Проектирование сборочного цеха

Проектирование фундамента сборочного цеха.doc

Инженерные изыскания являются важной неотъемлемой частью строительства и предшествуют проектированию и производству работ по устройству оснований и фундаментов.
Основания и фундаменты проектируют с учётом природных и других особенностей всего района территории строительства и отдельных строительных площадок. Материал и данные которые нужны для проектирования приводятся в отчётных данных по инженерным изысканиям.
Деформации и устойчивость грунтов основания зависят от особенностей приложения нагрузки от размеров и конструкции фундамента и всего сооружения. В свою очередь основные размеры конструкция фундамента и конструктивная схема сооружения назначаются в зависимости от геологического строения строительной площадки сжимаемости слагающих её грунтов а также от давлений которые грунты могут воспринять.
Напряжения деформации устойчивость грунтов основания определяют с использованием закономерностей и теоретических решений механики грунтов. В строительном деле решения механики грунтов используются для проектирования сооружений в промышленном и гражданском строительстве гидротехническом железнодорожном и автодорожном строительстве и т.д..
Проектирование фундаментов сборочного цеха. Пояснительная записка к курсовому проекту по курсу «Механика грунтов основания и фундаменты» 70.02.01-БГТУ факультет заочного обучения -Брест-2009 количественный объём: 53 листов 23 иллюстраций 11 таблиц 11 источников.
Ключевые слова: инженерно-геологические условия физико-механические характеристики грунтов инженерно-геологический разрез нагрузки фундамент основание грунт заложение осадка свая ростверк.
Содержит результаты оценки инженерно-геологических условий площадки строительства заключение о пригодности грунтов в качестве основания для фундаментов вариантное проектирование фундаментов в сечении с максимальной нагрузкой технико-экономическое сравнение расчет фундаментов в остальных сечениях расчет осадок во времени технология производства работ по устройству фундаментов.
Оценка инженерно- геологических условий строительной
Вариантное проектирование 10
1.Расчёт фундамента мелкого заложения на естественном
1.1.Определение глубины заложения10-11
1.2. Определение размеров подошвы фундамента11-13
1.3.Расчёт фундаментов по деформациям13-14
1.4. Расчёт фундаментов по несущей способности14-20
2. Расчёт фундамента свайного21-22
2.1. Определение глубины заложения 22
2.2. Определение несущей способности сваи на грунт22-25
2.3. Расчёт осадок свайного фундамента22-26
2.4. Расчёт фундамента по несущей способности 26
2.4.1. Расчёт ростверка 27
2.4.2. Расчёт прочности наклонных сечений ростверка27-28
2.4.3. Расчёт ростверка на изгиб 28
2.5. Выбор сваебойного оборудования и определение отказа
Технико-экономическое сравнение вариантов30-31
Расчёт фундаментов в остальных сечениях31-44
Расчёт осадки фундамента во времени44-48
Технология производства работ по устройству фундаментов 49-52
Абсолютные отметки устья скважин м
Мощность слоев м по скважинам
Расстояние от поверхности до уровня подземных вод м
Таблица 1.1Данные о мощности геологических слоев глубине подземных вод
строительной площадки
Таблица 1.2 Физические характеристики грунтов
Мощность слоёв по скважинам м
Гранулометрический состав %
Плотность частиц rS гсм3
Плотность грунта r гсм3
Пределы пластичности
Здание каркасного типа. Основной несущей конструкцией здания является однопролетная рама с шарнирно закрепленным ригелем пролетом 24м. Железобетонные стойки каркаса размером 60*40см в нижней части защемлены в фундаменте. К основному зданию примыкает вспомогательный корпус выполненный по конструктивной схеме с неполным каркасом. Несущие наружные стены выполнены из красного кирпича толщиной 51см. Удельный вес кладки 18кНм3. Продольный каркас выполнен из ригелей размером 30*30см.
В осях В Г и 1 6 имеется подвал.
Рисунок 1. Исходные данные
Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки
Скважина №1(абсолютная отметка устья скважины – 124.3м глубина отбора образца 0.8м).
Т.к.. показатель раскатывания и показатель текучести не определены следовательно грунт песчаный. Исходя из гранулометрического состава (содержание частиц >2мм – 2.0% >05мм – 13.2% >0.25мм – 39.3% >0.1мм – 72% 0.1мм – 100.0%) частиц с размером >0.1мм содержится 72.0% что меньше 75% т.е. по таблице 3[2] данный грунт – песок пылеватый
Плотность грунта в сухом состоянии (1)
rd=1.9(1+0.01*29.0)=1.47 гсм3
Коэффициент пористости грунта (2) е =rsrd-1
по табл.5[2] при е=0.82 >08 песок пылеватый рыхлый.
Степень влажности (3) S r=0.01*W*rsе*rw
S r=0.01*29.0*2.680.82*1.00=095
По табл.6[2] при 0.8S r=0.951.0 песок насыщенный водой.
По табл.8[2] нормативное значение модуля деформации при е=0.82 для песка пылеватого рыхлого отсутствует; по табл.10[2] нормативные значения удельного сцепления и угла внутреннего трения при е=0.82 для песка пылеватого рыхлого отсутствуют; по табл.12[2] расчётное сопротивление для песка пылеватого рыхлого отсутствует.
Скважина №2(абсолютная отметка устья скважины – 125.3м глубина отбора образца 3.5м).
Показатель пластичности(4) Jр=wL-wp
По табл.4[2] при 1%≤ Jр=6.2% 7% грунт относится к супеси
Показатель текучести (5) JL= (W -WP) (WL –WP)
JL= (15-15) (21.2-15) =0
По табл. 7[2] при 0JL=0 1.0 супесь пластичная.
