Негіздіктер мен іргетастарды жобалау

КІРІСПЕ

Топырақ механикасы ғылыми пән ретінде жер бетіне әр алуан үйлер мен ғимараттарды салуға байланысты пайда болды.

Топырақ механикасы борпылдақ тау жынысының (табиғи топы- рақтың) механикасы болып табылады және әр алуан ғимараттар мен құрылыстарды жер бетінде жобалау мен салудың инженерлік тәсілдерінің есептеу-теориялық негіздерін құрайды.

Топырақ механикасының негізгі проблемалары мыналар:

• еңісті жер құрылысының тұрақтылығын жоғалтуы ;
• ғимараттың іргетасы астындағы негіздіктің бұзылуы;
• топырақ табанына үлкен қысым түсуі есебінен іргетастың едәуір шөгуінің пайда болуы;
• топырақтың іргетас конструкциясына түсетін реактивті қысымын немесе тіреуіш қабырғасына түсетін қысымды анықтау.

Топырақ механикасын жасауға және дамытуға аса көрнекті отандық және шетелдік инженерлер мен ғалымдар қатысты. III. О. Кулонның (Франция, 1773) «Архитектураға жататын статиканың (тұрақты қалыптын) кейбір проблемаларына максимум және мииимум ережелерін қолдану туралы» зерттеу еңбегін топырақ механикасы жөніндегі бірінші іргелі жұмыс деп айтуға болады. Бұл еңбегінде Кулон тұрақты қалыптылықтын кейбір міндеттерінде үйкеліс пен іліністің әсерін анықтады.

Топырақтар табиғаты

Желге мүжілген Жердің тасты қабыршағының (литосфера) барлық борпылдақ тау жыныстары топырақ деп аталады. Топырақтар құрылыста ғнмарат пен құрылыстың  табаны ретінде, сондай-ақ жер құрылысының материалы ретінде пайдаланылады.

Топырақтың пайда болуы

Табиғи топырақтар тау жыныстарының физикалық және химиялық жолмен мүжілуі нәтижесінде пайда болған. Топырақтардың пайда болуы барысында сыртқы жағдайларға байланысты олардың қасиеттері қалыптасты.

Топырақтардың ұзақ мерзімді қалыптасуы уақытындағы табиғи жағдайында көп қайтара өзгерістер, әлденеше рет қайта шөгінділер, өз салмағының әсерімен нығызданулар, қайта нығызданулар, су астында қалулар, құрғақтанулар, және т. с. с. болды.

Жоғарыда айтылғандардың бәрі табиғи топырақтарды оларды қоршаған физикалық-геологиялық ортаға байланыстыра және олардың қасиеттерінің үздіксіз өзгеретінін ескере отырып қарастыру қажеттігін көрсетеді.

Топырақ түрлері

«Топырақтар. Жіктеу» атты 25100-82 ГОСТ мемлекеттік стан- дартқа сәйкес және құрылымдық байланымдардың сипатына бай- ланысты (топырақтың пайда болуына (генетикалық жағынан бөл- шектеу), түзілім жағдайына, құрамы мен құрылыстық касиетіне қарай екі класқа: жартасты және жартасты емес болып бөлінеді.

Жартасты топырақтар (қатты құрылымдық байланымды топырақтар) төрт топқа: магмалық, метаморфикалық, шөгінді және жасанды (табиғатында тереңде жатып өзгеріске ұшырағандар) болып бөлінеді. Граниттер, диориттер, базальттар біршама көп тараған магмалық жыныстар,ол гнейстер,кварциттер және крис- талды тақтатастар, метаморфикалық жыныстар болып табылады. Цементтелген шөгінді жыныстарға кұмдақ тастар, конгломераттар, брекчиялар жатады. Қатты құрылымдық байланымдар цементтелу, силикаттану жолымен және басқа да амалдармен адамдар жасаған жартасты жасанды топырақтар деп атайды.

Топырақ құрылымы

Топырақтардың  құрылыстық қасиеттеріне баға беру үшін топы- рақтардың құрылымы мен бітімінің мәні зор.

