Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства

1. Оценка инженерно-геологических условий

площадки  строительства 

1.1. Определение характеристик грунта

Насыпной  грунт в виду слабой несущей способности  срезается полностью. 

Первый  слой – песок средний

Определяем удельный вес сухого грунта :

,

где - удельный вес грунта природного сложения, кН/м³ (определяется по заданию),

- влажность грунта (определяется  по заданию).

 кН/м³.

Определяем коэффициент пористости :

,

где - удельный вес твердых частиц (определяется по заданию).

.

Определяем степень  водонасыщения  :

,

где - удельный вес воды: кН/м³.

кН/м³.

Определяем удельный вес грунта с учетом взвешивающего  действия воды :

,

 кН/м³. 

Второй  слой – Глина 1

Определяем удельный вес сухого грунта :

 кН/м³.

Определяем коэффициент  пористости :

.

Определяем степень  водонасыщения  :

,

где - удельный вес воды: кН/м³.

кН/м³.

кН/м³.

Следовательно, грунт насыщен водой (мягкий).

Определяем удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды :

,

 кН/м³.

Определяем показатель пластичности :

,

где - влажность на границе текучести (определяется по заданию),

- влажность на границе раскатывания (определяется по заданию).

.

.

Определяем показатель текучести  :

,

По индексу текучести определяется консистенция грунта. Чем меньше , тем прочнее грунт.

.

, следовательно, супесь пластичная. 

Вывод: 2 слой – супесь пластичная, насыщенная водой. 

Третий  слой – суглинок тяжелый с включением гравия

Определяем удельный вес сухого грунта :

 кН/м³.

Определяем коэффициент  пористости :

.

Определяем степень  водонасыщения  :

кН/м³.

кН/м³.

Следовательно, грунт насыщен водой (мягкий).

Определяем удельный вес грунта с учетом взвешивающего  действия воды :

 кН/м³. 

  Определяем показатель пластичности :

.

. 

Определяем показатель текучести  :

,

По индексу  текучести определяется консистенция грунта. Чем меньше , тем прочнее грунт.

.

, следовательно, суглинок мягкопластичный. 

Вывод: 3 слой – суглинок мягкопластичный, насыщенный водой. 

1.2. Определение условного расчетного сопротивления грунта

Для определения  расчетного сопротивления грунта используем следующую формулу:

;

где , - коэффициенты условия работы, зависящие от вида грунта и конструктивной схемы здания, принимаемые по СНиП 2.02.01-83^* ;

- коэффициент надежности;

, , - коэффициенты определяемые по СНиП в зависимости от ;

 м;

 м;

- расчетное значение удельного  сцепления грунта, залегающего непосредственно  под подошвой фундамента кПа  (тс/м²) (определяется по заданию);

- удельный вес грунта природного  сложения залегающего ниже подошвы фундамента, кН/м³ (тс/м³)(определяется по заданию), при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды;

- удельный вес грунта природного  сложения залегающего выше подошвы  фундамента, кН/м³ (тс/м³)(определяется по заданию), при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды. 

Расчет  для 1 слоя (песок)

;

;

;

 м;

 м;

 кН/м³;

Слой 1 на всю глубину находится под слоем подземных вод:

 кН/м³;

 кПа;

 град;

;

;

.

Подставив все  перечисленные выше данные, получим:

 кПа.

Расчет  для 2 слоя (супесь пылеватая пластичная)

;

;

;

 м;

 м;

 кН/м³;

Слой 2 на всю глубину находится под слоем подземных вод:

 кН/м³;

;

 град;

;

;

.

Подставив все  перечисленные выше данные, получим:

 кПа.

Расчет  для 3 слоя (суглинок тяжелый мягкопластичный)

;

;

;

 м;

 м;

 кН/м³;

Слой 3 на всю глубину находится под слоем подземных вод:

 кН/м³;

;

 град;

;

;

.

Подставив все  перечисленные выше данные, получим:

 кПа.

Следовательно, требуется проверка слабого подстилающего слоя. 

1.3. Определение агрессивности подземных вод

Для определения  защитного слоя воспользуемся СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии».

Марка используемого  бетона по водонепроницаемости - .

