Специальные вопросы проектирования основания и фундаментов

Airat_OiF_spetskurs.dwg

кв.жд по ул. Школьная
Погружение свай производить дизель молотом
ИС гр.04-404 03-14154 КП
Главный корпус картонно-
Основания и фундаменты
Ситуационный план. Геологические
разрезы.Фрагменты планов фунда-
ментов. Фундаменты ФМЗ-1
Объемно-планировочное и
Задание на проектирование
Обоснование выбранных способов
1 Схема стоянок крана
на тему: "Возведение одноэтажного промышленного здания
Казанский Государственный архитектурно-строительный университет
Министерство образования РФ
конструктивное решения здания
Ведомость объема работ конструк-
2 Монтаж плит покрытия
3 Монтаж стеновых панелей
Выбор монтажного крана
Ведомость объемов работ
Выбор монтажного крана
а) Монтаж колонн. Грузоподъемность крана (min): Q=Qэл*k=8
т; Высота подъема крюка (min): Нкр=0
+3=14м. Lma Lmin=6м. Принимаем кран: ДЭК-361 с жестким гуськом. Lстр=22
м б) Монтаж ферм. Грузоподъемность крана (min): Q=Qэл*k=15
м; Высота подъема крюка (min): Нкр=9
м. Lmax=8м Lmin=6м. Принимаем кран: ДЭК-361 с жестким гуськом. Lстр=22
м в) Монтаж плит покрытия. Грузоподъемность крана (m Высота подъема крюка (min): Нкр=9
м. Lma Lmin=6м. Принимаем кран: ЭК-361 с жестким гуськом. Lстр=22
м г) Монтаж стеновых панелей. Грузоподъемность крана (min): Q=Qэл*k=3
4т; Высота подъема крюка (min): Нкр=13
м. Lma Lmin=6м. Принимаем кран: ДЭК-361 с жестким гуськом. Lстр=22
Ведомость технологических
расчетов. Выбор монтажного
Ведомость технологических расчетов
04 2. В.И. Теличенко. Технология возведения зданий и сооружений. Учебник для вузов
6с. 3. А. Кирнев: Строительные краны и грузоподъемные механизмы. Издательство Феникс
ЕНиР сборник Е4 "Монтаж сборных и устройство монолитных железобетонных конструкций". Госстрой СССР. i0
ЕНиР сборник Е5 "Монтаж металлических конструкций". Госстрой СССР. 6. ЕНиР сборник Е22 "Сварочные работы". Госстрой СССР. 7. СП 48.13330.2011 "Организация строительства".
Количество рабочих дней
Монтаж колонн при помощи
Бетонирование стыков колонн
Сварка ферм(нижнее положение)
Монтаж плит покрытия
Сварка плит покрытия (поло-
Монтаж стеновых панелей
Герметизация стыков панелей
Монтаж оконных блоков
Трудоемкость чел.*час.
Затраты машин.-вр. маш.*час
Состав звена по ЕНиР
Сварка стеновых панелей(поло-
изделий и материалов
изделий и материалов. Монтаж колонн
В данной курсовой работе разработана технология возведения одноэтажного промышленного здания. Разрабатывается надземная часть здания. Условно принимается
что подземная часть возведена
площадка подготовлена к ведению работ
временные инженерные сети и дороги проложены. Данные для проектирования указаны в индивидуальном задании на проектирование.
Задание на проектирование
Одноэтажное промышленное здание состоит из двух блоков размерами 96х24 м. и одного 96х18 м. Отметка низа фермы 9.6м. Основной строительный материал - железобетон.
Ведомость технологических расчетов
Грузозахватные устройства и приспо-
в) Монтаж плит покрытия
г) Монтаж стеновых панелей.
Схема строповки грузов
Грузозахватные устройства
Плиты покрытия укладываются после окончательной выверки и закрепления всех нижележащих конструкций в пределах ячейки от одного конца фермы к другому
начиная со стороны ранее смонтированного пролета. Проводится крепление плит к фермам при помощи сварки
а также заливка швов между плитами и панелями цементно-песчанным раствором.
Фермы устанавливаем на оголовки колонн.Для установки фермы на опорные части колонн наносят риски осей здания
если они не были нанесены при геодезической съемке.Допустимые отклонения: смещение осей элементов на 5мм
отклонение опорных узлов ферм на 20мм
отклонения расстояний между верхними поясами ферм на 25мм. Строповка ферм осуществляется в узлах верхнего пояса с использованием траверсы
Наружные стеновые панели одноэтажных промышленных зданий монтируют обычно на всю высоту здания последовательно в каждом шаге колонн после окончания монтажа всех элементов каркаса здания. Специальной разбивки для монтажа стеновых панелей не выполняют
т.к. их монтируют ориентируясь на оси колонн. Не требуется и временное крепление панелей
т.к. при монтаже их сразу крепят сваркой закладных деталей панелей к закладным деталям колонн или опорным столикам.
