ОиФ Фабричный корпус г. Челябинск

графическая часть.dwg

Песок средней крупности
Фундамент на естественном основании
Фундамент на искуственном основании (песчаной подушке)
Фундамент на забивных сваях
Фундаменты под колоны фабричного корпуса запроектированы в виде отдельных фундаментов на естественном основании. Несущим слоем является супесь пылеватая с модулем деформации E = 10 МПа. Проект фундаментов разработан в соответствии и требованиями СП20.13330-2016;СП22.13330-2016;СП24.13330-2011;СП63.13330-2018. 2. На чертеже указаны относительные высотные отметки. За относительную высотную отметку +0
0 принята отметка чистого пола первого этажа
что соответствует абсолютной высотной отметке +6
0 3. Использовались фундаменты марок ФБ15-1 и ФА1-1 по ГОСТ 19804.2-79. 4. Организацию строительства выполнять в соответствии с СП 48.13330-2019. Геодезические работы выполнять в соответствии с СП 126.13330-2012. 5. В качестве грунта обратной засыпки оспользовать песок средней крупности уплотняемый слоями: на расстоянии 0
м от фундамента слоями по 1
м с помощью грунтоуплотняющей машины; в непоследственной близости в фундаменту с помошью трамбовок марок ИЭ-4505 и ИЭ-4502
а также ручных трамбовок
трамбование грунта производят слоями по 0
начиная с краев трамбуемой площади с последующим приближением к ее середине.Каждым последующим ударом трамбовки должна захватываться часть уже уплотненной площади. 6. При производстве работ по устройству фундаментов на естественном основании руководствоваться требованиями СП 45.13330; CП7 70.13330;СНиП 12-03;СНиП 12-04.
Технико-экономические показатели вариантов фундаментов
Фундамент на искусственном основании
Удельный вес грунта γI
Угол внутреннего трения φI
Удельное сцепление сI
Удельный вес рунта γII
Угол внутреннего трения φII
Удельное сцепление cII
Удельный вес твердых частиц грунта γs
Влажность на границе текучести wL
Коэффициент фильтрации kф
Влажность на границе пластичности wP
Для рассчета по 1-ой группе предельных состояний
Для рассчета по 2-ой группе предельных состояний
Физико-механические свойства грунтов
Схема фундаментов М1:200
Спецификация фундаментов
Серия 1.412.1-6 Выпуск 0
Защитная цп стяжка 30мм
Гидроизоляция рулонная
Выравнивающая стяжка 20мм
Схема расположения фундаментов М1:200
Варианты фундаментов М1:100
Варианты фундаментов
- Песок среднезернистый
Условные обозначения:
- Суглинок пылеватый
Проектирование фундаментов фабричного корпуса

пояснительная записка.docx

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
«Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет»
Дисциплина: Основания и фундаменты
ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПЛОЩАДКИ СТРОИТЕЛЬСТВА6
ОЦЕНКА КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ СООРУЖЕНИЯ12
ВЫБОР ОСНОВНОГО ТИПА ФУНДАМЕНТА СООРУЖЕНИЯ14
ПОДСЧЕТ ОБЪЕМОВ РАБОТ И ЗАТРАТ НА ВОЗВЕДЕНИЕ ФУНДАМЕНТА32
Фундамент на естественном основании32
Фундамент на искусственном основании33
Технико-экономические показатели вариантов фундаментов35
КОНСТРУИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ ПО ВЫБРАННОМУ ВАРИАНТУ36
Проверка на неравномерность осадок45
ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ ПОДЗЕМНЫХ ЧАСТЕЙ ЗДАНИЯ46
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОИЗВОДСТВУ РАБОТ НУЛЕВОГО ЦИКЛА48
Вариант курсового проекта – 29.
Номер схемы сооружения – 2 (фабричный корпус).
Номер инженерно-геологического разреза – (9).
Район строительства – I в (г. Челябинск).
Рисунок 1 Разрез сооружения и его план с нумерацией фундаментов
Таблица 1 – Значения нормативных нагрузок на обрезы фундаментов при наиболее невыгодных сочетаниях
наименование сооружения
Вариант 2 Фабричный корпус
Рисунок 2 Схема расположения геологических скважин
Рисунок 3 Инженерно-геологические разрезы
Таблица 2 – Значения физико-механических характеристик грунтов
Характеристики грунта
Супесь пылеватая (14)
Суглинок пылеватый (10)
Удельный вес грунта кНм3:
- для расчета несущей способности I;
- для расчета деформаций II
Удельный вес твердых частиц грунта γs кНм3
Влажность на границе текучести wL
Влажность на границе пластичности wp
Коэффициент фильтрации kф смс
Угол внутреннего трения град:
Удельное сцепление кПа:
- для расчета несущей способности сI;
- для расчета деформаций сII
Модуль деформации Е МПа
Коэффициент относительной поперечной деформации
(по табл. 5.10 СП 22.13330.2016)
ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПЛОЩАДКИ СТРОИТЕЛЬСТВА
1. Дополнительные характеристики грунтов
Для каждого грунта (инженерно-геологического элемента) вычисляем следующие дополнительные физические характеристики:
а) удельный вес скелета грунта γd (отношение веса сухого грунта к занимаемому этим грунтом объему включающему поры) кНм3;
б) относительное содержание твердых частиц m (отношение объема твердых частиц к объему всего грунта) д. ед.;
в) пористость n (отношение объема пор к объему всего грунта) д. ед.;
г) коэффициент пористости е (отношение объема пор к объему твердых частиц);
д) полная влагоемкость wsat (влажность соответствующая полному заполнению пор грунта водой) д. ед.;
е) коэффициент водонасыщения Sr (отношение объема воды содержащейся в порах грунта к объему пор) д. ед.;
ж) удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды γsb кНм3;
и) число пластичности Iр (для глинистых грунтов); к) показатель текучести IL (для глинистых грунтов).
