Анализ инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки реконструкции

ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА

 

 

Введение

В данном дипломном проекте планируется надстройка третьего этажа, следовательно, необходимо провести техническую экспертизу состояния фундаментов здания, произвести расчет и сделать вывод о необходимости усиления фундамента.

 

Анализ инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки реконструкции

Площадка реконструируемого здания расположена в городе Балахне Нижегородской области. По данным инженерно-геологических изысканий, выполненных ОАО «НижегородТИСИЗ», в геолого-литологическом разрезе площадки принимают участие следующие напластования грунтов:

tQ_iv – насыпные грунты. Представлены суглинками и песками различной крупности. Мощность слоя до 1,5 м;

laQ_iv – суглинки опесчаненные полутвердые. Мощность слоя до 3,7м;

aQ_lll – пески мелкие средней плотности, маловлажные. Мощность слоя до 6 м;

P2t – глины татарского яруса верхней перми. Вскрытая мощность слоя – 3м.

Площадка характеризуется благоприятными условиями для строительства: имеет относительно ровный рельеф, отмечается горизонтальное простирание слоев грунта.

Насыпные грунты в отдельный инженерно-геологический элемент не выделены, так как обладают неоднородным составом и плотностью. В качестве основания фундаментов использованы быть не могут.

Гранулометрический состав грунтов представлен в таблице 5.1.

Результаты испытаний грунтов ИГЭ-1 штампом сведены в таблицу 5.2, компрессионных испытаний грунтов ИГЭ-2 и ИГЭ-3 - в таблицу 5.3.

Грунтовые воды на данном участке не обнаружены.

 

Гранулометрический состав грунтов Таблица 5.1

Размер частиц, мм	Содержание частиц, %
>10	10-5	5-2	2-0,5	0,5-0,25	0,25-0,10	0,10-0,05	0,05-0,005	<0,005
ИГЭ-1	-	-	-	-	13,3	28,1	25,4	18,9	14,3
ИГЭ-2	-	-	0,4	8,8	27,0	40,4	≤0,1 мм 23,4%
ИГЭ-3	-	-	-	-	2,2	13,4	22,1	28,2	34,1

 

Испытание грунта ИГЭ-1 штампом (А = 5000см²) Таблица 5.2

Р, кПа

S, мм

-

 

Результаты компрессионных испытаний Таблица5.3

ИГЭ-2	ИГЭ-3
Р, кПа	е	Р, кПа	е
	0,705		0,739
	0,680		0,730
	0,671		0,720
	0,665		0,700
	0,662		0,690
	0,659		0,685

 

5.2 Обработка результатов исследования физико-механических свойств грунтов

5.2.1 Инженерно-геологический элемент ИГЭ-1

ИГЭ-1 представлен суглинком.

1. Число пластичности:

, %

Где W_L – влажность на границе текучести,%;

W_P – влажность на границе раскатывания,%;

25-14 = 11 %
В соответствие с данными, приведенными в таблице [7, стр.54, табл.п.2.4], тип грунта – суглинок (т.к. 7<11 %<17%).

2. Показатель текучести:

I_L= (16-14)/11=0,18

В соответствии с данными таблицы [7, стр.54, табл.п.2.5], разновидность грунта – суглинок полутвердый.

3. Плотность сухого грунта:

г/см³

г/см³

4. Коэффициент пористости:

5. Пористость:

6. Степень влажности:

,

где = 1 плотность воды

7. Полная влагоемкость:

8. Расчетное сопротивление грунта

, кПа

R₀=242,492 кПа

9. Модуль деформации по результатам испытания грунта штампом:

,

где безразмерный коэффициент для круглого штампа;

=0,35 коэффициент Пуассона, принимаемый для суглинков;

d=0,798 м – диаметр штампа;

приращение давления на штамп между двумя точками, взятыми на усредняющем прямолинейном участке,

где P₁=50кПа – давление от собственного веса грунта на уровне заложения фундамента,

P₂=280кПа – по графику – давление, соответствующее конечной точке прямолинейного участка;

приращение осадки штампа между двумя точками.

кПа

Инженерно Геологический Элемент ИГЭ-2

Инженерно геологический элемент ИГЭ-2 представлен песком.

