Проектирование фундаментов фабричного корпуса

ПЗ.docx

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ3
1Основные параметры здания3
3Инженерно-геологические условия4
ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ6
1Вычисление дополнительных характеристик6
2Построение эпюры расчётных сопротивлений9
РАЗРАБОТКА ВАРИАНТОВ ФУНДАМЕНТОВ14
1Конструктивные особенности здания14
2Фундамент на естественном основании14
2.1Определение глубины заложения фундаментов14
2.2Конструирование фундамента15
2.3Расчёт фундамента по прочности18
2.4Расчёт фундамента по деформациям20
2.5Расчёт стоимости строительно-монтажных работ22
3Фундамент на искусственном основании23
3.1Определение глубины заложения фундаментов24
3.2Конструирование фундамента24
3.3Расчёт фундамента по прочности26
3.4Расчёт фундамента по деформациям27
3.5Расчёт стоимости строительно-монтажных работ29
4Свайный фундамент30
4.1Определение глубины заложения ростверка30
4.2Расчёт несущей способности свай30
4.3Конструирование свайного фундамента32
4.4Расчёт ростверка по прочности33
4.5Расчёт свайного фундамента по деформациям34
4.6Расчёт стоимости строительно-монтажных работ36
РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВЫБРАННОГО ВАРИАНТА ФУНДАМЕНТА .37
1 Конструирование фундамента 37
1.1 Фундамент №1 ..37
1.3 Фундамент №4 ..41
ЗАЩИТА ПОДВАЛЬНЫХ ПОМЕЩЕНИЙ ОТ ПОДЗЕМНЫХ ВОД И СЫРОСТИ 44
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОИЗВОДСТВУ РАБОТ45
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ47
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Вариант курсового проекта – 6 (чётный).
Номер схемы сооружения – 2.
Номер инженерно-геологического разреза – 6.
1Основные параметры здания
Район строительства – г. Санкт-Петербург.
Функциональное назначение здания – фабричный корпус.
Уровень ответственности здания – II (нормальный).
Конструктивная схема здания – полный железобетонный каркас.
Ограждающие конструкции – кирпич.
Рисунок 1. Схема здания
Рисунок 2. Схема расположения колонн
Таблица 1 - Расчётные значения нагрузок на обрез фундамента
Размер несущей конструкции (колонныстены) мм
3Инженерно-геологические условия
В пределах пятна застройки пробурены 5 геологических скважин глубиной 120м. Схема расположения скважин и инженерно-геологические разрезы представлены ниже.
Инженерно-геологическим разрезом вскрыты следующие напластования грунтов:
ИГЭ-1 – супесь (12);
ИГЭ-2 – суглинок (7);
Рисунок 3. Инженерно-геологический разрез
Таблица 2 - Расчётные значения физико-механических характеристик грунтов
Наименование грунта (№ИГЭ)
Песок средней крупности (18)
ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
1Вычисление дополнительных характеристик
Дополнительные производные характеристики грунтов получаемые расчётным путём представлены ниже для каждого вскрытого слоя.
– удельный вес скелета грунта кНм3;
– коэффициент пористости д.е.;
– показатель пластичности д.е.;
– показатель текучести д.е.;
– удельный вес грунта с учётом взвешивающего действия воды кНм3;
где – удельный вес воды;
– полная влагоёмкость
– степень влажности грунта
– коэффициент относительной сжимаемости грунта кПа–1;
где – коэффициент учитывающий отсутствие бокового расширения грунта;
коэффициент Пуассона принимаемый в соответствии с табл. 3 (табл. 5.10 СП22.13330.2011);
Таблица 3 - Значения коэффициента Пуассона для различных видов грунтов
Коэффициент Пуассона v
Крупнообломочные грунты
Глины при показателе текучести IL:
Примечание: меньшие значения v применяют при большей плотности грунта
А) удельный вес скелета грунта γd кНм3 :
Б) коэффициент пористости е:
Г) содержание твердых частиц в единице объема m
Д) полная влагоемкость:
Е) степень влажности д.е.:
Ж) удельный вес с учетом взвешивающего действия воды кНм3 :
(265 – 98)*06= 1002 кНм3
И) число пластичности:
К) показатель текучести:
по ГОСТ 25100-2011 супесь пластичная так как 0≤ 06≤100
л) Сжимаемость грунтов (деформированность)
Е=14 МПа- среднедеформирован (по ГОСТ 25100-2011) 10≤14≤50
Полное наименование слоя: супесь пластичная среднедеформированная.
