ĮVADASKursinis projektas atliktas užduotims išduotoms J.Amšiejaus. Pagal kursinio projekto užduotį reikia suprojektuoti vienaaukščio karkasinio pastato kraštinės eilės kolonos pamato pagrindą. Projektuojant remiamės SNirT bei LST nurodymais. Projektavimo uždavinys yra parinkti pagrindu geriausiai tinkantį grunto sluoksnį, pamato tipą ir konstrukciją, kad pastatas būtų tinkamas normaliai eksploatuoti ir būtų užtikrintas pagrindo ir pastato stiprumas bei pastovumas. Kursiniame projekte reikia suprojektuoti du pamato variantus.Variantinis projektavimas leidžia parinkti inžineriniu ir ekonominiu požiūriu tinkamiausią pamato tipą esamomis gruntinėmis sąlygomis. Išnagrinėja pamtų tipus, pasirinkau projektuoti seklųjį bei gilujį, gręžininį pamatus.Pirmuoju pasirinktu atveju suprojektavau nesimetrinį seklujį pamatą, kurio pado matmenys 2,7m x 1,4m. Pamato pado ašis į pastato išorės pusę pastumta per atstumą lygų 0,218m. Pamato pado altitudė nuo grindų paviršiaus -1,20m. Suprojektuoto pamato nuosėdis mažesnis už leistiną nuosėdį ir yra lygus S = 1,52 cm. Kad apsaugoti pamatų duobę nuo vandens siūloma pamatų duobėje įrengti vandens surinkimą pamato duobės kampe, o iš ten vandenį pašalinti naudojant vandens siurblį. Antruoju pasirinktu atveju suprojektavau gilujį gręžininį pamatą. Pamatą sudaro du 0,6 metro skersmens poliai išdėstyti vienas šalia kito. Poliai igilinami iki altitudės (nuo pastato grindų lygio) -4,15m. Pamato viršų sudaro gelžbetoninis rostverkas į kurį įtvirtinama kolona. Pamato vertikalus nuosėdis lygus 1,37 cm, o pamato viršaus horizontalus poslinkis – 0,52cm. Kad įrenginėjant pamatą būtų išvengta gruntinio vandens veržimosį į gręžinį, siūloma pamatus betonuoti per apsauginį vamzdį, t.y. apsauginį vamzdį ištraukinėti tik betonavimo eigoje. Palyginus abu paskaičiuotus pamato variantus gavome, kad vieno sekliojo pamato įrengimas kainuotų apie 1112 Lt, o vieno giliojo gręžininio pamato įrengimas apie 2480 Lt. Atsižvelgdamas į ekonominio pamatų variantų palyginimą, siūlau įrengti sekliuosius pamatus.
AIŠKINAMASIS RAŠTASPagrindai ir pamatai projektuojami, kai jau suprojektuotos antžeminės pastato konstrukcijos ir žinomos pamatams perduodamos apkrovos (duomenys projektavimui pateikiami užduotyje). Pagrindams ir pamatams projektuoti reikalingi duomenys apie statybinio sklypo inžinerines geologines sąlygas pateikti pagal “Kauno Inžinerinių tyrimų instituto“ Geologijos skyriaus 1992m. balandį atliktus inžinerinių geologinių tyrimų rezultatus. Šių tyrinėjimų užsakovas VPI „Pramprojektas“ . Tyrinėjimų tikslas buvo ištirti planuojamos statyti „Šiaulių kuro tiekimo bazės“ statybos aikštelės inžinerines, geologines sąlygas. Objektas – Krovininių automobilių remonto dirbtuvės (Ukmergėje). Pastato karkasas gelžbetoninis surenkamas, trijų tarpatramių su tiltiniais kranais kiekviename. Kolonų žingsnis kraštinėje eilėje 6,0m. Denginio sijos su kolonomis sujungtos šarnyriškai. Kolonos standžiai įtvirtintos pamatų lizduose: jų aukštis 10,8 m, skerspjūvis 6080cm. Sienos plytų mūro, 38cm storio. Pastatas be rūsio, grindys betoninės, įrengtos ant grunto. Pastato vidaus temperatūra +12°C.Atliekant kursinį darbą pirmiausiai reikia išnagrinėti inžinerines geologines sąlygas: fizinę geografinę statybos vietos charakteristiką; litologinę sąrangą ir gruntus; fizines – mechanines gruntų savybes; hidrogeologines sąlygas; gręžinių stulpelius ir pjūvius. Antra – privalu įvertinti pastato duomenis: pastato konstrukcijas; požemines komunikacijas; pastate vykstančius gamybinius procesus. Trečia – apkrovų vertinimas.
1. PROJEKTAVIMO DUOMENŲ VERTINIMAS1.1 Inžinerinių geologinių sąlygų vertinimasGręžimo darbai atlikti 1992m. Kovą. Statybos aikštelėje buvo numatyta atlikti 8 gręžinius, tačiau statybinis sklypas buvo užsėtas žieminiais kviečiais todėl pragręžti tik 2, 10,0 m gylio gręžiniai. bei atlikti 2 statinio zondavimo bandymai.Gruntų tankio ir konsistencijos nustatymui buvo numatyta atlikti 5 statinio zondavimo bandymus, bet dėl tos pačios priežasties atlikti tik 2 bandymai. Zondavimas atliktas tenzometriniu III tipo zondu pagal GOST 20069-81.
