Оценка инженерно–геологических условий площадки строительства

Оценка инженерно–геологических условий площадки строительства

Определение классификационных и физических характеристик грунтов

Для каждого пласта грунта по данным лабораторных испытаний определяется тип, вид, разновидность и условное расчетное сопротивление по таблицам ГОСТ 25100-82 «Грунты. Классификация» и СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений».

Рассмотрим грунты, данные о которых представлены в задании.

Образец грунта №1 (слой №1) Скважина №2. Глубина 0,8 м.

Насыпь. =16,5 кН/м³

 

Образец грунта №2 (слой №2) Скважина №2. Глубина 2.80 м.

Найдем удельный вес сухого грунта:

кН/м^3;

Вычислим коэффициент пористости:

Найдем пористость грунта:

Найдем число пластичности для данного грунта:

,

что находится в соответствии с ГОСТ 25100-82 в пределах =25,6% > 15%. Следовательно, исследуемый грунт ­­­­— глина.

Определим степень влажности грунта:

 

Разновидность грунта определяется по показателю текучести:

, что находится в соответствии с ГОСТ 25100-82 в пределах, 0<0,22<0,25. Следовательно, исследуемая глина полутвердая.

Полное наименование исследуемого грунта —глина полутвердая.

Образец грунта №3 (слой №3). Скважина №2. Глубина 6,50 м.

Найдем удельный вес сухого грунта:

 

кН/м^3;

Вычислим коэффициент пористости:

 

;

 

Найдем пористость грунта:

 

 

Найдем число пластичности для данного грунта:

,

что находится в соответствии с ГОСТ 25100-82 в пределах 1%< =6% < 7%. Следовательно, исследуемый грунт ­­­­— супесь.

 

Определим степень влажности грунта:

 

Разновидность грунта определяется по показателю текучести:

,

что находится в соответствии с ГОСТ 25100-82 в пределах, 0<0,67<1. Следовательно, исследуемая супесь пластичная.

Полное наименование исследуемого грунта — супесь пластичная.

 

Образец грунта №4 (слой №4). Скважина №2. Глубина 9,5 м.

Так как значения характеристик W_p и W_L в данных отсутствуют, и имеется гран состав, то исследуемый грунт классифицируется как песок. Тип песка определяется по гранулометрическому составу.

В исследуемом грунте вес частиц крупнее 1мм составляет:

3%+12%+21%+42%=78%, что больше 75%. Таким образом, данный песок – мелкий.

Найдем удельный вес сухого грунта:

кН/м^3;

Вид песка определяется по коэффициенту пористости:

Следовательно, исследуемый песок — средней плотности.

Вычислим пористость грунта:

Следовательно, исследуемый песок — средней плотности.

Разновидность песка определятся также по степени влажности:

 

 

В соответствии с ГОСТ 25.100-82 S_r находится в интервале 0,8<0,99≤1. Следовательно, песок насыщен водой.

 

Полное наименование исследуемого грунта — песок мелкий, средней плотности, насыщенный водой.

 

Определение деформационных характеристик грунтов

Подбор Свайного фундамента

Для сравнения вариантов, и в учебных целях стоит рассчитать свайный фундамент для данного промышленного здания.

Определим глубину заложения подошвы ростверка под колонну. Примем высоту ростверка 1,5 метра. При этом, стоит отметить, что верхний обрез ростверка под колонну принимается на отметке - 0,15.

Выберем длину сваи, она зависит от грунтовых условий строительной площадки. Нижний конец сваи, как правило, следует заглублять в мало сжимаемые грунты, прорезая более слабые напластования грунтов, при этом заглубление свои в грунты, принятые за основание под их нижние концы, должны быть не менее:

- в крупнообломочные грунты, гравелистые, крупные и средней крупности песчаные грунты с показателями текучести I_L < 0,1 -0,5 метра;

- в прочие виды наскальных грунтов 1 метр;

Сваи принимаются по ГОСТ 19804.1-79.

Принимаем сваю С 8.30.

Слой № 2

Z₂=1,0+1,6\2=1,8 м;

Определим величину f для данного слоя, с учетом величин указанных в таблице 10. 3.

Z₂=1,85 метров, находится в промежутке между h₁=1метр и h₂=2 метра.

Грунтом второго слоя является глина полутвердая с коэффициентом текучести I_L=0,22, что также находится в промежутке между I_L1=0,2 I_L2=0,3.

 

 

Таблица 5 - Интерполяция f для второго слоя

 

	Коэффициент текучести IL
h, м	0,2	0,22	0,3
1,85	40,7	38,2	28,7

 

 

Методом двойной интерполяции находим величину f₂ при Z₂=1,85 метров и I_L=0,22.

Итого, получаем f₂=38,2 кПа.

 

Слой № 3

Так как третий слой имеет мощность более 2 метров, тогда стоит разделить его на 2 подслоя толщей 1,6 м каждый.

Тогда:

Z_3.1=1,0+1,7+1,6 \2=3,5 м;

Определим величину f для данного слоя, с учетом величин указанных в таблице 10. 3.