Колонны монтируют с помощью групповых или индивидуальных кондукторов и захватных приспособлений.По данным геодезической проверки выполненных работ наносят риски осей колонн на верхние грани фундаментов. Осевые риски намечают также на подготовленных к монтажу колоннах. Подливают (при необходимости) бетоном дно стакана фундамента до проектной отметки. Стропуют
поднимают и устанавливают колонну
совмещая на весу нанесенные на нее риски с осевыми рисками. на фундаментах. Выверяют и временно закрепляют колонну при помощи кондуктора и переносных домкратов. Расстроповывают колонну и после установки в такой же последовательности ряда колонн окончательно проверяют их положение
замоноличивают колонны в стаканах бетонной смесью. Для подъема колонн применяют фрикционные захваты
универсальные стропы
полуавтоматические и другие захваты.
плит покрытия и стеновых
жение нижнее)5 раз. раб.
жение вертикальное)5 раз. раб.
Объемно-планировочное и конструктивное решения здания.
Возведение одноэтажного промышленного здания
Одноэтажное промышленное
Монтажный план 1:500
ЕНиР сборник Е5 "Монтаж металлических конструкций". Госстрой СССР. 4. ЕНиР сборник Е22 "Сварочные работы". Госстрой СССР.
Крайние колонны с шагом 6м - 54шт.
Плиты покрытия - 352шт.
Фермы стропильные 18м - 17шт.
Условные обозначения:
-место стоянки крана при монтаже
ферм и плит покрытия
Средние с шагом 12м - 14шт.
Фермы подстропильные 12м - 16шт.
Монтажный план М 1:500
Объемно-планировчное и
конструктивное решение
здания;краткое описание
при монтаже стеновых панелей;
-место стоянки крана
-место стоянки крана
монтаже плит покрытия
-место стоянки крана при
Список использованной литературы.
А.К.Караев. " Технология строительного производства.
Курсовое и дипломное проектирование." М.: Высшая школа
ЕНиР сборник Е4 "Монтаж сборных и устройство монолитных ж.б. конструкций".
ЕНиР сборник Е5 "Монтаж металлических конструкций".
ЕНиР сборник Е22 "Сварочные работы".
Возведение одноэтажпого про-
Монтажный план-схема движения и
стоянок.Список литературы.
место стоянки крана
при монтаже стеновых
Фермы стропильные 24м - 34шт.
Сборка оконных блоков
Стена в грунте.Каркасы.
Уширение фундамента.План подкосов.
Технологическая последовательность.
Конструкция уширения фундамента М1:25
План конструкции уширения фундамента М1:100
План распорок со стойками М1:500
Технологическая последовательность
Спецификация железобетонных элементов
Каркас пространственный КП-1
Труба ø355.6x8 L=4890
Схема армирования буронабивной сваи
Усиление фундамента и сооружения М1:250
План усиления фундамента и сооружения М1:250
Буроиньекционные сваи
Каркас пространственный КП-2
Каркас пространственный КП2
Труба ø244.5х 8 L=8500
Труба ø244.5х 8 L=16800
Усиление фундамента и сооружения.
Буроиньекционная свая
Шайба 1.25.01.10.016
КГАСУ ИС гр.4ПГ01у КП 0314520
проектирования основания
Очередность экскавации грунта
Схема армирования стены в грунте
- последовательность разработки грунта;
Сварке подлежат все пересечения стержней.
При устройстве стен в грунте использовать гидрофрезерное оборудование Bauer BG28
для выемки грунта с глубины до 32м и шириной 600мм.
Захватку стены в грунте армировать одним пространственным каркасом на всю
Арматурные стержни сеток и каркасов сваривать электродуговой сваркой
Здания проектируемые
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Разбивочный план по ул. Школьная
кв. жд по ул. Школьная
квартирный жилой дом

Spetskurs_Airat.docx

Министерство образования и науки РФ
Казанский Государственный Архитектурно-строительный университет
и инженерной геологии
Пояснительная записка к курсовому проекту
“ Специальные вопросы проектирования основания и фундаментов”
Проектирование стены в грунте . 4-13
Обеспечение устойчивости ограждения глубокого котлована при экскавации грунта открытым способом 14-19
Проектирование фундамента зданий возводимых вблизи с существующим зданием 20-23
Проектирование усиления фундамента 24-27
Проектирование усиления фундамента увеличением площади подошвы ..28-35
Проектирование усиления фундамента буроинъекционными сваями .36-39
Список использованной литературы 40
тип ФМЗ: ленточный бутовый NII=80кНм2 bf=0.8 м
А1=30м В1=12м Н1=65м d1=15м
тип ФГЗ: столбчатый NII=1000кНм2 MII=80 кН*м Аf=59 м2
А2=72м В2=24м Н2=27м d2=24м
-е ограждение Н3=8м q=100кПа
Удельный вес частиц просадочного грунта (породы) 275кНм
Удельный вес просадочного грунта (породы) 164 кНм
Природная влажность грунта W=015 д.е. или 15%
Влажность грунта на границе текучести W=022 д.е. или 22%
Влажность грунта на границе текучести W=017 д.е. или 17%
Модуль деформации грунта природной влажности Е=17МПа=17000кПа
Модуль деформации грунта в водонасыщенном состоянии Еsat=12МПа
Значение относительной просадочности при давлениях P кПа: при Р=50 кПа - =0015; при Р=100 кПа - =002; при Р=200 кПа - =0039; при Р=300 кПа - =0041.