(268 – 98)*053= 901 кНм3
по ГОСТ 25100-2011 суглинок мягкопластичный так как 05≤054≤075
Е=10 МПа- сильнодеформирован (по ГОСТ 25100-2011) 10≤14≤50
Полное наименование слоя: суглинок мягкопластичный сильнодеформируемый.
По ГОСТ 25100-2011 песок плотный так как е=052≤055
По ГОСТ 25100-2011 песок водонасыщенный так как
(264 – 98)*066= 10956 кНм3
Л) сжимаемость грунтов (деформированность)
Е=40 МПа- среднедеформирован (по ГОСТ 25100-2011) 10≤40≤50
Полное наименование слоя: Песок плотный средней крупности водонасыщенный среднедеформированный.
2Построение эпюры расчётных сопротивлений
Расчётное сопротивление грунтов определяется в соответствии с п.5.6.7 СП22.13330.2011:
где c1 и c2 – коэффициенты условий работы принимаемые по таблице5.4 СП22.13330.2011;
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 СП22.13330.2011;
My Mq Mc – коэффициенты принимаемые по таблице 5.5 СП22.13330.2011;
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 кНм;
сII – расчетное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента (см. 5.6.10) кПа;
d1 – глубина заложения фундаментов м бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная 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);
здесь hs – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала м;
hcf – толщина конструкции пола подвала м;
cf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала кНм2;
При бетонной или щебёночной подготовке толщиной hn допускается увеличивать d1 на hn.
Средневзвешенное значение удельного веса грунтов определяется по следующей формуле:
Таблица 4 - Значения табличных коэффициентов для грунтов
Значения глубины d где выполняется определение расчётных сопротивлений грунтов назначается на 05м выше и ниже границы между слоями.
γII=(17*1+192*05)15=177 кНм3
R1=1*[072*1*1*192+387*15*177+645*8]=1682 кПа
γII=(17*1+192*07)17=1791 кНм3
R2=1*[072*1*1*192+387*17*1791+645*8]=1833 кПа
R3=1*[072*1*1*192+387*27*167+645*8]=240 кПа
R4=1*[072*1*1*192+387*35*152+645*8]=2713 кПа
R5=1*[039*1*1*185+257*45*1391+515*12]=2299 кПа
R6=1*[039*1*1*185+257*112*1098+515*12]=3851 кПа
Результаты расчётов для наглядного отображения представлены в табличном виде (табл. 5).
Таблица 5 - Результаты расчёта расчётных сопротивлений грунтов
Рисунок 4. Эпюра расчётных сопротивлений грунтов основания
На рассматриваемой площадке под строительство в г. Санкт-Петербурге расположены 5 скважин глубиной 12 м на расстоянии 405 м и 420 м. Уровень грунтовых вод находится на глубине -235 м.
Геологическим разрезом по скважине 2 вскрыты следующие напластования грунтов:
Верхний слой – супесь - мощностью 3 м. Грунт является среднежимаемым и находится в пластичном состоянии со следующими характеристиками:
R1=2698 кПа; R2=2861 кПа; R3=3358 кПа; R4=3586 кПа; .
Второй слой – суглинок - мощностью 77 м. Грунт сильносжимаемый находится в мягкопластичном состоянии со следующими характеристиками:
R5=2299 кПа; R6=3851 кПа; .
По результатам оценки инженерно-геологических условий делаем вывод о возможности строительства проектируемого сооружения на рассматриваемой площадке и выборе несущего слоя основания. В качестве несущего слоя основания можно использовать супесь.
РАЗРАБОТКА ВАРИАНТОВ ФУНДАМЕНТОВ
1Конструктивные особенности здания
Проектируемое сооружение – производственное одноэтажное здание. За относительную отметку 0000м принята отметка чистого пола фабричного корпуса что соответствует абсолютной отметке +7150м.
Планировка территории выполняется подсыпкой гравийно-галечниковыми грунтами до относительной отметки -0150м что соответствует абсолютной отметке +7000м. Почвенно-растительный слой подлежит полному удалению с последующей рекультивацией.
Фабричный корпус представляет собой производственное здание с полным железобетонным каркасом. Основными несущими конструкциями здания являются сборные железобетонные колонны.
В осях «Б»-«В» расположен подвал глубиной 27м от уровня чистого пола.