Nustatytas grunto kūginis stipris qc(MPa) ir gruntų deformacijų modulis E. Reikšmės pateiktos zondavimo grafikuose, 2 priede.1.1.1 Fizinė-geografinė statybos vietos charakteristikaProjektuojamas statybos sklypas yra Ukmergės mieste, Pivonijos mikrorajone. Geomorfiniu požiūriu statybinis sklypas yra kraštinių moreninių darinių ruože. Aikštelės paviršiaus altitudės varijuoja nuo 105,2m iki 106,2m, taigi matome, kad statybos aikštelė gana lygi, tačiau ją būtina išlyginti. Nagrinėjamame plote jokių kitų pastatų nėra. Žiūrėti: 1 priedas. Vietovės planas. Statybos aikštelėje jokių komunikacijų neaptikta. Žiūrėti: 1 priedas. Vietovės planas.1.1.2 Litologinė sąranga ir gruntaiStatybos aikštelės paviršių dengia derlingo dirvožemio sluoksnis jo storis 0,2m. Po dirvožemių slūgso glacialiniai dariniai (gtQ3): 1m smėlis dulkingas, gelsvas, vidutinio tankumo, drėgnas. Toliau moreninis priemolis, rudas, kietas su smėlio lęšiais. Išgręžus 10m. gylio gręžinį šis grunto sluoksnis nepragręžtas. Gręžinio stulpelis ir pjūvis pateiktas 2 ir 3 prieduose. 1.1.3 Fizinės mechaninės gruntų savybėsGruntų mechaninių savybių vidutinių reikšmių, nustatytų pagal statinio zondavimo rezultatus gręžinyje Nr.1, duomenys pateikti 1 lentelėje. Skaičiuojamieji rodikliai pateikti 2 lentelėje. Tiriamoje aikštelėje smėlio sluoksnis šiek tiek pasviręs.1 lentelė. Gruntų mechaninių savybių vidutinių reikšmių suvestinė.Grunto pavadinimas Konsistencija arba takumas Vidutinis atsparumas kūgiui qc MPa Vidutinis deformacijų modulis E MPaSmėlis dulkingas, gelsvas Vidutinio tankumo 5,5 16,5Priemolis moreninis, rudas Kietas, su smėlio lęšiais 6,0 51,6
2 lentelė. Gruntų skaičiuojamieji rodikliai.Grunto pavadinimas Konsistencija arba takumas Skaičiuojamieji rodikliai ρ, g/cm3 cII, kPa φII 0 E, MPa R0, kPaDerlingas dirvožemis – 1,3 – – – –Smėlis dulkingas, gelsvas Vidutinio tankumo 1,84 4 32 16 150Priemolis moreninis, rudas Kietas, su smėlio lęšiais 2,30 47 26 66 300
1.1.4 Hidrogeologinės sąlygosPasirinktame gręžinyje Nr. 1 paviršutinio tipo vanduo sutiktas 1,5m gylyje nuo žemės paviršiaus smėliuose. Vanduo pinasi moreniniame priemolyje esančiuose smėlio lęšiuose. Aukščiausias prognozuojamas vandens lygis laikysis arti žemės paviršiaus arba paviršiuje. Išvada: Statybos metu, kad apsaugoti pamatų duobę nuo paviršinio vandens, patariama įrengti paviršinį vandens nuvedimą, surenkant vandenį pamatų duobės kampe išgręžtame gręžinyje, o po to surinktą vandenį pašalinant vandens siurbliu.1.1.5 Gręžinių stulpeliai ir pjūviaiAtaskaitoje yra pateikti: inžineriniai geologiniai pjūviai (3 priedas), gręžinių stulpeliai (2 priedas), statinio zondavimo duomenys (2 priedas). Visi ataskaitos duomenys pateikti projekto pabaigoje.Išvada: išnagrinėjus gręžinių duomenis, peržiūrėjus tyrimų duomenis, galima daryti išvadą, kad duomenų pamatų skaičiavimui pakanka. Planiruojama žemės paviršiaus altitudė 105,25m. Reikia nukasti derlingo dirvožemio sluoksnį ir užpilti dulkingo, gelsvo smėlio. Smėlį sutankinti iki ρ = 1,84g/cm3 . Smėlį tankinti prie optimalaus drėgnio (W = 8 – 12%). Privalomas smėlio po pamato padu sutankinimo laipsnis K = 0,98 – 0,95. Įrengus sekliuosius pamatus, užpilamą gruntą sutankinti iki sutankinimo laipsnio K = 0,92 – 0,9.1.2 Duomenų apie pastatą vertinimas1.2.1 Pastato konstrukcijosPastato karkasas gelžbetoninis surenkamas, trijų tarpatramių su tiltiniais kranais kiekviename. Kolonų žingsnis kraštinėje eilėje 6,0m. Denginio sijos su kolonomis sujungtos šarnyriškai, todėl daroma prielaida, kad pamatų nuosėdžių skirtumas didesnės įtakos konstrukcijoms neturės. Kolonos standžiai įtvirtintos pamatų lizduose: jų aukštis 10,8m, skerspjūvis 6080cm. Sienos plytų mūro, 38cm storio. Pastatas be rūsio, grindys betoninės, įrengtos ant grunto. Pastato vidaus temperatūra +120C. Pastato skaičiuojamoji schema pateikta 1 paveiksle. Išvada: pastato schema yra lanksti, todėl nebijo pamatų nuosėdžių nevienodumo.
