Основные понятия и определения. Задание на выполнение проекта

Задание на выполнение проекта

Общие сведения

Вопросы для самоконтроля

1. Какие вопросы рассматриваются в механике грунтов?

2. Что называется основанием?

3. В каких областях строительства используются результаты механики грунтов?

4. Когда вышла в России первая книга по механике грунтов и кто ее автор?

5. Как подразделяются по своему происхождению горные породы?

6. К каким геологическим системам относятся грунты?

7. Какие основные группы грунтовых образований вы можете назвать?

8. Из чего состоят грунты?

9. Что понимается под структурой грунта?

10. Что понимается под текстурой грунта?

11. В каком виде в грунтах встречается вода?

12. В каком виде встречаются газы в грунтах?

13. Какова крупность крупнообломочных, песчаных, пылеватых и глинистых частиц?

14. Какие физические свойства грунта являются основными?

15. Для каких целей нужны классификации грунтов и классификационные показатели?

ГЛАВА II. Курсовое проектирование оснований

В бланке задания (прил. 7) для курсового проекта указывается место строительства здания, даются указания по выполнению проекта. В приложении приводятся:

- характеристика сооружения: тип, конструкция, этажность, наличие подвала;

- схематические чертежи сооружения: план и разрез здания;

- план площадки строительства с указанием горизонталей, положения буровых скважин, шурфов и точек зондирования;

- буровые колонки, расчетные значения характеристик грунта по данным полевых и лабораторных испытаний.

Выполненный проект должен состоять из:

- расчетно-пояснительной записки (25 - 30 страниц формата А4); оформляется в соответствии с требованиями [6,15]; текст делится на разделы, подразделы и пункты; разделы должны иметь порядковую нумерацию в пределах всей записки и обозначаться арабскими цифрами, подразделы нумеруются арабскими цифрами в пределах каждого раздела, пункты нумеруются арабскими цифрами в пределах каждого подраздела; формулы, рисунки и таблицы должны иметь самостоятельную последовательную нумерацию в пределах раздела;

- при ссылках на используемую литературу, рекомендованную в библиографическом списке, указывается номер источника, а также номера страниц, приложений, таблиц, пунктов указаний; написание текста записки четкое, соблюдая следующие размеры полей: левое - 30 мм, правое - 10 мм, верхнее и нижнее - 15 мм; страницы должны иметь сквозную нумерацию арабскими цифрами, проставляемыми в средине нижней части страницы; настоящие указания составлены с учетом требований и могут быть использованы студентом в качестве примера оформления пояснительной записки);

- рабочих чертежей по конструированию фундаментов, выполненных на листе ватмана формата А4 в соответствии с требованиями [15].

Проектирование оснований включает обоснованный расчетом выбор типа основания (естественное или искусственное), а также типа, конструкции, материала и размеров фундаментов (мелкого или глубокого заложения; ленточных, столбчатых, железобетонных, бетонных, бутобетонных) с применением в случае необходимости строительных или конструктивных мероприятий для уменьшения влияния деформаций оснований на эксплуатационную пригодность зданий или сооружений.

В большинстве случаев проектирование оснований производится без учета совместной работы основания и надземных конструкций. Это объясняется сложностью и трудоемкостью подобных расчетов. Однако применение современных вычислительных машин и численных методов расчета позволяет эффективно выполнять соответствующие расчеты. Эти расчеты показывают, что учет совместной работы может привести к снижению затрат на устройство фундаментов.

Основания зданий и сооружений должны проектироваться с учетом нормативных документов (СНиП [1,2,6,7]).

Основания зданий и сооружений должны проектироваться на основе:

- результатов инженерно-геологических, инженерно-геодезических и инженерно-гидрологических изысканий;

- данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения, нагрузок, действующих на фундаменты, и условий его эксплуатации;

- технико-экономического сравнения возможных вариантов фундаментов.

При изложении материалов курса используется терминология и физические величины, объяснение которых приводится в нижеследующем тексте (рис. 2).

Рис. 2. Схема фундамента на естественном основании

Фундаментом (I) называется подземная часть сооружения, предназначенная для передачи строительных нагрузок на грунты основания.

b – ширина подошвы фундамента; b_с – ширина фундаментной степы;

а_f – ширина уступа фундамента; k_у – высота уступа фундамента;

d – глубина заложения фундамента от уровня планировки;

d_n – глубина заложения фундамента от поверхности природного рельефа;

l – длина подошвы фундамента; А – площадь подошвы фундамента;

FL – отметка заложения подошвы фундамента;

no1, no11 – усилие на 1 пог. метр ленточного фундамента, действующее на верхнем его обрезе, при расчете соответственно по первому или второму предельному состоянию;

NoI, NoII – расчетное усилие на 1 пог. метр ленточного фундамента, действующее на подошву фундамента при расчете соответственно по первому или второму предельному состоянию;

NI, NII – расчетное усилие действующее на подошву столбчатого фундамента при расчете соответственно по первому или второму предельному состоянию;

Основанием (II) – называется грунтовый массив, воспринимающий нагрузку от сооружения.

HС – глубина сжимаемой толщи;

НДЗ – напряженно-деформируемая зона;

h – толщина слоя грунта;

S – осадка основания;

NL – отметка поверхности природного рельефа;

DL – отметка планировки;

ВС – нижняя граница сжимаемой толщи;

WL – уровень подземных вод.

Несущим слоем называется слой грунта, залегающий под подошвой фундамента и непосредственно воспринимающий нагрузку от сооружения.

Слои грунта, залегающие ниже несущего слоя, называются подстилающими слоями.

