Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства

Введение

Целью курсового проекта по дисциплине «Механика грунтов, оснований и фундаментов» яв­ляется изучение вопросов проектирования, устройства фундаментов и их оснований для различ­ных сооружений, возводимых в разнообразных геологических условиях. От правильно выбранно­го основания и конструкции фундамента, а также от правильного их устройства во многом зависит нормальная эксплуатация зданий и сооружений.

Проектирование зданий и сооружений заключается в выборе основания, типа, конструкции и основных размеров фундамента и в совместном расчёте оснований и фундаментов как одной из частей сооружения.

Основания, фундаменты и надземная конструкция неразрывно связаны между собой, взаимно влияют друг на друга и должны рассматриваться как единая система. Деформации и устойчивость грунтов основания зависят от особенностей приложения нагрузок, от размеров и конструкции фундамента и всего сооружения.

Для успешного усвоения курса необходимо знать следующие дисциплины: инженерную гео­логию, механику грунтов, сопротивление материалов, строительную механику, теорию упругости, пластичности и ползучести, строительные конструкции, технологию и организацию строительного производства, технику безопасности и экономику строительства.

Деформации грунтов оснований зависят от приложенной нагрузки, размеров и конструктив­ных особенностей фундаментов, а также от типа самого сооружения и специфики его конструк­тивной схемы.

Существует и обратная связь - основные размеры, конструкция фундаментов и схема соору­жения во многом зависит от особенностей напластования грунтов основания на строительной площадке, их сжимаемости и нагрузок, которые они могут воспринять. При проектировании осно­ваний и фундаментов необходимо решать две задачи: первая - выбрать вид и тип фундамента, а также определить его основные размеры (глубину заложения, размеры и форму подошвы) и вторая - выполнить подбор и расчёт сечений фундаментов. В соответствии с учебными программами первая задача решается в курсе оснований и фундаментов, а вторая - в курсе строительных конст­рукций.

Работа грунтов, слагающих основание, под действием нагрузок от веса здания и сооружений имеют некоторую специфику, в частности их прочность в сотни раз меньше, а деформативность в тысячи раз больше прочности и деформативности материалов, из которых возводят здания и со­оружения. Результатом неправильной оценки физико-механических свойств оснований обычно являются неравномерные осадки фундаментов здания, а при достижении значительных величин - привести к полному разрушению.

Анализ причин аварий, возникающих в процессе строительства и эксплуатации зданий, пока­зал, что их значительная часть происходила в результате ошибок, допущенных при проектирова­нии и устройстве оснований и фундаментов. Устранение последствий этих ошибок в большинстве случаев влечёт за собой значительные материальные затраты, как правило, превышающие перво­начальную стоимость фундаментов.

Важным фактором является и выбор способа производства работ при устройстве оснований и фундаментов. Неправильное производство работ в некоторых случаях приводят к нарушению природной структуры грунтов, что сказывается на снижении их прочностных свойств и деформативности.

 

Список используемых источников

1. Задание к курсовому проекту и контрольным работам по курсу «Механика грунтов основания и фундаменты» для студентов специальности Т.19.01.: Методические указания / Сост. П.С. Пойта, В.Н. Дедок, А.М. Климук, П.А. Андрейков, П.В. Шведовский. – Брест: БПИ, 1996. – 49с.

2. Основания, фундаменты и подземные сооружения/М. И. Горбунов-Посадов,

В. А. Ильичев, В. И. Крутов и др.; Под общ. ред. Е. А. Сорочана и Ю. Г.

Трофименкова. – М.: Стройиздат, 1985.– 480 с.

3. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Механика грунтов, основания и фундаменты» для студентов специальности 1-70 04 03 «Водоснабжение, водоотведение и охрана водных ресурсов». Методические указания/ Сост. В.Н.Дедок, А.М.Климук. – Брест: БрГТУ, 2008. – 55с.

4. Методические указания к выполнению курсового и дипломного проектов по курсу «Механика грунтов основания и фундаменты» для студентов дневной и заочной формы обучения специальности Т.19.01 «Промышленное и гражданское строительство». Часть 2. Примеры расчета. Методические указания / Сост. П.С. Пойта, П.В. Шведовский, В.Н. Дедок, А.М. Климук, Г.П. Демина. – Брест: БПИ, 1999. – 57с.