В соответствии с таблицей Д.1 СП 22.13330.2011 для всего сооружения принимается предельные значения деформаций:
Максимальная осадка su=10 см;
Относительная разность осадок (ΔsL)u=0002.
При вариантном проектировании фундаментов принимается наиболее нагруженный фундамент №2 (табл.1).
При расчёте фундаментов на прочность значения нагрузок принимаются с осреднённым коэффициентом надёжности по нагрузке f =12.
2Фундамент на естественном основании
2.1Определение глубины заложения фундаментов
Глубина заложения фундаментов фабричного корпуса определяется исходя из климатических и инженерно-геологических условий площадки строительства а также в зависимости от конструктивных особенностей здания.
Глубина заложения исходя из климатических условий:
где dfn – глубина заложения фундамента;
kh – коэффициент теплового влияния здания определяемый по табл. 5.2 СП 22.13330.2011.
do принимается в зависимость от вида грунта
do=023 м для суглинков и глин;
do=028 м для супесей песков мелких и пылеватых;
do=030 м для песков гравелистых крупных и средней крупности;
Mt -безразмерный коэффициент численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе принимаемых по СНиП по строительной климатологии и геофизике.
Для Санкт-Петербурга Mt=-248оС
dfn=do√Mt=028√248=14 м.
dfn=do√Mt=023√248=115 м.
Для песка средней плотности:
dfn=do√Mt=030√248=15 м.
Расчетная среднесуточная температура воздуха внутри помещения принимается равной 200 С. Полы устраиваются по грунту.
В соответствии с таблицей 5.2 kh=04.
С поверхности залегают насыпные грунты мощностью 1 м следовательно глубина заложения фундаментов назначается на 03 м ниже подошвы насыпного слоя:
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 принимается равной 03м.
Окончательно принимается глубина заложения df=43м с учётом бетонной подготовки из бетона В10 толщиной 100 мм.
2.2Конструирование фундамента №2 (наиболее нагруженный).
Расчётное сопротивление грунтов основания в уровне глубины заложения фундамента:
R=1*[039*1*1*185+257*43*1413+515*12]=22517 кПа
Требуемая площадь подошвы фундамента:
где NII – продольное усилие в уровне обреза фундамента;
R – расчётное сопротивление грунтов основания;
γm – средневзвешенное значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах принимаемое равным 20 кНм3;
df – глубина заложения подошвы фундамента.
Коэффициент соотношения ширины и длины подошвы фундамента принимается равным 12 тогда ширина подошвы фундамента равна:
С учётом рекомендуемого модуля 03м размеры подошвы фундамента принимаются равными 39х45 м.
Расчётное сопротивление грунтов основания:
R=1*[039*1*39*185+257*43*1413+515*12]=2461 кПа
Давление по подошве фундамента:
где M – момент в уровне подошвы фундамента от внешних нагрузок;
W – момент сопротивления подошвы фундамента;
- условие выполнено.
В соответствии с п. 5.6.27 СП 22.13330.2011 для фундаментов колонн зданий с мостовыми кранами грузоподъёмностью более 75 т соотношение краевых давлений должно превышать 025.
Определение собственного веса фундамента:
где Vф – объем фундамента м3;
gжб – удельный вес железобетона равный 25 кНм3.
Вес грунта находящегося на ступенях фундамента:
где Vгр – объем грунта находящегося на ступенях фундамента м3;
gII – удельный вес грунта находящегося на ступенях фундамента кНм3 (gII=205 кНм3 удельный вес грунта засыпки).
Определение среднего давления р по подошве фундамента и сравнение его с расчетным сопротивлением грунта основания R:
Конструктивные размеры фундаменты представлены на рис. 5.
Рисунок 5. Конструкция фундамента
2.3Расчёт фундамента по прочности
Расчет материала фундамента на прочность осуществляют в том случае когда применяется нетиповой монолитный железобетонный фундамент. При этом стремятся максимально использовать прочность материала при минимальном его расходе.
Расчет на продавливание подошвы фундамента.
Для железобетонных фундаментов строим пирамиды продавливания посредством проведения наклонных сечений под углом 45 от основания подколонника или низа колоны в подколоннике до пересечения с арматурой.
В каждой из пирамид рассматривается как правило одна наиболее нагруженная ее грань.
