Техническая характеристика объекта

При оценке объекта указывается следующие его параметры:

– функциональное назначение;

– конструктивное решение;

– размеры в плане (в осях);

– высота;

– шаг колонн, количество пролетов и их размеры;

– сечение колонн;

– наличие подвалов, технических этажей.

На основе анализа технической характеристики объекта определяется конструктивная жесткость. По конструктивной жесткости принимаются предельные значения деформаций основания в соответствии с табл. 3.1.

 

Таблица 3.1;

(Таблица И.1) [1]

Предельные деформации основания

Сооружения	Предельные деформации основания
Относи- тельная разность осадок (∆ s / І) и	Крен, іи	Средние sи (в скобках максимальные smax, и) осадки, см
1. Производственные и гражданские одноэтажные и многоэтажные дома с полным каркасом:		–
железобетонным;	0,002		(10)
то же, с устраиванием железобетонных поясов или монолитных перекрытий, а также зданий монолитной конструкции;	0,003	–	(15)
стальным	0,004	–	(15)
то же, с устраиванием железобетонных поясов или монолитных перекрытий	0,005	–	(18)
2. Дома и сооружения, в конструкциях которых не возникают усилия от неравномерных осадок	0,006	–	(20)
3. Многоэтажные бескаркасные дома с несущими стенами из:
крупных панелей;	0,0016	0,005
крупных блоков или кирпичной кладки без армирования;	0,0020	0,005
то же, с армированием, в том числе с устраиванием железобетонных поясов или монолитных перекрытий, а также зданий монолитной конструкции	0,0024	0,005

 

Примечание 1. Если основание составлено горизонтальными (с уклоном не больше 0,1), выдержанными по толщине слоями грунтов, предельные значения максимальных и средних осадок допускается увеличивать на 20%.

Примечание 2. Для сооружений, перечисленных в поз. 1 – 3, с фундаментами в виде сплошных плит предельные значения средних осадок допускается увеличивать в 1,5 раза.

 

Пример:

Проектируемое здание, «Цех по ремонту с/х техники» – одноэтажное промышленное здание с полным железобетонным каркасом, прямоугольное в плане размером 36 ´ 54 м, состоящее из трех пролетов по 12 м, сечение колонн 400 ´ 400 мм и шагом между ними – 6 м. Здание оборудовано мостовыми кранами грузоподъемностью 10 т. Здание не имеет подвала и технического этажа. В соответствии с таблицей 3.1. п. 1 предельные деформации основания для проектируемого здания: относительная разность осадок (∆ S / L) _и = 0,002, максимальная осадка S_{max , и} = 10 см. Полученные расчетом деформации должны быть меньше предельно допускаемых, что обеспечит эксплуатационную пригодность здания и его долговечность.

 

ОЦЕНКА ГРУНТОВЫХ УСЛОВИЙ ПЛОЩАДКИ

СТРОИТЕЛЬСТВА

Грунтовые условия оцениваются в следующей последовательности:

– описывается геологическое строение участка;

– определяются производные показатели физических свойств грунтов каждого слоя (ИГЭ);

– оценивается каждый инженерно-геологический элемент (ИГЭ);

– определяются ИГЭ, пригодные для использования их в качестве естественного основания и для опирания свайных фундаментов.

В пояснительной записке вычерчивается геологический разрез, по которому приводится описание геологического строения участка, в последовательности залегания слоев (сверху вниз), указывается номер ИГЭ и его наименование.

По приведенным основным показателям физических свойств определяются производные показатели грунтов по формулам, приведенным в таблице 4.1.

Таблица 4.1.

Показатели физических свойств грунтов

Характеристики грунта	Обозначение	Размерность	Физическая сущность	Формула для определения
1. Плотность частиц	rs	г/см^3	ms / vs	Определяются в лабораторных условиях
2. Плотность	r	г/см^3	(ms + mw)/ v
3. Влажность природная	w	д.е.	mw / ms

Продолжение таблицы 4.1.

4. Влажность на границе раскатывания	wp	д.е.	–
5. Влажность на границе текучести	wL	д.е.	–
6. Плотность в сухом состоянии	rd	г/см^3	ms / v	rd = r /(1 + w)
7. Коэффициент пористости	e	д.е.	vn / vs	e = (rs / rd) – 1
8. Пористость	n	д.е.	vn / v	n = 1 – (rd / rs)
9. Коэффициент водонасыщения	Sr	д.е.	vw / vn	Sr = (wrs)/(erw)
10. Число пластичности	IP	д.е.	–	IP = wL – wр
11. Показатель текучести	IL	д.е.	–	IL = (w – wP)/ IP
12. Удельный вес	g	кН/м^3	–	g = rg
13. Удельный вес с учетом взвешивающего действия воды	gsb	кН/м^3	–	gsb = (gs – 10)/(1 + + e)
14. Удельный вес в водонасыщенном состоянии	gsat	кН/м^3	–	gsat = gd + Sr × gw n

 

Параметры единицы объема грунта приведены на рис. 4.1.