Плотность грунта в сухом состоянии (формула 3)
rd=2.04 (1+0.01*15) = 1.77 гсм3
Коэффициент пористости (формула 4)
е =2.67 1.77– 1 = 0.51
Степень влажности (формула 5)
S r=0.01 * 15* 2.67 0.51*1.0 = 0.79
По табл.9[2] нормативное значение модуля деформации при е=0.51 для супеси пластичной (JL=0) Е=27.6МПа; по табл.11[2] нормативные значения удельного сцепления и угла внутреннего трения при е=0.51 для супеси пластичной (JL=0) с=18.6кПа j =29.4°; по табл.12[2] расчётное сопротивление при е=0.51 для супеси пластичной (JL=0) R=297.5 кПа.
Скважина №3 (абсолютная отметка устья скважины – 126.7м глубина отбора образца 7.0м).
Т.к.. показатель раскатывания и показатель текучести не определены следовательно грунт песчаный. Исходя из гранулометрического состава (содержание частиц >2мм – 3.8% >05мм – 21% >0.25мм – 48.4% >0.1мм – 80.1% 0.1мм – 100.0%) частиц с размером >0.1мм содержится 80.1% что больше 75% т.е. по таблице 3[2] данный грунт – песок мелкий
Плотность грунта в сухом состоянии (3)
rd=1.92(1+0.01*20)=1.6 гсм3
Коэффициент пористости грунта (4)
по табл.5[2] при 0.6≤е=0.66≤0.75 песок мелкий средней плотности.
Степень влажности (5)
S r=0.01*20*2.660.66*1.00=081
По табл.6[2] при 08S r=0.81≤1.08 песок насыщенный водой.
По табл.8[2] нормативное значение модуля деформации при е=0.66 для песка мелкого Е=27МПа; по табл.10[2] нормативные значения удельного сцепления и угла внутреннего трения при е=0.66 для песка мелкого с=1.8кПа j=31.6°; по табл.12[2] расчётное сопротивление для песка мелкого средней плотности насыщенного водой R=200кПа.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ О ПРИГОДНОСТИ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЯ
Согласно инженерно-геологическому разрезу строительная площадка имеет абсолютные отметки 124.3-126.7м. Грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием грунтов.
Первый слой – песок пылеватый рыхлый. Прочностных и деформационных характеристик не имеет. Не может служить в качестве основания фундаментов.
Второй слой – супесь пластичная. Может служить в качестве основания фундаментов.
Третий слой- песок мелкий средней плотности насыщенный водой. Может служить в качестве основания для свайных фундаментов. По полученным данным строим инженерно-геологический разрез.
Принимаем планировочную отметку земли исходя из равенства объемов выемки и насыпи – 125.4м что соответствует относительной отметке -0.150м.
По полученным данным строим инженерно-геологический разрез (рис.2.1).
Скважины расположены друг от друга на расстоянии 36м.
Табл.2 Сводная таблица физико-механических характеристик грунтов
Песок пылеватый рыхлый нас.водой
Песок мелкий средней плотности нас.водой
Рисунок 2. Инженеро-геологический разрез
Вариантное проектирование
Согласно задания по курсовому проектированию рассматриваем два варианта фундаментов:
-фундаменты на естественном основании;
-фундаменты свайные.
В качестве расчётного принимаем сечение 1-1 с максимальной нагрузкой:
Nn=1265кН; Mn=28кНм Qn=21кН
Согласно плану строительной площадки сечение расположено между скважинами №2 и №3: мощность 1 слоя – 21м 2 слоя – 2.8м расстояние до уровня грунтовых вод – 4.0м. Натуральная отметка земли – 126.0м.
1. Расчёт фундамента мелкого заложения на естественном основании
Основания рассчитывают по двум группам предельным состояний:
) по несущей способности;
Расчёт по первому предельному производится для обеспечения несущей способности и ограничения развития чрезмерных пластических деформаций грунта основания с учётом возможных неблагоприятных воздействий и условий их работы в период строительства и эксплуатации сооружений; по второму предельному состоянию – для ограничения абсолютных или относительных перемещений конструкций и оснований такими пределами при которых обеспечивается нормальная эксплуатация сооружения.
1.1. Определение глубины заложения.
Определяем расчётную глубину промерзания
где df – нормативная глубина промерзания (по рис.III.1 [1]для г.Брест df=09*0. 280.23=1.1м) где отношение 0.280.23 принято для песка; kh – коэффициент учитывающий влияние теплового режима сооружения (по табл. 5.3[8] при t=15°С в здании без подвала с полами по грунту коэффициент kh=0.6).
Вариантное проектирование
Инженерно-геологические условия определяют слой грунта на который можно опереть фундамент.
d3=hненес.+0.2 =1.5+0.2=1.7м
где hненес. – мощность ненесущего слоя грунта м
Принимаем верхний обрез фундамента на отметке -0.550м учитывая высоту фундаментной балки 045м устанавливаемой на подколонник (см. рис.3.2.1). Уровень гидроизоляции на отм. -0.100. Минимальная высота фундамента: с учётом глубины заделки колонны сечением 0.4х0.6м в стакан (0.6м) возможности рихтовки (0.05м) её минимальной высоты ступени 0.3м. Н=0.6+0.05+0.3=0.95м
Принимаем расчётную глубину заложения фундамента 19м что больше 0.66м. Нф=1.5м.
1.2.Определение размеров подошвы фундамента
Определяем площадь подошвы фундамента в плане по формуле
где Nn – расчётная нагрузка по обрезу фундамента кН;
R0 – расчётное сопротивление грунта основания кПа;
gср – среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах ( принимаем gср=20кНм3);
dр – глубина заложения фундамента м.
