Download doc - Geotehnica Si Fundatii

Ministerul Educaiei i tiinei

Universitatea Tehnic a Moldovei

Facultatea Cadatru, Geodezie i Construcii

Catedra: Geodezie, Cadastru i Geotehnic

La disciplina: Geotehnic i fundaii

Tema:Proiectarea fundaiilor de suprafa i pe piloi

A efectuat: st. gr. CIC-1101 Teclenco t.A verificat: l.sup. Bejan ElenaChiinu 20141. Introducere

Disciplina Geotehnic i Fundaii este una din disciplinele de baz la formarea specialitilor n domeniul construciilor. Aceasta este constituit din dou compartimente: geotehnic i fundaii. Geotehnica este tiina care se ocup cu studiul rocilor moi, altfel spus a pmnturilor. Compartimentul fundaii se ocup de proiectarea, executarea i exploatarea fundaiilor.

Construciile transmit prii superioare a scoarei terestre presiunile care se dezvolt la baz, n urma aciunilor ce se exercit asupra lor. Astfel fundaiile sunt partea construciei care asigur transmiterea acestor presiuni n condiiile prevzute de calculul static al sistemului, n aa fel nct s nu se pun n pericol buna ei exploatare. Fundaiile sunt o parte component a structurii de rezisten a construciei, realizat n mod deosebit ca form constructiv pentru a corespunde ct mai bine cerinei menionate.Scopul i obiectul de studiu al disciplinei:Disciplina se constituie din 2 compartimente:

1. Geotehnica

2. Terenuri de fundare i fundaii

Ea este strns legat cu alte discipline:

Hidraulica

Rezistena materialelor

Teoria elasticitii i plasticitii

Geologia inginereasc Construcii din beton armat

Tehnologia de producie

Geotehnica are ca scop:

Studierea proprietilor fizice i mecanice ale pmntului

Studierea tensiunilor i deformaiilor n masivul de pmnt

Studierea stabilitii taluzurilor i versanilor

Determinarea mpingerii pmntului asupra pereilor de sprijin

Principii moderne de proiectare a terenurilor de fundare i fundaiilor

Conform regulilor n vigoare proiectarea fundaiilor de suprafa se face la dou grupe de stare limit. la grupa a doua de stare limit (de deformaie), unde se iau n considerare gruprile fundamentale ale sarcinilor cu coeficientul de sarcin ;

la prima grup de stare limit (de stabilitate, de rezisten), unde se iau n considerare sarcinile din gruparea fundamental cu coeficientul de sarcin sau . n caz de aciuni seismice, explozii sau oricare alt fel de aciuni speciale, la prima grup de stare limit se iau n considerare i sarcinile din gruparea special.

Se cunosc urmtoarele etape de proiectare:

Determinarea adncimii de fundare. Prin adncimea de fundare se nelege distana de la suprafaa nivelat a terenului pn la talpa fundaiei.

Adncimea de fundare se noteaz prin d i depinde de urmtorii factori:

condiiile geologice inginereti ale antierului;

condiiile climaterice; particularitile constructive ale construciei;

mrimea i modul de aciune ale sarcinilor.

Tipurile fundaiilor

n practica de construcii se ntlnesc n mod obinuit mai multe tipuri de fundatii care pot fi grupate:

Fundaii de suprafa (directe)

Fundaii pe piloi

Fundaii de mare adncime

Fundaiile reprezint partea subteran a construciei, care preiau sarcinile i le transmit masivului de pmnt. Zona de pmnt acionat de o fundaie oarecare reprezint terenul de fundare, cel din urm poate fi alctuit din unul sau mai multe tipuri de pmnt.

Se deosebesc terenuri de fundare:

n stare natural Pmnturi slabe, de aceea ele trebuie sa fie n prealabil ameliorate, mbuntite (artificiale)

Fundaiile de suprafaFundaiile de suprafa se folosesc n primul rnd cnd pmnturile bune de fundare se afl n apropierea scoarei terestre. Aceste fundaii se alctuiesc din gropi deschise pn la o adncime de 4-5m.