Топырақ құрылымы дегенде сол топыраққа тән топырақтың ішкі байланымдары мен ол пайда болғанға дейінгі бүкіл ерекшелігіне негізделген ірілігі мен пішіні жағынан әр алуан минералды бөлшектердің  және олардың жекелеген агрегаттарының орналасуы деп білеміз. А. К. Ларионовтың  айтуы бойынша құрылым топырақ жасайтын қатты, сұйық және газ тәрізді бөлшектердің сандық және морфологиялық арақатынасымен өлшенеді. «Топырақтардың табиғи құрылымы, олардың құрамы мен жай-күйі негізінен алғанда топырақтардың деформациялық-беріктік қасиеттерімен олардың негіздік және құрылыс үшін орта ретіндегі жұмысын анықтайды»

 

 

 

1. ҚҰРЫЛЫС АУМАҒЫН НЕГІЗДЕУ

Қызылорда – қала, облыстың әкімшілік, экономикалық және мәдени орталық (1938 жылдан). Сырдария өзенінің оң жағалауында орналасқан. Тұрғыны 198,3 мың адам (2005). Қала теңіз деңгейінен 126-130 м биіктікте жатыр. Қала аумағы өзенді бойлай оңтүстік-шығыстан солтүстік-батысқа қарай төртбұрышты пішінде созылып жатыр. Жер аумағы 3683 га. Геологиялық тұрғыдан Қызылорда аумағы Тұран эпигерциндік платформасы үстінде жатыр. Палеозойда қалыптасқан бұл жазықты кейде "Сыр ойысы" деп те атайды. Ойыстың шеткі иіндері палеозойлық қатты метаморфты жыныстарға толған. Ойыстың көлденең ені 400 км. Орталығында палеозойлық тау жыныстары 600-900 м тереңдікте жатыр. Кейіннен ойыс мезозой, одан кейін кайнозой жыныстарымен жабылған. Шөгінді қабат үшке бөлінеді.

Ең жоғарғы қабатының қалыңдығы 10-15 м. Бұл толығымен аллювийлі шөгінді жыныстар. Келесі құмды қабаттың қалыңдығы 50-80 м. Олар негізінен көтеріңкі немесе құмды төбелер бөліктерінде жатыр. Үшінші қабат палеогеннің аяғындағы (олигоцен) теңіз саздары мен құм тастарынан тұратын жасыл-сұр түсті жыныстардан тұрады. Қабат 50-80 м тереңдікте жатыр.

Облыстың климаты тым континентті, қысы суық, қары аз, жазы аңызақты, ыстық, ең жоғары темп-расы 40 -42 с көрсетеді (1998-99 ж. мәлімет). Климатының мұндай жағдайлары облыс жерін Қызылқұм, Мойынқұм, Бетпақдала және Тұран ойпатының қоршай орналасуы әсерінен қалыптасқан. Ауаның орташа темп-расы қаңтарда -7 -13 С, шілдеде 26 -28С. Кей жылдары қыста темп-ра-40 С-қа дейін төмендейді. Жылдың 235-275 күнін 0 С-тан жоғары жылы күндер құрайды. Құрғақшылық соңғы 30 жылда жиі байқалып келеді,бұл облыс климатына тән. Республика бойынша атмосф.жауын-шашын ең аз түсетін өңір. Оның орташа жылдық мөлш. 100-175 мм-ден аспайды және бұл көрсеткіштің 60 % -ға жуығы қыс – көктем айларына келеді. Арал т-нің таратылуынан, Байқоңыр ғарыш алаңы тарататын улы заттар және экол.ортаның нашарлауына байланысты соңғы 20-30 жылдың қышқыл жаңбыр жауатын болды. Қар жамылғысы тұрақсыз. Алғашқы қар қарашаның 2-ші жартысында түседі. Ал,жылыну жылдың басында, ақпан айының екінші, үшіншісі онкүндігінен басталады. Облыс аумағында ауаның салыстырамалы ылғалдылығы қысты күндері аз өзгереді, орташа алғанда 70-85%. Ауаның салыстырмалы ылғалдылығының төмендеуі күннің жылынуымен басталады (ақпан айынан) да, жаз айларында 11-16 %-ға төмендейді. Қызылорда қ. Маңында солт.-шығыс пен солт.-батыс желдері басым болды. Желдің орташа жылдамдығы облыс аумағының басым бөлігінде 3-4 м/с-ті көрсетеді. Облыс аумағында жылы мезгілдің басталуымен бірге шаңды дауылдар байқалады. Аудандардың көбінде жылдың бір мерзімінде 2- ден 20 күнге дейін, Қызылорда қ-нда 30 күнге дейін желді күндер болып тұрады.