1. Тип песчаного грунта определяется по гранулометрическому составу по таблице [7, стр.53, табл.п.2.1]. Песок мелкий - т.к. содержание частиц крупнее 0,1 мм составляет 76,6% >75% - значит ИГЭ-2 песок мелкий.

2. Плотность сухого грунта:

г/см³

где г/см³ – плотность грунта природного сложения.

г/см³

3. Коэффициент пористости:

4. По плотности сложения устанавливается вид песчаного грунта по табл. [7, стр.53, табл.п.2.3], т.к. , значит песок средней плотности.

5. Пористость:

6. Степень влажности:

Разновидность песка устанавливается по табл. [7, стр.53, табл.п.2.2] – т.к. 0< , значит песок маловлажный.

7. Полная влагоемкость:

8. Расчетное сопротивление грунта определяем по табл. [7, стр.57, табл.п.3.1] – для песка мелкого маловлажного R₀=300 кПа.

9. Модуль деформации по результатам компрессионных испытаний:

а) коэффициент сжимаемости:

кПа^-1

б) компрессионный модуль деформации:

кПа

в) приведенный модуль деформации:

Е=21588,67-1,0=21588,67 кПа

Постоянные нагрузки

Постоянные нагрузки, действующие на 1 п.м покрытия и перекрытия представлены в таблице 5.5

Таблица 5.5

Постоянные нагрузки на 1 п.м
	Характеристики нагрузки	по 2 гр	yf	по 1 гр
пред.	пред.
сост	сост
кН/мкв	кН/мкв
	Покрытие
	Обрешетка (сплошная) из досок 40х120мм	0,2	1,1	0,22
	Стропильные ноги 180х80 через 1,5 м	0,07	1,1	0,077
	Кровля: металлочерепица	0,03	1,05	0,031
	ИТОГО	0,3		0,328
	Чердачное перекрытие
	Панели ж/б многопустотные по сер. 1.141-1	3,2	1,1	0,22
	Утеплитель: керамзит	1,8	1,3	2,34
	Стяжка: цементный раствор М100	0,6	1,3	0,78
	ИТОГО	5,6		6,64
	Междуэтажное перекрытие
	Панели ж/б многопустотные по сер. 1.141-1	3,2	1,3	3,52
	Пол: паркет, линолеум по бетонной подготовке	0,9	1,2	1,08
	ИТОГО	4,1		4,60
	Элементы лестничных клеток
	Лестницы: марши ж/б серии 1.251.1-4, площадки: ж/б серии 1.251.1-4	3,8	1,1	4,18
	ИТОГО	3,80		4,18
	Перегородки
	Гипсобетонные панели ГОСТ 9574-80	1,0	1,2	1,2
		1,0		1,2

Расчетные нагрузки от собственного веса кирпичных стен:

Сечение 1-1 стена внутренняя несущая

А) Нормативные значения нагрузки:

,кН

Где - удельный вес кирпичной кладки, кН/м3

-объем стены, м3

, м3

Где -объем стены, м3

- объем проемов, м3

, м3

-длина стены, м

-толщина стены, м

-высота стены, м

, м³

-длина проема, м

-количество проемов

м³

м3

м3

кН

Б) Для расчета по второй группе предельных состояний:

Где: -коэффициент надежности по нагрузке по 2 группе предельных состояний,

кН

В) Для расчета по второй группе предельных состояний

Где: -коэффициент надежности по нагрузке по 1 группе предельных состояний, ,1

кН

Сечение 2-2 стена наружная

А) Нормативные значения нагрузки:

,кН

м3

кН

Б) Для расчета по 2 группе предельных состояний:

Где: -коэффициент надежности по нагрузке по 2 группе предельных состояний,

кН

В) Для расчета по 1 группе предельных состояний

кН

Сечение 3-3 стена внутренняя

А) Нормативные значения нагрузки:

,кН

, м3

кН

Б) Для расчета по второй группе предельных состояний:

кН

В) Для расчета по первой группе предельных состояний

кН

Сечение 4-4 стена внутренняя

А) Нормативные значения нагрузки:

,кН

, м3

кН

Б) Для расчета по второй группе предельных состояний:

кН

В) Для расчета по первой группе предельных состояний

кН

Сечение 5-5 стена наружная

А) Нормативные значения нагрузки:

,кН

, м3

кН

Б) Для расчета по второй группе предельных состояний:

кН

В) Для расчета по 1 группе предельных состояний

кН

Сечение 6-6 стена наружная с проемами

1) Расчетный вес кирпичной кладки

А) Нормативные значения нагрузки:

,кН

Где - удельный вес кирпичной кладки, кН/м3

-объем стены, м3

, м3

Где -объем стены, м3

- объем проемов, м3

, м3

-длина стены, м

-толщина стены, м

-высота стены, м

-длина проема, м

-количество проемов

м3

м3

м3

кН

Б) Для расчета по второй группе предельных состояний:

кН

В) Для расчета по второй группе предельных состояний

кН

2) Расчетный вес оконных заполнений

а) нормативные значения нагрузки
Р=0,7*А_ОК

где 0,7-вес 1м² двойного остекления,

А_ОК – площадь окон

А_ОК=V_OK/ , м²

А_ОК=1,91/0,64=2,98, м²

Р=0,72*2,98=2,086

б) Для расчета по второй группе предельных состояний:

кН

в) Для расчета по второй группе предельных состояний

кН

Сечение 7-7 стена внутренняя

А) Нормативные значения нагрузки:

,кН

, м3

кН

Б) Для расчета по второй группе предельных состояний:

кН

В) Для расчета по первой группе предельных состояний

кН

Сечение 8-8 стена внутренняя

А) Нормативные значения нагрузки:

,кН

, м3

кН

Б) Для расчета по второй группе предельных состояний:

кН

В) Для расчета по первой группе предельных состояний

кН

Сечение 9-9 стена внутренняя

А) Нормативные значения нагрузки:

,кН

Где - удельный вес кирпичной кладки, кН/м3

-объем стены, м3

, м3

Где -объем стены, м3

- объем проемов, м3

, м3

-длина стены, м

-толщина стены, м

-высота стены, м

-длина проема, м

-количество проемов

м3

м3

м3

кН

Б) Для расчета по второй группе предельных состояний:

кН

В) Для расчета по второй группе предельных состояний

кН

Временные нагрузки

Нагрузки на перекрытия и временные нагрузки, согласно СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия» могут относиться к длительным и кратковременным.

При расчете по 1 группе предельных состояний они учитываются как кратковременные, по 2 группе предельных состояний – как длительные.

Для определения длительных нагрузок берутся пониженные нормативные значения, а для определения кратковременных - полные нормативные значения.

Снеговая нагрузка:

А) Для расчета по второй группе предельных состояний:

-Полное нормативное значение нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия:

S=S_g·μ·0.7

S_g– расчетное значение веса снегового покрова 1 м.кв. горизонтальной поверхности земли (для IV снегового района S_g=2,4кПа)

μ – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемой в соответствии с п. 5.3 – 5.6 СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»:

0,7 – коэффициент перехода от расчетной нагрузки к нормативной

S=2,4·1·0,7=1,68 кН/м²

Пониженное значение снеговой нагрузки

Sn=S·k

Где: k- коэффициент, понижающий нормативное значение k=0.5

Sn=1.68·0.5=0.84кПа

- расчетное значение длительной снеговой нагрузки

где: – коэффициент сочетаний для длительной снеговой нагрузки,

=0,95

S_II=0,84·0,95=0,798кПа

Б) Расчётная нагрузка для расчётов по I-ой группе предельных состояний:

- коэффициент сочетаний для кратковременной нагрузки

=0,9

S_I=0,84·0,90=0,756кПа

Нагрузка на междуэтажное перекрытие:

А) для расчета по 2 группе предельных состояний

-понижающее значение нормативной нагрузки

Р=1,4кПа

- расчетное значение длительной нагрузки

Где: - коэффициент надежности по нагрузке, равный 1

кПа

Б) для расчета по 1 группе предельных состояний

- полное нормативное значение нагрузки

Р=4,0кПа

- расчетное значение кратковременной нагрузки

где: γ_f – коэффициент надёжности по нагрузке, принимаемый в соответствии с п. 3.7 СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия», γ_f=1,2

Ψ_л1 – коэффициент сочетания зависящий от числа этажей

где: ψ_А1 =1,0 – для ленточных фундаментов

n – Общее число перекрытий

Ψ₂ – коэффициент сочетаний 2–х кратковременных нагрузок, определяемых в соответствии с п. 1.11, 1.12 СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»:

Ψ₂=0,9

Р₁=1,2·0,9·4,0·0,75=3,22 кН/м²;

ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА

 

 

Введение

В данном дипломном проекте планируется надстройка третьего этажа, следовательно, необходимо провести техническую экспертизу состояния фундаментов здания, произвести расчет и сделать вывод о необходимости усиления фундамента.