Ниже уровня подземных вод WL частицы водопроницаемого грунта (грунта с гидравлически связанными между собой порами) испытывают взвешивающее действие воды поэтому значение его удельного веса вычисляем по формуле:
где γw – удельный вес воды равный 98 кНм3; sat – удельный вес грунта при полном водонасыщении (т.е. при Sr = 1):
sat = s m + w n = d + w n.
Дополнительные характеристики ИГЭ-2 - супесь пылеватая:
Дополнительные характеристики ИГЭ-3 - супесь пылеватая:
2. Нормативная глубина промерзания грунтов
Нормативную dfn глубину сезонного промерзания грунта вычисляем по п. 5.5.3 СП 22.13330.2016:
где d0 – величина принимаемая равной для суглинков и глин 023 м; для супесей песков мелких и пылеватых – 028 м; для песков гравелистых крупных и средней крупности – 030 м; для крупнообломочных грунтов – 034 м. Для грунтов неоднородного сложения значение d0 определяют как средневзвешенное в пределах глубины промерзания; Mt – безразмерный коэффициент численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур в данном районе принимаемых по табл. 5.1. СП 131.13330.2020 «Строительная климатология».
3. Расчетные сопротивления грунтов
Для построения эпюры расчетного сопротивления R грунтов основания выбираем инженерно-геологическую колонку наиболее близкую к намечаемому пятну застройки (например по данным бурения скважины расположенной в центре площадки). Затем для каждого дисперсного грунта основания вычисляем его расчетные сопротивления R кПа используя формулу в следующем виде:
где γс1 и γс2 – коэффициенты условий работы принимаемые по таблице 5.4 СП 22.13330.2016 для грунта залегающего на глубине d;
k = 10 т.к. прочностные характеристики грунта φ и c определены непосредственными испытаниями а не приняты по таблицам приложения А СП 22.13330.2016;
Mγ Mq и Mc – коэффициенты принимаемые по таблице 5.5 СП 22.13330.2016 в зависимости от значения угла внутреннего трения грунта φII залегающего на глубине d;
kz – коэффициент принимаемый равным единице при b ≤ 10 м;
b – ширина подошвы фундамента м принимаемая равной 10 м на стадии оценки инженерно-геологических условий;
d – глубина в метрах на которой вычисляют расчетное сопротивление (отсчитывается от уровня планировки поверхности);
γII – расчетное значение удельного веса грунта залегающего на глубине d (для водопроницаемых грунтов ниже уровня грунтовых вод используют значение с учетом взвешивающего действия воды γsbII) кНм3;
γ'II – расчетное значение удельного веса грунта кНм3 залегающего в пределах глубины d;
cII – расчетное значение удельного сцепления грунта кПа залегающего на глубине d.
При наличии нескольких грунтов в пределах глубины d значение γ'II определяют как средневзвешенное:
h n – количество грунтов залегающих в пределах глубины d.
Таблица 3 – Величины для вычисления расчетного сопротивления грунтов
Значения глубины d где выполняется определение расчётных сопротивлений грунтов назначается на 03 05м выше и ниже границы слоёв.
Рисунок 4 Эпюра расчетного сопротивления грунтов
4. Заключение об инженерно-геологических условиях площадки строительства
Общая характеристика участка. Площадка строительства расположена в г. Челябинск. Участок свободен от застройки. Инженерные коммуникации и подземные сооружения под пятном застройки отсутствуют. Рельеф площадки спокойный. Абсолютные отметки природного рельефа варьируют от 60 м до 80 м.
Геологическое строение и гидрогеологические условия. Основание площадки до глубины 124 м слагают следующие инженерно-геологические элементы (ИГЭ):
ИГЭ-1- техногенный грунт
ИГЭ-2 – супесь пылеватая пластичная сильнодеформируемая (IL = 05;
Е = 10 МПа ; φII = 22 град; сII = 10 кПа);
ИГЭ-2 – суглинок пылеватый полутвердый среднедеформируемый (IL = 013 ; Е = 24 МПа ; φII = 24 град; сII = 34 кПа).
Мощность слоёв выдержана по простиранию (слои могут залегать наклонно или с выклиниваем). Мощность техногенного грунта-супесь со строительным мусором ИГЭ-1 не менее 05 м.
Мощность ИГЭ-2 супеси пылеватой варьируется от 79 до 106 м. Его подстилает суглинок пылеватый ИГЭ-3 мощностью не менее 09 м.
Уровень грунтовых вод зафиксирован на абсолютной высотной отметке 50 м (на глубине 18 м от уровня природного рельефа). Мощность водоносного горизонта составляет 13 м. Уклон поверхности водоносного горизонта 0.
Подземные воды обладающие напором отсутствуют.
Нормативная глубина сезонного промерзания: ИГЭ-1 – 211 м ИГЭ-2 – 173 м.
Инженерно-геологические разрезы представлены на рис. 2. Физико-механические характеристики грунтов сведены в табл. 2.
Грунты слагающие площадку обладают следующими особенностями:
)техногенный (насыпной) грунт- супесь со строительным мусором неоднороден по составу и свойствам неравномерно уплотнен обладает свойствами морозного пучения и не может служить несущим слоем для фундаментов на естественном основании подлежат выемке и замене на хорошо уплотненный песок средней крупности;
)Скважиной 3 вскрыт слой ила малой прочности сильной деформируемости насыщенный водой который не может быть использован в качестве естественного основания.
Для определения категории сложности инженерно-геологических условий используем Приложение Г из СП 47.13330.2016 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения».