 

2. КУРСТЫҚ ЖОБАНЫҢ ОРЫНДАЛУ  ТӘРТІБІНІҢ ЖАЗБАСЫ

2.1 Жүктеменің сипаттамасын  бағалау, ғимараттың құрылымдық  ерекшеліктері және негіздік  деформациясының мүмкін болатын  шекті магыналардың анықтамасы

Жобалау кезінде негіздіктер және  іргетастардың үнемділік, сенімділік, сонымен қатар салынатын объектілердің  тұрақтылығын және эксплуатациондық жарамдылығы  кіріспеде әртүрлі  есептік коэффициенттермен қамтамасыз етіледі, құрылыс алаңының жергілікті топырағының  ерекшеліктерін бөлек мүмкіндік беретінін ескеру,ерекше әсер ететін жүктеме және ғимараттың ерекше құрылымдық сызбасы.

Негіздіктегі жүктеме нормативті және есептік болып ажыратылады. Нормативті негіздіктің мәні СНиП  2.02.07-85 «Нагрузки и воздействия» бойынша орнатылады. Есептік жүктеме  сенімділік коэффициентіне нормативті жүктеме (γƒ) белгілері жүктемені көбейту жолымен анықталады, қабылданған жобада мөлшердің нақты жүктемелердің болуының мүмкіндіктері ескеріледі.

Жүктеме ұзақтық тәуелділік  әрекетінде  тұрақты және уақытша жүктеме болады.Тұрақты жүктемеге құрылыста және ғимарат пайдаланымында толассыз жұмыс істейтіндер  жатады.Уақытша жүктемеге жататындар  бөлек құрылыс кезеңі  және құрылыс пайдаланулары жоқ  болатындар. Қарапайым  тұрақты жүктеме құрылыс материалдарының  меншікті салмағынан және бұйымдардан (топырақтар,құрылым элементтері және т.б.) құралады.Уақытша жүктеме ұзақ әсер етуші, қысқа мерзімді және ерекше болып бөлінеді. Ұзақ уақыт әсер етуші жүктемелерге жатады : қалқалардың уақытша салмағы,стационарлық жабдықтардың салмағы,газ және сұйықтық қысымы,қатпарлы қыртыс материалдар жүктемесі, температуралық,технологиялық және  климаттық әсерлер,көпірлі жабдық салмағы.

Қысқа мерзімді жүктемелерге жататындар: адамдар салмағы;жөнделетін материалдар; жүктеме,құрылыс құрылымдарын тұрғызуында және дайындаулардың пайда болуы;қатпарлы құрылыс материалдарының және үйінді топырақтардың жүктемесі; қоғамдық және тұрғын ғимараттардың жабын жүктемелері; қар және желдің әсерінен болатын жүктеме. Ерекше жүктемелерге жататындар:сейсмикалық және жарылыс әсерінен болатын жүктеме,техникалық процестер кезінде болатын қауырт тәртіп бұзулар және әркелкі тұнба әсерлері, топырақ құрылымының өзгеруі.

Жобаланушы ғимараттардың іргетастарының негіздіктері есептеледі және салулардың шекті күй жағдайларының екінші топтан бірдей жүкті тиеуде  қолданылатын сенімділік  коэффициентінің жүктемесі (γƒ) 1-ге тең деп алынады.