Указания к выполнению проекта составлены в той последовательности, которая рекомендуется при выполнении проектов. В примерах расчета оснований и фундаментов мелкого заложения рассматривается один вариант, наиболее характерный в практике проектирования. Студент, имея данный порядок расчетов и заключений, решает поэтапно конкретные задачи своего варианта.

2.2. Обработка физико-механических характеристик грунтов

строительной площадки

В таблицах 1, 2, 3 приведены названия и обозначения физико-механических характеристик грунтов, которые необходимы для оценки грунта в качестве основания сооружения.

Для выполнения проекта в задании даются значения характеристик грунтов, определенные в геотехнической лаборатории (ρ_s , ρ, w, w_p, w_l, φ_II, C) и показатели гранулометрического состава. Для определения других характеристик грунтов используются следующие формулы:

е = ρ_{s /} ρ_d – 1 (4)

е = [ρ_s·(1+w)/ρ] – 1 (5)

n = (6)

Sr = (ρ_{s ×} w) / е· ρ_w (7)

ρ_sb = (ρ_s ·ρ_w)×(1 – n) (8)

ρ_{d =} ρ_s ·(1 – n) (9)

I_p = W_L – W_p (10)

I_L = W – W _p / I_p (11)

γ ₌ ρ·g (12)

В формулах (10, 11):

I_p – число пластичности, определяемое разностью между влажностями на границе текучести W_L и на границе раскатывания W_p.

При 1 < I_p ≤ 7 глинистый грунт называется супесью, при 7 < I_p ≤ 17 грунт называется суглинком, при I_p > 17 – глиной.

I_L – показатель консистенции (индекс текучести), характеризующий состояние глинистого грунта (густоту, вязкость), линейно зависит от естественной влажности, может быть как отрицательным (твердые грунты), так и положительным, в том числе больше единицы (грунты текучей консистенции)

Для суглинков и глин диапазон изменения I_L от нуля до единицы (пластичное состояние) подразделяется на четыре равных диапазона: грунты полутвердые, тугопластичные, мягкопластичные и текучепластичные.

В пояснительной записке должны приводиться расчеты по их определению для каждого вида грунта (инженерно-геологического элемента) в соответствии с [5, табл.2] или по табл. п.2.1.- п.2.6. настоящих указаний.

В целях систематизации обработки физико-механических характеристик грунта результаты расчета рекомендуется сводить в таблицу.

После определения физико-механических характеристик грунта необходимо найти R₀ расчетное сопротивление грунта основания (по табл. п.3.1. и п. 3.2. настоящих указаний) или [3, прил.3, табл.1-4].

При определении R₀ необходимо знать:

-для песчаного грунта: его тип, плотность сложения и степень влажности [5, табл.2];

- для пылевато-глинистого грунта: его тип, коэффициент пористости и показатель текучести [5, табл.2];

- для лессовидного грунта: его тип и плотность сухого грунта.

2.2.1. Пример 1. Определение физических характеристик грунта

1. Требуется вычислить необходимые физические характеристики 1 слоя грунта в дополнение к определенным в геодезической лаборатории:

ρ_s = 2,71г/см³, ρ =1,8 г/см³, w =15%, w_p=16%, w_L =26%, φ_II =23, C=25кПа;

Название грунта определяется по числу пластичности:

I_p = w_L - w_p= 26 – 16 = 10% – суглинок.

По показателю текучести:

- твердый суглинок

Коэффициент пористости определяется по формуле:

Пористость:

Плотность грунта во взвешенном водой состоянии определяется по формуле:

г/см³.

Удельный вес грунта во взвешенном водой состоянии:

кН/м³.

Плотность грунта в сухом состоянии определяется по формуле:

г/см³.

Удельный вес грунта в сухом состоянии определится:

г/см³.

Расчетное сопротивление суглинка составит:

R₀ = 245 кПа.

2. Физические характеристики 2 слоя грунта: ρ_s = 2,7 г/см³, ρ = 1,76 г/см³, w =17%, w_p=17%, w_L =25%, φ_II = 29; C = 25кПа, определить название грунта и его расчетное сопротивление.

Название грунта определяется по числу пластичности:

I_p = w_L - w_p= 25 – 17 = 8 % – суглинок.

По показателю текучести:

- суглинок полутвердый

Коэффициент пористости определяется по формуле:

Пористость:

Плотность грунта во взвешенном водой состоянии определяется по формуле:

г/см³.

Удельный вес грунта во взвешенном водой состоянии:

кН/м³.

Плотность грунта в сухом состоянии определяется по формуле:

г/см³.

Удельный вес грунта в сухом состоянии определится:

г/см³.

Расчетное сопротивление суглинка составит: R₀ = 230 кПа.

3. Физические характеристики 3 слоя грунта: ρ_s = 2,66 г/см³, ρ = 1,82 г/см³, w =14 %, φ_II = 26º; определить название грунта и его расчетное сопротивление.

Название грунта определяется по числу пластичности:

I_p = w_L - w_p= 0 – песок

Коэффициент пористости определяется по формуле:

Пористость:

Плотность грунта во взвешенном водой состоянии определяется по формуле:

г/см³.

Удельный вес грунта во взвешенном водой состоянии:

кН/м³.

Плотность грунта в сухом состоянии определяется по формуле:

г/см³.

Определяем удельный вес грунта в сухом состоянии:

г/см³.

Расчетное сопротивление песка составит: R₀ = 400 кПа.

Определяем коэффициент водонасыщения песка по формуле:

По полученным показателям можно сделать вывод – песок, влажный, средней крупности, средней плотности.

Дата добавления: 2014-11-29