Расчет сводится к удовлетворению условия:
где Fпр - расчетная продавливающая сила кН;
Aпр - часть площади подошвы фундамента находящаяся за пределами нижней грани пирамиды продавливания м2;
Rp - расчетное сопротивление бетона при растяжении кПа;
bср - средняя линия наклонной грани (трапеции);
h0 - высота пирамиды продавливания считая от арматуры или полезная высота фундамента м;
k - коэффициент принимаемый для тяжелых бетонов равным 1.
Проектируется фундамент стаканного типа из бетона класса B12.5.
Характеристики бетона:
при эксплуатации бетона в условиях высокой влажности в соответствии с табл.15[4];
Расчёт на продавливание.
Продавливающая сила:
= 425- часть площади подошвы фундамента находящаяся за пределами нижней грани пирамиды продавливания (определено из чертежа)
= 2071- реактивное давление грунта от нагрузок 2 группы предельных состояний.
Проверка прочности на продавливание:
- коэффициент принимаемый для тяжёлых бетонов равным 1.0
- средняя линия наклонной грани пирамиды продавливания
= 1150 мм - полезная высота сечения принятая при толщине защитного слоя 50 мм.
В соответствии с п.8.2.2[3] расчёт на действие поперечной силы можно не производить поскольку выполняется условие:
Рисунок 6. Расчётная схема для расчёта на продавливание.
2.4Расчёт фундамента по деформациям
Выполняется методом послойного суммирования.
Целью расчета является ограничение абсолютных перемещений фундаментов и подземных конструкций такими пределами при которых гарантировалась бы нормальная эксплуатация сооружения и не снижалась бы его долговечность.
где S – совместная деформация основания и сооружения определяемая расчетом;
Su – предельное значение совместной деформации основания и сооружения.
Осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле:
где b-безразмерный коэффициент равный 08;
n - число слоев на которое разбита сжимаемая толща основания.
Для построения эпюр szg и szp разбивают толщу грунта ниже подошвы фундамента на элементарные слои. При однородном основании высота элементарного слоя hi может быть принята равной 04b а при неоднородном основании принимают hi04b таким образом чтобы одна из точек находилась на границе двух различных по составу грунтов.
В нашем случае высота элементарного слоя hi=04×39=156 м.
Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента szg 0 при планировке срезкой определится по формуле:
szg 0=17*1+192*12+1002х18+901х03=608.
Вертикальное напряжение от собственного веса грунта szg на границе слоя расположенного на глубине z от подошвы фундамента определяется по формуле:
где gi и hi – удельный вес и толщина i-го слоя грунта.
Дополнительное вертикальное давление на основание на уровне подошвы фундамента определяют по формуле:
p0=p-szg 0=2071-608=1463кПа
где p – среднее давление под подошвой фундамента.
Дополнительные вертикальные нормальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента по вертикали проходящей через центр подошвы фундамента определятся по формуле:
где a - коэффициент принимаемый по табл. 1 прил. 2 СНиП в зависимости от формы подошвы фундамента соотношения сторон прямоугольного фундамента h=lb и относительной глубины x=2zb.
Нижняя граница сжимаемой толщи основания условно находится на глубине z=Hс там где szp=02szg если модуль деформации этого слоя или непосредственно залегающего под этой границей больше или равен 5 МПа. Если же E5 МПа то граница сжимаемой толщи определяется исходя из условия szp=01szg.
Таблица 6 - Расчёт осадки основания
Мощность сжимаемой толщи определяется исходя из следующих условий:
где выполняется условие zp = 02zg Hc=624м;
Таким образом мощность сжимаемой толщи составляет 624м осадка основания s = 396 см[su] = 10см. Условие выполнено.
Рисунок 7. Схема по определению осадки фундамента методом послойного суммирования
2.5Расчёт стоимости строительно-монтажных работ
При расчёте технико-экономических показателей использовались укрупнённые единичные расценки.
Особенности технического решения фундамента и производства работ:
крепление котлована не требуется принимается уклон откосов 1:1;
водоотлив осуществляется из приямков;
устраивается подстилающий слой из бетона толщиной 100 мм.
Таблица 7. - Объемы работ и конструкций.
Наименование работ и конструкций
Отдельный железобетонный монолитный фундамент под колонну
Подстилающий слой из бетона толщиной 100мм
Разработка грунта под фундамент
Водоотлив при среднем притоке воды количество мокрого грунта менее 50%
Таблица 8. Стоимость работ по устройству отдельного монолитного фундамента под сборную колонну.
