Download - Geotehnica Proiect
- 40 -
Ministerul Educaiei i tiinei
Universitatea Tehnic a Moldovei
Facultatea Cadatru, Geodezie i Construcii
Catedra: Geodezie, Cadastru i Geotehnic
- 40 -
La disciplina: Geotehnic i fundaii
Tema:Proiectarea fundaiilor de suprafa i pe piloi
A efectuat: st. gr. CIC-102 Micleuanu Viorica
A verificat: l.u. Bejan Elena
Chiinu 2013
Introducere
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:
HidraulicaRezistena materialelorTeoria elasticitii i plasticitiiGeologia inginereascConstrucii din beton armatTehnologia de producie
Obiectul de studiu al geotehnicii este:
Rocile mariRocile coeziveRocile necoezive
Geotehnica are ca scop:
Studierea proprietilor fizice i mecanice ale pmntuluiStudierea tensiunilor i deformaiilor n masivul de pmntStudierea stabilitii taluzurilor i versanilorDeterminarea mpingerii pmntului asupra pereilor de sprijin
Principii moderne de proiectare a terenurilor de fundare i fundaiilor
Conform regulilor n vigoare ( 2.0201-83) proiectarea fundaiilor de suprafa se face la dou grupe de stare limit. La prima grup de stare limit se stabilete rezistena care ia n consideraie gruparea sarcinilor, care exercit cele mai importante eforturi. La grupa a doua limit se determin dimensiunile tlpilor de fundaie i tasrilor.
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 piloiFundaii 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 naturalPmnturi slabe, de aceea ele trebuie sa fie n prealabil ameliorate, mbuntite (artificiale)
Fundaiile de suprafa
Fundaiile 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 stlpiFundaii izolate sub perei portaniFundaii continue sub perei portaniFundaii continue sub iruri de stlpiFundaii continue pe reele de grinziFundaii masiveFundaii pe radier general
Etapele principale de proiectare a fundaiilor de suprafa:
Evaluarea condiiilor geologice inginereti i hidrologice a antieruluiDeterminarea 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 special n cazul PUCM, 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:
De proiectat fundaiile construciei n dou variante
a)Fundaii de suprafa
b)Fundaii pe piloi
Cas de deservire social
Proprietile fizico-mecanice ale pmnturilor, care alctuiesc terenul de fundare.
Pamnt loessoid
Date iniiale:
4,3
hm
=
16,0
g
=
kN/m3 - densitatea pmntului
26,8
s
g
=
kN/m3 - densitatea granulelor minerale
0,04
w
=
- umiditatea pmntului
0,30
L
w
=
- limita superioar de plasticitate
0,18
p
w
=
-limita inferioar de plasticitate
22
=
o
j
-unghiul de frecare interioar a pmntului n grade
23
=
n
C
KPa-coeziunea pmntului
1.Greutatea volumic a scheletului pmntului
/(1)16,0/(10,04)15,385
d
ggw
=+=+=
2. Indicele porilor
()
26,815,385
0,742
15,385
sd
d
e
gg
g
-
-
===
3. Gradul de umiditate
0,0426,8
0,144
0,74210
s
r
S
e
w
wg
g
===
unde:
3
10/
w
kNm
g
=
- greutatea volumic a apei
4. Greutatea volumic a pmntului n stare submersat
26,810
9,64
110,742
s
sb
e
w
gg
g
-
-
===
++
5.Greutatea volumic a pmntului n stare saturat
()
26,8(0,74210)
19,644
110,742
s
sat
e
e
w
gg
g
+
+
===
++
6. Indicele de plasticitate
0,300,180,12
pLp
I
ww
=-=-=
7.Indicele de lichiditate
0,040,18
1,167
0,300,18
p
L
Lp
I
ww
ww
-
-
===-
--
Nisip argilos
Date iniiale:
h=3,8 m
18,2
g
=
kN/m3 - densitatea pmntului
26,1
s
g
=
kN/m3 - densitatea granulelor minerale
0,16
w
=
- umiditatea pmntului
0,21
L
w
=
- limita superioar de plasticitate
0,15
p
w
=