Таблица 4 – Категории сложности инженерно-геологических условий
Геоморфологические условия
Площадка (участок) в пределах од- ного геоморфологического эле-
мента. Поверхность горизонталь- ная нерасчлененная
Геологические в сфере взаимодействия зданий и сооружений с геоло- гической средой
Не более двух различных по лито- логии слоев залегающих горизон- тально или слабо наклонно (уклон не более 0 1). Мощность выдер- жана по простиранию. Незначитель- ная степень неоднородности слоев по показателям свойств грунтов за- кономерно изменяющихся в плане и
Гидрогеологические в сфере взаимодействия
зданий и сооружений с геологической средой
Подземные воды отсутствуют или имеется один выдержанный гори-
зонт подземных вод с однородным химическим составом
Геологические и инже- нерно-геологические процессы отрицательно влияющие на условия строительства и эксплу-
атации зданий и соору- жений
Многолетнемерзлые и специфические грунты в сфере взаимодействия
ствия и изменения осво- енных территорий
Незначительные и могут не учиты-
ваться при инженерно-геологиче- ских изысканиях и проектировании
По совокупности факторов площадка строительства находится в инженерно-геологических условиях. I категории (простая).
ОЦЕНКА КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ СООРУЖЕНИЯ
Проектируемое сооружение представляет собой фабричный корпус с подвалом (см. рис. 1).
Уровень ответственности сооружения по ГОСТ 27751–2014: Нормальный
Класс сооружения по ГОСТ 27751–2014: КС-2. Геотехническая категория объекта по СП 22.13330.2016: 2
Фабричный корпус представляет собой производственное трехэтажное здание с полным железобетонным каркасом с двумя пролетами по 12 м длиной 48 м и высотой 15 м. Шаг рам каркаса 6 м. В осях «А»-«В» расположен подвал глубиной 27 м от уровня чистого пола.
Основными несущими конструкциями здания являются сборные железобетонные колонны.
Фахверковые колонны имеют размер сечения 04×04м колонны рам каркаса - 06×04м. Стены корпуса выполнены из кирпичной кладки толщиной 510 мм. Внутренняя стена выполнена из кирпичной кладки толщиной 380 мм. Стены возводятся по ленточным фундаментам.
За относительную отметку 0.000 принята поверхность чистого пола которая соответствует абсолютной высотной отметке 70 м. Фундаменты под колонны отдельные. Обрезы под стены приняты на отм. -0.150.
Для защиты навесных стен и подвала от капиллярной влаги предусматривается гидроизоляция из цементного раствора с добавлением жидкого стекла наносимая поверх фундаментных балок.
Предельные деформации фундаментов стального каркаса в соответствии с прил. Г СП 22.13330.2016: осадка su = 100 мм; относительная разность осадок (s L)u = 0002 .
В табл. 1 приведены нормативные значения изгибающих моментов M0n вертикальных N0n и горизонтальных Q0n сил передаваемых на обрезы фундаментов при основных сочетаниях (см. п. 5.2.1 – 5.2.8 СП 22.13330.2016 и п. 6.1
– 6.6 СП 20.13330.2016).
При расчетах оснований и фундаментов по первому предельному состоянию (для расчетов прочности и устойчивости) необходимо использовать значения N0I Q0I и M0I вычисляемые путем умножения соответствующих им значений N0n Q0n и M0n на коэффициент надежности по нагрузке γf. Для перехода от N0n Q0n и M0n к N0I Q0I и M0I следует использовать осредненное значение γf принимаемое равным 12.
Относительная высотная отметка планировки поверхности площадки
300 соответствует абсолютной отметке 6.800.
На рис. 4 пунктиром показано пятно застройки. Сооружение расположено так чтобы оно в меньшей степени испытывало возможные неравномерные деформации.
Разрез сооружения совмещенный с инженерно-геологическим разрезом приведен на рис. 5.
При проектировании фундамента на естественном основании несущим слоем будет являться супесь пылеватая пластичная сильнодеформируемая а при проектировании свайного фундамента – суглинок пылеватый полутвердый среднедеформируемый.
Рисунок 5 Плановая привязка сооружения
Рисунок 6 Вертикальная привязка сооружения
ВЫБОР ОСНОВНОГО ТИПА ФУНДАМЕНТА СООРУЖЕНИЯ
Разработку вариантов следует проводить для одного наиболее нагруженного и характерного фундамента заданного здания или сооружения. Для фабричного корпуса рассчитаем фундамент 2.
1. Фундамент на естественном основании
1.1. Определение глубины заложения подошвы фундамента
Глубина заложения фундаментов фабричного корпуса выбирается исходя из климатических и инженерно-геологических условий площадки строительства а также в зависимости от конструктивных особенностей здания.
Глубина заложения исходя из климатических условий:
где d – глубина заложения фундамента;
dfn – нормативная глубина промерзания грунтов определяемая по схематической карте промерзания супеси. (см. подраздел 1.2)
Глубина заложения подошвы фундамента от уровня планировки при учёте подвала:
где db – расстояние от уровня планировки до пола подвала;
hcf – толщина плиты пола подвала;
hf – ориентировочная высота фундамента.
Толщина конструкции пола подвала hcf принимается равной 02 м Согласно типовым железобетонным конструкциям здания и сооружения
для промышленного строительства: Справочник проектировщика Под общ. ред. Г. И. Бердического. – 2-е изд. 1981г. Принимаем высоту фундамента 15 м.