Виды работы элемент конструкции
Разработка грунта под
фундаменты промышленных зданий при глубине котлована более 2 м при разработке мокрых грунтов.
На каждые 05 м глубины заложения фундаментов стоимость земляных работ увеличится на 10%:
-2=23 м увеличив. 5*36*10%=18 р.;
при ширине котлована более 1 м стоимость земляных
работ повышается на 7%: 36*7%=025 р.;
При разработке мокрых грунтов вводятся поправочные коэффициенты. При объеме мокрого грунта (ниже уровня подземных вод) менее 50% от общего объема грунта Ка = 125: 36*125=45 р.
При отношении мокрого грунта (ниже УПВ) к глубине котлована до 075
Подстилающий слой из бетона
3Фундамент на искусственном основании
Выбор материала подушки
В качестве материала для искусственного основания принимаем песок средней крупности сложения в теле подушки.
Удельный вес твёрдых частиц грунта принимаем кНм3 угол внутреннего трения II=38 град.
удельный вес скелета грунта γd кНм3 :
коэффициент пористости е:
Удельный вес грунта подушки с учётом взвешивающего действия воды:
(264 – 98)*(1-0343)= 1091 кНм3
где - объём пор вычисляемый по формуле:
3.1 Определение глубины заложения фундаментов
Аналогично п. 3.2.1 принимаем глубину заложения подошвы фундамента df=43м.
3.2Конструирование фундамента
Определение расчётного сопротивления грунта основания
В соответствии с табл.1прил.3[2] расчётное сопротивление принятого грунта основания применительно к фундаменту имеющему ширину и глубину заложения составляет .
Принимаем размеры подошвы:
С учётом рекомендуемого модуля 03м размеры подошвы фундамента принимаются равными 24х27м.
Фактическая площадь подошвы фундамента:
Давление подошвы фундамента на грунт:
Уточнённое значение расчётного сопротивление грунта подушки:
где и d – ширина и глубина заложения подошвы фундамента;
- коэффициент принимаемый для песчаных оснований (кроме пылеватых песков);
- коэффициент принимаемый для оснований сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами – 025;
II’ – расчетное значение удельного веса грунта залегающего выше подошвы фундамента кНм3.
Природное напряжение на уровне подошвы фундамента:
Дополнительное давление:
p0=p-szg 0=47643-608=41563кПа
Принимаем толщину висячей подушки и проверяем условие прочности по грунту
на уровне кровли слабого подстилающего слоя.
Природное напряжение на уровне низа подушки:
szg= szg 0 + γsb*hп=608+1091*15=77165 кПа
Для данных размеров фундамента и толщины подушки коэффициенты и определяются
Дополнительное вертикальное напряжение на уровне низа подушки:
где - определяется в зависимости от и
Площадь подошвы условного фундамента:
Ширина условного фундамента:
Величина расчётного сопротивления на уровне кровли слабого слоя:
где - средневзвешенное значение удельных весов грунтов залегающих выше подошвы условного фундамента:
szg+=77165+12885=206015 кПа Rz=4611 кПа
3.3Расчёт фундамента по прочности
Расчет на продавливание подошвы фундамента
при эксплуатации бетона в условиях высокой влажности.
где = 05- часть площади подошвы фундамента находящаяся за пределами нижней грани пирамиды продавливания (определено из чертежа)
= 47643 - реактивное давление грунта от нагрузок 2 группы предельных состояний.
где - коэффициент принимаемый для тяжёлых бетонов равным 1.0
= 550 мм - полезная высота сечения принятая при толщине защитного слоя 50 мм.
Расчёт на действие поперечной силы можно не производить поскольку выполняется условие:
3.4 Расчёт фундамента по деформациям
Расчёт производится аналогично приведённому в п. 3.2.4.
В нашем случае высота элементарного слоя hi=04×24=096 м.
Таблица 9. - Расчёт осадки фундамента
Проверка осадки фундамента:
S= 489 см Su = 10 см где - допускаемая осадка для здания с железобетонным каркасом.
Мощность сжимаемой толщи составляет Hc=726м
Рисунок 7. Схема по определению осадки фундамента на искусственном основании
методом послойного суммирования
3.5Расчёт стоимости строительно-монтажных работ
Таблица 11. Объёмы работ и конструкций
Таблица 12. Стоимость работ по устройству отдельного фундамента на песчаной подушке под сборную колонну
-2=23 м увеличив. 5*36*10%=18 р.