Удельное сцепление минеральных частиц просадочного грунта природной влажности С=2512 кПа
Угол внутреннего трения просадочного грунта природной влажности =2620
Схема литологического разреза грунтовых пород строительной площадки
Наименование инженерно-геологических
Эскиз литологического разреза
Песок средней плотности
Рис. 1. Фасады и планы существующего и проектируемого зданий.
Проектирование стены в грунте
=15м; =8 м; S=3м; =35 м; 08 м; q=100 кПа;
вид грунта – суглинок; 164 кНм; С=2512 кПа; =2620.
Определить глубину заделки стены в грунте ниже дна котлована h.
Определить продольное усилие в распорке и подобрать сечение.
Подобрать толщину стены в грунте и площади сечения требуемой арматуры.
Условный угол проекции пригрузочного давления q на стенку принимается равным (от вертикали):
Координата точки начала эпюры активного давления грунта:
Учитывая что выше этой точки грунт не оказывает давления на стенку распорку целесообразно устанавливать на уровне этой точки или ниже. Поэтому в расчетной схеме распорка установлена на уровне 305м от уровня поверхности земли. В данной расчетной схеме неизвестными величинами являются Np Еа Ер и h.
2. Определение глубины заделки h
Для определения глубины заделки стены в грунте ниже дна котлована h используем метод маятника (метод Э.К.Якоби) и составим уравнение равновесия моментов относительно точки 0 которое запишется в виде:
Уравнение равновесия относительно точки А:
Запишем выражения для определения каждой из величин входящих в уравнение (3).
Равнодействующая бокового давления возникающего от фундамента здания № 1
здесь Нq- проекция ширины фундамента здания № 1 B1 - (полосы с пригрузом q) на стену в грунте:
Рис. 2. Расчетная схема стены в грунте
Расстояние от поверхности земли до начала эпюры бокового давления от фундамента здания №1 (пригруза q) на стену в грунте:
Расстояние от центра тяжести эпюры до точки 0
Выражение для определения равнодействующей активного давления грунта на подпорную стенку будет иметь вид:
Расстояние от равнодействующей активного давления грунта Еа до точки 0 определится по выражению:
Равнодействующая пассивного давления при этом будет иметь вид:
Подставляем полученные выражения в формулу
Решая уравнения находим что при h=191 м .
Составим уравнение проекций усилий на горизонталь:
3. Подбор толщины стены в грунте и площади поперечного сечения продольной рабочей арматуры
Для определения площади поперечного сечения продольной рабочей арматуры построим эпюру изгибающих моментов по высоте подпорной стенки начиная с точки 0.
=5554*31-(164*615*tg337-2*167*tg337)*316=13597кН*м
=5554*37-(164*(615+122)tg337-2*167*tg337)*376-
-100*tg337*128 = 13593 кН*м.
=5554*43-(164*(615+12)tg337-2*167*tg337)436-
-100*tg337*122=11014кН*м.
=5554*4625-(164*(4625+305)tg337-2*167*tg337)*46256-
-100*tg337*12*(8-615)2 = 8722кН*м
=5554*495-(164*8*tg337-2*167*tg337)*4956-
-100*tg337*12*(8-615-122) = 6073 кН*м
=5554*595-(164(8+22)tg337-2*167*tg337)*5956-
-100*tg337*12*(8-615-122+22)+164*22*tg563*224+2*167*tg563*28= 428 кН*м.
На уровне низа стены в грунте M7=0;
Рис. 3. Эпюра изгибающих моментов в стенке (кН*м)
Таким образом максимальное значение изгибающего момента в стенке
Назначаем толщину стены в грунте из условия
T=120(8+2)=05м принимаем t=06м. При этом рабочая высота сечения составит : t0=t-as=06-0.06=0.54 м.
Определяем требуемую площадь:
Шаг стержней 200 мм. Принимаем конструктивно 520 мм (А=1571 см).
Конструкция стены в грунте дана в графической части проекта.
