Post on 09-Jul-2016
description
Mod. Coala Nr. doc.Popov S.Bejan E.Cucu O.Moraru Dohmilă Iu.
ElaboratConsultantConducătorŞef catedră
Semnătura
Data
UTM FCGC CIC-1204
Faza Coala Coli10821L
Capitolul III
GEOTEHNICĂ ŞI FUNDAŢII
Mod. Coala Nr.doc. Semnătura
Data
Coala22
3.1 Date generale şi geologice de amplasament
Fig.3.1 Plan şantier Scara 1:1000
Amplasarea clădirii s-a făcut conform următoarelor principii: pentru a uşura lucrările de
construcţie a infrastructurii ea se amplasează cît mai paralel curbelor de nivel şi desigur pentru precizia
calculelor amplasarea perpendiculară pe linia ce uneşte oarecare două foraje.
Tab.3.1 Datele iniţiale a straturilor
Denumirea pămînturilor
F-1 F-2 F-3
γs
kN/m3γkN/m3 W
Limitele de plasticitate
Rezist. la forfecare
Cot
a tă
lpii
Gro
sim
ea
Cot
a tă
lpii
Gro
sim
ea
Cot
a tă
lpii
Gro
sim
ea
WL Wp Cn
Stratul vegetal 71,7 0,6 69,9 0,5 70,1 0,6 25,3 15,2 0,13 - - - -Pământ loessoid 65,6 6,1 64,4 5,5 66,0 4,1 26,9 17,5 0,19 0,38 0,25 22 25Nisip galben 60,4 5,2 58,9 5,5 59,7 6,3 26,5 19,0 0,23 - - 34 0Pămînt nisipos argilos 55,4 5,0 53,8 5,5 53,7 6,0 26,7 19,0 0,17 0,27 0,20 27 15
Mod. Coala Nr.doc. Semnătura
Data
Coala23
3.2 Determinarea caracteristicilor fizico-mecanice ale pămînturilorI Strat : Strat vegetal
Determinăm greutatea volumică a scheletului pămîntului:
unde: - greutatea volumică a pămîntului;
- umiditatea naturală a pămîntului.
II Strat : Pământ loessoid
Determinăm greutatea volumică a scheletului pămîntului:
unde: - greutatea volumică a pămîntului;
- umiditatea naturală a pămîntului.
Determinăm indicele porilor (coeficient de porozitate):
unde: - greutatea volumică a granulelor.
Determinăm gradul de umiditate:
Unde: - umiditatea pămîntului în stare
saturată cînd porii sunt complect umpluţi cu apă;
- greutatea volumică a apei.
În baza gradului de umiditate facem clasificarea pămînturilor:
1. - pămînturi slab umede
2. - pămînturi umede - pămînt umed
3. - pămînturi saturate
Determinăm greutatea volumică a pămîntului în stare submersată:
Determinăm greutatea volumică a pămîntului în stare saturată:
Determinăm indicele de plasticitate:
Mod. Coala Nr.doc. Semnătura
Data
Coala24
În dependenţă de indicele de plasticitate determinăm tipul pămîntului loessoid:
1. - nisip argilos
2. - argilă nisipoasă - argilă nisipoasă;
3. - argilă
Determinăm indicele de lichiditate:
- stare tare.
III Strat : Nisip galben
Determinăm greutatea volumică a scheletului pămîntului:
unde: - greutatea volumică a pămîntului;
- umiditatea naturală a pămîntului.
Determinăm indicele porilor (coeficient de porozitate):
unde: - greutatea volumică a granulelor.
Determinăm gradul de umiditate:
Unde: - umiditatea pămîntului în stare
saturată cînd porii sunt complect umpluţi cu apă;
- greutatea volumică a apei.
În baza gradului de umiditate facem clasificarea pămînturilor:
1. - pămînturi slab umede
2. - pămînturi umede - pămînt saturat
3. - pămînturi saturate
Determinăm greutatea volumică a pămîntului în stare submersată:
Determinăm greutatea volumică a pămîntului în stare saturată:
Mod. Coala Nr.doc. Semnătura
Data
Coala25
IV Strat : Argila nisipoasă
Determinăm greutatea volumică a scheletului pămîntului:
unde: - greutatea volumică a pămîntului;
- umiditatea naturală a pămîntului.
Determinăm indicele porilor (coeficient de porozitate):
unde: - greutatea volumică a granulelor.
Determinăm gradul de umiditate:
Unde: - umiditatea pămîntului înstare
saturată cînd porii sunt complect umpluţi cu apă;
- greutatea volumică a apei.