Ширина квадратного фундамента определяется по формуле b=A=488=2.2 м
Определяем расчётное сопротивление грунта
R=*(Mg*kz*b*g+Mq*dp*g+(Mq-1)*dn*g+Mc*c)
При вычислении R значения характеристик j gс и коэффициентов gc1 gc2 принимаем для слоя грунта находящегося под подошвой фундамента до глубины zr=0.5b=0.5*2.3=1.15м.
gc1 gc2 – коэффициенты условий работы (табл. В.1[8]) :
gc1 =1.25 - для супеси при JL=0; gc2 =1.0;
Mg Mq Mc – коэффициенты принимаемые в зависимости от угла внутреннего трения (табл. 2):
j = 294° по табл. 16[3]:Mg= 1.095 Mq=5.381 Mc=7.776
kz – коэффициент принимаемый равным 1 при b10м;
k = 1.1 – коэффициент надёжности т.к. значения j и с приняты по таблицам;
g - осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента кНм3
c - расчётное значение удельного сцепления грунта: c = 18.6кПа;
g – расчётное значение удельного веса грунтов залегающих выше подошвы фундамента кНм3:
d1 –глубина заложения м: d1 =1.9м
R= (1.095*1*2.2*20.4+ 5.381*1.9*17.37+ 7.776 *18.6) =422кПа
Ширина подошвы фундамента
Уточняем значение R при b= 1.9м и zr=0.5b=0.5*1.9=0.95м.
R= (1.095*1*1.9*20.4+ 5.381*1.9*17.37+ 7.776 *18.6) =414.4кПа
Вычисленное значение R отличается от предыдущего менее чем на 5% (1.8%).
Следовательно далее уточнение размеров производить не требуется.
Окончательно принимаем b=1.9м.
Определяем схему загружения фундамента. Определяем эксцентриситет
Т.к. е=0.04мb30=1.930=0.063м то размеры фундамента определяем как для центрально загруженного фундамента.
Проверяем выполнение условий
Рmax= N A+ gср*dр+ SM W 1.2R
Pmin= N A+gср*dр- SM W> 0
Рmax =+ 20*1.9+= 440.5кПа 1.2*414.4=497.2кПа
W=b*l2 6= 1.9*1.92 6= 1.14м3
Условие выполняется.
Рmin=+ 20*1.9 - = 336.4кПа > 0
Рср =+ 20*1.9= 388.4кПа 414.4кПа
1.3. Конструирование тела фундамента
Принимаем конструкцию стаканного типа с подколонником. Толщину стенок стакана назначаем по верху 225мм что больше 150мм для фундаментов с армированной частью.
Зазор между колонной и стаканом 75мм. Т.к. размеры колонны в плане 0.6х0.4м то размеры подколонника в плане cf = 600+2*225+ 2*75= 1200мм
bcf =400+2*225+ 2*75= 1000мм
Глубину стакана назначаем 650мм.
Вынос ступени: С1 =( - cf) 2= (1.9 – 12) 2= 0.35м
С2 =(b - bcf) 2= (1.9 – 1.0) 2= 0.45м
Принимаем 1 ступень высотой 03м.
Конструкция тела фундамента см. рис. 3.1.2
1.4. Расчёт фундаментов по деформациям
Расчёт осадки фундамента производится исходя из условия:S Su
где S – величина конечной осадки отдельного фундамента определяемая расчётом см; Su- предельная величина осадки основания фундаментов зданий и сооружений см (по табл.Б.1 п.1[ 7] Su =8см).
Для определения осадки фундамента составляем схему показанную на рис. 3.1.3
Для расчёта используем метод послойного суммирования. Определяем вертикальные напряжения от собственного веса грунта на границе слоёв в характерных горизонтальных плоскостях по формуле:
где gI – удельный вес грунта hi – толщина i-го слоя грунта м.
szg2 =1.5*19.0= 39.9кПа
На подошве фундамента szg0 =39.9+ 0.4*20.4= 48.06кПа
szgwl =48.06+ 1.5*20.4= 78.66кПа
На подошве 2 слоя с учётом взвешивающего действия воды
где е gs gw = 10кНм3 – удельный вес воды.
szg3=78.66+ 0.9*11.06= 88.61кПа
На подошве 3слоя с учётом взвешивающего действия воды
Определяем дополнительное вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента
szp0 =Рср - szg1 = 388.4 – 48.06 = 340.3кПа
Толщу грунта мощностью (4 – 6)b =7.6 – 11.4м разбиваем на слои толщиной h=0.4b=0.4*1.9=0.76м.
Строим эпюру распределения дополнительных вертикальных напряжений в грунте по формуле:
szpi = a*szp0 где a - коэффициент учитывающий изменение дополнительного вертикального напряжения по глубине ( по табл. 24 [ 2]).
Строим эпюру szgi .
Вычисления ведём до соблюдения условия: 0.2szg = szp
Осадку каждого слоя основания определяем по формуле:
где b = 0.8 – безразмерный коэффициент для всех видов грунтов;
Еi – модуль деформации i-го слоя кПа.
Таблица 3.1 К расчёту осадок (соотношение h = b =1.0)
Проверяем условие S Si= 1.77см Su = 8см
Условие выполняется т.е. деформации основания меньше допустимых.
1.5. Расчёт фундаментов по несущей способности
Расчёт фундаментов по прочности производится на расчётные усилия: N=1265*1.35=1707.75кН M = 28*1.35=37.8кНм Q = 21*1.35 = 28.35кН
При расчёте тела фундамента по несущей способности вводим коэффициент условий работы gс = 1.5.
Принимаем бетон класса С 3037: fcd = 301.5 =20МПа; fck = 30МПа;
fcfd = 0.21*fck23 gc= =0.21*3023 1.5 =1.35 МПа.
1.5.1. Расчёт фундамента на продавливание
Расчёт фундамента на продавливание производим из условия чтобы действующие усилия были восприняты бетоном фундамента без установки поперечной арматуры.
Проверяем условие hcf (cf - c) 2
55м > (1.2 - 0.6) 2=0.3м
Продавливание фундамента может произойти от верха плитной части Проверяем прочность фундамента на продавливание.