1.2. Определение значения расчётного сопротивления грунта R кПа в уровне подошвы фундамента при b=1 м
где c1 и c2 – коэффициенты условий работы принимаемые по таблице5.4 [2];
k – коэффициент принимаемый равным единице если прочностные характеристики грунта (II и cII) определены непосредственными испытаниями и k = 11 если они приняты по таблицам приложения Б [2];
M Mq Mc – коэффициенты принимаемые по таблице 5.5 [10];
kz – коэффициент принимаемый равным единице при b 10 м; kz = z0b + 02 при b 10 м (здесь z0 = 8 м);
b – ширина подошвы фундамента м (при бетонной или щебеночной подготовке толщиной hn допускается увеличивать b на 2hn);
II – осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учётом взвешивающего действия воды) кНм3;
– то же для грунтов залегающих выше подошвы фундамента кНм3;
сII – расчётное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента (см. 5.6.10 [2]) кПа;
d1 – глубина заложения фундаментов м бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведённая глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала. При плитных фундаментах за d1 принимают наименьшую глубину от подошвы плиты до уровня планировки;
db – глубина подвала расстояние от уровня планировки до пола подвала м (для сооружений с подвалом глубиной свыше 2 м принимается равным 2м);
1.4. Выбор типовой конструкции фундамента на естественном основании
По серии 1.412.1-6 Выпуск 0 выбираем типовой фундамент марки Ф12.3.8.
Высота фундамента составляет 15м с размерами подошвы (b площадь подошвы – 1755 м2; объем бетона – 121 м3 (см. рис.7)
1.5. Уточнение расчетного сопротивления с учетом принятой ширины подошвы фундамента b = 39 м
Рисунок 7 Конструкция типового фундамента Ф12.3.8. на естественном основании: вид спереди и сверху
1.6. Сбор нагрузок на основание
Рисунок 8 Расчетная схема к сбору нагрузок на основание отдельного фундамента для задания с подвалом
Нагрузки передаваемые на основание отдельным фундаментом под железобетонную колонну для сооружения с подвалом:
V – объем подколонника.
1.7. Проверка давления на грунт. Определение среднего давления р по подошве фундамента и сравнение его с расчётным сопротивлением грунта основания R.
кПа кПа – условие выполняется.
недогруз не превышает 10% а значит изменение размеров фундамента не требуется.
1.8. Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования
Расчет осадки фундамента на естественном основание выполняется по СП 22.13330.2016. Значение конечной осадки s фундамента рассчитывается методом послойного суммирования.
где α – коэффициент определяемый по табл. 5.8 СП 22.13330.2016 в зависимости от относительной глубины = 2zb и соотношения размеров подошвы = lb.
где α – коэффициент влияния определяемый по табл. 5.8 СП 22.13330.2016 в зависимости от относительной глубины = 2zB и соотношения размеров подошвы котлована = LB.
Нижняя граница сжимаемой толщи Hc основания располагается на глубине z = Hc отсчитываемой от подошвы фундамента где выполняется условие
Мощность сжимаемой толщи Hc = 54 м. Найденная нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации E = 10 МПа.
Таблица 5 – Расчет осадки фундамента на естественном основании
Расчетная осадка фундамента не превышает предельного значения (по табл.Г.1 прил.Г СП 22.13330.2016).
Рисунок 9 Схема к расчету осадки фундамента на естественном основании
2. Фундамент на искусственном основании (на песчаной подушке)
2.1. Выбор материала для подушки фундамента
В качестве материала подушки выбираем непучинистый песок средней крупности со следующими характеристиками:
коэффициент пористости
удельный вес песка с учетом взвешивающего действия воды кНм3
относительное содержание твердых частиц
удельный вес выше уровня грунтовых вод кНм3
песок средней плотности (по табл. Б.12 ГОСТ 25100-2011 при коэффициенте пористости е = 062 для песка средней крупности)
Модуль деформации Е = 33 МПа (по табл. А.1 прил. А СП 22.13330.2016)
Расчетное сопротивление R0 = 400 кПа (по табл. Б.2 прил. Б СП 22.13330.2016)
2.2. Выбор глубины заложения подошвы
Высота фундамента на песчаной подушке определяется с учетом конструктивных особенностей сооружения подобно тому как это делается для фундамента возводимого на естественном основании с учетом того что материал подушки не обладает пучинистыми свойствами. Высота подушки принимается от 1 2 м.
Принимаем конструктивно глубину заложения подошвы фундамента d = 44 м.
2.3. Вычисление ориентировочной площади подошвы фундамента.
2.4. Выбор типовой конструкции фундамента
По серии 1.412.1-1 Выпуск 1-2 выбираем типовой фундамент марки ФБ 63
Высота фундамента составляет 15м с размерами подошвы (b площадь подошвы – 864 м2; объем бетона – 65 м3 (см. рис.)
2.5. Уточнение расчетного сопротивления грунта с учетом принятой ширины и глубины заложения подошвы
Согласно прил. Б СП 13330.2016 при d > 2 м:
где b и d – соответственно ширина и глубина заложения проектируемого фундамента м; b0 = 1 м d0 = 2 м – соответствен но ширина и глубина заложения фундамента м которые соответствуют значению k1 = 0125 – эмпирический коэффициент для песков; k2 = 025.
2.6. Вычисление нагрузок действующих в уровне подошвы фундамента
Рисунок 10 Конструкция типового фундамента ФБ 63 на искусственном основании: вид спереди и сверху
2.7. Проверка давления на грунт
2.8. Назначение толщины песчаной подушки.
В первом приближении толщина подушки принимается п = 20 м. Для висячих подушек проверяется выполнение условия
Площадь условного фундамента Az м2 передающего на кровлю подстилающего грунта давление интенсивностью zp:
Ширина условного фундамента bz м:
Подстилающим слоем является супесь пылеватая:
93 кПа ≤ 38362 кПа условие выполнено.
Ширина песчаной подушки bп м на отметке её подошвы:
2.9 Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования
Расчет осадки фундамента на песчаной подушке выполняется по СП 22.13330.2016. Значение конечной осадки s фундамента рассчитывается методом послойного суммирования.
