Міністерство освіти і науки, молоді та спорту

Київський національний університет будівництва і архітектури

Кафедра основ та фундаментів

Пояснювальна записка до курсового проекту

„ Обстеження та підсилення конструкцій ”

Варіант 23

Виконав:

ст. гр. ПЦБ-59А

Станіславенко С.Ю.

Перевірив:

Грабовський А.Л.

Київ 2012

ЗМІСТ:

Розділ 1. Вихідні дані 3

Розділ 2. Оцінка ґрунтових умов будівельного майданчика 5

Розділ 3. Перевірка достатності розмірів фундаментів, що експлуатуються 12

Розділ 4. Умови реконструкції, що впливають на підсилення основ та фундаментів будівлі (споруди) 15

Розділ 5. Підсилення фундаментів неглибокого закладання. 16

5.1. Підсилення розширенням підошви фундаменту. 16

5.2. Підсилення палями 20

Список використаної літератури. 23

Вихідні дані.

1. Місце розташування будівлі – м. Ялта. Рік спорудження будівлі: 1939.

2. Рельєф майданчика, в умовах схилу, слабо похилий. Абсолютна позначка поверхні грунту: 67.27, відносна позначка денної поверхні: -0.45.

3. План-схема будівлі наведена на рис. 1. Кількість поверхів – 4. Висота поверху – 3.6 м.

4. Геометричні розміри фундаменту стрічкового та під колони наведені в рис. 2.

5. Характеристика матеріалів:

а) клас бетону підколонника та фундаменту : В15;

б) клас бетону підготовки під фундаменти товщиною 100 мм: В10;

в) клас арматури плитної частини фундаменту: А400С;

г) діаметр арматури плитної частини фундаменту, мм: 16;

д) крок арматури плитної частини фундаменту в обох напрямках, мм: 100;

е) захисний шар бетону плитної частини фундаменту – 35 мм;

ж) клас арматури підколонника: А400С;

з) кількість вертикальних стержнів арматури на повну висоту підколінника, шт. : 12;

и) діаметр стержнів вертикальної арматури підколінника, мм : 10;

к) діаметр поперечної арматури підколінника, мм : 8;

л) крок поперечних стержнів арматури підколонника, мм: 250;

м) захисний шар бетону підколонника – 30мм.

6. Грунтові умови.

Табл. 1

№ ІГЕ	Короткий запис ІГЕ	Потужність шару, м	Щільність, г/см3		Вологість ґрунту, дол. од.
		св.1, м	ґрунту	частинок,	природна, w	на межі розкочування,	на межі текучості,
1	Насипний	0,8	1,68	-	-	-	-
2	Пісок дрібний	6,5	1,83	2,65	0,1	-	-
3	Глинистий	5,6	1,85	2,75	0,13	0,12	0,17
4	Пісок сер. кр.	8,7	1,8	2,65	0,1	-	-

7. Ґрунтові води знаходяться на глибині 4,6 м від поверхні. Вони не агресивні щодо бетону та металу. Прогнозне підняття рівня грунтових вод на 1,7 м.

На період подальшої експлуатації прогнозується зниження механічних характеристик основи:

Для кута внутрішнього тертя - на1 град, для питомого зчеплення С на 40%.

8. Нормативне навантаження, встановлене за даними статичних розрахунків до реконструкції на верхньому уступі фундаменту :

• стовпчастого фундаменту: N=1970 кН, М=121 кНм, Q=26 кН.

• стрічкового фундаменту: N=226 кН

9. При реконструкції будівлі нормативне навантаження на фундаменти будівель зростуть (%):

• стовпчастого фундаменту: N: 24%, М:25%, Q:25%.

• стрічкового фундаменту: N: 15%.

10. Виконати проект підсилення фундаментів під колони за двома варіантами:

• під ширенням, заглибленням, під ширенням і заглибленням;

• буронабивними палями.

11. Перевірити необхідність підсилення стрічкового фундаменту.

Оцінка інженерно-геологічних умов будівельного майданчика.

ІГЕ-1 – насипний ґрунт: пісок дрібний з лінзами та прошарками супісків і суглинків, в твердому стані, ущільнений, з включенням дрібних залишків будівельних конструкцій, битої цегли, шлаку та будівельного сміття (до 10%). Він залягає вище підошви фундаментів в межах колишнього будівельного котловану, його товщина складає 0,8 м . В процесі експлуатації змін насипного ґрунту не відбулось, як і не передбачається в подальшому. Він розглядається як злежалий.