5. СНБ 5.03.01-02. Бетонные и железобетонные конструкции. Мн.: МАиСРБ, 2003. – 138с.

6. ТКП EN 1991-1-7-2009 (02250). Воздействия на конструкции. Часть 1-7. Общие воздействия. Особые воздействия

7. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений, – М.: Стройиздат, 1986. – 415 С.

 


Исходные данные

§ Район строительства – г. Горький.

§ Инженерно-геологические условия – строительная площадка №5.

§ План и разрез здания – по схеме №8.

§ Расчетные сечения и действующие в них нагрузки – вариант №1.

 

Таблица 1.1 Данные по геологическим изысканиям (таблица А.1 [1])

№ варианта № скважины Глубина отбора образца от поверхности, м Гранулометрический состав, % Плотность частиц, г/см3 s Плотность грунта, г/см3 Влажность, % W Предел пластичности
>2 2–0,5 0,5– 0,25 0,25–0,1 <0,1 Раска- тыва- ния, % Wp Теку- чес- ти, % WL
                1,55      
2,66 1,90
0,5 1,5 2,70 1,96
2,67 1,97
­­– 0,5 1,5 2,72 2,04

 

Схема 8.Вычислительный центр железной дороги. Здание в осях А÷Б решено в каркасном исполнении, в осях Б÷Г здание бескаркасное. Стойки каркаса – железобетонные колонны поперечным сечением 60,0×40,0 см. Перекрытие здания из сборных многопустотных плит. Наружные и внутренние стены выполнены из керамического кирпича, толщина внутренних стен 380 мм, наружных 510 мм.

 

Таблица 1.2 Расчетные сечения и действующие в них нагрузки (таблица А.2 [1])

Наименование здания Расчетное сечение N, кН/м.п. М, кН·м Q, кН
Вычислительный центр 1 – 1 2421,6 164,2 21,4
4 – 4 241,4

 


Рисунок 1.1 - Строительная площадка

 

 

 

Рисунок 1.2 - Вычислительный центр железной дороги

 

 


Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства

2.1 Определение физико-механических характеристик грунтов

Исходный материал для проектирования фундаментов - данные инже­нерно-геологических условий строительной площадки и физико-механиче­ские характеристики грунтов, используемых в качестве оснований, даны в таблице 1.1. Характеристики грунтов необходимо вычислять для каждого слоя отдельно, согласно их порядку залегания.

 

Скважина N1, отбор грунта на глубине 4 м:

Т.к. , грунт песчаный

По гранулометрическому составу песок мелкий. (таблица Б.1 [1])

Плотность грунта в сухом состоянии: (2.1)

где - плотность грунта в естественном состоянии. (таблица 1.1)

- влажность грунта в естественном состоянии. (таблица 1.1)

 

Коэффициент пористости грунта: , (2.2)

где - плотность частиц грунта. (таблица 1.1)

 

песок рыхлый. (таблица Б.3 [1])

Степень влажности: (2.3)

где - плотность воды (принимаем =1)

песок насыщенный водой. (таблица Б.4 [1])

По данным динамического зондирования песок малопрочный

(таблица Б.6 [1])

Удельное сцепление: ; (таблица Б.12 [1])

Угол внутреннего трения: (таблица Б.12 [1])

Модуль деформации: (таблица Б.14 [1])

Расчётное сопротивление: грунт не нормируется, (таблица Б.15 [1])

Вывод: песок мелкий, рыхлый, насыщенный водой, малопрочный, , ;

 

 


Скважина N1, отбор на глубине 7 м:

Т.к. , грунт пылевато-глинистый.