Z_3.1=3,5 метра, находится в промежутке между h₁=3 метра и h₂=4 метров.

Грунтом 3 слоя является супесь пластичная с коэффициентом текучести I_L=0,67, что также находится в промежутке между I_L1=0,6 I_L2=0,7.

Таблица 6 - Интерполяция f для первого подслоя, третьего слоя

 

	Коэффициент текучести IL
h, м	0,6	0,67	0,7
3,5		10,45	8,5

 

Методом двойной интерполяции находим величину f_3.1 при Z_3.1=3,5 метра и I_L=0,67. Итого, получаем f_3.1=10,45 кПа.

Рассмотрим 2 подслой:

Z_3.2=1,0+1,7+1.6+1,6 \2=5,1 м;

Определим величину f для данного слоя, с учетом величин указанных в таблице 10. 3.

Z_3.1=5,1 метра, находится в промежутке между h₁=5 метра и h₂=6 метров.

Грунтом 3 слоя является супесь пластичная с коэффициентом текучести I_L=0,67, что также находится в промежутке между I_L1=0,6 I_L2=0,7.

Таблица 7 - Интерполяция f для второго подслоя третьего слоя

 

	Коэффициент текучести IL
h, м	0,6	0,67	0,7
5,1	17,1	12,03

 

Методом двойной интерполяции находим величину f_3.1 при Z_3.2= 5,1 метра и I_L=0,67. Итого, получаем f_3.2= 12,03 кПа.

 

Слой № 4

Так как четвертый слой имеет мощность более 2 метров, тогда стоит разделить его на 2 подслоя толщей 1,6 и 1,5 м.

Рассмотрим первый подслой четвертого слоя:

Z_4.1=1,0+1,7+3,2+1,6/2 = 6,7 м;

Определим величину f для данного слоя, с учетом величин указанных в таблице 10. 3.

Z₄ = 6,7 метра, что находится в промежутке между h₁=6 метров и h₂=8 метра.

 

Грунтом является песок мелкий средней плотности насыщенный водой.

 

Таблица 8 - Интерполяция f для первого подслоя,четвертого слоя

h, м	Песок мелкий
6,7	42,7

 

 

Методом двойной интерполяции находим величину f_4.1 при Z_4.1=6,7 метров. Итого, получаем f_4.1=42,7 кПа

Рассмотрим второй подслой четвертого слоя:

Z_4.2=1,0+1,7+3,2+1,6+1,5/2 = 8,25 м;

Определим величину f для данного слоя, с учетом величин указанных в таблице 10. 3.

Z_4.2 = 8,25 метра, что находится в промежутке между h₁=8 метров и h₂ = 10 метра.

 

Грунтом является песок мелкий средней плотности насыщенный водой.

 

Таблица 9 - Интерполяция f для второго подслой, четвертого слоя

h, м	Песок мелкий
8,25	44,25

 

 

Методом двойной интерполяции находим величину f_4.2 при Z_4.2= 8,25 метров. Итого, получаем f_4.1=44,25 кПа

 

Определим расчетное сопротивление грунта (R) под нижним концом сваи:

Грунт, на который опирается нижний конец сваи – песок мелкий, средней плотности насыщенный водой. Z= 9,65-0,65 = 9 метров. Величина Z=9 метров, находится в промежутке Z = 7 метров и Z = 10 метров. Тогда, согласно таблице 10.2 пособия, получим:

Таблица 8 - Интерполяция расчетного сопротивления под нижним концом сваи

 

h, м	Песок мелкий
Z=9	3900

R=3900 кПа.

 

Определим расчетную несущую способность грунта основания одиночной сваи:

;

Где F_d - расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи;

γ_k- коэффициент надежности, которые принимается равным 1,4, так как несущая способность сваи определена расчетом;

γ_с- коэффициент условия работы сваи в грунте, принимаемый единице;

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемыое по таблице 10.2

А – площадь опирания сваи на грунт, принимаемая по площади поперечного сечения сваи;

f_i - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, принимаемой по таблице 10.3 пособия.

h_i- толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи

γ_сR, γ_сf – коэффициенты условия работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи на расчетные сопротивления грунтов и принимаемые по таблице 10.3 пособия;

 

F_d= 1(1*3900*0,09+1,2(1,4*38,2+1,6*10,45+1,6*12,03+1,6*42,7+1,5*44,25)= 351+1,2* 223,843 = 619,6 кН

 

Рассчитаем допустимую нагрузку (P) на сваю:

;

 

Согласно заданию, величина N под среднюю колонну равна N=1320 кН, тогда вычислим количество свай:

 

,.

 

Так как согласно ГОСТ 19804.1-79 сечение 300х300 мм является минимальным для восьмиметровых сваи, то подбирать сечение меньше нецелесообразно, но в учебных целях рассчитаем сваю 8 метров сечением 200х200 мм.