При разработке мокрых грунтов вводятся поправочные коэффициенты. При объеме мокрого грунта (ниже уровня подземных вод) менее 50 % от общего объема грунта Ка = 125: 36*125=45 р.
4.1Определение глубины заложения ростверка
Подошву ростверка располагаем ниже расчётной глубины промерзания определённой в
п. 3.2.1. Следовательно глубина заложения ростверка составит: .
Выбор типа длины и марки сваи
Поскольку грунты в которые будет погружаться свая относятся к сжимаемым то по характеру статической работы данную сваю можно отнести к висячим сваям.
Заделку сваи в ростверк принимаем равной .
В качестве несущего слоя грунта принимаем слой – суглинок (7).
Длина сваи определяется:
где - мощности прорезаемых слоёв грунта расположенных выше несущего;
- величина заделки сваи в несущий слой.
Руководствуясь табл.9.1[3] принимаем сваю С13-40. Размеры поперечного сечения данной сваи: 400×400 длина: 13 м марка бетона: B25 сечение продольной арматуры: 816 класса А-I.
4.2Расчёт несущей способности свай
где - коэффициент условий работы сваи принимаемый при размере поперечного сечения сваи равным 10;
- коэффициент продольного изгиба при низком ростверке равен 10;
- коэффициент условий работы бетона равный 10 для забивных свай;
- расчётное сопротивление сжатию бетона сваи;
- площадь поперечного сечения сваи;
- расчётное сопротивление арматуры на сжатие;
- площадь поперечного сечения арматуры.
где - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи; определяется по табл.1 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты»;
- периметр поперечного сечения сваи;
- расчётное сопротивление грунта по боковой поверхности сваи определяется по табл.2 СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты»;
- толщина слоя грунта соприкасающегося с боковой поверхностью;
- коэффициенты условий работы грунта под нижним концом и по боковой поверхности сваи – по табл.3 (принимаем погружение свай дизельными молотами).
Несущая способность сваи определяется:
где - коэффициент надёжности зависящий от способа определения несущей способности сваи (для расчётного метода равен 1.4).
Рисунок 8. Схема к определению несущей способности сваи по грунту
4.3Конструирование свайного фундамента
Минимальное расстояние между осями висячих свай в кусте принимается не менее 3d. Расстояние в свету от края сваи до края ростверка должно быть не менее 10 см. При центрально нагруженном фундаменте верхние концы железобетонных свай заделываются в ростверк на 5 см. Ростверки армируются в соответствии с расчетом. Поверху свай обычно укладывается арматурная сетка. Габаритные размеры ростверка в плане кратны 03 м по высоте – 015 м что позволяет использовать унифицированные опалубки для ростверка.
Условное давление под подошвой ростверка:
где d=04 м – диаметр или поперечная сторона сваи.
Ориентировочная площадь подошвы ростверка:
где - глубина заложения ростверка.
- средний удельный вес материала ростверка и грунта на его ступенях.
- коэффициент перегрузки.
Приближённый вес ростверка и грунта на его уступах:
Требуемое число свай:
Следовательно принимаем 8 свай.
Проверка давления на сваю
Уточняем вес ростверка:
Уточняем вес грунта на уступах ростверка:
Проверка давления на сваю:
4.4Расчёт ростверка по прочности
Ростверк конструируется из бетона класса прочности B25 Характеристики бетона:
Расчёт на продавливание колонной не требуется поскольку под горизонтальной проекцией подколонника размещены сваи.
Проверка прочности на продавливание угловой сваи
где b03 - расстояния от внутренних граней угловой сваи до наружных граней ростверка;
- расстояния от плоскостей внутренних граней свай до ближайшей грани подколонника; - коэффициенты принимаемые по табл.9.9[3] при
h0 – рабочая высота нижней ступени (расстояние до верха свай).
Проверка прочности наклонных сечений ростверка:
где - сумма расчётных усилий всех свай находящихся за пределами наклонного сечения;
- коэффициент принимаемый по табл.4[1] при ;
- ширина подошвы ростверка;
- рабочая высота ростверка (принимается защитный слой бетона 35 мм).
Проверка прочности на местное смятие под торцом сваи:
где - коэффициент зависящий от характера распределения местной нагрузки по площади смятия;
- расчётное сопротивление бетона смятию;
Аloc – площадь смятия (поперечного сечения колонны).