-limita inferioar de plasticitate
26
=
o
j
-unghiul de frecare interioar a pmntului n grade
41
=
n
C
-coeziunea pmntului
1.Greutatea volumic a scheletului pmntului
/(1)18,2/(10,16)15,69
d
ggw
=+=+=
2. Indicele porilor
()
26,115,69
0,663
15,69
sd
d
e
gg
g
-
-
===
3. Gradul de umiditate
0,1626,1
0,63
0,66310
s
r
S
e
w
wg
g
===
unde:
3
10/
w
kNm
g
=
- greutatea volumic a apei
4. Greutatea volumic a pmntului n stare submersat
26,110
9,681
110,663
s
sb
e
w
gg
g
-
-
===
++
5.Greutatea volumic a pmntului n stare saturat
()
26,1(0,66310)
19,681
110,663
s
sat
e
e
w
gg
g
+
+
===
++
6. Indicele de plasticitate
0,210,150,06
pLp
I
ww
=-=-=
7.Indicele de lichiditate
0,160,15
0,17
0,210,15
p
L
Lp
I
ww
ww
-
-
===
--
Nisip fin
Date iniiale:
h=5,1 m
19,6
g
=
kN/m3 - densitatea pmntului
26,5
s
g
=
kN/m3 - densitatea granulelor minerale
0,25
w
=
- umiditatea pmntului
33
=
o
j
-unghiul de frecare interioar a pmntului n grade
2
=
n
C
-coeziunea pmntului
1.Greutatea volumic a scheletului pmntului
/(1)19,6/(10,25)15,68
d
ggw
=+=+=
2. Indicele porilor
()
26,515,68
0,690
15,68
sd
d
e
gg
g
-
-
===
3. Gradul de umiditate
0,2526,5
0,96
0,69010
s
r
S
e
w
wg
g
===
unde:
3
10/
w
kNm
g
=
- greutatea volumic a apei
4. Greutatea volumic a pmntului n stare submersat
26,510
9,76
110,690
s
sb
e
w
gg
g
-
-
===
++
5.Greutatea volumic a pmntului n stare saturat
()
26,5(0,69010)
19,76
110,690
s
sat
e
e
w
gg
g
+
+
===
++
Argil brun
Date initiale:
h=4,0 m
20,0
g
=
- densitatea pmntului
27,4
s
g
=
-densitatea granulelor minerale
0,27
w
=
-umiditatea pmntului
0,44
L
w
=
- limita superioar de plasticitate
0,24
p
w
=
-limita inferioar de plasticitate
19
=
o
j
-unghiul de frecare interioar a pmntului n grade
50
=
n
C
-coeziunea pmntului
1.Greutatea volumic a scheletului pmntului
/(1)20,0/(10,27)15,74
d
ggw
=+=+=
2. Indicele porilor
()
27,415,74
0,74
15,74
sd
d
e
gg
g
-
-
===
3. Gradul de umiditate
0,2727,4
1
0,7410
s
r
S
e
w
wg
g
===
unde:
3
10/
w
kNm
g
=
- greutatea volumic a apei
4. Greutatea volumic a pmntului n stare submersat
27,410
10
110,74
s
sb
e
w
gg
g
-
-
===
++
5.Greutatea volumic a pmntului n stare saturat
()
27,4(0,74010)
20
110,740
s
sat
e
e
w
gg
g
+
+
===
++
6. Indicele de plasticitate
0,440,240,2
pLp
I
ww
=-=-=
7.Indicele de lichiditate
0,270,24
0,15
0,440,24
p
L
Lp
I
ww
ww
-
-
===
--
Tabelul centralizator
Denumirea complet a pmnturilor
Grosimea
medie h, m
s
g
, kN/m3
g
, kN/m3
w
d
g
, kN/m3
e
Sr
sb
g
, kN/m3
sat
g
,kN/m3
w L
w P
Ip
IL
j
, grade
C , kPa
E , kPa
1. Pmnt loessoid- (argil nisipoas) n stare tare
4,3
26,8
16,0
0,04
15,385
0,742
0,144
9,64
19,64
0,3
0,18
0,12
-1,167
22
23
14418
2.Nisip argilos cu starea de consisten curgtoare
3,8
26,1
18,2
0,16
15,69
0,663
0,63
9,681
19,681
0,21
0,15
0,06
0,17
26
41
15220
3. Nisip fin n stare medie, saturat
5,1
26,5
19,6
0,25
15,68
0,69
0,96
9,76
19,76
-
-
-
-
33
2
26000
4. Argil brun n stare plastic vrtoas
4,0
27,4
20,0
0,27
15,74
0,740
1
10
20
0,44
0,24
0,2
0,15
19
50
23610
Plecnd de la datele din acest tabel se precedeaz la evaluarea condiiilor geologice inginereti ale amplasamentului care se face pentru pmnturile:
Stratul 1Pmntul loessoid reprezint argil nisipoas n stare tare, cu gradul de umiditate slab umed (
00,1440,50
r
S
=
) de o grosime a stratului h=4,3 m cu modulul de deformaie liniar E=14502 kPa, coeziunea C=23 kPa, unghiul de frecare interioar
0
22
=
j
deci este un teren foarte bun pentru fundii .