1 pav. Skaičiuojamoji pastato schema1.2.2 Požeminės komunikacijos
Tiriamame sklype jokių požeminių komunikacijų neaptikta. Žiūrėti: 1 priedas. Vietovės planas.1.2.3 Gamybiniai procesaiStatomame pastate bus remontuojami krovininiai automobiliai. Šiems procesams reikalingi galingi įrengimai ir tiltiniai kranai. Pati gamybos proceso aplinka nėra agresyvi. Pastate dinaminių apkrovų nėra, todėl daroma prielaida, kad gamybiniai procesai pamatams įtakos neturės.1.3 Apkrovų vertinimasPamatą veikiančios apkrovos: nuolatinės (pastato konstrukcijų svoris, be sienos svorio) ir kintamos (kranas ir vėjas). Jos nustatytos pagal pastato statinių skaičiavimų rezultatus ir imamos iš pastato antžeminių konstrukcijų skaičiavimų. Apkrovos pamato viršaus lygyje, 150mm žemiau grindų paviršiaus. Lenkimo momento ženklas teigiamas, kai momentas veikia iš lauko pusės į pastato vidų. Maksimalios įrąžos pamato viršaus lygyje apskaičiuotos pagal 1 ir 2 ribinių būvių grupę. Apskaičiuoti 4 apkrovimo deriniai ir gautos įrąžų reikšmes. Pagal pirmą apkrovimo schemą gauta Nmax ir kitų įrąžų M, Q reikšmės, analogiškai pagal antrą apkrovimo schemą Mmax ir įrąžas N, Q. Pagal trečia apkrovimo schemą gauta Mmin (t.y didžiausia neigiama) ir kitų įrąžų M, Q reikšmės, o pagal ketvirtą Qmax ir M, N reikšmės.2. PAMATŲ PAGRINDO SKAIČIAVIMASPagrindų ir pamatų projektavimas susideda iš dviejų dalių: pirmoji – pagrindo galios ir deformacijų skaičiavimas, antroji – pamato stiprumo ir deformacijų skaičiavimas. Šiame kursiniame projekte skaičiuojama tik pagrindo laikomoji galia bei pagrindo deformacijos.Pagrindo skaičiavimo pagal deformacijų ribinius būvius uždavinys yra patenkinti sąlygą: ; – skaičiuojamoji pagrindo deformacija; – ribinė deformacijos reikšmė.Pagrindų skaičiavimo pagal laikomosios galios ribinius būvius uždavinys yra įvykdyti sąlygą: – skaičiuojamoji pagrindui perduodama jėga; – ribinė pagrindo laikomoji galia; – pagrindo darbo sąlygų koeficientas; – pastato patikimumo koeficientas.2.1 Pamatų tipo parinkimas2.1.1 Pamatų tipų analizė ir racionalių pamatų tipų parinkimasSeklieji pamatai:Šie pamatai statomi iškastoje pamatų duobėje, kurios kraštai pastačius pamatą užpilami gruntu. Jie perduoda pastato apkrovą pagrindui tiktai padu.Tokie pamatai įrengiami kai žemės paviršiuje slūgso stiprūs gruntai. Sekliųjų pamatų techniniu ekonominiu požiūriu turėtų būti ne didesni kaip 3,5m. Jie neturėtų būti gilinami žemiau nei gruntinio vandens horizontas.Išvada. Seklieji pamatai tinkami, nes žemės paviršiuje pakankamai stiprūs gruntai (E=16Mpa) taip pat gruntinio vandens horizontas pakankamai giliai, nuo projektuojamo žemės paviršiaus 1,80m gylyje. Neekonomiška būtų įrengti juostinius kolonų pamatus ar ištisinius pamatus. Kadangi pastato konstrukcija yra lanksti, t.y. nebijo nevienodų nuosėdžių, rekomenduojama įrengti atskirą kolonos pamatą.
Kalamieji poliai:Kalant polius, gruntas apie juos sutankėja. Pastato apkrovą pagrindui poliai perduoda padu ir šonais, todėl įtempimai sklinda dideliame grunto tūryje. Poliniai pamatai nusėda mažai, jų pagrindo laikomoji galia didelė. Jie įrengiami tokiam pat pastatui kaip ir seklieji pamatai, kai poliai atremiami į giliau slūgsantį stiprų gruntą.Išvada. Šalia numatomo statyti pastato arti nėra pastatų, todėl būtų patogu naudoti kalamuosius polius. Naudojant polius reikia atlikti mažiau žemės darbų, mažiau suardoma gamtinė aplinka, mažesnis darbo imlumas. Tačiau jau 2-3 metrų gylyje kūginis stiprumas gana didelis, siekia 6-16MPa todėl kaltinių polių naudoti negalime.
Gilieji pamatai:Gilieji pamatai, tai tokie, kurių santykis d/b 2. Jie įrengiami grunte pastatams, kurie perduoda dideles vertikalias bei horizontalias jėgas. Jie standūs, pagrindo laikomoji galia didelė, nes gruntas negali būti išspaustas iš po pamato į žemės paviršių.Išvada. iš qc grafiko matome, kad tiktų gilieji gręžininiai pamatai, nes leidžiantis gilyn kūginis stiprumas praktiškai nekinta, ir daugiausiai įtakos stiprumui turėtų pamato plotas. Kadangi gruntuose aptiktas požeminis vanduo, tai grežininius pamatus būtina įrenginėti betonuojant neišimant apsauginio vamzdžio.
Dirbtiniai pagrindai:Įrengiami kai statybai skirtame sklype slūgso silpni gruntai: purūs smėliai,takiai plastiški ir takūs moliniai gruntai,durpingi,supilti.Išvada. Šiuo atveju pagrindo gruntas pakankamai stiprus ir jų tankinti nėra prasmės.2.2 Seklieji pamatai2.2.1 Mažiausias pamato gylis pagal gruntų kilsnumąPamato gylis priklauso nuo statybinio sklypo jautrumo šalčio poveikiui. Kilsniuose gruntuose pamatus reikia įgilinti ne mažiau kaip skaičiuojamasis sezoninio įšalo gylis.
Skaičiuojamasis sezoninio įšalo gylis: = ; – temperatūrinis koeficientas iš [1] 8.2 lentelė; – norminis sezoninio įšalimo gylis.Norminis sezoninio įšalimo gylis: = ; – įšalimo gylis; – žiemos mėnesių vidutinių neigiamų temperatūrų absoliutinių reikšmių suma.
Pamato gylis priklausomai nuo gruntų kilsnumo ne mažesnis kaip priimu 0,74m.
Išvada: Kadangi skaičiuojamasis sezoninio įšalo gylis df = 0,74m, tai pamato padas turės būti įleistas žemiau, tačiau ne žemiau nei slūgsančio gruntinio vandens horizontas. Konkretų pamato įgilinimą galutinai lems jo konstrukciniai matmenys.2.2.2 Sekliojo pamato konstravimas
2 pav. Sekliojo pamato konstravimo schema
Pamato pado matmenys imami 100mm. Kartotiniai.2.2.3 Pagrindo skaičiavimas pagal deformacijų ribinius būvius2.2.3.1 Pado matmenų parinkimasPamato pado matmenys parenkami skaičiuojant priartėjimo būdu.Reikiamas pamato plotas:
NIImax – ašinė jėga pamato viršaus lygyje kN; Gs – sienos vienetinis svoris kPa; R – skaičiuojamasis pagrindo stipris kPa; γvid – vidutinis pamato ir grunto ant jo pakopų vienetinis svoris, paprastai imamas 20 kN/m3; Hp – pamato gylis m.
