Оценка инженерно-геологических условий и свойств грунта. Оценка характера нагрузок и конструктивных особенностей здания. Выбор и обоснование глубины заложения фундамента

1.Оценка инженерно-геологических условий и свойств грунта.

Площадка строительства находится в г.Омск. Рельеф идет с понижением. Инженерно-геологические условия площадки строительства выявлены посредством бурения 5-ти скважин на глубину 9,6-12.5 м.

При бурении было вскрыто следующее напластование грунтов (сверху-вниз):

1 – насыпной грунт – супесь со строительным мусором, абсолютная отметка-5.4м и 6.6м, мощность пласта – от 0,4м (2 скв)  до 3,2м (1 скв).

2– супесь легкая, пылеватая с растительными остатками, мощность пласта –от 0.0 м (4 скв) до 3 м. (2 скв). Подошва этого слоя находится от поверхности на глубине от 2.4м до 6.4м.

3 – суглинок тяжелый с включениями гравия и гальки, мощность пласта (в пределах вырытой скважины) – от 6,0 м (1 скв) до 8,2м (3 скв),

Уровень грунтовых вод находится на абсолютной отметке от 4.6м до 6.6м. Воды не агрессивны.

Оценка физико-механических свойств грунтов производится по программе «GEA», результаты занесены в табл.1,2,3 и на рис.1.

Таблица 1.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ                                

№	наименование	H	J	Js	W	Wp	WL	Ф	C	Eo
	грунта	м	МН/м3	МН/м3				град.	МПа	МПа
1.	Насыпной	0,4	0.0160	0.0250	0.15	0.0	0.0	10	0.0	1
2.	Супесь	1,6	0.0189	0.0268	0.33	0.3	0.36	25	0.012	15
3.	Супесь	1,8	0.0189	0.0268	0.33	0.3	0.36	25	0.012	15
4.	Суглинок	7,8	0.0205	0.0272	0.15	0.11	0.24	22	0.038	22

Таблица 2.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

№	Наименование	E	Плотность грунта	Sr	Степень влажности	IL	Консистенция	JSb, МН/м3
1	Насыпной	0.797		0.471		0.00		0,016
2	Супесь	0.886		0,998		0.50	пластичная	0,0189
3	Супесь	0.886		0,998		0.50	пластичная	0,0089
4	Суглинок	0.526		0,776		0.308	тугопластичная	0,0113

Таблица 3.

РАСЧЕТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ГРУНТА R

№	Наименование грунта	D,м	R,МПа	Jc1	Jc2	Mj	Mq	Mc
1.	Насыпной	0.00	0.0029	1.00	1.00	0.18372	1.73487	4.16767
1.	Насыпной	0.40	0.0140	1.00	1.00	0.18372	1.73487	4.16767
2.	Супесь	0.40	0.1331	1.10	1.00	0.77759	4.11036	6.67018
2.	Супесь	2.00	0.2699	1.10	1.00	0.77759	4.11036	6.67018
3.	Супесь	2.00	0.2613	1.10	1.00	0.77759	4.11036	6.67018
3.	Супесь	3.80	0.3338	1.10	1.00	0.77759	4.11036	6.67018
4.	Суглинок	3.80	0.5008	1.20	1.00	0.60966	3.43863	6.03581
4.	Суглинок	11.60	0.8636	1.20	1.00	0.60966	3.43863	6.03581

Рис.1

Расчетное сопротивление определяется при ширине фундамента b=1 м. С глубиной расчетное сопротивление растет. Слой №2 обладает большей несущей способностью, малосжимаемый. Площадка в целом пригодна для строительства.

В результате выяснилось, что в качестве естественного основания могут служить  супесь и суглинок. Из-за глубокого залегания суглинка, в качестве естественного основания для фундамента мелкого заложения принимаем супесь.

2. Оценка характера нагрузок и конструктивных особенностей здания.

Здание – котельная, состаящая из производственного корпуса, бункера, трубы.  Схема здания гибкая. Здание в плане имеет форму прямоугольника  с размерами в осях (А-Б) 18м,     (1-9) 36м. По оси В располагается труба. В здании запроектированы колонны сечением 400х400мм. Фундаменты приняты под колонны стаканного типа.

Предельные деформации основания: для производственного ж/б корпуса, относительная разность осадок (ΔS/L)=0.002, S_u=8см, для бункера - относительная разность осадок (ΔS/L)=0.003, S_u=30см, для трубы - относительная разность осадок (ΔS/L)=0.005, S_u=40см.

Нагрузки на фундаменты приведены в таблице 4.

Таблица 4.

1 сочетание			2 сочетание			Фундаменты	Примеча-ние
N МН	М  МН*м	Q МН	N МН	М  МН*м	Q МН
0.672	0.288	0.0216	0.744	0140	0,000	1	L1=4м
0.732	0.360	0.012	0.816	0.240	0,000	2	L2=6м
0.888	0.132	0.000	1.080	0.000	0,000	3
3.120	0.012	0.000	3.720	0.000	0,000	4
0.504	0.264	0.012	0.552	0.192	0,000	5
3.480	2.880	0.312	3.360	2.640	0.0288	6

Наиболее загруженный фундамент №1.

3.Разработка вариантов для наиболее нагруженного фундамента. Расчет фундамента мелкого заложения.

3.1 Выбор и обоснование глубины заложения фундамента.

Глубина заложения согласно инженерно-геологическим условиям.

Расчёт ведём в сечении с наибольшей мощностью почвенного слоя. Планировочная отметка 7.0м.

Согласно инженерно-геологическим условиям и анализа характера напластования основанием для фундамента мелкого заложения является супесь. Мощность слоя- 2.2 м. Мощность насыпного слоя 1,8м. Поскольку фундамент должен быть заделан в несущий слой не менее чем на 0.1 м, то минимальная глубина заложения фундамента: 1.8+0.1=1.9 м.

Глубина заложения согласно конструктивных особенностей проектируемого здания:

Фундамент проектируется под железобетонную колонну сечением 0.4*0.4м. Толщину ступеней принимаю равной 0,3 м. Отметка обреза фундамента равна -0,15м. Высота стакана h_ст=0,4м. В связи с тем, что в здании нет подвала, глубина заложения фундамента принимается исходя из конструктивных особенностей фундамента, его высоты.

H_ф=h_ст+5см+t+a

H_ф=40+5+20+10=75см0.9м

Тогда,  глубина заложения фундамента равна 0.55м

Глубина заложения согласно природно-климатическим условиям.

Место строительства – г. Омск

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта:

где k_f- коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения (для здания без подвала 1.1):

 - коэффициент условий промерзания грунта, учитывающий изменчивость климата.

d_fn – нормативная глубина промерзания, м.

для супеси:

d₀ – глубина промерзания.

d₀=2.18м

df =0.6*1*2,7=1.6 м. 1.8м

Глубина заложения принимается не менее df в соответствии со СНиП 2.02.01 – 83 «Основания зданий и сооружений», таб.2.

Заключение: Глубину заложения фундамента принимаем согласно инженерно-геологическим условиям  не менее 1.9 м.

3.2 Определение размеров подошвы фундаментов.

1) Предварительно ширину подошвы фундамента принимаем 1,2м.

Вычисляем расчетное сопротивление грунта по формуле:

где γ_с1 и γ_с2 – коэффициенты условий работы, γ_с1=1.0и γ_с2=1,2; k-коэффициент, принимаемый в зависимости от способа