Мощность сжимаемой толщи Hc =57 м. Найденная нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации E = 10 МПа.
Размеры траншеи B=65 м L=48 м.
Таблица 6 – Расчет осадки фундамента на искусственном основании
Расчетная осадка фундамента не превышает предельного значения.
Рисунок 11 Схема к расчету осадки фундамента на искусственном основании
3.1 Выбор глубины заложения подошвы ростверка d
Глубина заложения подошвы свайного ростверка назначается с учетом указаний СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» в зависимости от конструктивных решений подземной части сооружения.
При наличии подвала ростверк как правило следует располагать ниже пола подвала и глубину заложения его подошвы определяют по формуле:
Принимаем глубину заложения ростверка ниже планировочной отметки на 44 м высоту ростверка 15 м.
3.2 Несущий слой грунта тип сваи и ее габариты
Согласно пункту 8.14 СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» в качестве несущего слоя выбираем суглинок пылеватый (ИГЭ-3) нижний конец свай заглубляем не менее чем на 1 м.
Сопряжение свайного ростверка со сваями предусмотрим как свободно опирающимся.
Концы свай заглубляют в крупнообломочные грунты гравелистые и крупные пески глинистые грунты с показателем текучести IL ≤ 01 не менее чем на 05 м.
Типовые конструкции забивных свай принимаем по ГОСТ 19804-2012 «Сваи железобетонные заводского изготовления. Общие технические условия». Используем забивные сваи типа С цельные с ненапрягаемой арматурой.
По серии 1.011.1-10 Выпуск 1 выбираем марку сваи С80.35-5 с характеристиками:
3.3 Определение несущей способности основания забивной висячей сваи
Несущая способность основания забивной висячей сваи определяется согласно СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» (п. 7.2.2).
где γc = 1 – коэффициент условий работы сваи в грунте; γRR = 1 – коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи; R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи кПа; A – площадь опирания сваи на грунт м2; u – наружный периметр поперечного сечения сваи м; γRf = 1 – коэффици- енты условий работы грунта на боковой поверхности сваи; f hi ≤ 2 м – тол- щина i-го слоя грунта соприкасающегося с боковой поверхностью сваи м.
Рисунок 12 Схема к расчету несущей способности сваи
Проверка при расчете свай по первой группе предельных состояния по несущей способности грунта (СП 24.13330.2011 условие 7.2):
3.4 Условное сопротивление свайного основания
где r – расстояние между осями свай согласно СП 24.13330.2011 (изм. №1 п. 8.13) r = 3d.
3.5 Ориентировочная площадь подошвы ростверка
3.6 Ориентировочный вес ростверка и грунта на ступенях
3.7 Ориентировочное количество свай
Примерное количество свай равное 8.
3.8 Конструирование свайного фундамента
Согласно СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» (изм. №1 п. 8.13) расстояние между осями висячих забивных свай должно быть не менее 3d (где d – сторона квадратного ствола сваи).
Рисунок 13 Конструкция свайного фундамента
3.9 Нагрузки передаваемые ростверком на свайное основание
Нагрузки передаваемые на свайное основание ростверком под железобетонную колонну для сооружения с подвалом:
Для засыпки пазух котлована выбираем песок средней крупности со следующими характеристиками:
3.10 Фактические нагрузки на сваи в ростверке
где yi – расстояние от главной оси x плана свай до продольной оси каждой сваи м.
– условие выполняется.
3.11 Осадка свайного фундамента
Рассчитываем осадку свайного фундамента в соответствии с указаниями СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» с учетом изм. №1 и №2. Для расчета осадки используются нагрузки по 2-ой группе предельных состояний.
Осадка одиночной сваи (наиболее нагруженной) рассчитывается по формуле:
Коэффициент Пуассона и модуль сдвига для грунта
вдоль боковой поверхности сваи:
) для супеси (ИГЭ-2):
) для суглинка (ИГЭ-3):
у острия сваи на величину м.
Расчет нагрузки на самую нагруженную сваю по 2-ой ГПС:
Для расчета осадки одиночной сваи используем расчетную систему webcad.pro:
Расчет осадки одиночной сваи
Допущения и предпосылки. Расчет выполняется согласно СП 24.13330.2011 п.п. 7.4.2. – 7.4.3. с учетом изменения №1 в формуле (7.33) при определении .
Исходные данные. N = 0447 МН; v1 = 030; v2 = 035; G1 = 380 МПа; G2 = 890 МПа; E = 300000 МПа А = 009 м2; l = 79 м.
Вывод. Осадка одиночной сваи составляет s = 86 мм.
Осадка свайного куста также рассчитывается с помощью системы Webcad.pro и для расчета потребуется собрать нагрузку на сваи входящие в зону влияния.
Расчет осадки куста свай
Допущения и предпосылки. Расчет выполняется согласно СП 24.13330.2011 п.п. 7.4.4. – 7.4.5. Значения нагрузок считаются заданными. Жесткость ростверка не учитывается.
Исходные данные. v1 = 030; v2 = 035; G1 = 380 МПа; G2 = 890 МПа; E = 300000 МПа А = 009 м2; l = 79 м.
Расчет. Результаты расчета приведены в табличном виде. Отдельные значения из таблицы определены по формулам:
в которых коэффициент определяется по формуле (7.33) а коэффициенты по формуле (7.39). Осадка i-ой сваи с учетом взаимного влияния свай куста определяется как сумма собственной осадки и дополнительных осадок от влияния прочих свай по формуле:
(где n – количество свай в кусте).
Таблица 7 – Расчет осадки свайного куста
Рисунок 14 Схема расчета осадки свайного куста
Вывод. Наибольшая из осадок сваи составляет 2015 мм.
Расчет осадки свайного поля
Осадка свайного поля находится по формуле
Определение осадки фундамента методом послойного суммирования. Расчет осадки свайного фундамента выполняется по СП 22.13330.2016.