Pagrindo skaičiuojamasis stiprumas:
γc1 – pagrindo darbo sąlygų koeficientas γc2=1.25 [2] 4.1 lentelė; γc2 – pastato darbo sąlygų koeficientas pastatams, kurių konstrukcija nestandi γc2=1.0 [2] 26 psl.;k – koeficientas, priklausantis nuo grunto nustatymo būdo k=1 [2] 26 psl.; kz – koeficientas, priklausantis nuo pamato pado pločio. Kai b<10m, tai k=1 [4] 9 psl.;Mq ,Mγ ,Mc – bemačiai pagrindo stiprio koeficientai [2] 4,2 lentelė; γII ir γII’ – grunto žemiau ir aukščiau pamato pado vienetinio svorio svertinė vidutinė skaičiuojamoji reikšmė; b – pamato pado plotis; d – pamato gylis nuo suplaniruoto žemės paviršiaus; cII – grunto sankabumas.
Pirmu priartėjimu laisvai priimama, kad b = 1,6m, o l = 2,1m, A = 3,36m2Kadangi grunto, slūgsančio po pamato padu, storis nepakankamas, t. y. mažesnis nei 0,5b, turim atsižvelgti į žemiau esančių sluoksnių savybes. Tuo būdu apskaičiuojami grunto savybių rodikliai:
γII’=18,4 kN/m3.
Silikatinių plytų ( = 1800kg/m3) sienos svoris:
t – sienos storis; bs – kolonų žingsnis; H – sienos aukštis. Bemačiai pagrindo stiprumo koeficientai iš [2] 4.2 lentelės:II M Mq Mc280 0,98 4,93 7,4
Vidutiniai įtempimai po pamato padu:
Tikrinama sąlyga:539kPa = vid > R = 429kPa.Išvada: pamato laikomoji galia per maža.
Antru priartėjimu imama b = 1,6m, l = 2,8m, tada A = 4,48m2Kadangi grunto, slūgsančio po pamato padu, storis nepakankamas, t. y. mažesnis nei 0,5b, turim atsižvelgti į žemiau esančių sluoksnių savybes. Tuo būdu apskaičiuojami grunto savybių rodikliai:
Bemačiai pagrindo stiprumo koeficientai iš [2] 4.2 lentelės:II M Mq Mc280 0,98 4,93 7,4
Vidutiniai įtempimai po pamato padu:
Tikrinama sąlyga:409kPa = vid < R = 429kPa.Įtempimų nepriteklius:
Išvada:Įtempimų nepriteklius pakankamai mažas.2.2.3.2 Grunto įtempimų tikrinimas.Skaičiuojamoji schema:
Tikrinama visiems pagrindinio derinio apkrovos variantams. Necentriškai apkrautas pamatas turi tenkinti sąlygas:
I apkrovos variantas NIImax = 1248kN; MII = 108kNm; QII = -0kN.Ašinė jėga, veikianti pamato pado lygyje:
Atsparumo momentas:
Lenkimo momentas, veikiantis pamato pado lygyje:
II apkrovos variantas MIImax = 108kN; NII = 1248kNm; QII = -0kN.
III apkrovos variantas MIImin = -247kN; NII = 1248kNm; QII = -69kN.
IV apkrovos variantas QIImax = -69kN; NII = 1248kNm; MII = -247kN.
Siekiant įvykdyti sąlygą IImax 1,2R, projektuojamas nesimetrinis pamatas. Žiūrėti 3 paveikslą.
3 pav. Nesimetrinio pamato konstravimo schema
Pamato ašies postūmis:
Ekscentriško pamato ekscenteicitetas:
Tikrinama sąlyga:
2.2.3.3 Įtempimų silpnesniojo grunto sluoksnyje tikrinimasKadangi einant gilyn slūgso vis stipresni grunto sluoksniai, tai tikrinti nereikia.2.2.3.4 Pamato nuosėdžio skaičiavimas.Pamato nuosėdžiams skaičiuoti yra daug metodų, tačiau tinkamiausias mano manymu – sumavimo metodas. Jis tinka nedidelių pamatų, kurių pado plotis ne didesnis kaip 10m, ir kai E 100kPa.Sudaromos dvi grunto įtempimų diagramos (nuo grunto svorio ir nuo pamato apkrovos). Žiūrėti 4 paveikslą.Papildomas įtempimas pamato pado lygyje:
Skaičiavimams naudojame [1] 6.3 lentelę.
3 lentelė. Nuosėdžio skaičiavimasTaško Nr. Taško gylis m kN/m3 zg kPa z m 2z b l_ b zp,0 kPa zp kPa vid kPa z m E MPa S mm012 0,951,151,25 18,4 17,521,223 00,20,3 00,250,375 1,75 1,000,9840,976 392 392386383 16 3893843823623262912552231931681471291131018980716458534944413835323028 0,20,10,10,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,2 4,92,40,61,11,00.870,760,660,580,510,450,390,340,300,270,240,220,200,180,160,150,130,120,110,10,10,090,08345678910111213141516171819202122232425262728 1,351,551,751,952,152,352,552,752,953,153,353,553,753,954,154,354,554,754,955,155,355,555,755,956,156,35 23,0 25,329,934,539,143,748,352,957,562,166,771,375,980,585,189,794,398,9104108113117122126131136140 0,40,60,811,21,41,61,822,22,42,62,833,23,43,63,844,24,44,64,855,25,4 0,50,7511,251,51,7522,252,52,7533,253,53,7544,254,54,7555,255,55,7566,256,56,75 0,9710,8780,7880,6950,6070,5290,4570,4010,3510,3070,2720,2410,2150,1920,1720,1560,1420,1290,1180,1080,10,0920,0850,0790,0730,068 38034430927223820717915713712010794,484,275,467,561,255,550,746,342,239,136,133,330,928,726,7 66 S = 17,01mm
Gylyje 6,35m. tenkinama sąlyga , todėl nebeskaičiuojame nuosėdžių.
