Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

 

На тему:

 

«Проектирование фундаментов сборочного цеха»

 

Брест - 2008

Введение

 

Основания и фундаменты зданий и сооружений служат для восприятия нагрузок от строительных конструкций, технологического оборудования и нагрузок на полы.

Проектирование оснований и фундаментов выполняется в соответствии с СНБ 5.01.01-99 “Основания и фундаменты зданий и сооружений”. При проектировании оснований и фундаментов необходимо учитывать следующие положения:

- обеспечение прочности и эксплуатационных требований зданий и сооружений (общие и неравномерные деформации сооружения не должны превышать допустимые);

- максимальное использование прочностных и деформационных свойств грунтов;

- максимальное использование прочности материала фундаментов;

- достижение минимальной стоимости, материалоемкости и трудоемкости.

Выбор типа оснований или конструктивных решений фундаментов выполняется на основании технико-экономических показателей, получаемых с помощью вариантного проектирования.

Выбор основания производится в зависимости от инженерно-геологических условий площадки строительства, конструктивных особенностей проектируемого здания и сооружения, возможностей местных строительных организаций. Грунты основания должны обеспечивать надежную работу конструкций зданий и сооружений при минимальных объёмах строительных работ по устройству фундаментов и сроках их выполнения. Деформации и устойчивость грунтов основания зависят от особенностей приложения нагрузки, от размеров и конструкции фундамента и всего сооружения. В свою очередь, основные размеры, конструкция фундамента и конструктивная схема сооружения назначаются в зависимости от геологического строения строительной площадки, сжимаемости слагающих её грунтов, а также от давлений, которые грунты могут воспринять.

В качестве основания не рекомендуется использовать илы, торф, рыхлый песчаный и текучепластичный глинистый грунт.

При свайных фундаментах грунты основания должны позволять максимально использовать прочность материалов свай при минимальном их сечении, длине и заглублении подошвы ростверка.

При выборе основания зданий и сооружений необходимо учитывать специальные работы: планировочные работы, водопонижение и т.д. Выполнение этих работ требует дополнительного времени и затрат и может влиять на выбор конструкций.

Принятые конструкции фундаментов должны быть технологичны в строительном производстве

В строительном деле решения механики грунтов используются для проектирования сооружений в промышленном и гражданском строительстве, гидротехническом, железнодорожном и автодорожном строительстве и т.д.

 

 

Исходные данные

 

Таблица 1а. Физические характеристики грунтов

Мощность слоёв по скважинам, м			Расстояние от поверхности до УГВ, м			Гранулометрический состав,%					Плотность частиц rS, г/см3	Плотность грунта r, г/см3	Влажность,%	Пределы пластичности
						Размеры частиц в мм
						>2мм	2-0.5мм	0.5-0.25мм	0.25-0.1мм	<0.1мм
														раскаты- вания Wр,%	текучести WL,%
СКВ.1	СКВ. 2	СКВ. 3	СКВ. 1	СКВ.2	СКВ. 3
2.5	2.0	1.5	2.6	2.0	1.9	-	6.0	6.0	18.0	70.0	2.71	1.82	45.0	28.0	46.0
2.5	3.0	5.0				4.0	12.0	18.0	26.0	40.0	2.66	1.94	23.0	-	-
-	-	-				0.5	19.5	27.0	18.0	35.0	2.65	1.96	24.5	-	-

 

Таблица 1б. Данные о мощности геологических слоев

Абсолютные отметки устья скважин, м			№ слоя	Мощность слоев, м по скважинам			Расстояние от поверхности до уровня подземных вод, м
скв.1	скв.2	скв.3		скв.1	скв.2	скв.3	скв.1	скв.2	скв.3
136.5	136.7	136.5	1	2.5	2.0	1.5	2.6	2.0	1.9
			2	2.5	3.0	5.0
			3

 

Сборочный цех

Здание каркасного типа. Основной несущей конструкцией здания является однопролетная рама с шарнирно закрепленным ригелем, пролетом 24 м. Железобетонные стойки каркаса размером 60*40 см в нижней части защемлены в фундаменте. К основному зданию примыкает вспомогательный корпус, выполненный по конструктивной схеме с неполным каркасом. Несущие наружные стены выполнены из красного кирпича толщиной 51 см. Удельный вес кладки 18 кН/м³. Продольный каркас выполнен из ригелей размером 30*30 см.

 

 

Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки

 

Скважина №1 (абсолютная отметка устья скважины – 136.5 м, глубина отбора образца 1,3 м).

Показатель пластичности

фундамент показатель геологический площадка

J_р=w_L-w_p

 

J_р=46-28=18%

По табл.4 [2] при J_р=18%>17% грунт - глина.

Показатель текучести

 

J_L= (W -W_P) / (W_L –W_P),

 

J_L= (45.0-28.0) / (46.0-28.0) =0.94

По табл. 7[2] при 0.75<J_L=0.94≤1.0 глина текучепластичная.