Обеспечение устойчивости ограждения глубокого котлована при экскавации грунта открытым способом.
1. Конструирование фундамента глубокого заложения
Рис. 4. Конструирование ФГЗ.
2.Расчет несущей способности
фундамента глубокого заложения
Несущую способность 1 п. м. «стены в грунте» на вертикальную нагрузку определяем по аналогии с буронабивными сваями с учетом уменьшения сил трения и сцепления на контакте «стена – грунтовой массив»:
Слои грунтов разбиваем на расчетные участки мощностью не более 2 м и определяем расчетные сопротивления слоев на боковой поверхности стены для внешней поверхности стены:
для 1-го участка при z1=1 м f1=35 кПа
для 2-го участка при z2=3 м f2=48 кПа
для 3-го участка при z3=5 м f3=56 кПа
для 4-го участка при z4=7 м f4=60 кПа
для 5-го участка при z5=9 м f5=635 кПа
для 6-го участка при z6=11 м f6=664 кПа
для 7-го участка при z7=13 м f7=692 кПа
Расчетные сопротивления слоев на боковой поверхности стены для внутренней поверхности стены:
для 1-го участка при z1=9 м f1=635 кПа
для 2-го участка при z2=11 м f2=664 кПа
для 3-го участка при z3=13 м f3=692 кПа
Несущая способность1 п. м. стены при этом составит:
=23220355 > =1728000
Вывод: Несущей способности фундамента глубоко заложения достаточно
3.Расчет осадки фундамента глубокого заложения
Среднее давление под фундаментом проектируемого здания:
Определяем вероятную осадку фундамента проектируемого здания:
Точка О-на поверхности земли: ; ;
Точка 1-на уровне дна котлована:
Точка 2-на на уровне подошвы стенки
Точка 3-ниже подошвы стенки на 10 м
Определяем дополнительное вертикальное давление на основание здания по подошве фундамента:
Разбиваем толщу грунта под подошвой фундамента на элементарные подслои толщиной:
Определяем дополнительные вертикальные нормальные напряжения на глубине от подошвы фундамента:
Где - коэффициент рассеивания напряжений для соответствующего слоя грунта зависит от формы подошвы фундамента и соотношений:
По полученным данным строим эпюру дополнительных вертикальных напряжений от подошвы фундамента.
Расчеты сводим в таблицу затем строим эпюру дополнительных вертикальных напряжений от подошвы фундамента.
Определяем величину общей осадки по формуле:
где =08 – безразмерный коэффициент;
-среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения от подошвы фундамента в
- толщина E – модуль деформации слоя грунта;
n – количество слоев на которые разбита сжимаемая толща основания.
Вывод: условие не выполняется осадки здания превышают допустимых значений. Требуется улучшение свойств грунтов основания ( это в рамках курсового проекта не рассматривается)
Обеспечение устойчивости ограждения глубокого котлована
Рис.7. Схема устройства распорок.
Расчетная схема распорок.
Распорки установлены с шагом S = 4м. При этом усилие в одной распорке составит:
Определим требуемую площадь поперечного сечения распорки. Конструкцию распорки принимаем в виде стальной трубы. В первом приближении коэффициент продольного изгиба принимаем равным ф = 05.
По сортаменту электросварных прямошовных труб по ГОСТ 10704-91 подбираем трубу ф 530х5;
Определяем гибкость:
Определяем значение изгибающего момента в середине пролета распорки от собственного веса:
Определяем значение максимального прогиба распорки от собственного веса:
Определяем значение дополнительного изгибающего момента возникающего от продольного изгиба:
Проверяем трубу на внецентренное сжатие (сжатие с изгибом):
Условие выполняется следовательно расчет произведен верно.
Б)Распорки со стойками
Рис.7. Схема устройства распорок со стойками.
Расчетная схема распорок со стойками.
По сортаменту электросварных прямошовных труб по ГОСТ 10704-91 подбираем трубу ф 3556х6;
Рис.7. Схема устройства подкосов.
Расчетная схема подкосов.
Подкосы установлены с шагом S = 6м. При этом усилие в одном подкосе составит:
Определим требуемую площадь поперечного сечения подпорки. Конструкцию распорки принимаем в виде стальной трубы. В первом приближении коэффициент продольного изгиба принимаем равным ф = 05.
По сортаменту электросварных прямошовных труб по ГОСТ 10704-91 подбираем трубу ф 168х7;
Рис.7. Схема устройства анкеров.
Расчетная схема анкеров.