- число пластичности (2.4)

где влажность на границе текучести (принимаем по т. 1.1);

влажность на границе раскатывания (принимаем по т.1.1)

суглинок. (таблица Б.2 [1])

- показатель текучести (2.5)

где влажность грунта в естественном состоянии (принимаем по т.1.1)

суглинок полутвёрдый. (таблица Б.5 [1])

Плотность грунта в сухом состоянии по формуле 2.1:

Плотность сложения грунта по формуле 2.2: ;

Для пылевато-глинистых грунтов степень влажности не определяется;

Удельное сцепление: , (таблица Б.13 [1])

Угол внутреннего трения: , (таблица Б.13 [1])

Модуль деформации: , (таблица Б.14 [1])

Расчётное сопротивление: ,(таблица Б.15 [1])

По данным динамического зондирования суглинок прочный. (таблица Б.7 [1])

Вывод: суглинок, полутвёрдый, прочный ; .

 

Скважина N2, отбор грунта на глубине 11 м:

Т.к. , грунт песчаный

По гранулометрическому составу песок средней крупности. (таблица Б.1 [1])

Плотность грунта в сухом состоянии(2.1):

где - плотность грунта в естественном состоянии. (таблица 1.1)

- влажность грунта в естественном состоянии. (таблица 1.1)

 

Коэффициент пористости грунта(2.2): ,

где - плотность частиц грунта. (таблица 1.1)

 

песок средней плотности. (таблица Б.3 [1])

Степень влажности(2.3):

где - плотность воды (принимаем =1)

песок влажный. (таблица Б.4 [1])

По данным динамического зондирования песок средней прочности

(таблица Б.6 [1])

Удельное сцепление: ; (таблица Б.12 [1])

Угол внутреннего трения: (таблица Б.12 [1])

Модуль деформации: (таблица Б.14 [1])

Расчётное сопротивление: ,(таблица Б.15 [1])

Вывод: песок средней крупности, средней плотности, влажный, средней прочности, ; ; .

 

Скважина N2, отбор на глубине 13 м:

Т.к. , грунт пылевато-глинистый.

По (2.4) - число пластичности

где влажность на границе текучести (принимаем по т. 1.1);

влажность на границе раскатывания (принимаем по т.1.1)

суглинок. (таблица Б.2 [1])

- показатель текучести(2.5)

где влажность грунта в естественном состоянии (принимаем по т.1.1)

суглинок полутвёрдый. (таблица Б.5 [1])

Плотность грунта в сухом состоянии по формуле 2.1:

Плотность сложения грунта по формуле 2.2: ;

Для пылевато-глинистых грунтов степень влажности не определяется;

Удельное сцепление: , (таблица Б.13 [1])

Угол внутреннего трения: , (таблица Б.13 [1])

Модуль деформации: , (таблица Б.14 [1])

Расчётное сопротивление: ,(таблица Б.15 [1])

По данным динамического зондирования суглинок прочный. (таблица Б.7 [1])

Вывод: суглинок, полутвёрдый, прочный ; .

 

Для удобства результаты расчёта сведём в таблицу 2.1:

 

 


2.2 Инженерно-геологический разрез


Рисунок 2.1 - Геологический разрез

 

Таблица 2.1 Сводная таблица характеристик грунта.

№ слоя Наимен. грунта Мощн. слоя, м r, т_ м3 rs, т_ м3 rd, т_ м3 rsb, т_ м3 W, % WL, % Wp, % Jp, % JL e Sr , МПа CI CII кПа jI jII град E0, МПа Ro, кПа  
g, кН м3 gs, кН м3 gd, кН м3 gsb, кН м3 , МПа
Растительный слой 0,3 1,55                              
15,5
Песок мелкий, рыхлый, насыщенный водой, малопрочный 3,7 1,90 2,66 1,48 - - - - - 0,80 0,94 1,46 9,98 -
19,0 26,6 14,8 9,22
Суглинок, полутвердый, прочный 3,0 1,96 2,70 1,57 - 0,21 0,72 - 3,33 38,8 17,0
19,6 27,0 9,88
Песок средней крупности, средней плотности, влажный, средней прочности 5,0 1,97 2,67 1,68 - - - - - 0,59 0,77 5,55 1,17 35,2 23,4
19,7 26,7 16,8 10,50
Суглинок, полутвердый, прочный 2,0 2,04 2,72 1,62 - 0,2 0,68 - 4,02 40,9 26,2 19,1
20,4 27,2 16,2 10,24

3 Вариантное проектирование

3.1 Расчет фундаментов мелкого заложения на естественном основании