где F – расчётная продавливающая сила кН;
k – коэффициент принимаемый равным 1;
fcfd – расчётное сопротивление бетона растяжению кНм3;
bm – определяется по формуле :
buc – ширина подколонника м;
d– рабочая высота плитной части м.
bm = 1 + 0.22 = 1.22м; d= 0.3 – 0.08=0.22м.
Продавливающая сила F = A0 * Pmax
A0 = 0.5b ( - uc -2d) – 0.25 (b – buc – 2d)2
A0 = 0.5*1.9*(1.9 – 1.2 – 2*0.22) – 0.25*(1.9 – 1.0 – 2*0.22)2 =0.19м2
Pmax =Ni A *(1±6*el)
где е – эксцентриситет силы определяемый по формуле:
е= М N= 37.8 1707.75 = 0.022м
F= 0.19* 506.1= 98.2кН
2кН 1.35*103*0.22*1*1.22 =363.3кН
Условие выполняется.
Прочность нижней ступени на продавливание обеспечена.
1.5.2. Расчёт на раскалывание
По прочности на раскалывание фундаменты проверяются от действия нормальной силы в сечении у обреза фундамента. Выбор расчётной формулы осуществляется по условию:
где bc hc – размеры сечения колонны м;
Afb Afl – площади вертикальных сечений фундамента в плоскостях проходящих по осям колонны параллельно сторонам l и b подошвы фундамента за вычетом площади сечения стакана м2.
Afb = 1.2*1.0 + 0.3*1.9 – 0.5*0.45*(0.5+0.55) = 1.12м2
Afl = 1.2*1.2 + 0.3*1.9 – 0.5*0.65*(0.7+0.75) = 1.18м2
4 0.6 = 0.67 1.121.18 =0.96
Расчёт ведём по формуле:
N (1+bc lc)*m’*gc*Afl*fcfd
где m’ – коэффициент трения бетона по бетону принимаемый равным 0.7;
gc – коэффициент условий работы фундамента в грунте принимаемый равным 1.3.
07.75кН (1+0.4 0.6)*0.7*1.3*1.18*1.35*103 =1841кН
Условие выполняется. Принятая высота плитной части фундамента достаточна.
1.5.3. Расчёт на изгиб
Рассчитываем рабочую арматуру плитной части фундамента.
Расчётный изгибающий момент в сечении 1-1
М1 =(b*(l-luc)2*(P1 + 2Pmax)) 24
P1 = 493.9кПа – давление грунта в сечении 1-1
М = (1.9*(1.9 – 1.2)2*(493.9 + 2*506.1)) 24 = 58.4кНм
Расчётный изгибающий момент в сечении 2-2
М2 =(P*l*(b – buc)2) 8
М2 = (473.03* 1.9* (1.9 – 1.0)2) 8 = 91.0кНм
Определяем площадь сечения арматуры
J = 0.5 + (0.25 - amc0)
a c0 – принимаем по таблице 6.6 [ 9 ] : a = 0.85 с0 = 1.947
fyd – расчётное сопротивление арматуры при растяжении МПа ( принимаем арматуру класса S 400 fyd =365МПа)
am= 58.4 0.85*13.3*103*1.9*0.222 = 0.056
J = 0.5 + (0.25 – 0.056 1.947) =0.97
Asf = 58.4 0.85*365*103*0.97 = 1.9см2
am= 91.0 0.85*13.3*103*1.9*0.222 = 0.088
J = 0.5 + (0.25 – 0.088 1.947) =0.953
Asf = 91.0 0.85*365*103*0.953= 3.1см2
По максимальным значениям площади арматуры в каждом из направлений принимаем
As = 0.785*11 =8.6см2 ³ 3.1см2
1.5.4. Расчёт армирования подколонника и его стаканной части
Продольную арматуру подколонника назначают в соответствии с конструктивными требованиями в количестве не менее 0.05% от площади поперечного сечения подколонника или из условия сжатия бетона подколонника. Площадь продольной арматуры определяем в сечениях 1-1 2-2 (рис. 14). Коробчатое сечение 1-1 приводим к двутавровому. Определяем в сечении изгибающий момент и продольную силу.
где Gf – нагрузка от веса подколонника на уровне торца колонны
Gf = h*bf*h1*g*g1*gn
g - удельный вес тяжелого бетонаg =25кНм3; gn – коэффициент надёжности по назначению gn =0.95; g1 – коэффициент надёжности по нагрузке g1 = 1.1
М = 37.8+ 28.35* 0.65 =56.23кНм
Gf =1.2*1.2*0.65*25*0.95*1.1 = 24.45кН
N = 1707.75+ 24.45 = 1732.2кН
Определяем эксцентриситет е0 = М N =56.23 1732.2 =0.032м
е0 =0.032м hc 2 = 0.6 2 =0.3м
Проверяем условие: N fcd *bf *hf
где fcd – расчётное сопротивление бетона на растяжение МПа.
32.2кН 13.3*103*1.2*0.25 =3990кН
Условие соблюдается следовательно нейтральная ось проходит в пределах полки т.е. арматуру рассчитываем как для прямоугольного сечения шириной 1200мм.
Высота сжатой зоны: x = N fcd*hf
x = 1732.2 13300*0.25 = 520мм > 2as’ = 2*35 = 70мм
Площадь сечения арматуры при d = 1200 – 35 =1165мм
As= N(e – (d – 0.5x)) (fyd(d + as’))
As = 1732.2 *(06 – (1.165 – 0.5*0.52)) (365000*(1.165 - 0.035)) 0
е = е0 + h2 – а = 0.032+ 1.2 2 – 0.035 =06м
Минимальная площадь арматуры по формуле: As = 0.0005*bf*h
As = 0.0005* 1.2*1.2= 72см2
Принимаем по 416 с каждой стороны стакана As = 8.04см2.
