2.6 Құрылыс алаңының геологиялық жағдайларын инженерлік талдау

Іргетастың түрін таңдау

ИГЭ-1 – жабу сыйымдылығы 1,1м. Тығыздығы 1,65г/см³ ылғалдылығы w=12%. Физикалық және механикалық қасиеттері анықталмайды. Негіз бола алмайды.

ИГЭ-2 – қалыпты тығыздығы жағдайы орташа дымқыл құм. Қабатының қалыңдығы – 1,7м. Ылғалдылығы – w=13,6%; тығыздығы - =1,88г/см³; қуыстарына қатынасы – е=0,61. Сейсмикалық қасиеттеріне байланысты II санаттағы топырақ . Шартты жобалық қарсыласу – R₀=200кПа100кПа. Негізі таяз негіздері бола алады.

ИГЭ-3 – Дымқыл, қатты саздақтар. Төтенше жағдайда тұрақты күйінде дымқылдатқыш болады. Қабатының қалыңдығы – 3,5м.Топырақтың тығыздығы - =1.85г/см³; қуыстарына қатынасы коэффициент – е=0,65; ортақ модульді деформация – Е=20,6МПа. Сейсмикалық қасиеттеріне байланысты II санаттағы топырақ. Шартты жобалық қарсыласу R₀=257кПа100кПа. Негізі таяз негіздері бола алады. Қада қорының негізі бола алады.

ИГЭ-4 – Қалыпты тығыз жағдайында орташа астық мөлшеріндегі суға қаныққан құм. Қабатының қалыңдығы– 2,2м. Топырақтың тығыздығы - =2,00г/см³; қуыстарына қатынасы коэффициент – е=0,65; ортақ модульді деформация – Е=31,8МПа Сейсмикалық қасиеттеріне байланысты III санаттағы топырақ . Қада қорының негізі ретінде шағын қабатының қалыңдығы мен жер асты сулары қаныққан болады.

ИГЭ-5 – Сумен қаныққан тұрақты жағдайдағы балшық болып табылады. Қабатының қалыңдығы 3,9м. Топырақтың тығыздығы - =2,01г/см³; қуыстарына қатынасы коэффициент – е=0,723; Сейсмикалық қасиеттеріне байланысты III санаттағы топырақ. Шартты жобалық қарсыласу R₀=330кПа100кПа. Қада қорының негізі бола алады.

ИГЭ-6 – Қатты сумен қаныққан саздақ. Қабатының қалыңдығы 2,6м. . Топырақтың тығыздығы - =2,10г/см³; қуыстарына қатынасы коэффициент – е =0,57; Сейсмикалық қасиеттеріне байланысты II санаттағы топырақ. Шартты жобалық қарсыласу R₀=280кПа100кПа. Қада қорының негізі бола алады.

Қорытынды: Іргетас негізі ретінде ИГЭ-5 және ИГЭ-6 топырақтарын қабылдаймыз. Қада қорының негізі үшін ИГЭ-5 және ИГЭ-6 топырақтарын қабылдаймыз. Құрылыс алаңына III санаттағы топырақты қабылдаймыз ҚНжЕ II-7-81* келісімімен.

2.7 Іргетас табанының өлшемдерін анықтау

Шеткі бағандағы іргетас ұстыны

Статикалық есептеу қорытындысы бойынша ұстынның, іргетастың кескіндегі түрін қараймыз содан соң сейсмикалық жүктемелерді есептейміз соған байланысты белгілі бір шарттар құрамыз:

Шеткі іргетас үшін

N_особ.=N_П0,9+N_snl0,85+N_sn,кр0,5+N_вр.дл.0,85+ N_вр.кр.0,5+N_сейс=308,50,9+13,40.85+

+13,40.5+6.10,85+24,3 0.5+14.7=327,8кН

М_особ.=М_П0,9+М_snl0,85+М_sn,кр0,5+М_вр.дл.0,85+М_вр.кр.0,5+М_сейс=-24,10.9+0.60,85+

