснований, выбирать наиболее экономичные и рациональные способы возведения фундаментов зданий и инженерных сооружений с учетом инженерно-геологической обстановки.
Одновременно с изучением программного теоретического материала учебный план предусматривает практические занятия. Практические занятия являются одним из ответственных звеньев учебного процесса и имеют целью закрепить знания, полученные студентами за период изучения теоретического курса, а также должно способствовать умелому применению этих знаний при инженерном решении задач теории механики грунтов. В процессе выполнения контрольной работы студент должен научиться пользоваться действующими строительными нормами и правилами, руководствами, справочными и литературными материалами.
В учебное пособие включены лишь некоторые из наиболее важных задач, позволяющие студентам на практике закрепить, систематизировать и более глубоко усвоить теоретические положения курсов "Механика грунтов" и "Основания и фундаменты".
Решению задач должно предшествовать изучение соответствующих разделов курса «Механика грунтов» и "Основания и фундаменты". При выполнении работы рекомендуется пользоваться литературой, приведенной пособии.
1. ЗАДАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАЧ
Задача №1. К горизонтальной поверхности массива грунта в одном створе приложены три вертикальные сосредоточенные силы Р1, Р2, Р3, расстояние между осями действия сил r1 и r2. Определить величины вертикальных составляющих напряжений σz от совместного действия сосредоточен-
ных сил в точках массива грунта, расположенных в плоскости действия сил:
4
1) по вертикали I-I, проходящей через точку приложения силы Р2; 2) по горизонтали II-II, проходящей на расстоянии z от поверхности массива грунта. Точки по вертикали расположить от поверхности на расстоянии 1,0, 2,0, 4,0, 6,0 м. Точки по горизонтали расположить вправо и влево от оси действия силы Р2 на расстоянии 0, 1,0, 3,0 м. По вычисленным напряжениям и заданным осям построить эпюры распределения напряжений σz . Исходные данные
приведены в таблице 1.1. Схема к расчету представлена на рисунке 1.1.
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.1 |
|
Номер ва- |
Р1, кН |
Р2, кН |
Р3, кН |
r1, м |
r2, м |
|
z, м |
рианта |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
7 |
1 |
1200 |
800 |
1400 |
1,0 |
2,00 |
|
3,00 |
2 |
1200 |
800 |
1200 |
2,0 |
2,00 |
|
2,50 |
3 |
1900 |
600 |
1300 |
3,0 |
1,00 |
|
2,00 |
4 |
1300 |
500 |
1500 |
3,0 |
2,00 |
|
3,00 |
5 |
1100 |
700 |
1800 |
2,0 |
3,00 |
|
2,00 |
6 |
1800 |
800 |
1600 |
3,0 |
2,00 |
|
1,50 |
7 |
1000 |
600 |
1100 |
1,0 |
1,00 |
|
2,00 |
8 |
1800 |
800 |
1400 |
3,0 |
1,00 |
|
3,00 |
9 |
1500 |
700 |
1900 |
2,0 |
3,00 |
|
2,50 |
10 |
1300 |
600 |
1300 |
2,0 |
2,00 |
|
2,00 |
11 |
1900 |
500 |
1500 |
3,0 |
2,0 |
|
1,5 |
12 |
1500 |
400 |
1200 |
1,0 |
2,0 |
|
2,5 |
13 |
1600 |
700 |
1000 |
3,0 |
1,0 |
|
2,0 |
14 |
1800 |
900 |
1700 |
2,0 |
3,0 |
|
3,0 |
15 |
2000 |
400 |
1500 |
2,0 |
3,0 |
|
3,5 |
16 |
1400 |
800 |
1400 |
1,0 |
2,0 |
|
2,5 |
17 |
1700 |
700 |
1200 |
3,0 |
2,0 |
|
3,0 |
18 |
1800 |
600 |
1600 |
1,0 |
4,0 |
|
2,0 |
19 |
1400 |
500 |
1700 |
1,0 |
3,0 |
|
1,5 |
20 |
1300 |
400 |
1400 |
2,0 |
4,0 |
|
3,0 |
21 |
1500 |
800 |
1200 |
3,0 |
2,0 |
|
3,0 |
22 |
1600 |
400 |
1300 |
2,0 |
3,0 |
|
2,5 |
23 |
1800 |
700 |
1100 |
3,0 |
2,0 |
|
3,5 |
24 |
2000 |
600 |
1500 |
2,0 |
3,0 |
|
2,0 |
25 |
1400 |
500 |
1800 |
3,0 |
2,0 |
|
3,5 |
26 |
1250 |
850 |
1425 |
1,2 |
2,5 |
|
3,5 |
27 |
1275 |
825 |
1250 |
2,5 |
2,2 |
|
2,5 |
28 |
1950 |
675 |
1350 |
3,8 |
1,3 |
|
2,8 |
29 |
1350 |
525 |
1575 |
3,5 |
2,1 |
|
3,3 |
30 |
1150 |
775 |
1825 |
2,3 |
3,5 |
|
2,5 |
5
Рис.1.1. Схема к расчету напряжений в грунте от совместного действия сосредоточенных сил
Задача №2. Горизонтальная поверхность массива грунта по прямоугольным плитам с размерами в плане а1 ×b1 и а2 ×b2 нагружена равномерно
распределенной вертикальной нагрузкой интенсивностью Р1 и Р2. Определить величины вертикальных составляющих напряжений σz от совместного
действия внешних нагрузок в точках массива грунта для заданной вертикали, проходящей через одну из точек М1, М2, М3 на плите №1. Расстояние между осями плит нагружения L. Точки по вертикали расположить от поверхности на расстоянии 1,0, 2,0, 4,0, 6,0 м. По вычисленным напряжениям построить эпюру распределения σz . Исходные данные приведены в таблице 1.2. Схема
к расчету представлена на рисунке 1.2.
