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 scheletului
Calculul indicelor porilor
Calculul gradului de umiditate
Greutatea volumic a pmntului n stare submersat
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 scheletului
Calculul indicelor porilor
Calculul gradului de umiditate
Greutatea volumic a pmntului n stare submersat
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 suma tuturor sarcinilor care acioneaz asupra pmntului de
fundare:
Calculm presiunea pe talpa fundaiei:
Determinarea rezistenei de calcul a terenului de fundare:
Verificm condiia:
- condiia nu se respectn continuare facem calculul la a III
aproximaie succesiv:
Calculm limea tlpii fundaiei:
Determinm sarcinile normate asupa fundaiilor:
Calculm suma tuturor sarcinilor care acioneaz asupra pmntului de
fundare:
Calculm presiunea pe talpa fundaiei:
Determinarea rezistenei de calcul a terenului de fundare:
Verificm condiia:
- condiia se respectTotodat o verificm din punct de vedere
economic:
- condiia se respect.
Rezultatele obinute ne satisfac. Adoptm limea fundaiei b=0,8m.
Dimensionarea fundaiei continue solicitat excentric (axa D).
Calculm limea tlpii fundaiei:
Determinm sarcinile normate asupa fundaiilor:
unde:
-greutatea volumic medie (ptratic) a pmntului mai sus de talpa
fundaiei. Calculm suma tuturor sarcinilor care acioneaz asupra
pmntului de fundare:
Calculm presiunea pe talpa fundaiei:
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:
Calculm presiunea pe talpa fundaiei:
Determinarea rezistenei de calcul a terenului de fundare:
Verificm condiia:
- condiia se respectTotodat o verificm din punct de vedere
economic:
- condiia nu se respect.
Rezultatele obinute nu ne satisfacn continuare facem calculul la
a II aproximaie succesiv:
Calculm limea tlpii fundaiei:
Determinm sarcinile normate asupa fundaiilor:
Calculm suma tuturor sarcinilor care acioneaz asupra pmntului de
fundare:
Calculul momentului:
Calculm presiunea pe talpa fundaiei:
Determinarea rezistenei de calcul a terenului de fundare:
Verificm condiia:
- condiia nu se respect
n continuare facem calculul la a III aproximaie succesiv:
Calculm limea tlpii fundaiei:
Determinm sarcinile normate asupa fundaiilor:
Calculm suma tuturor sarcinilor care acioneaz asupra pmntului de
fundare:
Calculul momentului:
Calculm presiunea pe talpa fundaiei:
Determinarea rezistenei de calcul a terenului de fundare:
Verificm condiia:
- condiia se respect
Totodat o verificm din punct de vedere economic:
- condiia se respect.
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:
Determinarea rezistenei de calcul a terenului de fundare:
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:
Determinm greutatea proprie a pmntului i a fundaiei:
Calculm presiunea medie pe talpa fundatiei:
Determinarea rezistenei de calcul a terenului de fundare:
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:
Determinm greutatea proprie a pmntului i a fundaiei:
Calculam presiunea medie pe talpa fundatiei:
Determinarea rezistenei de calcul a terenului de fundare:
Verificam condiia:
- condiia se respect
Totodat o verificm din punct de vedere economic:
- condiia se respect.
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