Pamato pado nuosėdis:
Pastatams su lanksčia konstrukcine schema Su = 15 cm.
4 pav. Grunto įtempimų diagrama
Kadangi S = 1,36cm < 0,4 Su = 0,4 15,0 = 6,0cm, padidinamas pamato skaičiuojamasis stipris 20:
Pamato plotas:
Imama b = 1,4m, l = 2,6m, tada A = 3,64m2.
Vidutiniai įtempimai po pamato padu:
Tikrinama sąlyga:499kPa = vid < R* = 515kPa.Įtempimų nepriteklius:
2.2.3.5 Grunto įtempimų tikrinimas.Tikrinama visiems pagrindinio derinio apkrovos variantams. I apkrovos variantas NIImax = 1248kN; MII = 108kNm; QII = -0kN.Ašinė jėga, veikianti pamato pado lygyje:
Atsparumo momentas:
Lenkimo momentas, veikiantis pamato pado lygyje:
II apkrovos variantas MIImax = 108kN; NII = 1248kNm; QII = -0kN.
III apkrovos variantas MIImin = -247kN; NII = 1248kNm; QII = -69kN.
IV apkrovos variantas QIImax = -69kN; NII = 1248kNm; MII = -247kN.
Siekiant įvykdyti sąlygą Iimax 1,2R, projektuojamas nesimetrinis pamatas.
Pamato ašies postūmis:
Ekscentriško pamato ekscenteicitetas:
Tikrinama sąlyga:
Kadangi sąlyga nėra tenkinama, didiname pamato pado kraštinę l.
Imama b = 1,4m, l = 2,7m, tada A = 3,78m2.Vidutiniai įtempimai po pamato padu:
Tikrinama sąlyga:481kPa = vid < R* = 515kPa.Įtempimų nepriteklius:
2.2.3.6 Grunto įtempimų tikrinimas.Tikrinama visiems pagrindinio derinio apkrovos variantams.
I apkrovos variantas NIImax = 1248kN; MII = 108kNm; QII = -0kN.Ašinė jėga, veikianti pamato pado lygyje:
Atsparumo momentas:
Lenkimo momentas, veikiantis pamato pado lygyje:
II apkrovos variantas MIImax = 108kN; NII = 1248kNm; QII = -0kN.
III apkrovos variantas MIImin = -247kN; NII = 1248kNm; QII = -69kN.
IV apkrovos variantas QIImax = -69kN; NII = 1248kNm; MII = -247kN.
Siekiant įvykdyti sąlygą Iimax 1,2R, projektuojamas nesimetrinis pamatas.
Pamato ašies postūmis:
Ekscentriško pamato ekscenteicitetas:
Tikrinama sąlyga:
Išvada:Sąlyga tenkinama.2.2.3.7 Pamato nuosėdžio skaičiavimas.Papildomas įtempimas pamato pado lygyje:
Skaičiavimams naudojame [1] 6.3 lentelę.
4 lentelė. Nuosėdžio skaičiavimasTaško Nr. Taško gylis m kN/m3 zg kPa z m 2z b l_ b zp,0 kPa zp kPa vid kPa z m E MPa S mm012 0,951,151,25 18,4 17,521,223 00,20,3 00,2860,429 1,929 1,000,9820.968 464 464456449 16 4604524404123693222782382041771531331171039181736659544945413835323028 0,20,10,10,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,20,2 5,752,830,671,251,120,9750,8410,7210,6190,5360,4640,4040,3540,3120,2760,2450,2210,1990,1790,1630,1480,1360,1240,1140,1050,0980,0910,085345678910111213141516171819202122232425262728 1,351,551,751,952,152,352,552,752,953,153,353,553,753,954,154,354,554,754,955,155,355,555,755,956,156,35 23,0 25,329,934,539,143,748,352,957,562,166,771,375,980,585,189,794,398,9104108113117122126131136140 0,40,60,811,21,41,61,822,22,42,62,833,23,43,63,844,24,44,64,855,25,4 0,5710,8571,141,431,7122,292,572,863,143,433,7144,294,574,865,145,435,7166,296,576,867,147,437,71 0,9290,8470,7430,6440,5530,4720,4090,3540,3060,2680,2360,2080,1840,1650,1490,1340,1210,1100,1010,0920,0840,0780,0720,0670,0620,058 43139334529925721919016414212411096,684,476,668,962,256,151,246,842,739,236,133,431,028,926,9 66 S = 18,94mm
Gylyje 6,35m. tenkinama sąlyga , todėl nebeskaičiuojame nuosėdžių.
Pamato pado nuosėdis:
Tikrinama: S* = 1,52cm < 0,5 × Su = 0,5 × 15,0 = 7,5cm.
Nuosėdis pakankamai mažas
5 pav. Grunto įtempimų diagrama2.2.4 Pagrindo skaičiavimas pagal laikomosios galios ribinius būviusPagal laikomosios galios ribinius būvius pagrindai skaičiuojami pagrindų projektavimo normose 2.02.01-83 išvardintais atvejais: – kai pagrindas apkrautas didele horizontalia jėga; – kai pamatas stovi ant šlaito ar netoli jo; – kai pagrindą sudaro lėtai tankėjantys vandens prisotinti moliniai ar durpingi gruntai; – kai pagrindas yra uola; – kai yra padidinami įtempimai po pamato padu 1,2 karto ir sumažinami pamato pado matmenys.Pagrindinė sąlyga:
Imamas apkrovos variantas su didžiausia skersine jėga: QImax = -82kN; NI = 1418kN; MII = -291kNm.