Анкера установлены с шагом:
где D – диаметр уширения анкера:
При этом усилие в одной распорке составит:
Расчетная несущая способность анкера по грунту определяется по формуле:
где γc = 08 - коэффициент условий работы;
γcR = 07 - коэффициент условия работы зависящий от способа
γcf = 09 - коэффициент условия работы зависящий от способа проходки
α1 = 95 α2 = 186 – коэффициенты зависящие от угла внутреннего трения
D = 150 мм – диаметр уширения анкера;
dт = d = 50 мм – диаметр тяги;
f – расчетное сопротивление слоя на боковой поверхности уширения
при h = 305 м f = 48 кПа
Таким образом расчетная рабочая нагрузка допускаемая на анкер равна:
где γn – коэффициент надежности по назначению сооружения равной 12 для
Условие выполняется следовательно подобранной площади сечения достаточно для восприятия усилий в распорке.
Вывод: для обеспечения устойчивости ограждения глубокого котлована можем принять устройство распорок распорок со стойками подкосов или анкеров. Принимаем распорки со стойками как экономически более выгодный вариант (т.к. есть возможность повторного использования после демонтажа и небольшая недогрузка).
Проектирование фундаментов зданий возводимых вблизи существующих зданий
1. Влияние строительства здания №2 на осадки существующего здания №1
Определим дополнительные осадки в 3х точках которые находятся в разной приближенности к линии примыкания нового здания к существующему. Затем по ним построим эпюры дополнительной осадки существующего здания от действия возводимого.
Дополнительная осадка точки наиболее приближенной к линии примыкания нового здания к существующему S1доп определяется по формуле:
Здесь kr – коэффициент учитывающий тип распорной системы
(kr =1 – для стальных труб);
v – коэффициент Пуассона грунта (v = 035 – для суглинков);
q – давление под подошвой фундамента:
EJ = 31107 кНм2 – жесткость для 2-этажных зданий;
Hк = 8 м – высота котлована;
φ(x) – координата х по плоскости:
x = 0 – расстояние от рассчитываемой точки существующего здания до возводимого.
Для остальных 3х точек дополнительная осадка рассчитывается аналогично только у φ(x) значение разное для каждой точки.
Дополнительная осадка точки 2 - S2доп:
x = B14 = 3 м – расстояние от рассчитываемой точки существующего здания до возводимого.
Дополнительная осадка точки 2 – S3доп:
x = B12 = 6 м – расстояние от рассчитываемой точки существующего здания до возводимого.
Дополнительная осадка точки наиболее отдаленной от линии примыкания нового здания к существующему S3доп:
x = B1 = 12 м – расстояние от рассчитываемой точки существующего здания до возводимого.
Условие не выполняется дополнительная осадка существующего здания от влияния возводимого превышает предельно допустимую величину.
2. Влияние строительства здания №2 на перекос существующего здания №1
Дополнительный перекос существующего здания от действия возводимого:
где S1доп – осадка точки существующего здания находящейся возле линии его
примыкания к проектируемому;
Sxдоп – осадка точки существующего здания отстоящей от линии его
примыкания к проектируемому на расстоянии х;
x – характеристическое расстояние (расстояние от грани здания
лежащей рядом с новым зданием до первого проема):
Условие не выполняется дополнительный перекос существующего здания от влияния возводимого превышает предельно допустимую величину.
3. Влияние строительства здания №2 на крен существующего здания №1
Дополнительный крен существующего здания от действия возводимого:
S3доп – осадка точки существующего здания находящейся на стороне
противоположной линии примыкания к проектируемому зданию.
Условие не выполняется дополнительный крен существующего здания от влияния возводимого превышает предельно допустимую величину.
Исходя из этих условий делаем окончательный вывод:
Взаимовлияние зданий значительно. В связи с тем что полученные значения существенно больше дополнительных значений возникает необходимость выполнения компенсирующих мероприятий.
Устройство защитных мероприятий в виде «стены в грунте» или шпунтов нецелесообразно и не эффективно если мало расстояния между существующим зданием и новым. Поэтому в качестве компенсирующих мероприятий принимаем следующие:
а. Усиливаем фундаменты существующего здания при помощи буроинъекционных свай (dmin = 159 мм).
Превентивное усиление несущих стен здания при помощи стальных арматурных тяжей.
В нашем случае выполняем оба варианта. В рамках КП все размеры усиливающих конструкций берем конструктивно.
При усилении фундаментов существующего здания используем буроинъекционные сваи диаметром dсв = 159 мм длиной lсв = 6 м и устанавливаем их с шагом Sсв = 2 м. Класс бетона свай - В20.
А при усилении несущих стен здания используем арматурные тяжи ø25 А500 стальные прокатные уголки 100х100х10 и стальную пластинку
0х50х8 в качестве соединительной планки.
Конструктивные схемы усиления показаны в графической части проекта.