Питома вага насипного ґрунту:

ІГЕ-2 – пісок, що має потужність 6,5 м та такі основні показники, що визначені в лабораторії:  = 1,83 т/м³, _s =2,65 т/м³, W = 0,1. Проведення гранулометричного складу піску не проводимо, адже дано назва цього піску по крупності. В завдані - дрібний

Визначимо додаткові (розрахункові) характеристики та дамо класифікаційну оцінку цим піскам.

1. Щільність ґрунту в сухому стані – скелету ґрунту _d:

. Точність визначення – 0.01 т/м³ (г/см³).

2. Питома вага ґрунту :

.

3. Коефіцієнт пористості е:

.

По табл. Б.18 ДСТУ Б В.2.1-2-96 (на далі ДСТУ) пилуваті піски, що мають е = 0,596 < 0.6 додатково називаються щільними.

4. Коефіцієнт водонасичення Sr:

.

Де, - щільність води.

Всі піски та крупно-уламкові ґрунти по табл. Б17 ДСТУ додатково поділяються за величиною Sr:

Характеристика ґрунту по величині Sr
0 < Sr  0.5	Малого ступеню водонасичення
0.5 < Sr  0.8	Середнього ступеню водонасичення
0.8 < Sr  1.0	Насичений водою

В даному випадку пилуваті піски будуть насичені водою, так як 0 <Sr=0.44<0.5.

Таким чином, повна назва ґрунту ІГЕ-2: пісок дрібний, щільний, малого ступеню водонасичення.

5. Величини с і , що характеризують міцність цього піску, як нормативні показники, визначаємо на основі фізичних характеристик табл. В.1 додатку 1 В ДБН [4], враховуючи різновид піску (дрібний) та його коефіцієнт пористості (е₂ = 0,596), кут внутрішнього тертя та питоме зчеплення визначаємо за інтерполяією:

а) величини ₃ для пилуватого піску:

;

б) величини с₃ для пилуватого піску:

.

6. Модуль деформації Едля дрібного піску прие= 0,596 визначається як нормативна величина за тією ж таблицею ДБН:

.

7. Розрахунковий опір піску R₀ (табличний) визначаємо за табл. 2.8 [1]. Він становить R₀ =400

кПа

ІГЕ-2а – піщаний водонасичений грунт. Для цього шару ІГЕ-2а частина показників пилуватого неоднорідного щільного піску залишилась постійною: _s2а. = 2,65 т/м³, е_2а = 0,596.

Коефіцієнт водонасичення нижче рівня WL буде Sr_2a = 1.0 (пісок насичений водою). Тоді з його визначення маємо:

Вологість водонасиченого ґрунту W_sat.a (максимальна вологість W_max.a для цього стану піску за щільністю) звідси дорівнює:

Щільність ґрунту у водонасиченому стані _2а буде:

Питома вага ґрунту _а:

Щільність ґрунту в завислому (у виваженому) стані: ^І_а:

Питома вага ґрунту в завислому (у виваженому) стані ^І_а:

Ця ж величина могла бути отримана без проміжних розрахунків:

По табл. В.1 додатку В ДБН [4] видно, що перехід дрібного щільного піску від малого ступеню водонасичення до насиченого водою не впливає на його показники механічних властивостей, тобто залишаються: _2а = 34,16 град, с_2а=3,08 кПа, Е_2а = 33.4 МПа (це нормативні величини).7. Розрахунковий опір водонасиченого піску R₀ (табличний) становить R₀=300

кПа .

ІГЕ - 3 – глинистий грунт, потужністю 5,6 м. Має такі характеристики:₃ = 1,85 т/м³, _s3. = 2,75т/м³, W₃ = 0,13, W_P3 = 0,12, W_L3 = 0,17.

1. Визначаємо назву глинистого ґрунту по величині числа пластичності I_P:

По табл. Додатку Б 11 ДСТУ даний ґрунт є супісок, так як виконується умова:

2. Стан глинистого ґрунту визначають за величиною показника текучості I_L:

, точність визначення до 0.01.

По ДСТУ Б В.2.1-2-96 табл. Б 14 додатку визначають стан глинистого ґрунту. Це буде пластичний супісок, так як.

Інші показники фізичних властивостей визначаються так:

3. Щільність ґрунту в сухому стані – скелету ґрунту _d:

т/м³.

4. Питома вага ґрунту :

кН/м3.

5. Пористість ґрунту n:

6. Коефіцієнт пористості e

7. Коефіцієнт водонасичення S_r:

8. Нормативні показники міцності ісвизначаємо умовно (S_r = 0.528  0.53) за табл. В 2 додатку ДБН [4], з врахуванням, що вони маютьI_L3 = 0,2тае= 0,677, по інтерполяції:

а) величина ₃ = 14,46⁰ з

б) величина с₃ = 26,19 кПа по рядку з , табл.2:

9. Модуль деформації Евизначається за табл. В.3 додатку ДБН [4] (табл. 12) за тими ж умовами. Цю глину розглядаємо як алювіальну, тобто таку, що відноситься до першої групи глинистих ґрунтів четвертинного періоду, що наводяться в таблиці (ці ґрунти найбільш поширені в Україні). Для глини з умовимаємоМПа.