 

Тогда:

F_d= 1(1*3900*0,04+1,2(1,8*38,2+4,2*11,3+7,4*43,4)= 156+1,2* 223,843 = 424,6 кН

 

Рассчитаем допустимую нагрузку (P) на сваю:

 

;

 

Согласно заданию, величина N под среднюю колонну равна N=1320 кН, тогда вычислим количество свай:

.

Проведя расчеты мы выявили, что подходящей является свая С8-30 согласно ГОСТ 19804.1-79. Примем 4 сваи и покажем их расположение свай на рисунке 5.

 

Рисунок 5 – Расположение свай относительно осей ростверка

Приближение 2

Примем размеры фундамента 2100х2100х300 мм, проверим выполнение вышеуказанных условий:

;

;

; Первое условие соблюдается.

;

;

;

;

;

.

После расчета давления, мы видим, что данный фундамент, размерами 2100х2100х300 мм. Так как фундамент размером 1800х1800х300 мм после расчета выявил необходимость увеличения фундамента, а запас прочности у фундамента 2 приближения достаточный, то выполнять следующее приближение нет необходимости. Примем фундамент второго приближения, а именно 2100х2100х300мм.

Приближение 1

При расчете центрально-нагруженных фундаментов давление на грунт под подошвой фундамента, если исходить из принципа линейной деформируемости основания, не должно превышать расчетное сопротивление грунта основания R, т.е.

P_IIср≤ R.

Так как на обрез фундамента действуют три усилия N_II, M_II, F_II, то должно выполнятся условие:

P_{II мах} ≤ 1,2 R;

P_{II мин} 0;

,где Р_{II ср} – среднее давление под подошвой фундамента от нагрузок для расчета оснований по деформациям;

Р_{II max} – максимальное краевое давление под подошвой фундамента;

Р_{II min} –минимальное краевое давление под подошвой фундамента;

R – расчетное сопротивление грунта оснований, вычисляемое по для выбранной ширины b и глубины d₁ заложения фундамента.

Примем размеры фундамента 2400х2400х300 мм, проверим выполнение вышеуказанных условий.

;

;

; Первое условие соблюдается.

;

;

;

;

;

.

Принять такой фундамент возможно, но стоит проверить возможность установки фундамента с размерами несколько меньше, так как запас при таких размерах получается слишком большим, что отрицательно скажется на стоимости возведения здания в целом из-за больших объемов бетонной смеси.

 

Приближение 2

Примем размеры фундамента 2100х2100х300 мм, проверим выполнение вышеуказанных условий.

;

;

; Первое условие соблюдается.

;

;

;

;

 

;

 

.

 

После расчета давления, мы видим, что данный фундамент, размерами 2100х2100х300 мм. Так как фундамент размером 2400х2400х300 мм после расчета выявил необходимость чрезмерный запас прочности для данного случая, что приводит к большим затратам на заливку фундаментов, увеличивает время возведения подземной части здания. В свое время фундамент размерами 2100х2100х300 имеет достаточный запас прочности и является более экономичным, по сравнению с первым вариантом фундамента, исходя из этого примем фундамент второго приближения, а именно 2100х2100х300мм.

 

Приближение 1

При расчете центрально-нагруженных фундаментов давление на грунт под подошвой фундамента, если исходить из принципа линейной деформируемости основания, не должно превышать расчетное сопротивление грунта основания R, т.е.

P_{II ср} ≤ R.

Так как на обрез фундамента действуют три усилия N_II, M_II, F_II, то должно выполнятся условие:

P_{II мах} ≤ 1,2 R;

P_{II мин} 0;

где Р_{II ср} – среднее давление под подошвой фундамента от нагрузок для расчета оснований по деформациям; Р_{II max} – максимальное краевое давление под подошвой фундамента; Р_{II min} –минимальное краевое давление под подошвой фундамента; R – расчетное сопротивление грунта оснований, вычисляемое по для выбранной ширины b и глубины d₁ заложения фундамента.

Примем размеры фундамента 2400х2400х300, проверим выполнение вышеуказанных условий.

;

;

; Первое условие соблюдается.

;

;

;

;

;

.

Принять такой фундамент возможно, но стоит проверить возможность установки фундамента с размерами несколько меньше, так как запас при таких размерах получается слишком большим, что отрицательно скажется на стоимости возведения здания в целом из-за больших объемов бетонной смеси.

Приближение 2

Примем размеры фундамента 2100х2100х300, проверим выполнение вышеуказанных условий.

;

;

; Первое условие соблюдается.

;

;

;

;

;

.

После расчета давления, мы видим, что данный фундамент, размерами 2100х2100х300 мм. Так как фундамент размером 2400х2400х300 мм после расчета выявил необходимость чрезмерный запас прочности для данного случая, что приводит к большим затратам на заливку фундаментов, увеличивает сремя возведения подземной части здания. В свое время фундамент размерами 2100х2100х300 имеет достаточный запас прочности и явялется более экономичным, по сравнению с первым вариантом фундамента, исходя из этого примем фундамент второго приближения, а именно 2100х2100х300мм.

 

Оценка инженерно–геологических условий площадки строительства