Құрылыс алаңының инженерлік-геологиялық жағдайын бағалау

3    Іргетастар және негіздер

3.1 Құрылыс алаңының инженерлік-геологиялық жағдайын бағалау

 

Инженерлік іздестірулердің материалдары ғимараттар мен үймереттердің іргетастары мен негіздерін жобалау үшін қажетті алғашқы мағлұматтардың бірі болып саналады және бұл мәліметтер салынатын объектілердің орнын анықтағанда, құрылысты жүргізгенде пайдаланылады. Мұндай материалдар жүргізіліп болған инженерлік іздестірулердің есебі ретінде беріледі. Негізінде, бұл мәліметтер құрылыс алаңдарының орнын таңдауға, салынатын үймереттердің іргетастары мен негіздерінің ұтымды түрлерін және оларды орнатудың тиімді технологиясын анықтауға, қажет болса топырақтардың сапасын жақсартудың тәсілдерін белгілеуге, пайдаланатын сыртқы табиғи ортаны қорғаудың жолдарын көрсетуге қолданылады [1].

Астана қаласында салынатын 5-қабатты тұрғын үйдің іргетасын жобалау қажет. Құрылыс алаңының геологиялық қимасы және топырақ шарттары сызбада көрсетілген. Жер асты суларының деңгейі -2,4 м тереңдікте орналасқан.

 

 

 

 

1 ұңғыма  бойынша берілгендері:

Тығыздығы ρ=1,87 т/м3

Топырақтың үлесті тығыздығы ρs=2,66 т/м3

Топырақ ылғалдылығы Wl=23%

Топырақтың аққыштық шегі WL=24%

Топырақтың иленгіштік шегі Wp=19%

Құрғақ топырақтың тығыздығы:

 

ρd=                                       (3.1)

 

 

Кеуектілік:

 

n=(1- )100=(1- )100=41,92% .                                (3.2)

 

Кеуектілік коэффициенті:

 

е =                                   (3.3)

 

 

Өлшенген жағдайдағы тығыздық:

 

ρsb=                                (3.4)

 

Ылғалдылық дәрежесі:

 

Sr=                                    (3.5)

 

Иленгіштік саны: 

 

Ip=WL-WP=0,24-0,17=0,07=7%.                                   (3.6)

 

Аққыштық көрсеткіші:

 

IL=                                   (3.7)

Шөгу көрсеткіші:

 

П=                                   (3.8)

 

eL=WL                                                       (3.9)

 

Нақтылы сипаттамаларға сүйене, топырақ түрі – лессті саздақ, қатты, аз ылғалды.

 

2 ұңғыма  бойынша берілгендері:

Тығыздығы ρ=2,04 т/м3

Топырақтың үлесті тығыздығы ρs=2,71 т/м3

Топырақ ылғалдылығы Wl=14%

Топырақтың аққыштық шегі WL=27%

Топырақтың иленгіштік шегі Wp=19%

Құрғақ топырақтың тығыздығы:

 

ρd=

 

Кеуектілік:

 

n=(1-

)100=(1- )100=48,52%.

 

Кеуектілік коэффициенті:

 

е =

 

Өлшенген жағдайдағы тығыздық:

 

ρsb=

 

Ылғалдылық дірежесі:

 

Sr=

<0,5.

 

 

 

Иленгіштік саны: 

 

Ip=WL-WP=0,27-0,19=0,08=8%.   I≤Ip≤17

 

Аққыштық көрсеткіші:

 

IL=

<0.

 

Шөгу көрсеткіші:

 

П=

 

eL=WL

 

Нақтылы сипаттамаларға сүйене, топырақ түрі – саздақ, қатты, аз ылғалды.

 

3 ұңғыма  бойынша берілгендері:

Тығыздығы ρ=2,02 т/м3

Топырақтың үлесті тығыздығы ρs=2,68 т/м3

Топырақ ылғалдылығы Wl=11%

Топырақтың аққыштық шегі WL=21%

Топырақтың иленгіштік шегі Wp=20%

Құрғақ топырақтың тығыздығы:

 

ρd=

 

Кеуектілік:

 

n=(1-

)100=(1- )100=46,23%.

 

Кеуектілік коэффициенті:

 

е =

 

Өлшенген жағдайдағы тығыздық:

 

ρsb=

 

Ылғалдылық дірежесі:

 

Sr=

<0,5.

 

Иленгіштік саны:

 

Ip=WL-WP=0,21-0,2=0,01=1%.    1%<7

 

Аққыштық көрсеткіші:

 

                                           IL= <0.