Фундамент рассматривается как условный фундамент на естественном основании со следующими габаритами:
Среднее давление условного фундамента на основание:
Мощность сжимаемого слоя Нс=39 м
Таблица 8 – Расчет осадки свайного фундамента как условного грунто-свайного массива.
Рисунок 15 Схема к расчету осадки свайного фундамента как условного грунто-свайного массива по СП 22.13330.2016
Можем исключить разгружающие вертикальные напряжения из расчета осадки фундамента методом послойного суммирования по причине незначительности их величин.
Осадка условного фундамента м:
Осадка за счет сжатия ствола сваи (СП 24.13330.2011 п.7.4.9):
где a = 045м; L = 8м; Ep = 30 МПа; Ap = 009 м2.
Осадка свайного фундамента:
Расчетное значение осадки основания s меньше предельного значения su.
ПОДСЧЕТ ОБЪЕМОВ РАБОТ И ЗАТРАТ НА ВОЗВЕДЕНИЕ ФУНДАМЕНТА
Фундамент на естественном основании
Вычисление объемов работ и материалов
Наименование работ и конструкций
Разработка грунта под фундамент
Водоотлив при среднем притоке воды количество
мокрого грунта менее 50%
Устройство бетонной подготовки толщиной 100мм
Железобетонный монолитный фундамент
Стоимость работ по устройству фундамента
Нормативный документ
Разработка грунта I категории в отвал одноковшовым экскаватором "обратная лопата" при емкости ковша 10 м3
- при поправке на объем
- при поправке на глубину
-при поправке на мокрый грунт
Уплотнение грунта пневматическими трамбовками
Уплотнение грунта вибрационными катками
ИТОГ по земляным работам
Устройство фундаментов
Устройство бетон. подготовки
Устройство монолитных железобетонных фундаментов общего назначения под колонны до 5м2
ИТОГ по монтажу фундаментов
Водоотлив мокрого грунта из котлована
Бетон тяжелый класс В225
Фундамент на искусственном основании
Песок природный крупный
Устройство грунтовых подушек методом послойной укладки
Уплотнение грунта пневматическими трамбовками (1-2 группы грунтов)
Уплотнение грунта вибрационными катками 22т (слой толщиной 30 см)
Устройство монолитных железобетонных фундаментов общего назначения под колонны
Песок природный средней крупности
Железобетонные забивные сваи
Монолитный железобетонный ростверк
Устройство монолитных железобетонных фундаментных плит с пазами стаканами и подколонниками высотой до 2 м
Забивка жб свай в грунты 1-й группы: сваи длиной до 8 м
Водоотлив мокрого грунта
Технико-экономические показатели вариантов фундаментов
Таблица 9 – Сравнение вариантов фундаментов
Фундамент на песчаной подушке
Фундамент на забивных сваях
По результатам проведённых расчётов можно сделать вывод о том что наиболее экономически рациональным в условиях данной строительной площадки будет возведение фундамента на естественном основании. Приблизительная стоимость возведения отдельного фундамента под колонну составит 17065 руб. с осадкой фундамента 668 мм. в то время как стоимость возведения этого же фундамента на песчаной подушке – 18397 руб. с осадкой фундамента 977 мм. Стоимость устройства фундамента на забивных сваях составит около 25347 руб. с осадкой фундамента – 274 см.
Сравнение вариантов проводилось для фундамента под колонну №2 как наиболее нагруженную.
КОНСТРУИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ ПО ВЫБРАННОМУ ВАРИАНТУ
Определение значения расчётного сопротивления грунта R кПа в уровне подошвы фундамента при b=1 м
Выбор типовой конструкции фундамента на естественном основании
По серии 1.412.1-6 Выпуск 0 выбираем типовой фундамент марки Ф9.2.2.
Высота фундамента составляет 15м с размерами подошвы (b площадь подошвы – 108 м2; объем бетона – 55 м3.
Уточнение расчетного сопротивления с учетом принятой ширины подошвы фундамента b = 30 м
Рисунок 16 Конструкция типового фундамента Ф9.2.2. на естественном основании: вид спереди и сверху
Сбор нагрузок на основание
Проверка давления на грунт. Определение среднего давления р по подошве фундамента и сравнение его с расчётным сопротивлением грунта основания R.
Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования
Мощность сжимаемой толщи Hc = 42 м. Найденная нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации E = 10 МПа.
Таблица 10 – Расчет осадки фундамента на естественном основании
Рисунок 17 Схема к расчету осадки фундамента на естественном основании
По серии 1.412.1-6 Выпуск 0 выбираем типовой фундамент марки Ф11.3.4.
Высота фундамента составляет 15м с размерами подошвы (b площадь подошвы – 1512 м2; объем бетона – 94 м3.
Уточнение расчетного сопротивления с учетом принятой ширины подошвы фундамента b = 36 м
Рисунок 18 Конструкция типового фундамента Ф11.3.4. на естественном основании: вид спереди и сверху
Мощность сжимаемой толщи Hc =56 м. Найденная нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации E = 10 МПа.
Рисунок 19 Схема к расчету осадки фундамента на естественном основании
По серии 1.412.1-6 Выпуск 0 выбираем типовой фундамент марки Ф4.1.1. Высота фундамента составляет 15м с размерами подошвы (b площадь подошвы – 378 м2; объем бетона – 21 м3.
Уточнение расчетного сопротивления с учетом принятой ширины подошвы фундамента b = 18 м
Рисунок 20 Конструкция типового фундамента Ф 4.1.1. на естественном основании: вид спереди и сверху
Мощность сжимаемой толщи Hc =13 м. Найденная нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации E = 10 МПа.