 

V = 1

Vs

ms

mw

Vw

Vn

Vs

Vn

 

Рис. 4.1: V – объем грунта; V_n – объем пор; V_s –объем минеральных частиц; V_w –объем пор, заполненных водой; m_w – масса воды;

m_s – масса минеральных частиц.

 

Производится классификация грунтов в соответствии с таблицами 4.2 – 4.5.

 

Классификация

Песчаные грунты

Таблица 4.2;

(Таблица Б.18) [2]

Классификация песчаных грунтов по плотности

Плотность	Обозначение	Размерность	Разновидность песков
крупный, средней крупности	мелкий	пылеватый
плотный	e rd	д.е. г/см^3	< 0,55 > 1,70	< 0,60 > 1,65	< 0,60 > 1,65
средней плотности	e rd	д.е. г/см^3	0,55…0,70 1,70…1,55	0,6…0,75 1,65…1,50	0,60…0,80 1,65…1,47
рыхлый	e rd	д.е. г/см^3	> 0,70 < 1,55	> 0,75 < 1,50	> 0,80 < 1,47

 

Таблица 4.3;

(Таблица Б.17) [2]

Классификация песчаных грунтов по коэффициенту

водонасыщения

Разновидность грунтов	Коэффициент водонасыщения Sr , д.о.
малой степени водонасыщения	0…0,50
средней степени водонасыщения	0,50…0,80
насыщенные водой	0,80…1,0

 

Пылевато-глинистые грунты

Таблица 4.4;

(Таблица Б.11) [2]

Классификация глинистых грунтов по числу пластичности

Разновидность грунтов	Число пластичности IP
супесь	0,01…0,07
суглинок	0,07…0,17
глина	> 0.17

 

Таблица 4.5;

(Таблица Б.14) [2]

Классификация глинистых грунтов по показателю текучести

Разновидность грунтов	Показатель текучести IL
Супесь:
твердая	< 0
пластичная	0…1
текучая	> 1
Суглинки и глины:
твердые	< 0
полутвердые	0…0,25
тугопластичные	0,25…0,5
мягкопластичные	0,5…0,75
текучепластичные	0,75…1
текучие	> 1

 

Таблица 4.6.

Классификация грунтов по сжимаемости

Разновидность грунтов	Показатели	Оценка грунтов как основание фундаментов
rd, г/см^3	Е, МПа
Сильно-сжимаемые	< 1,4	< 3,0	Не рекомендуется их использование в качестве естественного основания фундаментов. Не могут служить несущим слоем для свайных фундаментов. Нуждаются в уплотнении, закреплении или замене. Могут использоваться для забивных фундаментов и свай уплотнения (пирамидальных, козловых и проч.)
Средне-сжимаемые	1,4…1,6	3,0…10	Используются в качестве естественного основания фундаментов и свай уплотнения. В отдельных случаях могут использоваться в качестве несущего слоя висячих свай.
Мало-сжимаемые	> 1,6	> 10	Являются хорошим основанием для фундаментов и свайных фундаментов.

 

Пример:

1. Площадка расположена в г. Николаеве. Рельеф местности спокойный. При бурении установлена следующая последовательность напластований (сверху – вниз):

1. Почвенно-растительный слой – 0,5 м.; 2. Суглинок светло-коричневый – 2,5 м.; 3. Супесь светло-коричневая – 4,7 м.; 4. Суглинок коричневый – 2,6 м.; 5. Супесь коричневая – 1,5 м.; 6. Суглинок красно-бурый – мощность не пройдена. Подземные воды на строительной площадке не обнаружены. Физико-механические свойства грунтов площадки строительства приведены в таблице 4.7.

 

Таблица 4.7.

Физико-механические свойства грунтов площадки строительства

№ ИГЭ	rs , г/см^3	r, г/см^3	w	wL	wp	Iр	IL	С, кПа	j, град	E, МПа
	–	1,65	–	–	–	–	–	–	–	–
	2,69	1,72	0,16	0,31	0,19	0,12	< 0			8,0
	2,67	1,65	0,14	0,25	0,18	0,07	< 0			6,0
	2,70	1,78	0,18	0,31	0,20	0,11	< 0			8,0
	2,68	1,73	0,17	0,27	0,20	0,07	< 0			7,0
	2,71	1,90	0,22	0,37	0,21	0,16	0,1			16,0

 

Оценка грунтовых условий площадки строительства.

ИГЭ-1. Почвенно-растительный слой, мощн. – 0,5 м:

g = ρ × g = 1,65 × 10 = 16,5 кН/м³.

ИГЭ-2. Суглинок светло-коричневый, мощн. – 2,5 м:

ρ_d = ρ /(1 + w) = 1,72/(1 + 0,16) = 1,48 г/см³ (среднесжимаемый);

e = (ρ_s / ρ_d) – 1 = (2,69/1,48) – 1 = 0,82;

n = 1 – (ρ_d / ρ_s) = 1 – (1,48/2,69) = 0,45;

S_r = (w ´ ρ_s)/(e ´ ρ_w) = (0,16 ´ 2,69)/(0,82 ´ 1,0) = 0,52;

ρ_w = 1,0 г/см³; I_p = w_L – w_P = 0,31 – 0,19 = 0,12;

I_L = (w – w_P)/ I_p = (0,16 – 0,19)/0,12 = < 0 (твердый);

g = ρ ´ g = 1,72 ´ 10 = 17,2 кН/м³.