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.2 |
|
Номер |
а1, м |
b1, м |
а2 , м |
b2 , м |
Р1, |
Р2, |
L , м |
|
Расчетная |
варианта |
|
|
|
|
МПа |
МПа |
|
|
вертикаль |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
9 |
1 |
2,50 |
1,90 |
3,30 |
2,30 |
0,28 |
0,31 |
2,80 |
|
М1 |
2 |
3,30 |
2,30 |
4,00 |
2,40 |
0,24 |
0,35 |
3,30 |
|
М2 |
3 |
2,90 |
2,60 |
3,50 |
2,50 |
0,32 |
0,29 |
3,50 |
|
М3 |
4 |
2,60 |
2,10 |
5,00 |
2,40 |
0,34 |
0,38 |
3,00 |
|
М2 |
5 |
2,50 |
1,90 |
6,00 |
2,80 |
0,29 |
0,33 |
2,80 |
|
М3 |
6
Окончание таблицы 1.2
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
6 |
2,20 |
2,20 |
3,00 |
2,40 |
0,26 |
0,36 |
3,00 |
М2 |
7 |
1,90 |
1,90 |
2,90 |
2,60 |
0,28 |
0,32 |
3,20 |
М1 |
8 |
2,50 |
2,10 |
4,00 |
2,40 |
0,31 |
0,41 |
3,40 |
М2 |
9 |
2,70 |
1,90 |
3,50 |
2,50 |
0,32 |
0,34 |
3,20 |
М3 |
10 |
5,00 |
2,40 |
6,00 |
2,40 |
0,38 |
0,32 |
4,00 |
М1 |
11 |
2,60 |
2,00 |
3,50 |
2,20 |
0,30 |
0,35 |
2,70 |
М3 |
12 |
3,50 |
2,20 |
4,20 |
2,30 |
0,25 |
0,36 |
2,80 |
М1 |
13 |
3,00 |
2,50 |
3,60 |
2,50 |
0,35 |
0,30 |
3,20 |
М2 |
14 |
2,50 |
2,00 |
4,80 |
2,50 |
0,36 |
0,40 |
3,10 |
М1 |
15 |
2,60 |
2,10 |
5,00 |
2,70 |
0,32 |
0,38 |
3,45 |
М3 |
16 |
2,40 |
2,30 |
3,60 |
2,30 |
0,28 |
0,39 |
3,00 |
М2 |
17 |
2,00 |
2,00 |
3,00 |
2,50 |
0,30 |
0,35 |
3,10 |
М3 |
18 |
2,60 |
2,20 |
4,20 |
2,50 |
0,33 |
0,43 |
3,30 |
М2 |
19 |
2,80 |
2,00 |
3,80 |
2,40 |
0,34 |
0,38 |
3,00 |
М1 |
20 |
4,80 |
2,20 |
5,50 |
2,50 |
0,42 |
0,34 |
4,10 |
М2 |
21 |
4,80 |
2,20 |
3,80 |
2,40 |
0,24 |
0,38 |
2,9 |
М3 |
22 |
2,40 |
2,30 |
5,00 |
2,70 |
0,26 |
0,33 |
3,1 |
М1 |
23 |
2,00 |
2,00 |
3,80 |
2,40 |
0,31 |
0,34 |
2,7 |
М2 |
24 |
3,00 |
2,50 |
4,20 |
2,30 |
0,38 |
0,34 |
3,2 |
М1 |
25 |
2,60 |
2,00 |
3,60 |
2,30 |
0,35 |
0,40 |
2,8 |
М2 |
26 |
2,70 |
1,90 |
4,00 |
2,40 |
0,32 |
0,30 |
2,5 |
М2 |
27 |
2,20 |
2,20 |
3,80 |
2,40 |
0,30 |
0,39 |
3,0 |
М1 |
28 |
3,30 |
2,30 |
3,50 |
2,50 |
0,33 |
0,38 |
3,4 |
М3 |
29 |
2,50 |
1,90 |
3,00 |
2,40 |
0,34 |
0,39 |
2,9 |
М2 |
30 |
2,50 |
2,10 |
4,00 |
2,40 |
0,42 |
0,38 |
2,6 |
М3 |
Задача№3. К горизонтальной поверхности массива грунта приложена вертикальная неравномерная нагрузка, распределенная в пределах гибкой полосы (ширина полосы b ) по закону трапеции от Р1 до Р2. Определить величины вертикальных составляющих напряжений σz в точках массива грун-