Stratul 2 Nisip argilos cu starea de consisten curgtoare, cu gradul de umiditate umed (
0,630,8
r
S
=
) cu grosimea stratului 3,8 m, modulul de deformaie liniar E=15220 kPa, unghiul de frecare interioar
0
26
=
j
, coeziunea C = 41kPa, deci este un teren bun de fundare.
Stratul 3 Nisip fin n stare medie saturat cu gradul de umiditate saturat (
0,961
r
S
=
) cu grosimea 5,1 m, modulul de deformaie liniar E=26000 kPa, unghiul de frecare interioara
0
33
=
j
, coeziunea C = 2 kPa, deci este un teren bun de fundare.
Stratul 4 Argil brun n stare plastic vrtoas de o calitate medie cu o grosime a stratului de 4,0 m, modulul de deformaie liniar E=23100 kPa, unghiul de frecare interioar
0
19
=
j
,coeziunea C=50 kPa, deci este un teren bun de fundare.
Apa subteran a fost depistat la adncimea de 10,2 m, ceea ce nseamn c apa subteran nu va avea influen direct asupra fundaiilor ct i asupra condiiilor de executare.
Dup analizele chimice apele subterane nu posed agresivitate asupra betonului.
Calculul modulului de deformaie
Pentru calculul modulului de deformaie avem nevoie de rezultatele ncercrilor edometrice reprezentate n tabelele din variant.Aici sunt date 3 tabele cu diferite adncimi (Z) de extragere a pmntului supus ncercrilor.
Z=1.2 m
P, kPa
e
0
0.740
50
0.720
100
0.700
200
0.670
400
0.630
600
0.612
Z=7.02m
P,kPa
e
0
0.685
50
0.670
100
0.657
200
0.637
400
0.620
600
0.617
Z=4.2 m
P, kPa
e
0
0.700
50
0.690
100
0.675
200
0. 645
400
0.615
600
0.605
Pentru calculul modulului de deformaie avem nevoie ca aceste tabele sa fie reprezentate grafic.Reprezentnd n grafic diferite valori a indicelui porilor (e) n conformitate cu variaia presiunilor (P) se construiete curba de compresiune-porozitate.Teoria i practica ne arat c ntr-un interval de presiuni nu prea mare P=60300 kPa iar la pmnturile bune pn la 600kPa, pmnturile se comport ca corpuri liniare deformabile. De aceea curba se nlocuete printr-o dreapt tga ceea ce ne permite s utilizm legea teoriei elasticitaii la rezolvarea problemei:
12
21
tg
ee
PP
a
-
=
-
Cu ct tga este mai mic cu att pmntul este mai slab compresibil
tg
a
-reprezint coeficientul de compresibilitate adic:
tg
a
=
0
m
La practic deseori se utilizeaz coeficientul de compresibilitate
v
m
care este:
0
0
1
m
m
e
n
=
+
kPa
v
e
m
E
b
=
kPa
n majoritatea cazurilor ncercrilor edometrice aduc la valorile reduse a lui
e
E
. De aceea la proiectare se introduce un coeficient de proiecie
k
m
i n final se adopt :
ke
EmE
=
S se determine modulul de deformaie E pe baza urmtoarelor rezultate ale ncercrilor edometrice ale pmntului extras de la adncimea Z=4,2 m i cu greutatea volumic
3
16,0kN/
m
g
=
1
16,04,267,2 kPa
Pz
g
===
2
200......300;
PkPa
=
, adoptm
2
P
=200 kPa;
Dup grafic gsim:
012
0,750;0,685;0,645
eee
===
;
12
21
0,6850,645
0,0003
20076,44
ee
tg
PP
a
-
-
===
--
tga=
0
m
=
0,0003
0
0
0,0003
0,000172
110,750
m
m
e
n
===
++
0,62
3604,65
0,000172
e
v
EkPa
m
b
===
De unde
b
- care depinde de tipul pmntului, l lum din cartea Mecanica pmnturilor
b
=0,62
3604,6
414
5
418
ke
kPa
EmE
=
=
=