10. Розрахунковий опір глини R₀ (табличний) визначаємо за табл.2,8 [1] з врахуванням I_L.3 = 0,2 та е₃ = 0,677, по інтерполяції опір грунту складає R₀ =246,9 кПа

ІГЕ-4 – пісок, що має потужність 8,7 м та такі основні показники, що визначені в лабораторії: :  = 1,8 т/м³, _s =2,65 т/м³, W = 0,1. Проведення гранулометричного складу піску не проводимо, адже дано назва цього піску по крупності. В завдані – середньої крупності.

Визначимо додаткові (розрахункові) характеристики та дамо класифікаційну оцінку цим піскам.

1. Щільність ґрунту в сухому стані – скелету ґрунту _d:

. Точність визначення – 0.01 т/м³ (г/см³).

2. Питома вага ґрунту :

.

3. Коефіцієнт пористості е:

.

По табл. Б.18 ДСТУ пилуваті піски, що мають е = 0,616 > 0.55 додатково називаютьсясередньої щільності.

4. Коефіцієнт водонасичення Sr:

.

Де, - щільність води.

Всі піски та крупно-уламкові ґрунти по табл. Б17 ДСТУ додатково поділяються за величиною Sr:

Характеристика ґрунту по величині Sr
0 < Sr  0.5	Малого ступеню водонасичення
0.5 < Sr  0.8	Середнього ступеню водонасичення
0.8 < Sr  1.0	Насичений водою

В даному випадку пилуваті піски будуть насичені водою, так як 0 <Sr=0.43<0.5.

Таким чином, повна назва ґрунту ІГЕ-4: пісок середньої крупності, середньої щільності, малого ступеню водонасичення.

5. Величини с і , що характеризують міцність цього піску, як нормативні показники, визначаємо на основі фізичних характеристик табл. В.1 додатку 1 В ДБН [4], враховуючи різновид піску (дрібний) та його коефіцієнт пористості (е₂ = 0,616), кут внутрішнього тертя та питоме зчеплення визначаємо за інтерполяцією:

а) величини ₄ для пилуватого піску:

;

б) величини с₄ для пилуватого піску:

.

6. Модуль деформації Едля дрібного піску прие= 0,616 визначається як нормативна величина за тією ж таблицею ДБН:

.

7. Розрахунковий опір піску R₀ (табличний) визначаємо за табл. 2.8 [1]. Він становить R₀ =400

кПа

Розрахункові величини характеристик ґрунту визначаються з врахуванням вимог ДБН [4], та ДСТУ за формулою: ,

Розрахункові показники для ґрунтів будівельного майданчика, для І-ого граничного стану:

1. Питома вага _І:

_1І= 16,48/1,05=15,7кН/м³

_2І=17,95/1,05=17,1 кН/м³

_2аІ=19,95/1,05=19,0 кН/м³

_3І=18,15/1,05=17,29 кН/м³

_4І=17,66/1,05=16,82кН/м³

2. Питоме зчеплення с_і.І :

с_2І=с_2Іа= 3,08/1,5=2,053 кПа.

с_3.І=26,19/1,5=17,46 кПа.

с_4.І=1,34=0,893 кПа.

3. Кут внутрішнього тертя _і.І :

_2Іа=_2І=34,16/1,11=31,055 град.

_3І=14,46/1,15=12,57 град.

_4І=36,02/1,1=32,75 град.

Отримані дані заносимо в таблицю:

Величини розрахункових показників окремих ІГЕ будівельного майданчика

№ ІГЕ	Для І граничного стану			Для ІІ граничного стану
	Питома вага, ϒІ, кН/м3	Питоме зчеплення, сІ, кПа	Кут внутр. тертя, ϕІ, град	Питома вага, ϒІІ, кН/м3	Питоме зчеплення, сІІ, кПа	Кут внутр. тертя, ϕІІ, град	Модуль деформації Е, МПа	Розрахунковий опір, R0, кПа
1	15,7	-	-	16,48	-	-	-	-
2	17,1	2,053	31,055	17,95	3,08	34,16	33,4	400
2а	19,0	2,053	31,055	19,95	3,08	34,16	33,4	300
3	17,29	17,46	12,57	18,15	26,19	14,46	14,38	246,9
4	16,82	0,893	32,75	17,66	1,34	36,02	33,4	400