та для заданной вертикали, проходящей через одну из точек М1, М2, М3, М4, М5 загруженной полосы и горизонтали, расположенной на расстоянии z от поверхности. Точки по вертикали расположить от поверхности на расстоянии 1,0, 2,0, 4,0, 6,0 м. Точки по горизонтали расположить вправо и влево от середины загруженной полосы на расстоянии 0, 1,0, 3,0 м. По вычисленным напряжениям построить эпюры распределения напряжений σz . Исходные
данные приведены в таблице 1.3. Схема к расчету представлена на рисун-
ке 1.3.
7
Рис.1.2. Схема к расчету напряжений в грунте методом угловых точек
|
|
|
|
|
Таблица 1.3 |
|
Номер вари- |
b , м |
Р1, МПа |
Р2, МПа |
z , м |
Расчетная |
|
анта |
вертикаль |
|||||
|
|
|
5 |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
6 |
||
1 |
3,00 |
0,12 |
0,22 |
1,00 |
М1 |
|
2 |
5,00 |
0,18 |
0,28 |
3,00 |
М2 |
|
3 |
4,00 |
0,22 |
0,32 |
2,00 |
М3 |
|
4 |
5,00 |
0,26 |
0,36 |
2,00 |
М4 |
|
5 |
6,00 |
0,14 |
0,24 |
4,00 |
М5 |
|
6 |
4,00 |
0,16 |
0,26 |
2,00 |
М5 |
|
7 |
6,00 |
0,24 |
0,34 |
3,00 |
М4 |
|
8 |
5,00 |
0,15 |
0,25 |
4,00 |
М3 |
|
9 |
4,00 |
0,13 |
0,23 |
2,00 |
М2 |
|
10 |
3,00 |
0,21 |
0,31 |
1,00 |
М1 |
|
11 |
3,50 |
0,19 |
0,25 |
2,5 |
М3 |
|
12 |
5,00 |
0,24 |
0,34 |
1,5 |
М5 |
|
13 |
6,50 |
0,21 |
0,31 |
3,5 |
М2 |
|
14 |
4,00 |
0,19 |
0,27 |
2,0 |
М1 |
|
15 |
7,00 |
0,31 |
0,40 |
4,0 |
М4 |
8
Окончание таблицы 1.3
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
16 |
3,00 |
0,27 |
0,39 |
4,5 |
М4 |
17 |
5,50 |
0,17 |
0,23 |
2,0 |
М1 |
18 |
5,00 |
0,24 |
0,29 |
3,5 |
М3 |
19 |
4,80 |
0,27 |
0,37 |
5,0 |
М2 |
20 |
6,40 |
0,25 |
0,31 |
3,5 |
М1 |
21 |
5,20 |
0,32 |
0,41 |
2,5 |
М1 |
22 |
5,00 |
0,17 |
0,26 |
1,0 |
М5 |
23 |
3,80 |
0,14 |
0,18 |
4,0 |
М2 |
24 |
4,60 |
0,23 |
0,33 |
5,5 |
М4 |
25 |
5,40 |
0,26 |
0,37 |
3,0 |
М1 |
26 |
6,40 |
0,19 |
0,24 |
1,5 |
М4 |
27 |
3,80 |
0,29 |
0,36 |
2,0 |
М1 |
28 |
4,20 |
0,34 |
0,42 |
3,5 |
М3 |
29 |
5,80 |
0,17 |
0,30 |
4,5 |
М2 |
30 |
6,60 |
0,23 |
0,37 |
2,5 |
М5 |
Рис.1.3. Схема к расчету напряжений в грунте от действия неравномерно распределенной полосообразной нагрузки
9
Задача №4. Подпорная стенка высотой Н с абсолютно гладкими вертикальными гранями и горизонтальной поверхностью засыпки грунта за стенкой имеет заглубление фундамента h′. Определить активное и пассивное давление грунта на подпорную стенку при различных случаях загружения и грунтовых условиях:
а) грунт сыпучий;
б) грунт сыпучий с пригрузом интенсивностью q, кПа; в) грунт связный.