În baza gradului de umiditate facem clasificarea pămînturilor:
1. - pămînturi slab umede
2. - pămînturi umede - pămînt umed.
3. - pămînturi saturate
Determinăm greutatea volumică a pămîntului în stare submersată:
Determinăm greutatea volumică a pămîntului în stare saturată:
Determinăm indicele de plasticitate:
Determinăm indicele de lichiditate:
- stare tare.
Mod. Coala Nr.doc. Semnătura
Data
Coala26
3.3 Deteminarea caracteristicilor mecanice ale pămîntului.Stratul vegetal se exclude, din cauză că nu este teren bun de fundare.
Pentru determinarea indicilor mecanici a celorlalte straturi se execută încercări în condiții de
laborator și la fața locului. În caietul de sarcini sunt prezentate rezultatele încercărilor cu
endometrul (în condiții de laborator) pentru forajul F-1. Aleg rezultatul încercărilor endometrice
pentru adâncimea de z=9.0 m cu următoarele rezultate de mai jos, contruiesc curba de
compresiune-porozitate.
Tab.3.2 Rezultatele încercărilor edometrice (F-1)
z = 9,0 mP, kPa e0 0,72050 0,705100 0,693200 0,675400 0,650600 0,640
Pentru calculul modului de deformaţie vom reprezenta datele din tabel în formă grafică.
Reprezentînd în grafic valorile indicilor porilor (e) ce corespund variaţiei presiunii (P) vom obţine
curba de compresiune-porozitate.
Teoria şi practica ne arată că într-un interval de presiuni nu prea mare P=100…300 kPa, iar la
pământurile bune pînă la 500 kPa, pămînturile se comportă ca corpuri liniare deformabile.
De aceea curba se înlocueşte printr-o dreaptă tgα, ceea ce ne permite să utilizăm legea teoriei
elasticităţii la rezolvarea problemei:
Cu cît tgα este mai mică cu atît pământul este mai slab compresibil tgα - reprezintă coeficientul de
compresibilitate
Mod. Coala Nr.doc. Semnătura
Data
Coala27
Determinăm modulul de deformaţie edometric pentru pămînt loessoid la adîncimea de z=9
Fig.3.2. Curba de compresiune-porozitate pentru z=9,0m.
Unde: coeficient tabelar ce depinde de tipul solului;
valoarea indicilor porilor la presiunea iniţială (P=0 kPa).
În majoritatea cazurilor încercările edometrice aduc la valori reduse a lui Ee. De aceea la
proiectare se introduce un coeficient de proiecţie mk şi în final se adoptă:
Unde: coeficient ce depinde de tipul solului şi indicile porilor a acestuia.
3.4 Condiţiilor geologice inginereştiPentru a uşura procesul de proiectare rezultatele determinării caracteristicilor fizico-mecanice
ale pămîntului se trec în următorul tabel centralizator:
Denumirea completă a pămînturilor
Gro
sim
eam
edie
h, m
γ s , k
N/m
3
γ , k
N/m
3
W γ d , k
N/m
3
e S r γ sb,
kN
/m3
γ sat
,kN
/m3
WP
WL
I p, %
I L φ , g
rade
C ,
kPa
E , k
Pa
Mod. Coala Nr.doc. Semnătura
Data
Coala28
Strat vegetal
0,6
25,3
15,2
0,13
13,4
5
- - - - - - - - - - -
Pământ loessoid (argila nisipoasa) 5,
1
26,9
17,5
0,19
14,7
0,83
0,61
6
9,23
19,2
3
0,25
0,38
13 -0,4
61
22 25 2872
4
Nisip galben
5,75
26,5
19,0
0,23
15,4
47
0,71
5
0,85
1
9,62
0
19,6
20
- - - - 34 0 3524
0
Pamint nisipos argilos
5,5
26,7
19,0
0,17
16,2
4
0,64
4
0,7
10,1
58
20,1
58
0,20
0,27
7 -0,4
28
27 15 1560
0
Analizînd datele din acest tabel se precedează la evaluarea condiţiilor geologice inginereşti ale
amplasamentului care se face pentru pămînturile:
Stratul 1 – Strat vegetal în stare uscată cu o grosime a stratului h=0,6 m, nu poate fi utilizată
ca teren de fundare.
Stratul 2 – Pămîntul loessoid reprezintă argilă nisipoasă, în stare de consistenţă tare ( ).
Coeziunea C=25 kPa, unghiul de frecare interioară , cu modulul de deformaţie liniară
E=28724 kPa >10000 kPa cu compresibilitate medie, deci putem spune că acest pămînt în starea sa
naturală este un teren relativ bun de fundare.