Проектирование усиления оснований и фундаментов
– Характеристики здания и фундаментов:
n1 = 5– количество существующих этажей;
n2 = 3– количество надстраиваемых этажей;
LH =23 – отношение длины здания к высоте;
А = 31 м2 – грузовая площадь;
tст = 640 мм – толщина стены;
hэт = 33 м – высота этажа;
d = 18 м – глубина заложения фундамента;
bf = 14 м – ширина подошвы фундамента;
hf = 350 мм – высота плитной части фундамента;
tf = 600 мм – толщина стены фундамента из бетонных блоков бетон – В10;
Рабочая арматура плитной части фундамента – ø10 А400;
S = 150мм – шаг стержней;
Бетон плитной части – В15.
– Нагрузки действующие на здание:
Р1 = 43 кНм2 – вес 1 м2 покрытия;
Р2 = 64 кНм2 – вес 1 м2 перекрытия;
Р3 = 20 кНм2 – полезная нагрузка на 1 м2 перекрытия;
Р4 = 168 кНм2 – нормативное значение снеговой нагрузки;
γок = 173 кНм3 – удельный вес ограждающих конструкций;
γmt = 20 кНм3 – удельный вес материала фундамента.
– Инженерно-геологические условия строительной площадки:
ИГЭ-1 – суглинок тугопластичный со следующими характеристиками:
h1 = 6 м – мощность слоя;
γII = 154 кНм3 – удельный вес грунта;
γs = 275 кНм3 – удельный вес частиц грунта;
W = 19% – влажность грунта;
IL = 04 – показатель текучести;
Е = 12 МПа – модуль деформации;
сII = 10 кПа – удельное сцепление;
φII = 13о – угол внутреннего трения.
ИГЭ-2 – глина полутвердая со следующими характеристиками:
φII = 29о – угол внутреннего трения;
h2 = 8 м – мощность слоя;
γII = 183 кНм3 – удельный вес;
IL = -02 – показатель текучести;
Е = 22 МПа – модуль деформации грунта.
Рис. 9. Расчетная схема здания.
2. Сбор нагрузок на фундаменты
Определяем нагрузку на 1 п.м. фундамента от существующих этажей.
Nпокр = Р1 А = 43 31 = 1333 кН;
Nпер = Р2 А n1 = 64 31 5 = 992 кН;
Nст = tст lст hэт γок n1 = 064 10 33 173 5 = 18269 кН
от веса фундамента и грунта:
Nф = γmt d bf lf = 20 18 14 10 = 504 кН
здесь lf – длина фундамента принимается равной 1 м.
Итого Nпост = 34562 кН.
от полезной нагрузки на перекрытия:
Nполез = Р3 А n1 n1 = 2 31 5 067 = 2077 кН
где n1 – коэффициент сочетания учитывающий неодновременность
загружения всех перекрытий определяется по формуле:
здесь n1 – количество существующих этажей;
А1 = 1 – коэффициент сочетания учитывающий размеры грузовой
от снеговой нагрузки:
Nсн = Р4 А = 168 31 = 521 кН
Итого Nврем = 2599 кН.
Итого от существующего здания:
Определяем нагрузку на 1 п.м. фундаментов после надстройки дополнительных этажей.
Nпер = Р2 А (n1 + n2) = 64 31 (5 + 3) = 15872 кН;
Nст = tст lст hэт γок (n1 + n2) = 064 10 33 173 (5 + 3) = 2923 кН
Итого Nпост = 51475 кН.
Nполез = Р3 А n2 n1 = 2 31 8 061 = 3026 кН
здесь n2 – общее количество существующих и надстраиваемых этажей;
от снеговой нагрузки:
Итого Nврем = 3547 кН.
Итого: после надстройки:
Определяем дополнительную нагрузку возникающую при надстройке дополнительных этажей (на 1 п.м.):
Определяем момент возникающий от первого снизу перекрытия опирающегося на стены:
МII = N1п e0 = 2604 024 = 616 кНм
N1п = Р2 А + Р3 А = 64 31 + 2 31 = 2604 кН;
e0 = tст 2 – lз 3 = 064 2 – 025 3 = 024 м.
Рис.5.2. Схема к определению эксцентриситета е0
3. Проверка прочности существующего здания
Определяем нагрузку на обрез фундамента:
от существующих нагрузок:
после надстройки дополнительных этажей:
где γf = 12 – коэффициент надежности по нагрузке.
Определяем среднее давление на фундамент от существующих и проектируемых нагрузок:
Определяем расчетное сопротивление бетона фундаментных блоков сжатию (по табл. 6.8 СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения". Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003):
Rb = 6 мПа = 6000 кПа (для бетона класса В10).
Проверяем прочность фундамента на сжатие исходя из условия:
где Rф – расчетное сопротивление сжатию фундамента принимаем Rф = Rb.
Условие выполняется следовательно прочность фундамента на сжатие от действия существующих и проектируемых нагрузок обеспечена.