 

Шөгу көрсеткіші:

 

П=

 

eL=WL

 

Нақтылы сипаттамаларға сүйене, топырақ түрі – құмайт, қатты, аз ылғалды.

 

3.1-кесте  – Топырақтардың физикалық-механикалық  қасиеттері

 

Ұңғ №	ρd, m/ м3	n, %	е	ρsb, m/ м3	Wl, %	Sr	Ip	IL	П	Е, МПа	R0, кПа	с, кПа	φ, град
1. Саздақ, қатты, аз ылғалды.
1	1,404	47,43	0,9 02	0,8 78	0,378	0,41 4	0,0 8	-0,625	-0,095	12,4	216,57	20,44	20,96
2	1,395	48,52	0,94 3	0,88	0,348	0,28 7	0,0 8	-1,125	-0,109	11,21	209,5	19,21	20,14
3	1,41	47,81	0,916	0,87 8	0,339	0,44 2	0,0 9	-0,222	-0,112	12,02	214	20,02	20,68
2. Құмайт, қатты, аз ылғалды.
1	1,459	45,5	0,837	0,915	0,312	0,352	0,07	-1	-0,091	14,39	222,83	13	24

 

 

3.2-кестенің жалғасы

2	1,425	0,867	0,867	0,889	0,326	0,399	0,04	-1,75	-0,12	13,49	222,17	13	24
3	1,441	0,8598	0,8598	0,903	0,321	0,343	0,01	-0,75	-0,757	13,71	223,37	13	24
3. Саздақ, қатты,  ылғалдыдан суға  шылқығанға дейін
1	1,733	35,82	0,558	1,071	0,207	0,774	0,12	-0,417	-0,028	26,6	285,5	36,52	24,92
2	1,664	38,37	0,623	1,047	0,231	0,823	0,09	-0,333	0,074	23,35	219,25	32,62	24,27
3	1,724	36,61	0,578	1,09	0,213	0,753	0,08	-0,375	0,096	25,6	230,5	35,32	24,72

 

 

3.2 Іргетастың салу тереңдігін анықтау

 

ҚНжәнеЕ 2.01.01-82 «Құрылыстық климатология және геофизика» бойынша қажетті тондану тереңдігін dfn = 1,2*1,9=2,28 м табамыз. 

Есептік тондану тереңдігі :

                                                       df=kh∙dfn.                                                    (3.10)

 

мұндағы, kh – үйдің жылу режимін ескеретін коэффициент.

 

                                                df = 0,4∙2,28 = 0,912 м .  

 

d =df=0,912м=1м.

 

Іргетасты салу тереңдігі df = 0,92 м мәнінен кем болмауы керек.                           

Бұл жағдайда іргетасты салу тереңдігі тондану тереңдігінен тәуелсіз конструктивті түрде қабылданады. Қорытынды жағдайда, іргетасты салу тереңдігі d = 1 м деп алынады.

 

3.3 Іргетасқа  түсетін жүктемелерді анықтау

 

Іргетастың кейінгі есебі үшін жүктемелерді анықтаймыз.

Жүктемелерді жинау үшін жүктеудің ауданын анықтау қажет. Жүктемелі аудан  6-Г- Sгруз=25м2   осіндегі бағаналар үшін.

Ғимараттың есептік схемасының, статикалық есебінің шешімдері бойынша «Лира» бағдарламасында, іргетасқа берілетін күштер табылды. Ғимараттың сенімділік  коэффициенті – γп=1,1.

 

NII=3492,63кН; QII=21,5кН; MII=38,64кН·м.

NII=3492,63кН; QII=21,5кН; MII=38,64кН·м.

3.4 Қадалы іргетасты есептеу

 

Алдын – ала орта жүктемеге ғимараттың ішкі бағанасы етіп қаданы аламыз. Қада қимасы D=0,3м, ұзындығы 8м. Қада ортадан сығылуға жұмыс істейді. Ростверктегі қада бітелуін 10 см деп аламыз. Қада ұшы жер беті деңгейінен 10м тереңдікте жатады. Қада іргетасының есептік схемасы  А1 форматта келтірілген.