Stratul 3 – Nisip galben, coeziunea C=0 kPa, unghiul de frecare interioară , cu
modulul de deformaţie liniară E=35240 kPa, deci putem spune că acest pămînt în starea sa naturală
este un teren nu prea bun pentru fundare din cauza proprietăților de filtrare.
Stratul 4 – Pămînt nisipos argilos. Coeziunea C=15 kPa, unghiul de frecare interioară
, cu modulul de deformaţie liniară E=15600 kPa >10000 kPa cu compresibilitate medie, deci putem
spune că acest pămînt în starea sa naturală este un teren bun de fundare.
Nivelul apelor freatice – 56,0 m ceea ce inseamnă că apa subterană nu va ave influenţă directă
asupra fundaţiilor cît și asupra condițiilor de executare. După analizele chimice apele subterane nu
posedă agresivitate asupra betonului.
3.5 Proiectarea fundațiilor pe piloțiAcest tip de fundaţii se utilizează în primul rând în cazul în care apare în apropierea scoarţei
terestre un strat geologic care constituie pămînt slab de fundare, cum ar fi pămînturi argiloase în stare
Mod. Coala Nr.doc. Semnătura
Data
Coala29
plastic curgătoare şi în stare curgătoare, mîluri, umplutură de pămînt neconsolidat. Dacă straturile
slabe de pămînt constituie o grosime de peste , ele nu permit execuţia fundaţiei de suprafaţă.
Fundaţia pe piloţi se utilizează şi atunci când nivelul apei se află aproape de suprafaţa terenului
sau atunci când e cazul de sarcini de smulgere care nu pot fi preluate de fundaţia de suprafaţă.
Asemenea fundații se folosesc și în condiţii favorabile de teren pentru fundaţii de suprafaţă, dacă prin
compararea tehnico-economică cu alte tipuri de fundații, ele se dovedesc a fi mai raționale.
În construcţie se utilizează următoarele tipuri de piloţi:
Piloţi din beton armat prefabricat;
Piloţi din beton armat prefabricat cu gol central (inelari);
Piloţi din lemn;
Piloţi foraţi pe loc (turnat la faţa locului) din beton armat monolit.
Piloţii în componenţa sa constructivă pot forma: fundaţii izolate, continue, câmp de piloţi. Pentru
a forma o fundaţie, piloţii se unesc la capătul superior printr-o placă rigidă din beton armat numită
radier.
În cazul nostru clădirea este cu subsol cu Hs=2.7 m iar cota 0.00 a construcţiei va avea valorarea
de 72,600 - cota reală. Vom adopta înălţimea convenţională a fundaţiei împreuna cu pardosea 0,9 m.
3.6 Determinarea tipului de piloți și dimensionarea lorDeoarece în acest proiect se vor folosi piloți prefabricați din beton armat cu corp plin cu
secțiunea pătrată marca C, alegerea tipului de piloți se va reduce la determinarea lugimii necesare a
acestuia, în baza căreia se va alege un anumit pilot conform nomenclatorului.
Vîrful pilotului trebuie să se sprijine pe un strat bun de pământ cu . Atunci când în
limitele de acțiune a pilotului există un strat acvifer subteran, atunci pilotul trebuie să străbată acest
strat de apă cu minim 1,0 m sau să nu ajungă până la acesta cu minim 0,5 m.
Lungimea necesară a pilotului pentru toate tipurile de fundații (s-a luat în considerație adîncimile
cele mai mare penru F-3):
Unde: - înălţimea stratului (1) de pămînt;
- înălţimea stratului (2) de pămînt;
- înălţimea stratului (3) de pămînt;
- adîncimea de fundare;
Mod. Coala Nr.doc. Semnătura
Data
Coala30
- lungimea încastrării pilotului în stratul bun de fundare (stratul 3).
Această lungime este variabilă pentru piloții tuturor fundațiilor clădirii datorită particularitaților
si celor geologice ale amplasamentului.
Conform ГОСТ 19804-91, nomenclatorului de piloti prefabricati adopt pilotul cu urmatoarele
caracteristici:
Lungimea pilotului – , pentru a obține un număr mai mic de piloți s-a adoptat o
lungime posibilă mai mare.
Sectiunea transversala patrata -
Marca betonului
Armatura de rezistenta (conform seriei 1.011.1-10, marca betonului C25)
Greutatea pilotului – 3,5 t.
3.7 Calculul capacității portante a piloțilorActualmente se utilizeaza mai multe metode de determinare a capacitatii portante a piloților. Aici
voi folosi metoda empirică de calcul bazată pe formule și date experimentale.