1.5.5. Расчёт поперечной арматуры стакана
Поперечное армирование осуществляется в виде сеток расстояние между которыми не более четверти глубины стакана (0.25d = 0.25*0.65 =0.175мм) и не более 200мм. Принимаем шаг сеток 150мм и количество 5шт. Диаметр арматуры сеток должен быть не менее 8мм и 0.25d продольной арматуры.
Принимаем 48 S400(AS=2.01см2).
1.5.6. Расчёт дна стакана на смятие
Проверяем условие: N fcdl * Al * y
где fcdl – расчётное сопротивление бетона смятию: fcdl = a *jb* fcd
для бетона класса С1620 y =1;
jb = 3AL2 AL =3 1.2*1.2 0.4*0.6 =1.82 2.5 т.е. принимаем j = 1.82
где AL2 - рабочая площадь бетона м2:AL2 = h*
AL – площадь смятия м2: AL = hc*bc
fcdl = 1* 1.82* 13300 = 242МПа
N1 =1732.2 кН 24200*0.4*0.6*1 = 5809кН
Т.е. прочность дна стакана на смятие обеспечена.
2. Расчёт фундамента свайного
Расчёт свайных фундаментов и их оснований выполняется по предельным состояниям:
) первой группы: по прочности материала свай и ростверков; по несущей способности грунта основания свай; по несущей способности оснований свайных фундаментов если на них передаются значительные горизонтальные нагрузки ;
)второй группы: по осадкам оснований свай и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок; по перемещениям свай совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов; по образованию или раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций фундаментов.
Подошву ростверка заглубляют ниже расчётной глубины промерзания пучинистого грунта. Между подошвой ростверка и пучинистым грунтом делается шлаковая гравийная или щебёночная прослойка толщиной 250 – 300мм а непучинистым – не менее 100мм. Свес ростверка относительно крайних свай – не менее 0.5d+ 50мм расстояние между осями свай во всех направлениях не должны быть менее 3d. Размеры ростверка в плане предварительно принимают по размерам здания и в процессе конструирования уточняют. Класс бетона назначают не менее С12 15.
Сваи по характеру работы подразделяются на сваи-стойки и сваи защемленные в грунте на жесткие и гибкие. Тип сваи выбирают в зависимости от характеристик слоя грунта который находится под острием сваи защемлённые в грунте. К жёстким сваям защемленным в грунте относятся сваи с глубиной заложения нижнего конца сваи равной восьми размерам её поперечного сечения. Сваи-стойки принимают когда под острием находятся скальные или малосжимаемые грунты (Е>50МПа). Во всех остальных случаях принимают сваи защемленные в грунте.
При назначении длины сваи следует учитывать следующее:
Заделывать сваи в ростверк работающий на вертикальные сжимающие нагрузки необходимо не менее чем на 5см для ствола сваи и не менее чем на 25см для выпусков арматуры сваи.
Заделывать сваи в ростверк работающий на вертикальные растягивающие или горизонтальные нагрузки необходимо не менее чем на наибольший размер поперечного сечения сваи для ствола сваи и не менее чем на 40см для выпусков арматуры сваи.
Заглублять сваи в крупнообломочные грунты крупные и средней крупности пески а также в глинистые грунты с показателем консистенции IL 0.1 не менее чем на 0.5м а прочие нескальные грунты – не менее чем на 1.0м.
2.1. Определение глубины заложения
Глубину заложения ростверка принимаем ниже расчётной глубины промерзания (см. п.3.1.1.) 0.66м.
Высота ростверка принимаем: Н=0.95м. Конструктивная глубина заложения определится как:
Принимаем заделку сваи в ростверк 50мм и заделку выпусков арматуры сваи 250мм. Сваи по характеру работы принимаем жесткие.
Определяем минимальную длину сваи: lсв = l0 + l гр +l н.сл.
lн.сл. – заглубление в несущий слой м
lсв = 0.3+0.15+10= 145м
По табл. 23[3] принимаем сваю С 50.30-6 (армирование 4 12 S400 и бетон класса С1620).
2.2. Определение несущей способности сваи на грунт
Расчётная схема для определения несущей способности сваи дана на рис. 3.2.1 Слои грунта прорезаемые сваей делим на элементарные слои толщиной не более 2м. Вычисляем средние глубины zi для каждого слоя грунта. Определяем несущую способность сваи по формуле:
Fd = gc (gcR * A *R + USgcf*fi*hi)
где g с – коэффициент условий работы сваи в грунте принимаемый равным 1; gсR gcf – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи учитывающие способы погружения свай на расчётные сопротивления грунтов определяемые по табл. VI.3[ 1]: при погружении свай забивкой молотами gсR= gcf = 1;
А – площадь опирания на грунт сваи м2;
U – наружный периметр поперечного сечения сваи м;
R – расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи кПа определяемое по таблице 17[ 3];
fi – расчётное сопротивление i-го слоя грунта по боковой поверхности сваи кПа определяемое по таблице 18 [3]
hi- толщина i-го слоя грунта м.
Определяем fi в зависимости от величины zi и характеристик грунтов:
А = 0.3*0.3=0.09 м2; U = 0.3*4 =1.2м
Fd = 1*( 1* 0.09* 2165+ 1.2*1*252.96) = 498.4кН
Несущая способность сваи по материалу:
Nств =m j (Rв*Ав + Rs*As)
где m – коэффициент условий работы сечения равный 1.0;
j - коэффициент продольного изгиба ствола равный 1.0;
Rв – расчётное сопротивление бетона осевому сжатию кПа;
Ав – площадь поперечного сечения бетона м2(Rв = fcd =161.5 =10.67МПа);
Rs – расчётное сопротивление сжатой арматуры кПа (класс S400 Rs =365000кПа);
Аs –площадь сечения продольной арматуры м2 ( по сортаменту Аs =0.000452м2 для арматуры 412)
Nств = 1*1 (10670* 0.09 + 365000 * 0.000452) =1125кН.