+0,60.5-1.20,85- 4,80.5- 33= -57.3кНм

F_особ.=F_П0,9+F_snl0,85+F_sn,кр0,5+F_вр.дл.0,85+ F_вр.кр.0,5+F_сейс=20,30,9-13,40.85–

–0,50.5+10,85+4,1 0.5+15,4=35,9Кн

Ортаңғы іргетас үшін

N_особ =686,60.9+33.10,85+33,10.5+13.80,85+55,10.5+0=701.9кН

М_особ = – 37,8кНм

F_особ.= 19,6кН

3.1- кесте

Шеткі бағандағы іргетас пен ұстынның кесіміндегі есептік жүктемелер

Ұстынның қимасы, мм	Ұстынның астыңғы бөлігінің белгісі	Іргетастан арқалыққа келетін жүктеме	Іргетастардың есептік жүктемелері
			Жүктеме	NI, кН	MI, кНм	FI, кН
400×400	-1,100	96,0	1(негіз)	–394,2	–46,3	36,6
			2(сейсмикалық)	–327,8	–57,3	39,4

Іргетас арқалығынан келетін жоғарғы эксцентриситетін анықтаймыз

e = 400/2 + 250/2+20 = 350 мм.

Іргетас арқалығының жүктемелерін анықтаймыз:

N_{ф б I} = γ_n γ_f

N_{ф б II} = γ_n

N_{ф б I} = 96,0 х 1 х 1.1 = 105,6 кН,

N_{ф б II} = 96,0 х 1 = 96,0 кН,

Бұл жерде γ_n =1– ғимараттың түрін таңдаудағы тұрақтылық коэфициенті, γ_f = =1,1 – іргетас арқалығының тұрақтылық коэфициенті .

-іргетас арқалығынан келетін жүктеме.

Тұрақтылық коэфициенті γ_f = 1,2 болғанда іргетастың жоғарғы бөлімінің кесіміндегі жүктемені анықтаймыз.

1. комбинация (үйлесімі) жүктеме

N_II = 394,2/1,2 + 96,0 = 424,5 кН,

M_II = -46,3/1,2 – 96,0 х^.0,45 = -81,8 кН_*м,

F_II= 36,6/1,2 = 30,5 кН.

Есептеу 400 × 400 мм ұстын кесімі және темір бетон бұйымдар негіздері сериясы 1.020-1 / 87 үшін жасалынады.Іргетастың тереңдігін ғимараттың конструктивтік шешімдеріне қарай отырып ұстыннан -1.100м биіктікте және іргетас биіктігі H_ф=900мм іргетастың стаканынан 650мм және топырақтың өсу қабатынан 200мм іргетастың табанынан FL= – 1,400м етіп қабылдаймыз

Іргетасты таңдау барысында топырақтың қату тереңдігі анықталған d_{f n} = 0.8 м. Топырақтың қату тереңдігі: d_f = K_h. _df n = 0,7× 0,8 = 0,56 м, бұл жерде K_h= 0.7–ғимараттың жылу режимінің коэфициенті.

Іргетас табаны мынадай шарттар негізінде анықталады

Pср = N_II / b l + γ_mt d < R ; (3.1)

P_max= N_II / b l + γ_mt d + M_II / W < 1.2 R ; (3.2)

Pmin = N_II / b l + γ_mt d - M_II / W > 0 ; (3.3)

Бұл жерде W = b l² /6 - іргетас табанының қарсыласу моменті,

γ_mt = =20...22 кН/м³ - алынған бетон қорының орташа үлесі орташа және және кесіміндегі топырағы.

N_II и M_II – іргетас табанының жүктемелері

Іргетасы (F) астында қысым мен мәні ретінде есептелген топырақ кедергісі (R) жалғыз (B, L) астындағы іргетас мөлшеріне байланысты, содан кейін біз жалғыз іргетас мөлшерін анықтау үшін келесі әдістерді ұсынамыз.