Capacitatea portantă a pilotului flotant:
Unde: - coeficientul condițiilor de lucru (de comprimare);
- coeficienți ce țin cont de modul de introducere a pilotului în pământul de
fundare (prin batere sau vibrare);
- aria secțiunii transversale a pilotului;
- rezistența de calcul a pământului la vârful pilotului în dependență de
lungimea pilotului (10m) (din tab.1 СНиП 2.02.03-85);
– perimetrul exterior a secţiunii transversale a pilotului;
- grosimea stratului elementar;
- rezistenţa de calcul a stratului elementar, care se extrage din tabele în funcţie de
adâncimea medie , de tipul şi de starea pământului(din tab.2 СНиП 2.02.03-85);
Mod. Coala Nr.doc. Semnătura
Data
Coala31
- adâncimea medie a stratului elementar ;
- adâncimea de la suprafaţa pământului până la începutul vârfului pilotului.
Relația de mai sus se va aplica împărțind straturile de pământ de sub radier până la vârful
pilotului în straturi elementare cu grosimi egale în limitele straturilor geologice.
Pentru fiecare strat elementar, în dependență de grosimea, adâncimea medie, natura și starea
acestuia, se va determina din date tabelare rezistenţa sa de calcul . Datele obținute se sistematizează
într-un tabel.
Vârful pilotului se încastreză în stratul 4 de pământ – pămînt nisipos argilos cu unghiul de
frecare interioară , coeziunea , iar modulul de deformație liniară .
Calculele se efectuiază în baza pilotului amplasat convențional pe axa 8,B, ceilalți piloți se
consideră că au caracteristici identice cu exemplul supus calculului, datorită particularităților geologice
și constructive.
Tabelul 3.3
Nr. strat Denumire strat
3 Nisip galben
5.55 1,178 44.29 1 52,186.73 1,178 45.32 1 53,397.905 1,178 46.55 1 54,849.08 1,178 47.78 1 56,2910.26 1,178 48.81 1 57,5
4 Pămînt nisipos argilos 11,675 1,65 34.29 1 56,58
Σ =330,78
Rezistenta de calcul a pilotului:
Mod. Coala Nr.doc. Semnătura
Data
Coala32
Fig.3.2. Schema de calcul pentru determinarea rezistenței de calcul pentru fiecare strat fi .
3.8 Determinarea numărului de piloți și distribuirea lor în fundația
centric comprimată de pe axa 2B.Fundatia de pe axa este izolata , solicită centric.
- numărul de piloți
- sarcina de calcul din capitolul de rezistență
- capacitatea portantă a pilotului;
Mod. Coala Nr.doc. Semnătura
Data
Coala33
- coef. de siguranță;
- greutatea totală;
- coeficient de sarcină;
- greutatea specifică a radierului și a pământului deasupra lui;
- adâncimea de fundare a radierului;
- aria tălpii radierului;
- presiunea medie pe talpa radierului considerând convențional că piloții lipsesc.
Se verifică condiția:
Adoptăm 4 piloți
Fig.3.3. Schema amplasării piloților
Mod. Coala Nr.doc. Semnătura
Data
Coala34
3.9 Calculul tasarii fundației izolate pe piloți pe axa 2B
Valoarea medie ponderata a unghiului de frecare interioara a tuturor straturilor care vin in
contact cu lungimea pilotului:
Dimensiunile in plan a talpii fundatiei conventionale abcd:
;
Valoarea medie a greutatii fundatiei:
Unde:
Presiunea la virful pilotului:
Rezistenta de calcul a stratului 4 pe care se reazema virful pilotului:
Mod. Coala Nr.doc. Semnătura
Data
Coala35
Fig.3.4. Schema de calcul a tasarii fundatiei
unde: - coeficienți dependent de natura și starea pamintului si de rigiditatea construcției
- coeficient care ţine cont de modul de determinare a caracteristicilor de rezistenţă şi a
pămîntului de la talpa fundației;
Mod. Coala Nr.doc. Semnătura
Data
Coala36
- greutatea volumică a pămîntului de sub talpa fundaţiei şi respectiv deasupra ei;
- coeficienţi ce se aleg din tabel în functie de ;
- coeziunea pămîntului de sub talpa fundaţiei.
Verificăm conditia:
- condiția se respectă.