В дальнейших расчётах принимаем меньшее значение несущей способности.
Расчётная допустимая нагрузка на сваю
где gк =1.4 – для промышленных и гражданских зданий.
Р = 498.4 1.4 =356кН
Определяем количество свай: n = N P
n = (1265*1.2) 356=4сваи
В плане сваи размещаем с шагом 4d =1200мм. Расстояние от края ростверка до ближайшей грани сваи не менее 50мм.
Определяем давление на голову сваи:
Nmaxmin =( N +Gp) n ± M*y S yi2
где y – расстояние от центра тяжести свайного поля до ряда свай в котором определяется давление на сваю м;
уi – момент инерции отдельного ряда свай относительно центра свайного поля м.
Gp = bp*lp*d*gср*gс =1.4*1.4*1.35*20*1.1 =58.21кН
где gср – усреднённое значение удельного веса грунта и фундамента кНм3;
gс – коэффициент условий работы.
Nmax = + =426кН 1.2*356 = 427.2кН (0.5%)
Nmax = - =362.1кН > 0
Окончательно принимаем сваю С50.30-6 - рис.3.2.2
2.3. Расчёт осадки свайного фундамента
Расчёт осадок свайного фундамента выполним методом эквивалентного слоя. Свайный фундамент рассматривается как условный массив. Построение условного массивного фундамента показано на рис. 3.2.3.
Определяем средневзвешенное значение угла внутреннего трения:
jmt = (2.8*29.4+1.75*31.6)4.55 = 30.25°
a = jmt 4 = 30.25 4 =756°
Определяем ширину условного фундамента:
b1 = 4.55* tg 7.56° =0.6м
bусл = 2b1 + d = 2*0.6 +0.3+0.9= 2.4м
lусл = 2*0.6 + 0.3+0.9 = 2.4м
Определяем вес условного фундамента
Gусл = G1 + G2 + G3
где G1 G2 G3 – вес отдельного слоя грунта в массивном фундаменте кН
Gусл =(2.4*2.4)* (2.1*19.0+1.9*20.4+0.9*11.06+1.75*10.0) =608.9кН
Среднее давление по подошве условного массивного фундамента
Р = ( N + Gусл) Аусл = ( 1265+608.9) (2.4*2.4)=323.2кПа
Определяем расчётное сопротивление
gc1 =1.1 - для песка; gc2 =1;
j = 31.6° по табл. 16[3]:Mg= 1.296 Mq=6.182 Mc=8.424
g =10.0кНм3 c = 1.8кПа;
g =(1.5*19.0+1.9*20.4+0.9*11.06+1.75*10.0)6.05= 15.66кНм3
R=*(1.296*1*2.4*10.0+ 6.182*7.05*15.66 + 8.424*1.8) =730кПа
Р =323.2кПа R =730кПа т.е. условие выполняется.
Определяем дополнительное вертикальное напряжение на уровне подошвы условного фундамента szp0 = P - g’*h
g =(2.1*19.0+1.9*20.4+0.9*11.06+1.75*10.0)6.65= 15.96кНм3
szp0 = 323.2– 6.65* 15.96 = 218кПа
Мощность эквивалентного слоя hэкв = Аw * bусл
Коэффициент Аw принимаем по таблице IV.3 [1] для песка при n =0.3 Аw =0.99
hэкв = 0.99*2.4 =2.4м
Осадку свайного фундамента определяем по формуле:
S = hэкв * mn *szp0
mn i = b Ei ( 3.44 ) где b = 0.74 по табл. 1.15 [ 5 ] - для супеси и песка
mn 2 = 0.74 27= 0.027МПа-1
S = 2.4 * 0.027 * 0.218 = 0.014м =1.4см Su = 8см
2.4. Расчёт фундаментов по несущей способности
Расчёт фундаментов по прочности производится на расчётные усилия N=1265*1.35=1707.75кН M = 28*1.35=121.5кНм Q = 21*1.35 = 27кН
При расчёте тела фундамента по несущей способности вводим коэффициент условий работы gс = 1.5.
Принимаем бетон класса С 2025: fcd = 201.5 =13.3МПа; fck = 20МПа; fcfd = 0.21*fck23 gc= =0.21*2023 1.5 =1.2 МПа.
2.4.1. Расчёт прочности по наклонным сечениям
Расчёт прочности по наклонным сечениям производим по формуле:
где Q = SNi – cумма реакций всех свай находящихся за пределами наклонного сечения
Q = 426кН; b – ширина ростверка м;
Определяем значение m =2.45 по табл. 5.1 [ 3 ]
с – расстояние от плоскости внутренних граней свай до ближайшей грани подколонника м;
d – рабочая высота м. d= 0.3 - 0.08=0.22м
Q= 426кН 2.45*1.4 * 0.22* 1030 =721.7кН
т.е. условие выполняется толщина дна стакана достаточна.
2.4.2. Расчёт ростверка на изгиб
Определяем изгибающий момент М1-1 =N *x
где x = а2 – hк2 = 1.2 2 – 0.6 2 =0.3 м где а – расстояние между осями свай м
М1-1 =426 * 0.3=127.8кНм
Определяем площадь сечения арматуры
J = 0.5 + (0.25 - amc0)
am= 127.8 0.85*13.3*103*1.4*0.222 = 0.164
J = 0.5 + (0.25 – 0.164 1.947) =0.907
Asf = 127.8 0.85*365*103*0.907= 5.1 см2
fyd - расчётное сопротивление сжатой арматуры кПа(класс S400 fyd=365000кПа)
По сортаменту арматуры принимаем 12 шаг 200мм.