Рисунок 9. Конструкция ростверка
4.5Расчёт свайного фундамента по деформациям
Осреднённое значение угла внутреннего трения в пределах длины сваи:
Соответственно угол α определится:
Определяем bусл и lусл:
где а1 и а2 – расстояния между внешними гранями крайних свай;
L – длина сваи от подошвы ростверка до пяты.
- площадь условного фундамента.
Средняя интенсивность давления по подошве условного фундамента от нагрузок учитываемых при расчете по деформациям:
должно быть R – расчетное сопротивление грунта на уровне подошвы условного фундамента кПа.
R=1*[039*1*478*185+257*1025*1116+515*12]=39027 кН
Требование п. 2.41 СНиП 2.02.01-83 удовлетворено.
Природное давление на уровне подошвы условного фундамента:
Дополнительное давление по подошве условного фундамента:
Вычисляем природное и дополнительные напряжения в основании:
Таблица 13. - Расчёт осадки свайного фундамента.
Мощность сжимаемого слоя Нс=368 м.
S=254 см Su = 10 см где - допускаемая осадка для здания с железобетонным каркасом.
Рисунок 10. Схема к определению осадок свайного фундамента
4.6Расчёт стоимости строительно-монтажных работ
Таблица 14. - Объёмы работ и конструкций
Железобетонные забивные сваи
Монолитный железобетонный ростверк
Таблица 15. - Стоимость работ по устройству отдельного свайного фундамента под сборную колонну
Устройство ростверка
РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВЫБРАННОГО ВАРИАНТА ФУНДАМЕНТА
По результатам технико-экономического сравнения стоимости разных вариантов фундаментов установлено что наиболее экономичным вариантом является фундамент на естественном основании. Именно для этого варианта и проводим расчет для всех фундаментов обозначенных в задании.
Расчет фундамента на продавливание выполнен на стадии выбора варианта поэтому для остальных фундаментов этот расчет не проводим.
Абсолютную осадку следует определять только для одного фундамента № 4 менее нагруженного и расположенного рядом с фундаментом рассчитанным при выборе варианта (№2) с тем чтобы вычислить относительную разность осадок и сравнить ее с предельно допустимой для проектируемого сооружения ((ΔsL)u=0002.)
Таблица 16. - Расчётные значения нагрузок на обрез фундамента
1Конструирование фундамента
С учётом рекомендуемого модуля 03м размеры подошвы фундамента принимаются равными 33х39 м.
R=1*[039*1*33*185+257*43*1413+515*12]=2418 кПа
Рисунок 11. Конструкция фундамента №1
С учётом рекомендуемого модуля 03м размеры подошвы фундамента принимаются равными 36х42 м.
R=1*[039*1*36*185+257*43*1413+515*12]=24392 кПа
Рисунок 12. Конструкция фундамента №3
С учётом рекомендуемого модуля 03м размеры подошвы фундамента принимаются равными 21х27 м.
R=1*[039*1*21*185+257*43*1413+515*12]=2331 кПа
Рисунок 13. Конструкция фундамента №4
Расчёт фундамента по деформациям
Высота элементарного слоя hi=04×21=084 м.
p0=p-szg 0=1883-608=1275кПа
Таблица 17 - Расчёт осадки основания
Мощность сжимаемой толщи составляет 42м осадка основания s = 198 см[su] = 10см.
ЗАЩИТА ПОДВАЛЬНЫХ ПОМЕЩЕНИЙ ОТ ПОДЗЕМНЫХ ВОД И СЫРОСТИ
Уровень грунтовых вод находится выше глубины заложения фундаментов а так как во второстепенной части здания имеется подвал то возникает необходимость в устройстве гидроизоляции и пригрузочной железобетонной плиты пола подвала для уравновешивания гидростатического давления воды возникающего вследствие водопонижения.
гидростатический напор (расстояние от пола подвала до уровня грунтовых вод)
-удельный вес железобетона
Рисунок 14. Схема гидроизоляции фундаментов и подвального помещения
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОИЗВОДСТВУ РАБОТ
Перед началом установки фундамента на естественном основании нужно подготовить территорию.
Земляные работы включают подготовительные вспомогательные и основные работы (процессы). К подготовительным относятся: подготовка территории (валка деревьев корчевка пней уборка камня камня срезка кустарников снос строений и др.); обеспечение водоотвода и осушение территории; геодезическая разбивка прокладка дорог.
К вспомогательным работам относятся: устройство временных креплений котлованов и траншей водоотлив понижение уровня грунтовых вод искусственное закрепление слабых грунтов.