Gruntų skaičiuojamieji rodikliai skaičiuojant pagal laikomosios galios ribinius būvius pateikti 5 lentelėje. Rodikliai paskaičiuoti naudojant patikimumo koeficientus ([1] 49 psl.):
γg = 1,5 – sankabumo; γg = 1,1 – vidinės trinties kampo (smėliams); γg = 1,15 – vidinės trinties kampo (moliniams gruntams); γg = 1,0 – vienetinio svorio.5 lentelė. Gruntų skaičiuojamieji rodikliai skaičiuojant pagal laikomosios galios ribinius būvius.Grunto pavadinimas Konsistencija arba takumas Skaičiuojamieji rodikliai γI, kN/m3 cI, kPa φI E, MPa R0, kPaDerlingas dirvožemis – 1,3 – – – –Smėlis dulkingas, gelsvas Vidutinio tankumo 18,4 2,67 29,1 16 150Priemolis moreninis, rudas Kietas, su smėlio lęšiais 23,0 31,3 22,6 66 300
γf – apkrovų patikimumo koeficientas [1] 133 psl. γf = 1,1Apkrovos pamato pado lygyje:
Veikiančios jėgos vektoriaus posvyrio kampas:
Išvada: Pamatas skaičiuojamas pagal giliojo slydimo schemą.Vertikalioji ribinės pagrindo laikomosios galios dedamoji:
Pamato pado formos koeficientai:
Posvyrio kampas:
Kadangi grunto, slūgsančio po pamato padu, storis nepakankamas, t. y. mažesnis nei 0,5b, turim atsižvelgti į žemiau esančių sluoksnių savybes. Tuo būdu apskaičiuojami grunto savybių rodikliai:
Bemačiai pagrindo stiprumo koeficientai iš [2] 4.2 lentelės:I N Nq Nc250 5,24 9,977 19,25
Pagrindo ribinio stiprumo koeficientai Nf, Nq, Nc iš [2] 4.7 lentelės.
Tikrinama sąlyga:
Išvada: Pagrindo stiprumas ir pastovumas užtikrinti todėl paliekame sumažintus pamato matmenis .
2.3 GRĘŽINIAI PAMATAI2.3.1 Vertikaliai apkrauto pamato pagrindo skaičiavimas
6 pav. Pagrindo skaičiuojamoji schema (DL – projektuojamas žemės paviršiaus lygis; CL – pagrindo skaičiuojamasis lygis; FL – pamato pado lygis)
Pagrindą sudaro 1,2m. storio vidutinio tankumo smėlis, kurio kūginis stiprumas qc sm = 5500 kPa ir vietinės trinties stiprumas fsi sm = 65 kPa. Giliau randamas kietas moreninis priemolis. Kieto priemolio kūginis stiprumas qc mol = 8000 kPa ir vietinės trinties stiprumas fsi mol = 220 kPa.Skaičiavimo duomenys imami pagal statinio zondavimo grafiką pateiktą 2 priede.Pradžioje pasirenkame pamatą, kuris nuo žemės paviršiaus įgilintas 3,0 m (grindų storis 0,15 m, pamato skersmuo pagal konstrukcinius reikalavimus b = 1,2 m) :
d = 3,0 m > 1,5∙b = 1,8 m (sąlyga patenkinta).
Pamato padas 1,75 m įleistas į laikantį kieto moreninio priemolio sluoksnį:
hb = 1,75 m > 0,2 m (sąlyga patenkinta).
Pagrindo sakičiuojamasis stiprumas, kai qc mol = 8 MPa skaičiuojamas pagal formulę:
Skaičiuojamasis pamato gylis lygus:
dd = d – hs = 3,0 – 0,75 = 2,25 m;dd = dd sm + dd mol = 0,5 + 1,75;
čia: hs – pagrindo jautriojo sluoksnio storis (šiuo atveju: hs df = 0,74m (skaičiuojamasis sezono įšalo gylis( Žiūrėti 2.2.1 Mažiausias pamato gylis pagal gruntų kilsnumą))). dd sm – skaičiuojamojo gylio dalis patenkanti į smėlio sluoksnį. dd sm = 0,5m; dd mol – skaičiuojamojo gylio dalis patenkanti į priemolio sluoksnį. dd mol = 1,75m.
Vidutinio tankumo smėlio stiprumą prie pamato šonų surandame pagal formulę:
Puskiečio priemolio stiprumą prie pamato šonų surandame pagal formulę:
Apskaičiuojame smėlio atlaikomą trinties jėgą prie pamato šonų:
Apskaičiuojame priemolio atlaikomą trinties jėgą prie pamato šonų:
Bendra grunto atlaikoma trinties jėga:
Iš stiprumo sąlygos apskaičiuojame reikiamo pado plotą:
čia:
Projektuoju pamatą iš 2 gręžininių polių, kurių diametras b = 0,6 m, o pado plotas:
Apskaičiuojame trinties jėgą prie pamato šonų:
čia: Rf – suminis smėlio ir priemolio stiprumas prie pamato šonų. Rf = Rf sm + Rf mol = 21,67 + 73,33 = 95 kPa;
Tikriname, ar slėgis po pamato padu neviršija pagrindo skaičiuojamą stiprumą:
sąlyga patenkinta.
Kadangi priemolio kūginio stiprumo reikšmė qc mol = 8000 kPa nebepatenka į koreliacinio grafiko reikšmių skalę, tai pamato nuosėdžio ribinę reikšmę randame remiantis priklausomybe:
Apskaičiuoju viso pamato nuosėdį:
čia: – nuosėdis kai įrenginėjamas vienas pamatas. Sąlyga netenkinama. Kad nereikėtų didinti pamato ploto didinų gylį H = 4m. Projektuoju pamatą iš 2 gręžininių polių, kurių diametras b = 0,6 m, o pado plotas:
Skaičiuojamasis pamato gylis lygus:
dd = d – hs = 4 – 0,75 = 3,25 m;dd = dd sm + dd mol = 0,5 + 2,75;
čia: hs – pagrindo jautriojo sluoksnio storis (šiuo atveju: hs df = 0,74m (skaičiuojamasis sezono įšalo gylis( Žiūrėti 2.2.1 Mažiausias pamato gylis pagal gruntų kilsnumą))).
dd sm – skaičiuojamojo gylio dalis patenkanti į smėlio sluoksnį. dd sm = 0,5m; dd mol – skaičiuojamojo gylio dalis patenkanti į priemolio sluoksnį. dd mol = 2,75m.Apskaičiuojame trinties jėgą prie pamato šonų:
čia: Rf – suminis smėlio ir priemolio stiprumas prie pamato šonų. Rf = Rf sm + Rf mol = 21,67 + 73,33 = 95 kPa;
Tikriname, ar slėgis po pamato padu neviršija pagrindo skaičiuojamą stiprumą:
sąlyga patenkinta.