2.4.3. Расчёт на местное сжатие
Расчёт на местное сжатие производим по формуле
где N – расчётная нормальная сила в сечении колонны у обреза ростверка кН(N =19062кН)
Ав – площадь сечения колонны м2
07.75кН 1.5* 13300* 0.4*0.6=4788кН
2.4.4. Расчёт ростверка на продавливание
Расчёт ростверка на продавливание колонной производим по формуле
N[a1*(b+с2) +a2*(h+с1)]*d* fcfd
где N- расчетная продавливающая сила кН
b – сечение колонны м; с- расстояние от плоскости грани колонны до ближайшей грани сваим
a -безразмерный коэффициент принимаемый в зависимости от отношения сd
Угловая свая заходит в плане за грани подколонника на 50мм т.е. проверку на продавливание производить не требуется.
Прочность плиты ростверка на продавливание обеспечена.
2.4.5. Расчёт ростверка на продавливание угловой сваей
Расчёт ростверка на продавливание угловой сваей производим по формуле
Nф[b1*(b02+с02 2)+ b2*(b01+с012) ]*d* fcfd
Nф =361.4кН –расчетная нагрузка на угловую сваю
b0 – расстояние внутренних граней до ближайшей грани угловой сваи м;
с0 – расстояние от плоскости внутренних граней до ближайших граней подколонника м
b - безразмерный коэффициент принимаемый по табл. 5. 3[3] в зависимости от отношения
2.5. Выбор сваебойного оборудования и определение отказа сваи
Определяем минимальную энергию удара Э =1.75*a*Р
где a - эмпирический коэффициент (a = 0.025кДж кН); Р – расчётная допустимая нагрузка на сваю кН
Э = 1.75* 0.025 *356 = 15.6кДж
По табл. 26 [ 3] принимаем трубчатый дизель- молот С-995 с водяным охлаждением и характеристиками:
-масса ударной части 1250кг
- высота подскока 2800мм
- энергия удара 19.0кДж
- число ударов в 1 мин -44
- масса молота с кошкой 2600кг
Производим проверку пригодности принятого молота по условию
где Эр – расчётная энергия удара Дж; Gh – полный вес молота Н; GB – вес сваи наголовника и подбабка Н
GB = 0.30*0.30*5*25 + 2 + 1 =14.25кН
где Gh’ – вес ударной части молота кН; hm – фактическая высота падения ударной части молота м
Эр = 0.9* 12.5 * 2.8 =31.5кДж
( 26+ 14.25) 31.5 =1.4 6 т.е. условие выполняется.
Для контроля несущей способности свайных фундаментов и окончательной оценки применимости выбранного молота определяем отказ сваи.
Sa =h* A *Ed *(m1 + e2*(m2+ m3)) [ Fd M *(Fd M + h * A)* (m1 + m2 + m3)]
где h - коэффициент для свай из железобетона (h = 1500кНм2 по табл. 10[8]); А – площадь поперечного сечения сваи м2; Еd – расчётная энергия удара молота кДж; Fd – несущая способность сваи кН; М – коэффициент принимаемый при забивке свай молотами ударного действия равным 1; m1 m2 m3 – вес соответственно молота сваи с наголовником и подбабка кН; e2 – коэффициент восстановления удара (e2 = 0.2).
Sa = =0.01м > Sапр = 0.002м
Технико–экономическое сравнение вариантов
Укрупнённые единичные расценки на земляные работы устройство фундаментов принимаем по табл. 27 [3].
Табл.4.1 Технико–экономическое сравнение вариантов.
разработка грунта при глубине выработки 2.5м и ширине котлована 3.1м:
крепление стенок котлована досками при Нк= 2.75 м
устройство монолитного фундамента выс.1.5м
разработка грунта при глубине выработки 195м и ширине котлована 2.6м:
крепление стенок котлована досками при Нк = 2.2м
забивка железобетонных свай С50 .30-6(4шт.)
устройство монолитного железобетонного ростверка
Вывод: Наиболее экономичным является первый вариант выполнения работ – фундамент на естественном основании.
Технико-экономическое сравнение вариантов
Рисунок 4.1 Технологическая схема к варианту №1 –
фундамент на естественном основании
Рисунок 4.2 Технологическая схема к варианту №2 –
Расчет фундаментов в остальных сечениях
Расчет по скважине №3.
1.1. Определение глубины заложения
Расчётная глубина промерзания df1=0.66м
Принимаем верхний обрез фундамента на отметке -0.550м учитывая высоту фундаментной балки 045м устанавливаемой на подколонник (см. рис.5.1.1). Минимальная высота фундамента: с учётом глубины заделки колонны сечением 0.3х0.3м в стакан (0.3м) возможности рихтовки (0.05м) её минимальной высоты ступени 0.3м. Н=0.3+0.05+0.3=0.65м
Принимаем расчётную глубину заложения фундамента 13м что больше 1.26м. Нф=09м.
Ширина квадратного фундамента определяется по формуле b=A=13=1.2 м
R =(gc1gc2 k)*(Mg*kz*b*g+Mq*dp*g+(Mq-1)*dn*g+Mc*c)
При вычислении R значения характеристик j gс и коэффициентов gc1 gc2 принимаем для слоя грунта находящегося под подошвой фундамента до глубины zr=0.5b=0.5*11=0.55м.
gc1 =1.25; gc2 =1.0;
j = 29.4° по табл. 16[3]:Mg= 1.095 Mq=5.381 Mc=7.776
R= (1.095*1*1.1*20.4+ 5.381*1.85*17.29+ 7.776 *18.6) =329.8кПа
Уточняем значение R при b= 1.0м и zr=0.5b=0.5*1.0=0.5м.
R= (1.095*1*1.0*20.4+ 5.381*1.85*17.29+ 7.776 *18.6) =327.2кПа
Вычисленное значение R отличается от предыдущего менее чем на 5% (0.8%).
Окончательно принимаем b=1.0м.