Жүктеменің есепке арналған  ықтималдықтың  бір уақытты әрекетінің бірнеше  түрлері –тұрақты, уақытша, ұзақ жұмыс істейтіндер және қысқа мерзімді үйлестірулердің коэффициентін енгізеді.Қалай және барлық құрылымдар,негіздіктер және іргетастар  жоғары әрекеттерге  есеп айырысады,Максимал   жүктеме  барлық тұрақты,уақытша және ерекше күштің әсерінен  болған  жағдайда,онда мұндай үйлесімділік ерекше деп аталынады,бірақ бұл жағдайда үйлесімділік коэффициенті 0,8 тең деп қабылданған

Бұдан басқа негіздіктер мен іргетастарды есептеуде келесі коэффициенттер қолданылады:

γм , γ g – сәйкесінше,материал қасиетінің физико-механикалық сипаттамасының есептік мәнінің  ауытқуларын ескеретін,үлгілерді таңдау кезіндегі байқаусыз ауытқулардың және дәл емес анықтаулары кезінде жіберілген,топырақ пен  материалдар бойынша серпімділік коэффициенті.Бұл жағдайда сипаттаманың есептік  мәнің олардың нормалық мағынасын сәйкесінше сенімділік коэффициентіне бөлу арқылы табады.

γn  - салулар бойынша сенімділік коэффициенті,ғимараттар мен алулардың жауапкершілік деңгейін ескеруі,сонымен қатар негздіктер мен іргетастың мүмкін жағдайдағы жұмыстың есептік сұлбасының қабылданған жеткіліксіз сәйкестік.Бұл коэффициентті әдетте материалдар кедергісінің есебін анықтауда қолданады.

γс –негіздктер мен іргетастардың  жұмыс мінезі мен шартын,топырақ қасиеттерінің ерекшеліктерін ескеретін,жұмыс шарты коэффициенті.Бұл коэффициентта  материалдар кедергісінің есебін анықтауда қолданады.

Негіздіктер мен іргетастарды жобалаудын алдында : ғимараттың контрукциялық және есептік сұлбасын зерттеу, оның қаттылығын бағалау,  деформацияның шекті мәнің және мүмкін мінездемесін орнату.

Негіздіктердін отыруға сезімталдығына байланысты  барлық ғимараттар мен салулар 3  түрге бөлінеді:иілгіш,қатты және  біршама қатты. Иілгіш ғимараттар негіздіктің орын ауыстыруын бақылайды,сонда тегіс емес  отырыу пайда болғанда мұндай салулардың конструкциясында  айтарлықтай  қосымша  кернеу пайда болмайды. Осы топқа тұтасметалды қаңқалы ғимараттар мен салуларды, сукоймалардың иілгіш  тубін,жүккөтергіш конструкциясының статикалық анықталған сұлбасы бар салуларды жатқызуға болады.

Қатты салуларда тегіс емес  отырыс кезінде негіздік конструкциясында қосымша кернеу пайда болады. Көп жағдайда  отырыстар  бұл ғимараттардың  айтарлықтай  беріктік қоры есебінен қауіпсіз. Қатты салуларға: элеваторлар, доменді пештер, түтін трубалары,суберліс мұнаралар, көлемді көпір тіректері т.б.топырақ деформациясының өсуі процесінде негіздіктер мен салулар иілмейді, тегіс қатты дене тәрізді отырыс береді.

Біршама қатты салуларға бұқаралық құрылыстың көптеген нысаны жатады: рамалы кесілген темірбетон конструкциялы, жұккөтергіш қабырға мен қатты темірбетон жабылымдар,кірпіш,үлкен блокты және үлкен панельді  ғимараттар мен салулар. Жүккөтергіш конструкцияларда  қатты ғимараттарға қатысты негіздіктердің тегіс емес отыруы кезінде деформация туғызатын қосымша кернеу пайда болады.

Ғимараттар мен салулар олардың қаттылығы мен тегіс емес отыруының даму мінезіне  байланысты нездікте деформацияның келесі түрлері болуы мүмкін: иін  немесе майысу, қисаю және жантаю.

Иін және майысу(2.1сур. а,б) ғимараттың майысуы түрінде айқындалады. Мұндай деформациялар  тіктөрбұрыш  пішіндегі үлкен қаттылыққа ие  ғимараттар үшін тән.

Қисаю(2.1 сур. В,г) жақын жатқан көршілес іргетастар ғимараттар мен салулардың вертикалды қалыпта қалуын сақтау кезінде тегіс емес отыруы.Деформацияның мұндай түрі біршама қатты қаңқалы ғимараттарда байқалады.