Достаточность площади сечения рабочей арматуры As подошвы фундамента определяем из расчета на изгиб консольного выступа плитной части фундамента исходя из условия:
где Mk – изгибающий момент в сечении I-I консольного выступа плиты
фундамента проходящей по грани фундаментной стены;
h0 – рабочая высота рассматриваемого сечения от верха плиты
фундамента до центра рабочей арматуры.
Для определения момента Mk вычисляем краевые давления под подошвой фундамента и давления в сечении I-I:
Определяем момент в сечении I-I:
Проверяем достаточность площади сечения рабочей арматуры подошвы фундамента:
при существующих нагрузках:
Условие выполняется следовательно площадь сечения рабочей арматуры подошвы фундамента достаточна для восприятия существующих и проектируемых нагрузок.
4. Проектирование усиления фундамента увеличением площади подошвы
Определяем среднее давление под фундаментом от существующих нагрузок:
Определяем расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента без учета уплотнения грунта под нагрузкой:
где с1 и с2 –коэффициенты условий работы с1 =120 и с2 =1;
k = 1 - коэффициент т.к. прочностные характеристики грунта определены испытаниями;
М Мq Mc - коэффициенты зависящие от угла внутреннего трения несущего слоя грунта для = 14 - М = 032 Мq = 230 Mc = 484;
kz = 1 – коэффициент учитывающий ширину фундамента.
Определяем расчетное сопротивление грунта с учетом уплотнения под длительной нагрузкой:
где ms – коэффициент учитывающий изменение физико-механических
свойств грунтов оснований за период эксплуатации:
гдеSR - величина осадки при давлении по подошве равном значению R;
Sumax - предельная осадка для данного вида здания по табл.П.6.1 прил.6 (табл. Д.1 СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*).
Определяем осадку фундамента при давлении по подошве равном значению R методом послойного суммирования.
Вычисляем ординаты эпюр природного давления zg и вспомогательной эпюры 05zg:
-на уровне поверхности земли:
-на уровне подошвы фундамента:
zgо = 1II d = 151 18 = 2718 кПа;05zgо = 1359 кПа;
-на границе первого слоя:
zg1 = zgо + 1II (h1 - d) = 2718 + 151 42 = 906 кПа;05zg1 = 453 кПа
-на границе второго слоя:
zg2 = zg1 + 2IIh2 = 906 + 183 8 = 237 кПа;05zg2 = 1185 кПа;
Определяем значения и строим эпюры вертикальных напряжений от внешней нагрузки и от собственного веса вынутого в котловане грунта.
Разбиваем толщу грунта под подошвой полосы нагружения на элементарные слои:
Для удобства все вычисления ведем в табличной форме (табл.5).
Расчет осадки ведем в пределах сжимаемого слоя (на глубину Нс=29м):
Условие не выполняется следовательно прочность грунта основания не обеспечена.
Проверяем необходимость в уширении фундамента при реконструкции здания связанной с надстройкой двух этажей:
Условие не выполняется следовательно необходимо увеличить ширину подошвы фундамента.
Вычисляем недостающую площадь подошвы фундамента:
В связи с тем что рассчитывался ленточный фундамент получим значение требуемого уширения
bd = Аd 1п.м. = 29 м.
Ширину банкет из условия минимальных размеров примем с двух сторон по 160 см высоту банкет – hb = 15 м.
Дополнительная нагрузка от уширения:
Вычисляем расчетное сопротивление грунта с учетом уширения (изменения ширины подошвы):
Вычислим краевые напряжения по подошве усиленного фундамента:
Недогрузка основания фундамента составляет:
Окончательно принимаем ширину фундамента b = 4.6 м (ширина банкет с каждой стороны по 1.6 м).
Рис.12. Схема уширения фундамента.
Вычисляем расчетную дополнительную осадку фундамента Sad после надстройки с учетом уширения подошвы фундамента и полную осадку с учетом надстройки S.
Проверяем выполнения условий:
Sad = 2.81-2.46=035 см ≤ Sadu = 3 см. S ≤ Sumax
где Sadu - предельная дополнительная деформация основания фундаментов реконструируемых сооружений (табл. Е.1. и Ж.1 СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*).
Определяем требуемый размер сечения разгружающей балки. Находим изгибающий момент в сечении проходящем через поверхность контакта стены с монолитным банкетом принимая что вся нагрузка от реакции основания под банкетами воспринимается балкой:
Принимаем балку из прокатного двутавра. При этом требуемый момент сопротивления:
По сортаменту выбираем I №45 (Wx = 1231 см3) с шагом 1 м.