ИГЭ-3. Супесь светло-коричневая, мощн. – 4,7 м:

ρ_d = ρ /(1 + w) = 1,65/(1 + 0,14) = 1,45 г/см³ (среднесжимаемая);

e = (ρ_s / ρ_d) – 1= (2,67/1,45) – 1 = 0,84;

n = 1 – (ρ_d / ρ_s) = 1 – (1,45/2,67) = 0,46;

S_r = (w ´ ρ_s)/(e ´ ρ_w) = (0,14 ´ 2,67)/(0,84 ´ 1,0) = 0,45;

ρ_w = 1,0 г/см³; I_p = w_L – w_P = 0,25 – 0,18 = 0,07;

I_L = (w – w_P)/ I_p = (0,14 – 0,18)/0,07 = < 0 (твердая);

g = ρ ´ g = 1,65 ´ 10 = 16,5 кН/м³;

 

ИГЭ-4. Суглинок коричневый, мощн. – 2,6 м:

ρ_d = ρ /(1 + w) = 1,78/(1 + 0,18) = 1,51 г/см³ (среднесжимаемый);

e = (ρ_s / ρ_d) – 1 = (2,70/1,51) – 1 = 0,79;

n = 1 – (ρ_d / ρ_s) = 1 – (1,51/2,70) = 0,44;

S_r = (w ´ ρ_s)/(e ´ ρ_w) = (0,18 ´ 2,70)/(0,79 ´ 1,0) = 0,62;

ρ_w = 1,0 г/см³; I_p = w_L – w_P = 0,31 – 0,20 = 0,11;

I_L = (w – w_P)/ I_p = (0,18 – 0,20)/0,11 = < 0 (твердый);

g = ρ ´ g = 1,78 ´ 10 = 17,8 кН/м³.

ИГЭ-5. Супесь коричневая, мощн. – 1,5 м:

ρ_d = ρ /(1 + w) = 1,73/(1 + 0,17) = 1,48 г/см³ (среднесжимаемая);

e = (ρ_s / ρ_d) – 1 = (2,68/1,48) – 1 = 0,81;

n = 1 – (ρ_d / ρ_s) = 1 – (1,48/2,68) = 0,45;

S_r = (w ´ ρ_s)/(e ´ ρ_w) = (0,17 ´ 2,68)/(0,81 ´ 1,0) = 0,56;

ρ_w = 1,0 г/см³; I_p = w_L – w_P = 0,27 – 0,20 = 0,07;

I_L = (w – w_P)/ I_p = (0,17 – 0,20)/0,07 = < 0 (твердая);

g = ρ ´ g = 1,73 ´ 10 = 17,3 кН/м³;

ИГЭ-6. Суглинок красно-бурый, мощн. не установлена.

ρ_d = ρ /(1 + w) = 1,90/(1 + 0,22) = 1,56 г/см³ (малосжимаемый);

e = (ρ_s / ρ_d) – 1 = (2,71/1,56) – 1 = 0,74;

n = 1 – (ρ_d / ρ_s) = 1 – (1,56/2,71) = 0,42;

S_r = (w ´ ρ_s)/(e ´ ρ_w) = (0,22 ´ 2,71)/(0,74 ´ 1,0) = 0,81;

ρ_w = 1,0 г/см³; I_p = w_L – w_P = 0,37 – 0,21 = 0,16;

I_L = (w – w_P)/ I_p = (0,22 – 0,21)/0,16 = 0,1 (полутвердый);

g = ρ ´ g = 1,90 ´ 10 = 19,0 кН/м³

 

ВЫВОДЫ:

Анализ инженерно-геологических условий площадки строительства показывает, что под почвенно-растительным слоем залегает суглинок среднесжимаемый, слой 2 (r_d = 1,48 г/см³; Е = 8 МПа), который может служить естественным основанием для фундаментов проектируемого здания и для свай уплотнения. Он подстилается супесью среднесжимаемой, слой 3 (r_d = 1,45 г/см³; Е = 6 МПа), которая может служить естественным основанием для фундаментов проектируемого здания и для свай уплотнения. Слои 4, 5 – можно использовать в качестве естественного основания фундаментов и свай уплотнения. Слой 6 – суглинок красно-бурый, малосжимаемый, полутвердый может служить хорошим основанием для фундаментов и свайных фундаментов.

В целом инженерно-геологические условия благоприятны для строительства. Принимаем в качестве несущего слой 2 для фундаментов на естественном основании и слой 6 в качестве несущего для свайных фундаментов из призматических свай или для свайных фундаментов из буронабивных свай.

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ

МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ

К фундаментам мелкого заложения (на естественном основании) относятся: столбчатые, ленточные, плитные и др. Их назначение – передача нагрузки от сооружения на основание.