1. Графикалық аналитикалық тәсіл( 26 [2] бөлім не болмаса 5.3 [3] бөлім).

2. Іргетасын өлшемін квадрат теңдеу арқылы шешу.

3. Іргетас табанының өлшемдерін анықтау.

Қатынас b/l 0,6-дан кем болмау керек . Қазіргі жағдайда b=l қатынас b/l=1,0.

Іргетас табанының жүктемесін агықтау FL

N_II = 424,5 кН,

M_II = -81,8+30,5×1,1= -48,25 кН м,

Сипаттамаларды қабылдаймыз ИГЭ-2 кесте бойынша. 26, 28 және 46 [1]:

ϕ_II= 36⁰, С = 14, Е = 34 МПа, R₀ = 200 кПа, γII = 18,8 кН/м³.

Алдын-ала іргетас табанының ауданын анықтаймыз

A = N_II / (R₀ - γ_mt d) = 424,5 / (200 – 18,8 x 0,95) = 2,33 м².

Қабылдаймыз а=b = √ 2,33 = 1,52 м. Қабылдаймыз а=b = 1,5 м, формула бойынша тексереміз:

R = (γ_c1γ_c2/ K) (Mγ K_z b γ_II+ M_qd₁γ_II’ + M_cC_II)

Бұл жерде γ_c1= 1,4,

γ_c2= 1,0, ғимараттың конструктивтік схемасы;

К_Z = 1,0 , т. к. іргетастың қалыңдығы b < 10 м;

K = 1,1, т. к. II кесте бойынша;

γII = 18,8 кН/ м³; d₁ = d = 0,95 м;

ϕ_II= 36⁰ : Mγ = 1,81, М_q = 8,24, М_c = 9,97

R = (1.4x1.4 /1.1) (1,81 x 1.0x1,5x19,7+ 8,24 x 0,95 x 16.6 + 9,97x1,4)=350,4 кПа.

R мәні бұрын алынған R₀ мәнінен айтарлықтай ерекшеленеді ол үшін іргетасы табаны өлшемдерін нақтылау қажет A = N_II / (R₀ - γ_mt d) = 424,5 / (350,4 – 19,7 x 0,95) = 1,28 м².

Қабылдаймыз а=b = √ 1,28 = 1,13 м. Нақтырақ сортамент бойынша іргетас табанының өлшемдерін анықтаймыз– 1500×1500мм.

Біз топырақтың есептік қарсылық мәнін көрсетеміз:

R = (1.4x1.4 /1.1) (1,81x1x1,5x19,7+8,24x 0,95x16.5+9,97x1,4) = 350,4кПа.

Іргетас табанының қарсыласу моментін анықтаймыз:

W = (1,5×1,5²) / 6 =0,563м³.

Шарттарды тексереміз (3.1...3.3)

Pср = 424,5/(1,5×1,5) +19,7×0,95= 207кПа < R = 350,4кПа,

P_max= 424,5/(1,5×1,5) +19,7×0,95+48,25/0,563 = 292,7кПа <420,5 кПа,

P_min= 424,5/(1,5×1,5) +19,7×0,95-48,25/0,563 = 121,3 кПа > 0.

Деформациялық есептеу негіздерінің шарттары орындалады.

Орта бағандағы іргетас ұстыны

Статикалық есептердің қорытындысы бойынша іргетастың кесімін қарастыра отырып ең қолайсыз тіркесімен анықтаймыз:

Тұрақтылық коэфициенті γ_f = 1,2 болғанда іргетастың жоғарғы бөлімінің кесіміндегі жүктемені анықтаймыз

1. комбинация (үйлесімі) жүктеме

N_II = 808,7/1,2 = 673,9кН,

M_II = 26,6/1,2 = 22,2 кН_*м,

F_II= -17,3/1,2 = -14,4 кН.