Показатель проницаемости  бетона: Н – бетон нормальной проницаемости.

Для определения  степени агрессивности воздействия  жидкости воспользуемся СНиП 2.03.11-85.

Содержание хлоридов в пересчете на Cl^-, мг/л СНиП 2.03.11-85

 мг/л

Все полученные данные занесены в таблицу 3 . 

Таблица 3

 

Подбор  покрытия

Подбор покрытия производим по СНиП 2.03.11-85 «Массивные фундаменты и сваи».

Выбираем самый  неблагоприятный вариант по агрессивности  – Среднеагрессивная.

Для защиты свай и массивных фундаментов применяем: полимерные покрытия на основе лака ХП – 734. 

2. РАСЧЕТ ГЛУБИНЫ  ЗАЛОЖЕНИЯ ПОДОШВЫ  ФУНДАМЕНТА 

г. Новосибирск 

Для расчета глубины заложения фундамента используем СНиП 2.02.01-83 .

Расчет глубины  заложения подошвы фундамента производится по формуле:

,

где - расчетная глубина сезонного промерзания грунта;

- коэффициент, учитывающий влияние  теплового режима сооружения,

,

- нормативная глубина сезонного  промерзания грунта. 

 Определяем  нормативную глубину сезонного  промерзания грунта:

, где - коэффициент зависящий от типа грунта,

(для суглинков и глин);

- безразмерный коэффициент, численно  равный сумме абсолютных значений  среднемесячных отрицательных температур за зиму:

 м. 

        Определяем сезонную глубину  промерзания грунта:

(без подвала, с полами устраиваемыми  по грунту, при t 15 ⁰С)

м

С учетом запаса в 200 мм, получаем:

 h =1,17+0,2=1,37 м – расчетная глубина заложения подошвы фундамента. 
 

Насыпной грунт  срезается полностью.

Расчетная глубина  заложения подошвы фундамента h = 1,37 м.

Каркас здания – железобетонный, т.е. отметка обреза фундамента на 0,150 м выше планировочной.

Фундамент подбираем  исходя из: размеров колонны (800×400, по заданию), глубины заложения фундамента h = 1,37 м, отметки уровня обреза фундамента -0,150 м и имеющихся стандартных размеров фундаментов – =1,5м – высота фундамента.

Таким образом, получаем глубину заложения подошвы фундамента. 

Глубина заложения  подошвы фундамента составляет м. 

3. РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТА  НА ЕСТЕСТВЕННОМ  ОСНОВАНИИ 

Расчет производим по третьей скважине.

3.1. Определение размеров фундамента в плане

Для определения  размеров фундамента в плане воспользуемся  следующей формулой:

,

где N = 1800 кН (по заданию);

- условное расчетное сопротивление  грунта под подошвой фундамента;

- глубина заложения подошвы  фундамента, м;  м;

 кН/м³ – средний удельный вес бетона фундамента и грунта на его уступах; 

Подставив числовые значения получим:

 м².

Подбираем размеры  фундамента. Размеры сторон фундамента должны быть кратными 300 мм.

;

 м² (условие выполняется). 

3.2. Определение точного значения расчетного сопротивления грунта

Для этого используем следующую формулу:

,

;

;

;

м;

 м;

 кН/м³;

 кН/м³;

 кПа;

 град;

;

;

.

Тогда, подставив  числовые значения получим:

 кПа. 

3.3. Проверка краевых давлений под подошвой фундамента

Для проверки краевых  давлений под подошвой фундамента используем следующую формулу:

, где

- нагрузка, приведенная к центру  тяжести подошвы фундамента, кН;

- момент, приведенный к центру  тяжести подошвы фундамента, кН•м;

- момент сопротивления фундамента;

 м². 

Определяем  :

, где

N = 1800 кН;

 кН/м³;

 м;

м;

- высота фундамента, м;  м.

Тогда будет равен:

кН. 
 

Определяем  :

, где

кН*м;

Q = 64 кН.

Отсюда  будет равен:

 кН•м. 

Определяем ,

Подставив числовые значения получим:

м³.

Используя рассчитанные выше данные, определяем :

кПа;

кПа; 

;

кПа.