Рисунок 21 Схема к расчету осадки фундамента на естественном основании
Проверка на неравномерность осадок
Расчет относительных разностей осадок осуществляется по СП 22.13330.2016.
Согласно приложению Г предельное значение относительной разности осадок ; (производственные и гражданские одноэтажные и многоэтажные здания с полным каркасом: железобетонным с устройством железобетонных поясов или монолитных перекрытий) здесь – разница осадок двух фундаментов расположенных на расстоянии друг от друга.
Для фундаментов 1 и 2:
Для фундаментов 1 и 3:
Для фундаментов 1 и 4:
Для фундаментов 2 и 3:
Для фундаментов 2 и 4:
Для фундаментов 3 и 4:
Следовательно нормальная эксплуатация здания обеспечена.
ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ ПОДЗЕМНЫХ ЧАСТЕЙ ЗДАНИЯ
Рекомендация по проектированию гидроизоляции распространяется на защиту подземных частей зданий и сооружений а также в заглубленных помещений и фундаментов колонн стен и оборудования от подземных вод с помощью следующих видов гидроизоляции:
окрасочной (битумной битумно-полимерной полимерной);
штукатурной (холодной асфальтовой горячей асфальтовой цементной);
оклеечной (рулонной листовой);
облицовочной (из стальных или полиэтиленовых листов).
В качестве гидроизоляции может быть использован водонепроницаемый бетон который получается из обычного бетона путем введения в его состав специальных веществ в жидком пастообразном или порошковом виде.
Гидроизоляция применяется в тех случаях когда она по сравнению с другими мероприятиями (дренаж битумизация цементация силикатизация и др.) имеет эксплуатационные и экономические преимущества.
Воздействие воды на конструкцию может быть трех видов: а) фильтрационная или просачивающаяся вода;
б) почвенная или грунтовая влага; в) подземная вода.
Фильтрационная вода возникает от дождевых и талых вод а также случайных стоков. Попадая в грунт она заполняет поры между отдельными частицами почвы и под воздействием собственного веса опускается в более глубокие слои.
Почвенная влага — это вода которая удерживается в грунте адгезионными или капиллярными силами. Почвенная влага всегда присутствует в грунте независимо от подземных или фильтрационных вод.
Подземная вода обуславливается уровнем грунтовых вод в зависимости от рельефа местности я положением водоупорного слоя.
В отличие от подземных вод просачивающаяся вода и грунтовая влага не оказывают на конструкцию гидростатического давления если конструктивное решение обеспечивает беспрепятственное стекание воды без образования застойных зон.
Почвенная влага находясь при пониженном давлении может проникать в конструкцию поднимаясь вверх под влиянием капиллярных сил противоположных направлению силы тяжести.
Назначение гидроизоляции состоит в следующем:
а) Защита внутреннего объема подземных сооружений от проникновения в него капиллярной грунтовой или поверхностной воды через ограждающие конструкции.
б) Зашита материала ограждающей конструкции от коррозии.
Все виды гидроизоляционных работ могут быть объединены в несколько основных групп;
-наружная противонапорная гидроизоляция;
-внутренняя противонапорная гидроизоляция;
-гидроизоляция водосборников;
-гидроизоляция крышевидной формы для зашиты от поверхностных или фильтрационных вод;
-гидроизоляция для защиты от грунтовых вод.
Выбор типа гидроизоляции зависит от следующих факторов:
-величины гидростатического напора воды;
-допустимой влажности внутреннего воздуха помещения.
Допустимая влажность воздуха должна как правило задаваться в технологической части проекта.
Помещения имеют следующие режимы влажности:
сухой режим - до 60 %;
нормальный режим - от 60 до 75 %;
влажный режим - свыше 75 %.
При выборе типа гидроизоляции необходимо также учитывать механическое воздействие на гидроизоляцию температурные воздействия условия производства работ дефицитность и стоимость материалов а также сейсмичность района строительства.
Гидроизоляцию конструкций необходимо предусматривать выше максимального уровня грунтовых вод не менее чем на 05 м. Выше максимального уровня грунтовых вод конструкции должны быть изолированы от капиллярной влаги.
Для конструкций при расчете которых допускается: раскрытие трещин 02 мм и более применять окрасочную гидроизоляцию (битумную и пластмассовую) и цементную штукатурку не следует.
При выборе типа и конструкции гидроизоляции необходимо учитывать химический состав грунтовых вод и наличия блуждающих токов.
Степень агрессивности воды по отношению к цементам и выбор цемента для бетона и растворов изолируемой конструкции.
Защиту от блуждающих токов подлежит осуществлять в соответствии с действующими нормативными документами.
При выборе типа гидроизоляции сооружений находящихся под действием сдвигающих сил необходимо учитывать что асфальтовые битумные и некоторые пластмассовые гидроизоляции отличаются ползучестью; на эту гидроизоляцию не допускается постоянно действующие сдвигающие и растягивающие нагрузки а сжимающие нагрузки не должны превышать 500 кПа (при применении полиизобутиленовых листов - 300 кПа).
Для стен испытывающих сдвигающие растягивающие или большие сжимающие напряжения а также сейсмические нагрузки гидроизоляцию в стенах следует предусматривать из цементно-песчаного раствора.
В основании сооружении гидроизоляция должна предусматриваться по подготовке из бетона класса В125 толщиной 100 мм а при агрессивности воды - среды по подготовке из плотного асфальтобетона толщиной 40 мм по слою щебня пролитого битумом толщиной 60 мм. При этом щебень и наполнители асфальтобетона должны быть из материалов стойких к воздействию данной среды.
Работы по устройству гидроизоляции надлежит выполнять в соответствии с требованиями главы СП 3.04.01-87 а в случае необходимости в проекте должны быть указаны дополнительные требования к методу и последовательности производства работ обусловленные конкретным проектом гидроизоляции.