3.2- кесте

Іргетас ұстынының орта бағандағы кесіміндегі жүктемелер

Ұстынның қимасы, мм	Ұстынның астыңғы бөлігінің белгісі	Іргетастан арқалыққа келетін жүктеме	Іргетастардың есептік жүктемелері
			Жүктеме	NI, кН	MI, кНм	FI, кН
400×400	-1,100	96,0	1(негіз)	-808,7	26,6	-17,3
			2(сейсмикалық)	-701,9	-37,8	19,6

Есептеу 400 × 400 мм ұстын кесімі және темір бетон бұйымдар негіздері сериясы 1.020-1 / 87 үшін жасалынады.Іргетастың тереңдігін ғимараттың конструктивтік шешімдеріне қарай отырып ұстыннан -1.100м биіктікте және іргетас биіктігі H_ф=900мм іргетастың стаканынан 650мм және топырақтың өсу қабатынан 200мм іргетастың табанынан FL= – 1,400м етіп қабылдаймыз.

Іргетасты таңдау барысында топырақтың қату тереңдігі анықталған d_{f n} = 0.8 м. Топырақтың қату тереңдігі: d_f = K_h. _df n = 0,7× 0,8 = 0,56 м, бұл жерде K_h= 0.7–ғимараттың жылу режимінің коэфициенті.

Іргетас табанының жүктемесін агықтау FL

N_II = 673,9 кН,

M_II = 22,2кН м,

Алдын-ала іргетас табанының ауданын анықтаймыз

A = N_II / (R₀ - γ_mt d) = 673,9 / (200 – 18,8 x 0,95) = 3,7 м².

Қабылдаймыз а=b = √3,7 = 1,9 м. Қабылдаймыз а=b = 2,1 м,формула бойынша тексереміз:

R = (γ_c1γ_c2/ K) (Mγ K_z b γ_II+ M_qd₁γ_II’ + M_cC_II)

где γ_c1= 1,4,

γ_c2= 1,0, ғимараттың конструктивтік схемасы;

К_Z = 1,0 , т. к. іргетастың қалыңдығы b < 10 м;

K = 1,1, т. к. т. к. II кесте бойынша;

γII = 18,8 кН/ м³; d₁ = d = 0,95 м;

ϕ_II= 36⁰ : Mγ = 1,81, М_q = 8,24, М_c = 9,97

R = (1.4x1.4 /1.1) (1,81 x 1.0x2,1x19,7+ 8,24 x 0,95 x 16.6 + 9,97x1,4)=388,5 кПа.

R мәні бұрын алынған R₀ мәнінен айтарлықтай ерекшеленеді ол үшін іргетасы табаны өлшемдерін нақтылау қажет

A = N_II / (R₀ - γ_mt d) = 673,9 / (388,5 – 19,7 x 0,95) = 1,8 м².

Қабылдаймыз а=b = √ 1,8 = 1,3 м. Нақтырақ сортамент бойынша іргетас табанының өлшемдерін анықтаймыз – 1800×1800мм.

Біз топырақтың есептік қарсылық мәнін көрсетеміз:

R = (1.4x1.4 /1.1) (1,81x1x1,8x19,7+8,24x 0,95x16.5+9,97x1,4) = 350,4кПа.

Іргетас табанының қарсыласу моментін анықтаймыз:

W = (1,8×1,8²) / 6 =0,972м³.

Шарттарды тексереміз (3.1...3.3)

Pср = 673,9/(1,8×1,8) +19,7×0,95= 226,7кПа < R = 369,4кПа,

P_max= 673,9/(1,8×1,8) +19,7×0,95+22,2/0,972 = 249,5кПа <443,3 кПа,

P_min= 673,9/(1,8×1,8) +19,7×0,95-22,2/0,972 = 203,8 кПа > 0.

Деформациялық есептеу негіздерінің шарттары орындалады.