 

Анализ инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки реконструкции

Площадка реконструируемого здания расположена в городе Балахне Нижегородской области. По данным инженерно-геологических изысканий, выполненных ОАО «НижегородТИСИЗ», в геолого-литологическом разрезе площадки принимают участие следующие напластования грунтов:

tQ_iv – насыпные грунты. Представлены суглинками и песками различной крупности. Мощность слоя до 1,5 м;

laQ_iv – суглинки опесчаненные полутвердые. Мощность слоя до 3,7м;

aQ_lll – пески мелкие средней плотности, маловлажные. Мощность слоя до 6 м;

P2t – глины татарского яруса верхней перми. Вскрытая мощность слоя – 3м.

Площадка характеризуется благоприятными условиями для строительства: имеет относительно ровный рельеф, отмечается горизонтальное простирание слоев грунта.

Насыпные грунты в отдельный инженерно-геологический элемент не выделены, так как обладают неоднородным составом и плотностью. В качестве основания фундаментов использованы быть не могут.

Гранулометрический состав грунтов представлен в таблице 5.1.

Результаты испытаний грунтов ИГЭ-1 штампом сведены в таблицу 5.2, компрессионных испытаний грунтов ИГЭ-2 и ИГЭ-3 - в таблицу 5.3.

Грунтовые воды на данном участке не обнаружены.

 

Гранулометрический состав грунтов Таблица 5.1

Размер частиц, мм	Содержание частиц, %
>10	10-5	5-2	2-0,5	0,5-0,25	0,25-0,10	0,10-0,05	0,05-0,005	<0,005
ИГЭ-1	-	-	-	-	13,3	28,1	25,4	18,9	14,3
ИГЭ-2	-	-	0,4	8,8	27,0	40,4	≤0,1 мм 23,4%
ИГЭ-3	-	-	-	-	2,2	13,4	22,1	28,2	34,1

 

Испытание грунта ИГЭ-1 штампом (А = 5000см²) Таблица 5.2

Р, кПа

S, мм

-

 

Результаты компрессионных испытаний Таблица5.3

ИГЭ-2	ИГЭ-3
Р, кПа	е	Р, кПа	е
	0,705		0,739
	0,680		0,730
	0,671		0,720
	0,665		0,700
	0,662		0,690
	0,659		0,685

 

5.2 Обработка результатов исследования физико-механических свойств грунтов

5.2.1 Инженерно-геологический элемент ИГЭ-1

ИГЭ-1 представлен суглинком.

1. Число пластичности:

, %

Где W_L – влажность на границе текучести,%;

W_P – влажность на границе раскатывания,%;

25-14 = 11 %
В соответствие с данными, приведенными в таблице [7, стр.54, табл.п.2.4], тип грунта – суглинок (т.к. 7<11 %<17%).

2. Показатель текучести:

I_L= (16-14)/11=0,18

В соответствии с данными таблицы [7, стр.54, табл.п.2.5], разновидность грунта – суглинок полутвердый.

3. Плотность сухого грунта:

г/см³

г/см³

4. Коэффициент пористости:

5. Пористость:

6. Степень влажности:

,

где = 1 плотность воды

7. Полная влагоемкость:

8. Расчетное сопротивление грунта

, кПа

R₀=242,492 кПа

9. Модуль деформации по результатам испытания грунта штампом:

,

где безразмерный коэффициент для круглого штампа;

=0,35 коэффициент Пуассона, принимаемый для суглинков;

d=0,798 м – диаметр штампа;

приращение давления на штамп между двумя точками, взятыми на усредняющем прямолинейном участке,

где P₁=50кПа – давление от собственного веса грунта на уровне заложения фундамента,

P₂=280кПа – по графику – давление, соответствующее конечной точке прямолинейного участка;

приращение осадки штампа между двумя точками.

кПа