iii.geotehnica ser

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


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 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:


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







Unde: - umiditatea pămîntului în stare





2. - pămînturi umede - pămînt saturat





Data

Coala25

IV Strat : Argila nisipoasă







Unde: - umiditatea pămîntului înstare





2. - pămînturi umede - pămînt umed.




Determinăm indicele de plasticitate:

Determinăm indicele de lichiditate:

- stare tare.


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


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


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


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;


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);


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:


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;


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


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:


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;


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:


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:


Data

Coala38


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:


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;


Data

Coala40

- coeficienţi ce se aleg din tabel în functie de ;

- coeziunea pămîntului de sub talpa fundaţiei.

Verificăm conditia:


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:


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:


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).

iii.geotehnica ser

Documents