Determinăm presiunea geologică la talpa fundației:
;
Determinăm presiunea geologică la nivelul fiecărui strat de pămînt:
,
Determinăm tasarea la talpa fundaţiei:
Determinam înălțimea straturilor elementare de sub talpa fundației:
Determinăm presiunile la limită a fiecărui strat elementar:
Înălțimea zonei pentru care vom calcula tasarea absoluta este egală cu 4,6 m.
Tasarea absolută a fundației în limitele zonei active:
Mod. Coala Nr.doc. Semnătura
Data
Coala37
Verificăm condiția:
- condiția dată se respectă .
3.10 Determinarea numărului de piloți și distribuirea lor
în fundația excentric comprimată de pe axa 2AFundatia de pe axa este izolata , solicită excentric.
- numărul de piloți
- sarcina de calcul din capitolul de rezistență
- capacitatea portantă a pilotului
- coef. de siguranță
- greutatea totală;
- coeficient de sarcină;
- greutatea specifică a radierului și a pământului deasupra lui;
- adâncimea de fundare a radierului;
- aria tălpii radierului;
- presiunea medie pe talpa radierului considerând convențional că piloții lipsesc.
Se verifică condiția:
Mod. Coala Nr.doc. Semnătura
Data
Coala38
- condiția se respectă.
Fig.3.6. Schema amplasării piloților
3.11 Calculul tasarii fundației izolate pe piloți pe axa 2AValoarea medie ponderata a unghiului de frecare interioară a tuturor straturilor care vin în
contact cu lungimea pilotului:
Dimensiunile in plan a talpii fundatiei conventionale abcd:
;
Valoarea medie a greutății fundatiei:
Unde:
Presiunea la vîrful pilotului:
Mod. Coala Nr.doc. Semnătura
Data
Coala39
Fig.3.7 Schema de calcul a tasării fundației
Rezistenta de calcul a stratului 3 pe care se reazema virful pilotului:
unde: - coeficienți dependent de natura și starea pamintului si de rigiditatea construcției
- coeficient care ţine cont de modul de determinare a caracteristicilor de rezistenţă şi a
pămîntului de la talpa fundației;
- greutatea volumică a pămîntului de sub talpa fundaţiei şi respectiv deasupra ei;
Mod. Coala Nr.doc. Semnătura
Data
Coala40
- coeficienţi ce se aleg din tabel în functie de ;
- coeziunea pămîntului de sub talpa fundaţiei.
Verificăm conditia:
- condiția se respectă.
Determinăm presiunea geologică la talpa fundației :
;
Determinăm presiunea geologică la nivelul fiecărui strat de pămînt:
,
Determinăm tasarea la talpa fundaţiei:
Determinam înălțimea straturilor elementare de sub talpa fundației:
Determinăm presiunile la limită a fiecărui strat elementar:
Înălțimea zonei pentru care vom calcula tasarea absoluta este egală cu 4.17 m. Tasarea absolută
a fundației în limitele zonei active:
Mod. Coala Nr.doc. Semnătura
Data
Coala41
Verificăm condiția:
- condiția dată se respectă .
Calculăm tasarea absolută între două fundaţii:
Condiţia se respectă, tasările fundaţiilor învecinate sunt uniforme.
3.12 Calculul la rezistență a radierului fundației izolateSe determină momentele de încovoiere în secțiunile de lângă coloană și în secțiunile de variație
a înălțimii radierului:
Determinăm reacția pilotului:
Determinăm momentul cu brațul de încovoiere maxim pentru fundația 2B.
Determinăm aria armaturii necesare în secțiuni:
Astfel armăm talpa inferioară a fundației 2B pe direcția transversală cu 9 bare de diametrul 14
mm cu pasul 200 mm, cu suprafața totală de 13,85 cm2; pe direcția longitudinală cu 15 bare de
diametrul 12 mm cu pasul 200 mm, cu suprafața totală de 16,95 cm2 (fundație izolată cu deschideri
egale 1800 x 1800 mm).
Se determină momentele de încovoiere în secțiunile de lângă coloană și în secțiunile de variație
a înălțimii radierului:
Determinăm reacția pilotului:
Determinăm momentul cu brațul de încovoiere maxim pentru fundația 2A.
Determinăm aria armaturii necesare în secțiuni:
Mod. Coala Nr.doc. Semnătura
Data
Coala42
Astfel armăm talpa inferioară a fundației 2A pe direcția transversală cu 8 bare de diametrul 12
mm cu pasul 200 mm, cu suprafața totală de 9,05 cm2; pe direcția longitudinală cu 9 bare de diametrul
12 mm cu pasul 200 mm, cu suprafața totală de 10,2 cm2 (fundație izolată cu deschideri egale 1700 x
1700 mm).