Шеткі бағандағы іргетас ұстыны

Формулалар бойынша ордината диаграмма шекті қысымды анықтаңыз:

P_o = ξ_q F₁γ_I’ d + ξ_c (F₁ - 1) C_I/ tg ϕ_I,

P_b = P_o + ξγ γ_Ib (F₂ - k_eqF₃),

ξ_q = ξγ = ξ_c -Тік бұрышты іргетастар үшін коэфициент.

ξ_q = 1 + 1.5 b / l = 1 + 1.5 x 1,5 / 1,5 = 2,5,

ξ_c= 1 + 0.3 b / l = 1 + 0.3 x 1,5 / 1,5= 1,3,

ξγ = 1 - 0.25 b / l = 1 - 0.25 x 1,5 / 1,5 = 0.75.

Сейсмикалық жүктемелер әсерінен іргетастардың негізін тексереміз . Іргетастың жоғарғы бөлігіндегі кесіміндегі сейсмикалық жүктеме:

N_I = 327,8 кН, М_I = -57,3 кН•м, F_I = 35,9 кН.

Іргетастың салмағынан топырақтың кесіміне дейінгі сейсмикалық жүктемені анықтаймыз

NфI = 1,5 х 1,5 х 0,95 х 20 х 0.95 х 1.05 х 0.9 = 38,4 кН.

Іргетастың арқалығынан бастап сейсмикалық жүктемені анықтаймыз

NфбI = 96 х 0.95 х 1.1 х 0.9 = 90,3 кН

Негіздің сейсмикалық жүктемесін анықтаймыз

N_a = 327,8 + 38,4 + 90,3 = 456,5 кН.

Сейсмикалық әрекет кезіндегі іргетас табанының иілу моментін

анықтаймыз

M_a = -57,3 + 35,9 х 1.2 + 90,3 х 0.45 = 26 кН м.

Жобалау сейсмикалық жүктеме эксцентриситеті

e_a = M_a / N_a = 26,4 / 456,5 = 0.06 м.

Бұл жағдайда e_a= 0.06 м  b / 6 = 1,5 / 6 = 0.25 м іргетас табаны

бөлінбейді

Іргетастың қалыңдығын анықтаймыз

b_c = 1.5 (b – 2 e_a) = 1.5 (1,5 – 2 х 0.06) = 2.07 м.

Ординат қысымындағы эпюрін анықтаймыз

P_o = 2.5 х 27 х 17.1 х 0,95 +1.3 х (27- 1) х 0,9/ tg 32,7^o = 1143,9кПа,

P_b = 1143,9 + 0.75 х 19.1 х 2.07 х ( 24 - 0.4 х 38) = 1404,8 кПа.

Шарттарды анықтаймыз :

P_max = 2 N_a / [3 l (b/2 – e_a)] ≤ P_b

P_max = 2 х 456,5 / [ 3 х 1,5 (1,5/2 – 0.06)] = 294 кПа < P_b = 1404,8 кПа.

Шарттар орыдалады.

Шеткі қысымдағы эксцентриситетті анықтаймыз:

e_u = b (P_b - P_o)/ (6 (P_b + P_o))=1,5(1404,8-1143,9)/(6(1404,8+1143,9))=0,025м

Бұл жағдайда e_a= 0.351 м > e_u= 0.042 м сейсмикалық іс-қимыл негізінде қарсылық шектейтін күш тік компонент формула бойынша анықталады:

Nu.eq =blP_b/(1=6e_a-b)=1,5×1,5×1404,8/(1+6×0,07/1,5)=2462,9кН

Сейсмикалық әсер кезінде негіз есептеу үшін негізгі жағдайын тексеру N_a < γc.eq. Nu.eq / γ_n,

бұл жерде γc.eq. – сейсмикалық коэфициент

γ_n= 1.15 - II санаттағы тұрақтылық коэфициенті ғимарат үшін

N_a= 456,5 кН < 0.6 х 2462,9 х 1.15 / 1.15 = 1699 кН.

