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 ρs

Плотность грунта, г/см³ ρ

Влажность, % W

Предел пластичности

2–0,5

0,5– 0,25

0,25–0,1

<0,1

Раска- тыва- ния, % W_p

Теку- чес- ти, % W_L

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	r_s, т _ м³	r_d, т _ м³	r_s_b, т _ м³	W, %	W_L, %	W_p, %	J_p, %	J_L	e	S_r	, МПа	C_I C_II кПа	j_I j_II град	E₀, МПа	R_o, кПа
g, кН м³	g_s, кН м³	g_d, кН м³	g_sb, 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