При проектировании гидроизоляции вновь строящихся сооружений следует учитывать прогнозируемое повышение уровня подземных вод при эксплуатации предприятии.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОИЗВОДСТВУ РАБОТ НУЛЕВОГО ЦИКЛА
На первом этапе производится расчистка и планировка площадки строительства. Срезка растительного слоя осуществляется бульдозером. Срезаемый грунт перемещается в кавальер бульдозером загружается погрузчиком в автотранспорт и вывозится со строительной площадки на место складирования на автосамосвалах.
До начала земляных работ на расчищенной площадке должны быть выполнены следующие подготовительные работы:
проверена и восстановлена опорная геодезическая сеть созданная при изысканиях и проектировании;
создана геодезическая разбивочная основа;
осуществлен вынос проекта на местность с разбивкой и закреплением основных осей;
вынесены в натуру от пунктов геодезической разбивочной основы оси и отметки сооружений.
Геодезические работы при строительстве необходимо выполнять с точностью обеспечивающей соответствие геометрических параметров и размещение объектов строительства проекту.
После проведения подготовительных работ производится отрывка котлована.
Отрывка осуществляется следующим комплектом машин:
Разработка грунта – экскаватор обратная лопата с емкостью ковша 0.65 м3;
Транспортирование грунта – автосамосвал с грузоподъемностью 7т.
Отрывку котлована производится без крепления стенок котлована с устройством откосов. Допустимая крутизна откосов для данного вида грунта (суглинок) составляет 630.
Выемка грунта производится с водоотливом. В качестве способа водоотлива при высоком горизонте подземных вод опасны явления разрушения грунта восходящими токаи воды при ее откачке из котлована. Поэтому необходимо использовать искусственное понижение вод с применением иглофильтров. Уровень воды должен быть на 05м ниже дна котлована.
Откопку котлована следует вести с недобором 20-30см до проектной отметки зачистку грунта осуществлять средствами малой механизации.
Не допускается замачивание грунтов основания как атмосферными так и производственными водами а также промораживание.
Перед устройством фундаментов необходимо освидетельствовать грунты основания и составить акт приемку.
Фундаменты армируются пространственными каркасами – блоками состоящими из вертикальных каркасов и горизонтальных сеток. Все процессы связанные с изготовлением сеток выполняются в арматурных цехах механизированным способом а на площадке осуществляется главным образом монтажные операции – сварка пространственного арматурного блока и установка в проектное положение. Монтаж блоков производится как правило автомобильным или пневмоколесным краном грузоподъемностью 3-5т.
Завершающим звеном цикла работ по устройству ростверков является бетонирование. При централизованном приготовлении бетона на заводах транспортирование можно разделить на два этапа:
этап – доставка смеси на объект;
этап – подача ее непосредственно в опалубку.
Первый этап производится в основном автотранспортом. Для подачи бетонной смеси в фундаменты промышленных зданий целесообразно применять самоходные стреловые полноповоротные краны так как расстояние между бетонируемыми конструкциями (в пролете здания) дает возможность устраивать временные дороги для кранов и автотранспорта. Бетонная смесь выгружается в подворотные бадьи из которых затем укладывается в конструкцию. Тип и количество бадей выбирается в зависимости от объема бетонируемой конструкции ростверка: объем бадьи должен быть примерно таким чтобы в конструкцию укладывалось целое число бадей либо одной бадьей можно было бы забетонировать целое число ростверков.
Для предотвращения вытекания из опалубки цементного молока под ростверками заранее следует устроить подбетонку высотой 150мм.
Приемка фундаментов оформляется актом в котором отмечаются все выявленные дефекты указывают сроки их устранения и дают оценку качества работ.
После приемки фундаментов следует произвести обратную засыпку пазух фундаментов непучинистым грунтом с его уплотнением. Для отвода атмосферных вод вокруг здания необходимо устроить отмостку.
СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений. М.: Стройиздат 2017.
СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты. М.: Стройиздат 2011.
Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений под ред. Далматова. – М: АСВ; 2006.
Справочник геотехника. Основания фундаменты и подземные сооружения Под общей ред. В.А. Ильичева и Р.А. Мангушева. –М.: Изд-во АСВ 2014.
Рекомендации по проектированию гидроизоляции подземных частей зданий и сооружений. Конструктивные детали гидроизоляции ЦНИИпромзданий. – М. 2009. – 120 с.
Серия 1.412.1-6. Фундаменты монолитные железобетонные на естественном основании под типовые железобетонные колонны одноэтажных и многоэтажных производственных зданий.
Выпуск 0. Материалы для проектирования (в 2 кн.) Проектный ин-т № 1 Минсевзапстроя и др. – 1988. – 110 с.
Выпуск 1. Чертежи-заготовки Проектный ин-т № 1 Минсевзапстроя и др. – 1988. – 54 с.
Серия 1.415.1-2 Балки фундаментные железобетонные для наружных и внутренних стен производственных зданий промышленных предприятий.
Гидроизоляция подземных частей зданий и сооружений: учеб. пособие А. Б. Фадеев. – СПб.: СПбГАСУ 2007. – 54 с.
СП 131.13330.2020 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99*. – М. 2010. – 79 с.
ВСН 490–87 Проектирование и устройство свайных фундаментов и шпунтовых ограждений в условиях реконструкции промышленных предприятий и городской застройки. – М. 1988. – 18 с.
Далматов Б.И. Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений: учебное пособие М. 2006
Основания и фундаменты: метод. указания сост.: Р.А.Мангушев А.В.Ершов; СПбГАСУ.– СПб. 2014 – 90 с.
Основания и фундаменты: учебник Р. А. Мангушев И. И. Сахаров. – М.: Изд-во АСВ 2020. – 392 с.