Kadangi priemolio kūginio stiprumo reikšmė qc mol = 8000 kPa nebepatenka į koreliacinio grafiko reikšmių skalę, tai pamato nuosėdžio ribinę reikšmę randame remiantis priklausomybe:
Apskaičiuoju viso pamato nuosėdį:
čia: – nuosėdis kai įrenginėjamas vienas pamatas.Sąlyga tenkinama.2.3.2 Vertikalia ir horizontalia jėga bei momentu veikiamo gręžininio pamato pagrindo skaičiavimas
7 pav. Pagrindo skaičiuojamoji schema (DL – projektuojamas žemės paviršiaus lygis; CL – pagrindo skaičiuojamasis lygis; FL – pamato pado lygis)
Pagrindą sudaro 1,2m. storio vidutinio tankumo smėlis, kurio kūginis stiprumas qc sm = 5500 kPa ir vietinės trinties stiprumas fsi sm = 65 kPa. Giliau randamas kietas moreninis priemolis. Kieto priemolio kūginis stiprumas qc mol = 8000 kPa ir vietinės trinties stiprumas fsi mol = 220 kPa.Skaičiavimo duomenys imami pagal statinio zondavimo grafiką pateiktą 2 priede.Pradžioje pasirenkame pamatą, kuris nuo žemės paviršiaus įgilintas 4,0 m (grindų storis 0,15 m, pamato skersmuo pagal konstrukcinius reikalavimus b = 0,6 m. Projektuojami 2 vienas šalia kito esantys gręžtiniai poliai) :
d = 4,0 m > 1,5∙b = 0,9 m (sąlyga patenkinta).
Pamato padas 2,75 m įleistas į laikantį kieto moreninio priemolio sluoksnį:
hb = 2,75 m > 0,2 m (sąlyga patenkinta).
Skaičiuojamasis pamato gylis lygus:
dd = d – hs = 4 – 0,75 = 3,25 m;dd = dd sm + dd mol = 0,5 + 2,75;
čia: hs – pagrindo jautriojo sluoksnio storis (šiuo atveju: hs df = 0,74m (skaičiuojamasis sezono įšalo gylis( Žiūrėti 2.2.1 Mažiausias pamato gylis pagal gruntų kilsnumą))). dd sm – skaičiuojamojo gylio dalis patenkanti į smėlio sluoksnį. dd sm = 0,5m; dd mol – skaičiuojamojo gylio dalis patenkanti į priemolio sluoksnį. dd mol = 2,75m.
Vidutinio tankumo smėlio trinties stiprumą prie pamato šonų surandame pagal formulę:
Puskiečio priemolio trinties stiprumą prie pamato šonų surandame pagal formulę:
Suminis smėlio ir priemolio stiprumas prie pamato šonų:
Rf = Rf sm + Rf mol = 21,67 + 73,33 = 95 kPa;
Bendra grunto atlaikoma trinties jėga:
Horizontaliosios jėgos pridėjimo taško aukščio prieaugį, pakeitus momento poveikį horizontalia jėga, randame pagal formulę:
čia:
Apskaičiuojame horizontalios jėgos skaičiuojamąjį pridėjimo taško aukštį:
hd = H – dd + hm = 4,0 – 3,25+ 7,787 = 8,537 m.
Koeficientas η surandamas pagal formulę:
Kadangi Ff = 952,5 kN < N0 = 1740 kN, pamato sukimuisi besipriešinančių trinties jėgų atstojamąją randame pagal formulę:
čia: μ – trinties tarp pamato pado ir grunto koeficientas (μ = 0,35 moreniniams, priemoliams ir priesmėliams); b – viso pamato plotis.
Patikrinam sąlyga FQ 0,5 ∙ (η + 1) ∙ Q. Išvada: kadangi FQ = 36,4 kN < 0,5 ∙ (η + 1) ∙ Q = 0,5 ∙ (0,899 + 1) ∙ 69 =65,5 kN, skaičiavimus tęsiame.
Kadangi gręžinio pamatas dvisluoksnis, horizontalusis grunto standumo modulis skaičiuojamas pagal formulę:
čia:Ch1 ir Ch2 – dvisluoksnio pagrindo viršutinio (pirmojo) ir apatinio (antrojo) sluoksnių grunto horizontalieji standumo moduliai; a – posūkio centro atstumas nuo pamato pado; a = dd – z0 = 3,25 – 1,82 = 1,43m; h2 – pamato įgilinimo į dvisluosknio pagrindo apatinį (antrąjį) sluoksnį gylis.h2 = dd mol = 2,75m.Pamato posūkio centro gylis z0 žemiau pagrindo skaičiuojamojo paviršiaus lygio CL apskaičiuojamas pagal formulę:
horizontalusis smėlio standumo modulis skaičiuojamas pagal formulę:
čia smėliams, kai qc sm = 5,5MPa, tai
horizontalusis priemolio standumo modulis skaičiuojamas pagal formulę:
čia moliniams gruntams, kai qc mol = 8MPa, tai
Kadangi pamato posūkio centras yra aukščiau pamato pado, t.y. , tai pamato viršaus horizontalus poslinkis skaičiuojamas pagal formulę: Išvada: Sąlyga patenkinta.