Основными процессами в комплексе земляных работ являются отрывка котлованов и траншей планировка площадок отсыпка насыпей с уплотнением грунтов транспортирование грунта в отвал подчистка и планировка дна котлованов отделка откосов.
Детальная разбивка котлованов или отрывка грунта под отдельно стоящие фундаменты делается на основании рабочих чертежей подземной части здания после геодезической разбивки и закрепления реперами или рисками на соседних зданиях его основных осей и проектных горизонтов.
Водоотвод поверхностных сточных вод осуществляется во избежание обводнения строительной площадки. Для этого необходимо обеспечить перехват этих вод до поступления их на строительную площадку ускорить сток «своих» вод. Для этого необходимо устраивать по возможности дренажи. Для ускорения стока «своих» вод площадке при вертикальной планировке придается соответствующий уклон и устраивается сеть открытого или закрытого водостока (зумпфы) стенки которых при необходимости укрепляются деревянным коробом с фильтрующей обсыпкой и производится откачка воды откачивания воды применяются центробежные и самовсасывающие центробежные насосы. Для предотвращения затопления котлованов и траншей являющихся искусственными водосборниками к которым активно начинает притекать вода во время дождей и таяния снега их необходимо защищать водоотводными канавами с нагорной стороны и оградительными обвалованиями а также надлежащей планировкой территории прилегающей к выемке.
В открытых выемках необходимо сразу же возводить фундаменты и вслед за этим незамедлительно произвести обратную засыпку пазух фундаментов или траншей с тщательным уплотнением.
Растительный слой необходимо срезать лишь в местах предусмотренных проектом и непосредственно при выполнении планировочных работ так как не защищенный растительным слоем (дерном) грунт усиленно впитывает воду и увлажняется. Излишки грунта следует своевременно вывозить со строительной площадки.
Устройство креплений стенок котлована можно не производить в данном случае можно сделать откос. При рытье котлована используют одноковшовый экскаватор обратной лопатой. Разработку котлована ведут лобовой проходкой с применением транспортного средства. Территория разбивается на захватки. На первой захватке после окончания разработки грунта зачищать дно котлована с помощью бульдозера или вручную под отдельно стоящие фундаменты и в последующей работе монтировать фундаменты и одновременно с монтажом отрывать грунт под отдельно стоящие фундаменты на второй захватке. Часть грунта отвозят на автосамосвалах. Оставшийся грунт грузится в кавальер для обратной засыпки.
Укладка и уплотнения грунтов выполняют при планировочных работах возведении различных насыпей обратных засыпках пазухах фундаментов. Для получения наибольшей плотности уложенного грунта наименьшей фильтрационной способности и уменьшения последующей осадки его укладывают и уплотняют с соблюдением определенных технологических требований. Основным параметром характеризующим процесс уплотнения грунта является принятие трамбовочного оборудования и зависящим от рода уплотняемого грунта. Наиболее трудным является уплотнение грунта при обратной засыпке пазух фундаментов или траншей так как работы ведет в стеснённых условиях. В этом случаях грунт на ширину 08 м от фундамента уплотняют слоями 15 20 см пневматическими и электрическими трамбовками а верхний слой – более производительными малогабаритными катками. Уплотнения грунта производится с помощью трамбовочной машины.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Ласточкин В.С. Механика грунтов. Основания и фундаменты. (II): му по выполнению курсового
Карлов В.Д. Мангушев Р.А. Основания и фундаменты: Методические указания по изучению
дисциплины и выполнению курсового проекта СПб. 2003;
Далматов Б.И. Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений: учебное пособие СПб.: СПбГАСУ 2001;
СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений»;
СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений»;
СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты»;
СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты»;
СНиП 2.03.01-84 Бетонные и железобетонные конструкции.

ОиФ.dwg

техногенный грунт - супесь со строительным мусором
СПб ГАСУ 10-4262015-06-КП.ТЧ
- Техногенный грунт - супесь
Проектирование фундаментов
Выравнивающий слой ЦПР 5мм
Бетонная подготовка 100мм
Гидроизоляция (2 слоя "Технониколь")
Условные обозначения
Цементная стяжка 50 мм
Армированная жб плита 200 мм
со строительным мусором
Искусственное основание
Естественное основание
Варианты фундаментов
варианты фундаментов
Разделительная (подпорная) стенка