Se deosebesc urmtoarele tipuri de fundaii de suprafa:

Fundaii izolate sub stlpi

Fundaii izolate sub perei portani

Fundaii continue sub perei portani

Fundaii continue sub iruri de stlpi

Fundaii continue pe reele de grinzi

Fundaii masive

Fundaii pe radier general

Etapele principale de proiectare a fundaiilor de suprafa:

Evaluarea condiiilor geologice inginereti i hidrologice a antierului

Determinarea tipului de fundaii i adncimea de fundare

mbuntirea pmnturilor

Pentru mbunttirea terenurilor slabe de fundare n vederea reducerii compresibilittii acestora i a cresterii rezistenei la forfecare se pot folosi mai multe soluii tehnice care urmresc:1. creterea indicelui porilor i implicit reducerea porozitii pmnturilor prin utilizarea de procedee mecanice de mbuntire prin compactare;2. reducerea umidittii pmntului ce conduce la creterea valorilor parametrilor la forfecare;3. modificarea structurii pmntului n scopul reducerii sau eliminrii potenialului de umflare contracie;4. realizarea de amestecuri de pmnturi sau din pmnt cu alte materiale care, prin modificarea structurii acestuia conduce la creterea rezistenei la forfecare, reducerea compresibilittii si reducerea potentialului de umflare- contracie.5. nlocuirea terenului foarte compresibil sau cu umiditate crescut pe toat grosimea acestuia sau numai pe o anumit zon cu un pmnt bun de fundare, obtinndu-se o pern de pmnt.Sarcin de proiect:

Date initiale:

Proiectarea fundaiilor construciei se face n dou variante:

a) Fundaii de suprafa

b) Fundaii pe piloi

1. Construcia este prezentat prin planul su la cota

2. Caracteristica constructiv a construciei:

- grosimea pereilor

- seciunea stlpilor

db = 3m - nlimea subsolului

- raportul dintre lungimea i inlimea construciei (5 nivele).3. Sarcinile pentru proiectarea fundaiilor sunt date la cota in gruparea lor principal cu valorile normate4. Construcia urmeaz sa fie realizat n oraul Briceni pe antierul Nr. 3

CminDeterminarea caracteristicilor fizice ale straturilor de pmnt si

evaluarea condiiilor de terenStratul I: pmnt vegetal (nu se calculeaz deoarece va fi nlturat);

Stratul II: Pmnt loesoid;

Stratul III: Nisip galben fin;

Stratul VI: Nisip argilos sur.

Pmnt loesoid

Date iniiale:

h=6,1 m -densitatea pmntului -densitatea granulelor minerale -umiditatea pmntului -limita superioar de plasticitate -limita inferioar de plasticitate -unghiul de frecare interioar a pmntului n grade -coeziunea pmntului

Greutatea volumic a scheletului

Calculul indicelor porilor

Calculul gradului de umiditate

Greutatea volumic a pmntului n stare submersat

Greutatea volumic a pmntului in stare sturat

Calculul indicelui de plasticitate

Calculul indicelui de lichiditate

n urma acestor calcule putem spune ca pmntul loessoid n cazul nostru este argil nisipoas n stare plastic preponderent tare.

Nisip galben finDate initiale:

h=5.2 m

-densitatea pmntului -densitatea granulelor minerale -umiditatea pmntului -unghiul de frecare interioar a pmntului n grade -coeziunea pmntului





Greutatea volumic a pmntului in stare saturat

Nisip argilos surDate iniiale:

h=5.0 m -densitatea pmntului -densitatea granulelor minerale -umiditatea pmntului -limita superioar de plasticitate -limita inferioar de plasticitate -unghiul de frecare interioar a pmntului n grade -coeziunea pmntului





Greutatea volumic a pmntului in stare saturat

Calculul indicelui de plasticitate

Calculul indicelui de lichiditate

Calculul modulului de deformaie

Pentru calculul modulului de deformatie avem nevoie de rezultatele incercarilor edometrice (F1) reprezentate mai sus. Aici sunt date 3 tabele cu diferite adincimi (z) de extragere a pamintului supus incercarilor. Fundatia se situeaza n stratul II de unde rezult c alegem proba cu .

z = 4,0 m

P

kPae

00.830

500.810

1000.800

2000.773

4000.745

6000.735

ncercrile asupra probei de pmnt se transmit sub forma de trepte. Sub aciunea forelor de comprimare variaz indicele de porozitate a probei.

Pe baza rezultatelor obtinute construim Curba compresiune-porozitate:

Determinam presiunile n teren:

- Presiunea n punctual de calcul

- Presiunea la nivelul tlpii fundaiei

Determinam coeficientul de compresibilitate:

Determinam coeficientul de compresibilitate relativ:

Determinam modulul de deformaie edometric:

Aplicm coeficientul de corecie:

Modulele de deformatii pentru straturile 2, 3 si 4 se extrag din tabel in dependent de indicele porilor si indicele de plasticitate.