Плотность грунта в сухомсостоянии

 

r_d=r/(1+0.01W),

 

r_d=1.82 / (1+0.01*45.0) = 1.26 г/см³

Коэффициент пористости е =r_s/r_d-1,

е =2.71 /1.26– 1 = 1.15

Степень влажности

 

S _r=0.01*W*r_s/е*r_w,

 

S _r=0.01 * 45.0* 2.71 / 1.15*1.0 = 1.06

По табл.9 [2] нормативное значение модуля деформации при е=1.15 для глины текучепластичной (J_L=0.94) Е=не определены; по табл. 11 [2] нормативные значения удельного сцепления и угла внутреннего трения при е=1.15 для глины текучепластичной (J_L=0.94) с, j не определены; по табл. 12 [2] расчётное сопротивление при е=1.15 для глины текучепластичной (J_L=0.94) не нормируется.

Скважина №2 (абсолютная отметка устья скважины – 136.7 м, глубина отбора образца 4.0 м).

Т.к. показатель раскатывания и показатель текучести не определены, следовательно, грунт песчаный. Исходя из гранулометрического состава (содержание частиц >2 мм – 4%, >0,5 мм – 16%, >0.25 мм – 34%, >0.1 мм – 60%, <0.1 мм – 100.0%) частиц с размером >0.1 мм содержится 60%, что меньше 75%, т.е. по таблице 3[2] данный грунт – песок пылеватый.

Плотность грунта в сухом состоянии, r_d=1.94/(1+0.01*23.0)=1.58 г/см³

Коэффициент пористости грунта, е =2,66/1,58-1=0.68 по табл. 5 [2] при 0.6≤е=0.68≤0.8 песок средней плотности.

Степень влажности S _r=0.01*23,0*2.66/0.68*1.00=0,9

По табл. 6 [2] при 0,8<S _r=0.9≤1.0 песок насыщенный водой.

По табл. 8 [2] нормативное значение модуля деформации при е=0.68 для песка пылеватого Е=15.9 МПа; по табл. 10 [2] нормативные значения удельного сцепления и угла внутреннего трения при е=0.68 для песка пылеватого с=3.4 кПа, j=28.8°; по табл. 12 [2] расчётное сопротивление для песка пылеватого средней плотности насыщенного водой R=100 кПа.

Скважина №3 (абсолютная отметка устья скважины – 136.5 м, глубина отбора образца 7.0 м).

Т.к. показатель раскатывания и показатель текучести не определены, следовательно, грунт песчаный. Исходя из гранулометрического состава (содержание частиц >2 мм – 0.5%, >0,5 мм – 20%, >0.25 мм – 47%, >0.1 мм –65%, <0.1 мм – 100.0%) частиц с размером >0.1 мм содержится 65%, что меньше 75%, т.е. по таблице 3[2] данный грунт – песок пылеватый.

Плотность грунта в сухом состоянии,

r_d=1.96/(1+0.01*24.5)=1.57 г/см³

Коэффициент пористости грунта, е =2,65/1,57-1=0.69 по табл. 5 [2] при 0.6≤е=0.68≤0.8 песок средней плотности.

Степень влажности S _r=0.01*24.5*2.65/0.69*1.00=0,94

По табл. 6 [2] при 0,8<S _r=0.94≤1.0 песок насыщенный водой.

По табл. 8 [2] нормативное значение модуля деформации при е=0.69 для песка пылеватого Е=15.2 МПа; по табл. 10 [2] нормативные значения удельного сцепления и угла внутреннего трения при е=0.69 для песка пылеватого с=3.2 кПа, j=28.4°; по табл. 12 [2] расчётное сопротивление для песка пылеватого средней плотности насыщенного водой R=100 кПа.

 

Таблица 2 Сводная таблица физико-механических характеристик грунтов

Наименование грунта		rs т/м3		r, т/м3		rd, т/м3		W,%		Wp,%		WL,%		Jp,%		JL		е		Sr		Еn, МПа		сn, кПа
		gs, кН/м3		g, кН/м3		gd, кН/м3
	2		6		7		8		9		10		11		12		13		14		15		16		17
	Глина текуче-пластичная		2.71 27.1		1.82 18.2		1.26 12.6		45.0		28.0		46.0		18		0.94		1.15		1.06		-		-
	Песок пылеватый средней плотности насыщенный водой		2.66 26.6		1.94 19.4		1.58 15.8		23.0		-		-		-		-		0.68		0.9		15.9		3.4
	Песок пылеватый средней плотности насыщенный водой		2.65 26.5		1.96 19.6		1.57 15.7		24.5		-		-		-		-		0.69		0.94		15.2		3.2

Согласно инженерно-геологического разреза строительная площадка имеет абсолютные отметки 136,5-136.7 м. Грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием грунтов. Первый слой – глина текучепластичная с отсутствием физико-механических свойств - не может служить в качестве основания фундаментов. Второй слой – песок пылеватый, средней плотности, насыщенный водой – может служить в качестве основания фундаментов мелкого заложения. Третий слой – песок пылеватый, средней плотности, насыщенный водой – может служить в качестве оснований свайных фундаментов.

Скважины расположены друг от друга на расстоянии 30 м и 41,7 м.

Принимаем планировочную отметку земли исходя из равенства объемов выемки и насыпки 136.6 м.

 

 

Вариантное проектирование

 

Согласно задания по курсовому проектированию рассматриваем два варианта фундаментов:

-фундаменты на естественном основании;

-фундаменты свайные.

В качестве расчётного принимаем сечение 7-7 с максимальной нагрузкой:

Nⁿ=1115 кН; Mⁿ=64 кНм, Qⁿ=23 кН

Расчет по скважине №3.