Проверяем бетон стены фундамента над разгружающей балкой на смятие (местное сжатие) по формуле:
где Nc – сжимающая сила от разгружающей балки;
Rbloc – расчетное сопротивление кладки на смятие:
Abloc – площадь смятия:
– коэффициент полноты эпюры давления на кладку от местной нагрузки при использовании жесткой разгружающей балки давление распределена по всей толщине кладки = 1;
φb – коэффициент определяемый по формуле:
Аbmax – расчетная площадь сечения при площади смятия включающей всю толщину стены определяется по формуле:
h – толщина стены фундамента;
b – ширина местной нагрузки (двутавра).
Условие выполняется следовательно прочность бетона фундамента на смятие над разгружающей балкой обеспечена.
5. Проектирование усиления фундамента буроинъекционными сваями
Расчетное сопротивление грунта с учетом уплотнения составляет:
Давление под подошвой фундамента после реконструкции:
Определяем нагрузку передаваемую на буроинъекционные сваи (на 1 п.м. длины фундамента):
Выполним усиление фундамента с помощью буроинъекционных свай.
Принимаем диаметр свай ø200мм длину свай ниже подошвы фундамента l = 6 м.
Рис. 10. Расчетная схема несущей способности одиночной сваи.
Определяем несущую способность одиночной сваи по формуле:
где γc = 09 – коэффициент условий работы;
γcR = 08 – коэффициент условий работы для свай с опрессовкой опирающихся на суглинки;
γcf = 09 (инъекция в сухие скважины);
R = 120333 кПа – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;
А = 00314 м2 – площадь поперечного сечения сваи;
u = 0628 м – периметр сваи;
fi – расчетное сопротивление грунта по боковой поверхности свай:
f1 = 222 кПа;h1 = 1 м;
f2 = 262 кПа; h2 = 1 м;
f3 = 276 кПа; h3 = 1 м.
f4 = 296 кПа;h1 = 1 м;
f5 = 586 кПа; h2 = 1 м;
f6 = 595 кПа; h3 = 1 м.
Тогда несущая способность сваи составит:
Расчетная нагрузка допускаемая на сваю при этом:
где γn = 14 – коэффициент надежности.
Определяем конструктивную схему сопряжения свай с существующим фундаментом. Выбираем схему с устройством монолитного ростверка из бетона класса В15.
Найдем требуемое количество свай на 1 п.м. усиливаемого фундамента:
где hp – высота ростверка принимаем 06 м;
bp – ширина ростверка без учета толщины стены определяем как:
т.е. по 065 м с каждой стороны;
γm – удельный вес материала (железобетона) ростверка;
Определяем шаг свай учитывая что подводка свай производится с обеих сторон (попарно):
Принимаем шаг свай 06 м.
Рис.15. Схема усиления фундамента буроинъекционными сваями.
Выполняем проверку устойчивости свай исходя из условия NcrND ≥ 3:
где γ0 – коэф-т влияния грунта на устойчивость принимается равным 2;
l0 – расчетная длина полуволны изгиба сваи:
Ib – момент инерции бетонного сечения:
Is – момент инерции арматуры относительно центра тяжести сваи:
А – площадь сечения рабочей арматуры сваи;
d – диаметр арматуры;
a – расстояние до центра тяжести;
Е – модуль упругости мелкозернистого бетона Е = 22000 МПа;
e – соотношение случайного эксцентриситета к диаметру свай:
но принимается не менее чем emin.
Условие выполняется следовательно устойчивость сваи обеспечена.
Производим расчет поперечной растянутой арматуры соединяющий ростверк с существующим фундаментом (как правило шаг поперечной арматуры принимается 400-600 мм диаметр 20 – 32 мм)
Находим изгибающий момент в сечении проходящем через поверхность контакта стены с монолитным ростверком от реакции буроинъекционной сваи:
Определяем требуемую площадь арматуры:
По сортаменту по конструктивным требованиям на 1 п.м. принимаем 4ø32 А400 (As = 3217 см2) с шагом S = 250 мм. Верхняя поперечная (сжатая) арматура принимается такая же. Верхнюю и нижнюю поперечную соединительную арматуру располагаем в шахматном порядке.
Производим расчет продольной рабочей арматуры ростверка. Железобетонный ростверк представляет собой неразрезную балку пролетом 15 м. Максимальный изгибающий момент в неразрезной балке можно определить по формуле (для крайнего пролета):
Определяем требуемую площадь рабочей арматуры:
По сортаменту по конструктивным требованиям принимаем 2ø16 А400 (As = 402 см2).
Проверяем бетон стены фундамента над поперечными (соединительными) стержнями арматуры на смятие (местное сжатие) по формуле:
– коэффициент полноты эпюры давления на кладку от местной нагрузки при использовании жесткой разгружающей балки давление распределена по всей толщине кладки = 075;
b – ширина местной нагрузки (диаметр стержней арматуры).
Условие выполняется следовательно прочность бетона фундамента на смятие над соединительными арматурными стержнями обеспечена.