Tabel centraziator

Nr.

Str.Denumirea complet

a pmntuluih

e

C

E

m

kPakPa

123456789101112131415161718

1Pamint vegetal

2Argila nisipoasa

6.126.917.50.1914.70.80.69.419.40.310.190.120222514110

3Nisip galben fin

5.226.519.00.2315.40.70.99.719.7----34223000

4Nisip argilos sur

5.026.719.00.1716.20.60.810.420.40.270.200.07-0.4271530000

Evaluarea conditiilor geologice ingineresti ale santierului.

Adncimea normat de nghe a solului este de 0.6 m.

Relieful terenului pentru construcie liniit.

n urma analizelor geologice s-au constatat urmtoarele straturi:

Stratul 1 Pmnt vegetal care nu este bun pentru fundare i va fi nlturat pentru ca sa fie folosit ulterior la amenajarea teritoriului dup finalizarea lucrrilor de construcie.Stratul 2 Pmnl loessiod Argil nisipoas cu grosimea stratului de 5,5m, unghiul de frecare interioar , modulul de deformaie liniar E=14.110 kPa i coeziunea C=25 kPa, deci este un teren cu proprieti bune pentru fundare.Stratul 3 Nisip galben fin cu grosimea 5,5 m, unghiul de frecare interioara, modulul de deformatie liniara E=23.000 kPa coeziuna C=2 kPa.Stratul 4 Nisip argilos sur cu grosimea 5,5 m, unghiul de frecare interioara, modulul de deformatie liniara E=30.000 kPa coeziuna C=15 kPa.

Apa subteran a fost depistat la adncimea de la 13,8 m de la suprafaa solului ceia ce inseamna ca apa subterana nu va ave influenta directa asupra fundatiilor cit si asupra conditiilor de executare.

Proiectarea fundaiilor de suprafa.

1. Determinarea adncimii de fundare. Adincimiea de fundare depinde de mai multi factori:

Conditiile geologice

Conditiile hidrogeologice ale santierului

Conditiile climaterice

Particularitatile constructive ale constructiei

Marimea sarcinilor

Modul de actiune a sarcinilor

d adncimea de fundare.

d = 2,4m.

Trebuie sa se respecte condiia:

Determinam adincimea normata de inghet :

Unde:

- coeficient care depinde de tipul cldirei (cldire cu subsol)

Unde:

- coef. care depinde de tipul solului (argila, argila nisipoasa)

2. Dimensionarea tlpii de fundaie.

Dimensionarea tlpii de fundaie se face la a doua stare limit (la deplasri), innd cont de gruparea principal de sarcini.n cazul de fa exist mai multe metode de calcul printre care cea mai frecvent utilizat se bazeaz pe rezistena convenional de calcul R0 la care calculul se face prin mai multe ncercri succesive (metode de aproximaie succesiv). Valorile lui R0 se extrag din tabel.Dimensionarea fundaiei continue solicitat centric (axaC).Schema de calcul:

Calculm n prima aproximaie a valorii lui R0 limea tlpii fundaiei b:

EMBED Equation.DSMT4

-sarcina dat n proiect la cota 0.000,kN/m

- greutatea volumic a pmntului i a fundaiei: 20

d - adncimea de fundare: d=2,4 m; R0 - rezistena convenional a pmntului a stratului II pe care este amplasat talpa fundaiei noastre.

Avnd b se poate de calculat sarcinile ce acioneaz asupra fundaiei:

Determinm greutatea peretelui subsolului

-greutatea volumic a betonului;

=0,3 m grosimea peretelui subsolului;

=3,2 m nimea subsolului

Determinm greutatea proprie a fundaiei:

Calculm suma tuturor sarcinilor care acioneaz asupra pmntului de fundare:

-sarcina normat la suprafaa superioar a fundaie= 300 kN/m;

Calculm presiunea pe talpa fundaiei

Determinarea rezistenei de calcul a terenului de fundare:

unde: i - coeficieni ce in cont de tipul i starea pmntului de baz

=1.1; i =1; ultimul se ia n raport de L/H = 1;

k - coeficient care ine cont de determinarea caracteristicilor i C; k=1

-coeficieni n funcie de a pmntului de sub talpa de fundaie:

- n funcie de b, pentru b-limea tlpii fundaiei.