3. SUPROJEKTUOTŲ PAMATŲ VARIANTŲ PALYGINIMASĮvairių tipų pamatų naudojimo efektyvumas gali būti nustatytas tik remiantis variantiniu projektavimų ir atskirų variantų palyginimu inžineriniu bei ekonominiu požiūriu. Svarstant pamatų efektyvumą, gali būti analizuojami pamatų tipai, atitinkantieji inžinerinius reikalavimus esamomis inžinerinėmis-geologinėmis sąlygomis.Pamatų variantų palyginimas turi būti paremtas:1. Kiekvieno tipo pamato panaudojimo esamomis inžinerinėmis-geologinėmis sąlygomis inžinerinio tikslingumo vertinimu;2. Įvairių tipų pamatų ekonominiu vertinimu.Inžinerinis vieno ar kito pamato tikslingumas įvertinamas konstrukciniu bei technologiniu požiūriais:-pamatas turi užtikrinti pastato ir atskirų jo konstrukcijų elementų pastovumą bei stiprumą, taip pat normalias eksploatavimo sąlygas, kad pagrindo ir pastato bendros deformacijos būtų ne didesnės už ribines;-turi būti užtikrintos realios galimybės pastatyti suprojektuotą pamatą esamomis inžinerinėmis-geologinėmis sąlygomis, tai yra pamatų statybai netinkamas gruntas pakeistas kitu, atlikta griežta tankinimo kontrolė, pamatų duobė iškasama nesuardant sutankinto grunto struktūros.Ekonominiu požiūriu įvairių tipų pamatai gali būti vertinami keletu būdų:-pagal sąmatinę vertę – paprasčiausias būdas,-pagal redukuotas sąnaudas – sudėtingiausias būdas,-pagal konstrukcijų ir jų montavimo savikainą.Įvairių tipų pamatus ekonominiu požiūriu galima vertinti ir pagal kitus konkrečiam pastatui ar rajonui svarbius požymius, pvz., pagal gelžbetonio ar plieno sąnaudas (bendras ir statybos vietoje), darbų trukmę, žemės darbų kiekį ir kt.Kad būtų lengviau lyginti kursiniame projekte suprojektuotus sekliųjų ir giliųjų gręžininių pamatų variantus, galima pasinaudoti specialių ekonominių tyrimų duomenimis. Mokymo reikalams pakankamu tikslumu galima laikyti, kad pastatyti 1 sekliųjų gelžbetoninių pamatų kainuoja 450 lt., o 1 giliųjų gręžtinių pamatų –800 lt. Pateiktose kainose įskaityti visi sekliųjų bei giliųjų pamatų statybos darbai: žemės kasimas, gręžimas, klojiniai ir kt.
Vieno sekliojo pamato gelžbetonio kiekio skaičiavimas:
Vieno sekliojo pamato įrengimo kanos skaičiavimas:
Vieno polinio pamato gelžbetonio kiekio skaičiavimas:
Vieno goliojo gręžtinio pamato įrengimo kanos skaičiavimas:
Išvada: Atsižvelgiant į kainas rekomenduoju irengti sekliuosius pamatus.
NAUDOTOS LITERATŪROS SĄRAŠAS1. J. Šimkus Gruntų mechanika, pagrindai ir pamatai.-V.:Mokslas, 1984.-271 p.2. J. Šimkus Pagrindų ir pamatų kursinis projektavimas.-V.:VISI, 1988.-65 p.3. J. Šimkus Gręžininių pamatų projektavimas ir statyba. Gruntų tyrimas ststiniu zondu.-V. VISI, 1987.-61 p.4. Строительные нормы и правила СНиП 2.02.01.-83.Основания зданий и сооружений.-М.:Стройздат,1985.-40с.5. Строительные нормы и правила СНиП 2.02.03.-85.Свайные фундаменты.-М.:Стройздат,1986.6. Республиканские cтроительные нормы PCH 91-85. Проектирование и устройство буробетоных фундаментов.-B.:Госстрой Литовской CCP,1987.
TURINYSĮVADASAIŠKINAMASIS RAŠTAS 11. PROJEKTAVIMO DUOMENŲ VERTINIMAS 21.1 INŽINERINIŲ GEOLOGINIŲ SĄLYGŲ VERTINIMAS 21.1.1 Fizinė-geografinė statybos vietos charakteristika 21.1.2 Litologinė sąranga ir gruntai 21.1.3 Fizinės mechaninės gruntų savybės 21.1.4 Hidrogeologinės sąlygos 31.1.5 Gręžinių stulpeliai ir pjūviai 31.2 DUOMENŲ APIE PASTATĄ VERTINIMAS 31.2.1 Pastato konstrukcijos 31.2.2 Požeminės komunikacijos 31.2.3 Gamybiniai procesai 41.3 APKROVŲ VERTINIMAS 42. PAMATŲ PAGRINDO SKAIČIAVIMAS 52.1 PAMATŲ TIPO PARINKIMAS 52.1.1 Pamatų tipų analizė ir racionalių pamatų tipų parinkimas 52.2 SEKLIEJI PAMATAI 62.2.1 Mažiausias pamato gylis pagal gruntų kilsnumą 62.2.2 Sekliojo pamato konstravimas 62.2.3 Pagrindo skaičiavimas pagal deformacijų ribinius būvius 72.2.3.1 Pado matmenų parinkimas 72.2.3.2 Grunto įtempimų tikrinimas. 92.2.3.3 Įtempimų silpnesniojo grunto sluoksnyje tikrinimas 112.2.3.4 Pamato nuosėdžio skaičiavimas. 112.2.3.5 Grunto įtempimų tikrinimas. 142.2.3.6 Grunto įtempimų tikrinimas. 152.2.3.7 Pamato nuosėdžio skaičiavimas. 162.2.4 Pagrindo skaičiavimas pagal laikomosios galios ribinius būvius 182.3 GRĘŽINIAI PAMATAI 212.3.1 Vertikaliai apkrauto pamato pagrindo skaičiavimas 212.3.2 Vertikalia ir horizontalia jėga bei momentu veikiamo gręžininio pamato pagrindo skaičiavimas 243. SUPROJEKTUOTŲ PAMATŲ VARIANTŲ PALYGINIMAS 28NAUDOTOS LITERATŪROS SĄRAŠAS 29PIEDAI