Шарт орындалды.

Орта бағандағы іргетас ұстыны

Формулалар бойынша ордината диаграммадағы шекті қысымды анықтаймыз:

P_o = ξ_q F₁γ_I’ d + ξ_c (F₁ - 1) C_I/ tg ϕ_I,

P_b = P_o + ξγ γ_Ib (F₂ - k_eqF₃),

k_eq = 0.4

ξ_q = ξγ = ξ_c - Тік бұрышты іргетастар үшін коэфициент.

ξ_q = 1 + 1.5 b / l = 1 + 1.5 x 1,8 / 1,8 = 2,5,

ξ_c= 1 + 0.3 b / l = 1 + 0.3 x 1,8 / 1,8= 1,3,

ξγ = 1 - 0.25 b / l = 1 - 0.25 x 1,8 / 1,8 = 0.75.

Сейсмикалық жүктемелер әсерінен іргетастардың негізін тексереміз . Іргетастың жоғарғы бөлігіндегі кесіміндегі сейсмикалық жүктеме:

N_I = 701,9 кН, М_I = -37,8 кН•м, F_I = 19,6 кН.

Іргетастың салмағынан топырақтың кесіміне дейінгі сейсмикалық жүктемені анықтаймыз

NфI = 1,8 х 1,8 х 0,95 х 20 х 0.95 х 1.05 х 0.9 = 55,3 кН.

Негіздің сейсмикалық жүктемесін анықтаймыз

N_a = 701,9 + 55,3 = 757,2 кН.

Сейсмикалық әрекет кезіндегі іргетас табанының иілу моментін

анықтаймыз

M_a = -37,8 + 19,6 х 1.2 + 55,3 х 0.45 = 10,6кН м.

Жобалау сейсмикалық жүктеме эксцентриситеті

e_a = M_a / N_a = 10,6 / 757,2 = 0.014 м.

Бұл жағдайда e_a= 0.014 м  b / 6 = 1,8 / 6 = 0.3 м, іргетас табаны

бөлінбейді.

Іргетастың қалыңдығын анықтаймыз

b_c = 1.5 (b – 2 e_a) = 1.5 (1,8 – 2 х 0.014) = 2,66 м.

Ординат қысымындағы эпюрін анықтаймыз

P_o = 2.5 х 27 х 17.1 х 0,95 +1.3 х (27- 1) х 0,9/ tg 32,7^o = 1143,9кПа,

P_b = 1143,9 + 0.75 х 19.1 х 2.66 х ( 24 - 0.4 х 38) = 1479,2 кПа.

Шарттарды тексереміз :

P_max = 2 N_a / [3 l (b/2 – e_a)] ≤ P_b

P_max = 2 х 757,2 / [ 3 х 1,8 (1,8/2 – 0.014)] = 317 кПа < P_b = 1479,2 кПа.

Шарттар орындалды.

Шеткі қысымдағы эксцентриситетті анықтаймыз:

e_u = b (P_b - P_o)/ (6 (P_b + P_o))=1,8(1479,2-1143,9)/(6(1479,2+1143,9))=0,038м

Бұл жағдайда e_a= 0.014м > e_u= 0.038 м сейсмикалық іс-қимыл негізінде қарсылық шектейтін күш тік компонент формула бойынша анықталады:

Nu.eq =blP_b/(1=6e_a-b)=1,8×1,8×1479,2/(1+6×0,014/1,8)=3829,7кН

Сейсмикалық әсер кезінде негіз есептеу үшін негізгі жағдайын тексеру N_a < γc.eq. Nu.eq / γ_n,

здесь γc.eq. - сейсмикалық коэфициент,

γ_n= 1.15 - II санаттағы тұрақтылық коэфициенті ғимарат үшін,

N_a= 757,2 кН < 0.6 х 3829,7 х 1.15 / 1.15 = 2642 кН.

Шарттар орындалды.