- greutatea volumic a pmntului de sub talpa fundiei;

- adncimea de fundare;

- greutatea volumic a pmntului mai sus de talpa fundaiei (n limitele lui d);

Verificm condiia:

- condiia se respectTotodat o verificm din punct de vedere economic:

- condiia nu se respect.

Rezultatele obinute nu ne satisfac. n continuare facem calculul la a II aproximaie succesiv:

Calculm limea tlpii fundaiei:

Determinm sarcinile normate asupa fundaiilor:


Calculm presiunea pe talpa fundaiei:


Verificm condiia:

- condiia nu se respectn continuare facem calculul la a III aproximaie succesiv:






Verificm condiia:


- condiia se respect.

Rezultatele obinute ne satisfac. Adoptm limea fundaiei b=0,8m. Dimensionarea fundaiei continue solicitat excentric (axa D).



unde:

-greutatea volumic medie (ptratic) a pmntului mai sus de talpa fundaiei. Calculm suma tuturor sarcinilor care acioneaz asupra pmntului de fundare:


Pentru a calcula presiunea pe talpa fundaiei avem nevoie de calculul momentului ce acioneaz asupra tlpii de fundare:

; ;

Pentru a calcula momentul ne trebuie:

Calculul momentului:



Verificm condiia:


- condiia nu se respect.

Rezultatele obinute nu ne satisfacn continuare facem calculul la a II aproximaie succesiv:







Verificm condiia:

- condiia nu se respect

n continuare facem calculul la a III aproximaie succesiv:







Verificm condiia:

- condiia se respect

Totodat o verificm din punct de vedere economic:


Rezultatele obinute ne satisfac i adoptm limea fundaiei b=1,4m.Calculul nr. de plci prefabricate de fundaie.Vom construi fundaia din elemente prefabricate, iar numrul de plci il vom determina:

(Axele A,D)

(Axele 1,3,9,11)

(Axa C, 2, 10)

-lungimea dintre axe

-1,12 coeficient ce depinde de pmnt

-limea plcii prefabricate

-distana dintre plci

-lungimea dintre axe

-numrul de plci

-lungimea plcii fundaiei,

Dimensionarea fundaiei izolate solicitat centric pe axele 4-8Date iniiale:

Calculm aria tlpii fundaiei:

Determinm dimensiunile tlpii fundaiei:

Determinm greutatea proprie a pmntului i a fundaiei:

Calculm presiunea medie pe talpa fundatiei:


Verificam condiia:

- condiia se respect ns economic nu este rentabil.n continuare facem calculul la a II aproximaie succesiv:

De aceasta dat lum , i repetm calculele

EMBED Equation.DSMT4 Determinm dimensiunile tlpii fundaiei:


Calculm presiunea medie pe talpa fundatiei:


Verificam condiia:

- condiia nu se respect

n continuare facem calculul la a III aproximaie succesiv:

De aceasta dat lum , i repetm calculele

EMBED Equation.DSMT4 Determinm dimensiunile tlpii fundaiei:


Calculam presiunea medie pe talpa fundatiei:


Verificam condiia:

- condiia se respect

Totodat o verificm din punct de vedere economic:


Rezultatele obinute ne satisfac i adoptm dimensiunile fundaiei b = l = 2 m.

Calculul tasrii fundaiilor continuiePrin tasarea absolut a fundaiei se nelege deplasarea ei pe vertical sub aciunea forelor exterioare. Tasarea absolut S trebuie s fie mai mic sau egal cu cea admisibil Su dat n norme.S Su,admSu,adm tasarea absolut (pentru construcia data = 8cm)

Calculul deformaiilor terenurilor de fundare, tasrilor, se face la grupa a-2 de stare limit lund n considerare gruparea fundamental de ncrcri. Pentru acesta se utilizeaz diferite metode de calcul care totodat depind i de condiiile de proiect. Conform normelor n vigoare calculul tasrilor se face dup dou scheme: schema semispaiului liniar deformabil si schema semispaiului finit. Prima schem presupune c comportatrea terenurilor de fundare corespunde unui corp elastic i prin urmare relaia dintre tensiuni si deformaii este liniar. La aceast schem se adopt metoda nsumrii elementare a tensiunilor i a deformaiilor care const n urmtoarele:

Este aplicabil pentru fundaia cu limea de b