Жантаю(еңіс)(2.1сур. д,е)- бұл біріңғай улкен іргетастардың шеткі нүктелеріндегі  отырудың әртурлілігі нәтижесінде пайда болатын вертикалды оске қатысты салудың бұралуы. Жантаю,әдетте қатты ғимараттар мен салуларға тән.

Ғимараттар мен салулардың және олардың іргетасының  жалпы деформациялық қалпы келесі деформацияның түрлерімен сипатталады:

1.Ғимараттар,салулар мен  жеке іргетастардың жалпы қатты  отырысы,оның табанындағы қандай  да бір S максималды абсолюттік  отырыс нүктесіне тең.

2. Біртекті іргетастың  үш нүктесіндегі немесе үш  іргетастың абсолютті отырысының  есептелуі бойынша  S ғимараттың  орташа отыруы.

2.1 Сурет Ғимараттар мен  құрылымдардың негізін салғандағы  деформация түрлері;а- бүгілу, б- майысу, в,г- қисаю, д,е-крен

3.i іргетасымен немесе  құрылымының крені деп,құрылымның  немесе бөлек іргетастың екі  шетіндегі нүктесінің абсолюттік  шөгінді дақтарын анықтаймыз,осылардың  арақашықтығына қатысты.

4.∆S ғимараты мен құрылымына  салыстырмалығы бірдей емес шөгінді  дақтар, қисаюмен анықталатын, майысу  мен бүгіліске қатысты. Қисаю  екі бір-біріне жақын іргетастың  арасында максималдық айырымда  жатыр, олардың осьтерінің ара  қашықтығына қатысты. Салыстырмалы  майысу және бүгілу майысу  стреласымен анықталады,бүгілетін  ғимараттар мен құрылымдардың  ұзындығына қатысты.

Негіздер мен іргетастарды жобалағанда шарттың орындалуын қадағалау керек, осыдан шөгінді дақтар (осадки), есеппен орналастырылған, олардың шекті мәнінен аспауы керек, регламенттелген СНиП РК ғимарат пен құрылымның үлгісін есепке ала отырып:

S≤Su                      ∆S/L≤(∆S/L)u               i≤iu

Мұнда Su ; (∆S/L)u; iu-шекті мүмкіндік мәндер, осыған сәйкес, абсолюттік, орташа шөгінді дақтар және салыстырмалы бірдей емес шөгінділер  және кренді 1-кестеден қараймыз.

Негіздердің шекті деформациясы

1 кесте

Құрылымдардың атауы	Салыстырмалы біркелкіліксіз немесе бірдей емес шөгінді дақтар,(∆S/L)u	Кренiu	Орташа шөгінді дақтар                    S,см	Максималды абсолютті шөгінді дақтар Su,см
1)Өндірістік және азаматтық  бір қабатты және көп қабатты  ғимарат толық каркаспен:темірбетон; болатты	0,002 0,004	- -	- -	8 12
2)Ғимарат және құрылымдар,конструкциясына  ешқандай біркелкісіз шөгінді  дақтар әсер етпейді.	0,006	-	-	15
3)Көпқабатты каркассыз  ғимараттар көтергіш қабырғалармен: үлкен панельдер; үлкен блоктар және тас қалаулар қаптаусыз; қаптаулы,сонын ішінде темірбетон белдіктер құрылысымен.	0,0016   0,002   0,0024	0,005   0,005   0,005	10   10   15	- -   -
4)Элеваторлар құрылымы  темірбетон конструкциялардан: жұмыс ғимараты және силосты корпус монолитті конструкцияның бір іргетасты плитада; тағы да,құрама конструкция; бөлек тұратын жұмыс ғимараты;	- - - - -	0,003 0,003 0,004 0,004 0,004	40 30 40 30 25	- - - - -
5) Түтін құбырлары биіктікпен,м: H≤100 100<H≤200 200<H≤300 H>300	- - - -	0,005 1/2H 1/2H 1/2H	40 30 20 10	- - - -
6)Қатты құрылымдар биіктігі 100 м-ге дейін,және пп.4 және 5-тен  басқа.	-	0,004	20	-