Топырақ бойынша ілмелі қаданың көтергіш жағдайын мына формула бойынша анықтаймыз:

 

.                                      (3.11)

 

мұндағы R – қаданың төменгі шетінің есептік топырақ кедергісі, кПа;

А – қаданың топыраққа тірелу ауданы, қаданың тік қима ауданы бойынша алынады, м2;

u – қиманың  көлденең қимасының сыртқы периметрі, м;

fi –негіз топырағының і – нші қабатының қаданың бүйір беті бойынша есптік кедергісі, кПа;

γc,R и γc,f – топырақ жұмыс жағдайының сәйкес, төменгі шеті мен бүйір бетінің коэффициенттері, қаданың батырылу әдісінің, топырақтың есептік кедергісіне  әрекетін ескеретін коэффициент;

γc-  жұмыс жағдайының коэффициенті.

Коэффициент γc=1, құймалы тұтас қада үшін кесте бойынша γc,R=1,γc,f=0,6.

Периметрі u=pD=3,14х0,535=1,68м; Қаданың көлденең қимасының ауданы А=pD2/4 =3,14х0,535х0,535/4=0,225м2. Ірі құм үшін, құймалы қаданың төменгі шетінің 22,92м  тереңдігіндегі есептік кедергі R=8800кПа. Қаданың бүйір бетінің есептік кедергісінің мәнінде, қабаттарды 4м-ден көп емес қабаттарға бөлуді ескереміз.

Саздақ: Топырақтың бірінші қабаты қалыңдығы h1=3,92м, z1=3,92м – f1=52,0кПа;

Құмайт: екінші қабат  h2=3,9м, z2=7,82м – f2=60,3кПа;

Саздақ: үшінші қабат  h3=3,9м, z3=11,72м – f3=57,7кПа;

Қаданың көтергіш жағдайын (3.11) формуласы бойынша анықтайды:

 

Қаданың есептік жүктемесін табамыз. Сенімділік коэффициенті γk=1,4 болғанда: 

 

                                             (3.12)

 

Қада адымын а=3d=3·1,65=4,95м. Деп тағайындаймыз.

Ортадан жүктелген қада санын анықтаймыз:

 

                   (3.13)

 

Іргетасты, шаршы ростверкінің бұрыштарына төрт қаданы, ал ростверк ортасына  біреуін  орналастыра отырып, бес қададан жоспарлаймыз: екі шеткі қада арасы – 0,9м, ал ростверк шеті мен қада арасы – 0,1м. Сонда жоспарда -1,8х1,8м,  ростверк биіктігі -1м, жоспарда бағанаасты өлшемдері 0,8х0,8м, биіктігі – 1.

Ростверктің жүктемесін : G= (1,8х1,8+0,8х0,8)·0,8·25·103=77,6кН.

қабылдаймыз.

Қадаға үймерет пен ростверктен түсетін толық жүктеме γf=1,1 сенімділік коэффициенті формуласына сәйкес:

 

                 (3.14)

 

Қаданың нақты жүктемесінің есептілікпен қателігі 5% - тен көп емес, бұл болымды.

Жобалы іргетас табанының астындағы топырақ қысымын тексереміз. Табанның 22,92м тереңдіктегі ауданын, іргетас бүйір бетіне топырақпен үйкелісін, негіздің барлық үш қабатымен қабылданады деп жобалау арқылы табамыз. Ішкі үйкеліс бұрышын 3.3 кестеден аламыз.

Үш қабат үшін, орта ішкі үйкеліс бұрышын анықтаймыз:

 

         (3.15)

 

Онда қиғаш бұрыш мәні: α=φср/4=16º36′/4=4º9′ и tg4º9′=0,0725болады.

10м тереңдіктегі  жуықты іргетастың ені:

 

 

Шаршы табан жақтарының өлшемдері bусл=2,76м. Саз үшін  φII=19º  интерполяциялау арқылы коэффициенттерін табамыз. Мγ=0,47, Мq=2,89 и Мс=5,48.

Жуықты іргетас табаны астындағы топырақтың есептік кедергісін формула бойынша:

 

             (3.16)

 

мұндағы

 

- өлшенген  ірі құмның салыстырмалы үлесті  салмағы.

Жуықты іргетас табанына түсетін жүктеме: ростверктен 77,6кН; қададан 5(2,2·8+0,5)=90,5кН; іргетас аралығындағы топырақтан (АВСD көлемінде), γ′II – 2,76х2,76х8,05х12,1=742кН.

 

 

 

Жуықты іргетас табанынының орта қысымы:

 

     (3.17)

 

шарт орындалады.

 

3.5 Іргетас  шөгуін есептеу

 

Негіздің шөгу есебінің керекті мәліметтеріне, қада іргетасын есептегендегі мәндер алынады.