Проверку краевых  давлений под подошвой фундамента выполняем  по следующим формулам:

- верно.

- верно.

- верно. 

3.5. Расчет осадки 

3.5.1. Расчет осадки  методом послойного  суммирования

Расчет осадки производится методом послойного суммирования.

,

где; м.

;

 м.

Для дальнейших расчетов используем рис. 1.

Для определения  осадки фундамента предварительно заполняем  таблицу 4.

- коэффициент, определяемый  по СНиП 2.02.01-83^* «Основания зданий и сооружений» или по справочникам, определяется в зависимости от и от соотношения ;

 кПа;

- напряжение от веса грунта  под подошвой фундамента, кПа;

- модуль упругости грунта, кПа;  задан в задании. 

Рис.1. Расчет осадки по методу послойного суммирования 

Для определения осадки фундамента предварительно заполняем таблицу 4.

- коэффициент, определяемый  по СНиП 2.02.01-83^* «Основания зданий и сооружений» или по справочникам, определяется в зависимости от и от соотношения ;

 кПа;

- напряжение от веса грунта  под подошвой фундамента, кПа;

- модуль упругости грунта, кПа;  задан в задании.

Таблица 4

 определяется по следующей  формуле:

,

 и формула для нахождения  примет вид:

;

Последующее определение  производим следующим образом:

;

 определяется по следующей  формуле:

;

Последующее определение  производим следующим образом:

;

Расчет ведем  до тех пор, пока не выполнится условие:

 

Расчет  осадки

Для расчета  осадки используем следующую формулу:

,

где ;

- среднее напряжение от конструкции  в пределах элементарного слоя.

Тогда будет равняться:

;

Подставив числовые значения, получим:

 м.

Полученная осадка должна удовлетворять следующим  требованиям:

,

где - предельно допустимая осадка, зависит от вида конструкций:

В нашем случае каркас – железобетонный, следовательно, м.

;

 м;

Вывод: Осадка фундамента лежит в пределах, допускаемых нормами. 

3.6. Проверка слабого подстилающего слоя

Выполняется только в том случае, если:

;

 кПа;

 кПа.

Вывод: проверка слабого подстилающего слоя не требуется, т.к. сопротивление грунтов

отличаются не намного. 

3.7. Проверка дна котлована на прорыв грунтовыми водами

Проверка дна  котлована на прорыв грунтовыми водами выполняется в следующем случае:

      

В нашем случае:   =2,1*10^-6     =2,5*10^-3

Вывод: проверка дна котлована на прорыв не требуется, т.к. коэффициенты фильтрации грунтов отличаются не намного. 

4. Расчет свайного  фундамента 

4.1. Определение глубины заложения подошвы ростверка

Принимаем низкий ростверк.

Свайный фундамент считаем по первой скважине с самыми неблагоприятными условиями.

Подошва ростверка  должна располагаться ниже глубины  сезонного промерзания грунта.

Принимаю высоту ростверка  = 1,8 м.

Отметка обреза фундамента ниже планировочной на 0,150 м.

Глубина заложения подошвы ростверка =  1,95 м. 

4.2.  Определение несущей способности сваи

Принимаю сваю С8-30. Класс бетона В20.

Рис. 2. Расчетная  схема сваи

Определение несущей  способности висячей забивной сваи выполняем по следующей формуле:

,

где - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый ;

, - коэффициенты условий работы грунта под нижним концом и на боковой поверхности сваи соответственно (по табл. 3 (1)): = 1,0; = 1,0 – при погружении сплошных с закрытым нижним концом свай дизельными молотами

- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи (по табл. 1 (1)):

Для суглинков мягкопластичных (I_L = 0,6) при глубине погружения нижнего конца сваи 10,35м

 нахожу интерполированием:  кПа

- площадь опирания на грунт  сваи,  м², м²;

- наружный периметр поперечного  сечения сваи: = 1,2 м;

- расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи (по табл. 2): нахожу интерполированием:

 

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

 

4.3. Определение требуемого  количества свай под одну колонну

,

где кН;

- коэффициент нежности. - т.к. способ определения - аналитический;

 кН/м³;