Исходные данные приведены в таблице 1.4. Схема к расчету представлена на рисунке 1.4.
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.4 |
|
Номер |
|
′ |
Грунт сыпучий |
Грунт связный |
|
q , кПа |
|||
вари- |
Н, м |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||||
анта |
|
h ,м |
γ ,кН/м3 |
ϕ , |
γ ,кН/м3 |
ϕ , град |
|
с, кПа |
|
|
|
|
|
град |
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
8 |
9 |
1 |
6,00 |
1,80 |
19,6 |
17 |
20,5 |
16 |
|
16 |
150 |
2 |
8,00 |
2,20 |
21,5 |
21 |
19,8 |
19 |
|
18 |
220 |
3 |
7,00 |
2,00 |
20,6 |
16 |
20,2 |
17 |
|
15 |
160 |
4 |
5,00 |
1,90 |
19,1 |
14 |
20,9 |
18 |
|
21 |
150 |
5 |
9,00 |
2,50 |
20,3 |
25 |
20,8 |
21 |
|
23 |
180 |
6 |
4,00 |
1,60 |
21,8 |
18 |
19,7 |
20 |
|
19 |
120 |
7 |
6,00 |
1,90 |
20,8 |
12 |
20,6 |
14 |
|
14 |
240 |
8 |
10,00 |
3,20 |
19,4 |
19 |
19,8 |
22 |
|
22 |
200 |
9 |
8,00 |
2,30 |
20,4 |
16 |
19,6 |
23 |
|
20 |
150 |
10 |
7,00 |
2,40 |
21,3 |
20 |
20,4 |
19 |
|
25 |
140 |
11 |
5,00 |
1,5 |
20,1 |
24 |
19,7 |
15 |
|
24 |
130 |
12 |
6,50 |
2,2 |
19,4 |
19 |
20,4 |
10 |
|
27 |
270 |
13 |
9,50 |
2,6 |
21,1 |
17 |
20,8 |
17 |
|
24 |
210 |
14 |
7,00 |
2,0 |
20,5 |
24 |
19,4 |
16 |
|
26 |
190 |
15 |
12,00 |
3,2 |
19,6 |
21 |
20,3 |
17 |
|
27 |
185 |
16 |
11,00 |
3,4 |
21,1 |
26 |
20,7 |
14 |
|
27 |
160 |
17 |
6,50 |
2,7 |
20,4 |
24 |
19,8 |
18 |
|
23 |
200 |
18 |
7,50 |
1,8 |
21,4 |
28 |
20,4 |
20 |
|
24 |
270 |
19 |
8,50 |
2,1 |
19,7 |
30 |
19,4 |
16 |
|
29 |
180 |
20 |
9,00 |
2,6 |
20,7 |
17 |
20,0 |
18 |
|
27 |
195 |
21 |
13,00 |
3,9 |
21,3 |
24 |
19,7 |
14 |
|
27 |
165 |
22 |
9,50 |
2,5 |
19,8 |
20 |
19,8 |
13 |
|
24 |
170 |
23 |
6,50 |
1,8 |
20,6 |
21 |
20,7 |
18 |
|
26 |
210 |
24 |
8,50 |
2,4 |
19,4 |
19 |
20,3 |
20 |
|
18 |
150 |
25 |
11,00 |
3,2 |
21,5 |
27 |
19,4 |
17 |
|
29 |
170 |
26 |
13,50 |
3,4 |
20,6 |
26 |
19,9 |
21 |
|
17 |
160 |
27 |
7,50 |
2,4 |
19,4 |
21 |
19,2 |
16 |
|
26 |
180 |
28 |
9,00 |
2,8 |
21,6 |
19 |
20,6 |
17 |
|
27 |
200 |
29 |
15,00 |
4,1 |
20,2 |
22 |
20,4 |
13 |
|
28 |
240 |
30 |
12,50 |
3,2 |
21,0 |
27 |
20,8 |
12 |
|
27 |
180 |
10