Проверяем выполнение условия
Рср = = 313.0кПа 327.2кПа
Зазор между колонной и стаканом 75мм. Т.к. размеры колонны в плане 0.6х0.4м то размеры подколонника в плане cf = 300+2*225+ 2*75= 900мм
bcf =300+2*225+ 2*75= 900мм
Вынос ступени: С1 =( - cf) 2= (1.0 – 0.9) 2= 0.05м
Конструкция тела фундамента см. рис. 5.1.2
Для определения осадки фундамента составляем схему показанную на рис. 5.1.3
szg2 =2.4*19.0= 45.6кПа
На подошве фундамента
szg0 =45.6+ 0.2*20.4= 49.68кПа
szgwl =49.68+ 1.9*20.4= 88.44кПа
szg3=88.44+ 0.3*11.06= 91.76кПа
szp0 =Рср - szg1 = 313.0 – 49.68 = 263.3кПа
Толщу грунта мощностью (4 – 6)b =4.0 – 6.0м разбиваем на слои толщиной h=0.4b=0.4*1.0=0.4м.
где a - коэффициент учитывающий изменение дополнительного вертикального напряжения по глубине ( по табл. 24 [ 2]).
Строим эпюру szgi . Вычисления ведём до соблюдения условия:
Вычисления сводим в таблицу 5.1
Таблица 5.1 К расчёту осадок.(соотношение h = b =1)
Проверяем условие S Si= 0.73см Su = 8см
Расчёт фундаментов по прочности производится на расчётные усилия: N=287*1.35=387.5кН. При расчёте тела фундамента по несущей способности вводим коэффициент условий работы gс = 1.5. Принимаем бетон класса С 3037: fcd = 301.5 =20МПа; fck = 30МПа; fcfd = 0.21*fck23 gc= =0.21*3023 1.5 =1.35 МПа.
Проверяем условие hcf (cf - c) 2
м (0.9 – 0.3) 2=0.3м
Продавливание фундамента может произойти от низа колонны. Проверяем прочность фундамента на продавливание.
где F – расчётная продавливающая сила кН; k – коэффициент принимаемый равным 1; fcfd – расчётное сопротивление бетона растяжению кНм3; bm – определяется по формуле: bm =2*( bc +
buc – ширина подколонника м; d– рабочая высота плитной части м.
bm = 2*(0.3*2+2*0.22) = 2.08м; d= 0.3– 0.08 =0.22м.
A0 = А-Ар =1.0*1.0 – 0.9*0.9 =0.19 м2
Pср = 387.5 (1.0*1.0) =387.5кПа
F= 0.19*387.5= 73.6кН
6кН 1.35*103*0.22*1*2.08=617.8кН
1.5.2. Расчёт на раскалывание
По прочности на раскалывание фундаменты проверяются от действия нормальной силы в сечении у обреза фундамента. Выбор расчётной формулы осуществляется по условию: bc hc Afb Afl
где bc hc – размеры сечения колонны м; Afb Afl – площади вертикальных сечений фундамента в плоскостях проходящих по осям колонны параллельно сторонам l и b подошвы фундамента за вычетом площади сечения стакана м2.
Afb = Afl =0.3*1.0 + 0.65*0.9– 0.5*0.35*(0.4+0.45)=0.77м2 2.5 0.3 0.3 = 1
N (1+ lc bc)*m’*gc*Afb*fcfd
где m’ – коэффициент трения бетона по бетону принимаемый равным 0.7; gc – коэффициент условий работы фундамента в грунте принимаемый равным 1.3.
7.5кН (1+1)*0.7*1.3*0.77*1.35*103 =3439.8кН
Расчётный изгибающий момент
М1 =(b*(l-luc)2*P1) 8
М = (1.0*(1.0 – 0.9)2*387.5) 8= 0.5кНм
am= 0.5 0.85*20*103*1.0*0.222 = 0.0006
J = 0.5 + (0.25 – 0.00061.947) =0.999
Asf =0.50.85*365*103*0.999 =0.1см2
Арматуру принимаем - 10 S 400 с шагом 200мм
Продольную арматуру подколонника назначают в соответствии с конструктивными требованиями в количестве не менее 0.05% от площади поперечного сечения подколонника или из условия сжатия бетона подколонника. Площадь продольной арматуры определяем в сечениях 1-1 2-2. Коробчатое сечение 1-1 приводим к двутавровому. Определяем в сечении изгибающий момент и продольную силу.
Gf =0.9*0.9*0.4*25*0.95*1.1 = 8.46кН
N = 387.5+ 8.46 = 396кН
Применяем симметричное армирование.
6кН 20*103*0.9*0.25 =4500кН
Условие соблюдается следовательно нейтральная ось проходит в пределах полки т.е. арматуру рассчитываем как для прямоугольного сечения шириной 900мм.
x = 396 20000*0.25 = 79мм > 2as’ = 2*35 = 70мм
Площадь сечения арматуры при d = 900 – 35 =865мм
As = 0.0005* 0.9*0.9 = 4.05см2
Принимаем по 412 с каждой стороны стакана As = 4.52см2.
Поперечное армирование осуществляется в виде сеток расстояние между которыми не более четверти глубины стакана (0.25d = 0.25*0.35 =0.0875м) и не более 200мм. Принимаем шаг сеток 100мм и количество 5шт. Диаметр арматуры сеток должен быть не менее 8мм и 0.25d продольной арматуры. Принимаем 48 S400(AS=2.01см2).
y =1; jb = 3AL2 AL =3 0.9*0.9 0.3*0.3 =2.08 2.5 т.е. принимаем j = 2.08
fcdl = 1* 2.08* 20 = 41.6МПа
N1 =396 кН 41600*0.3*0.3*1 = 3744кН
Т.е. прочность дна стакана на смятие обеспечена.
2.1. Определение глубины заложения
Расчет по скважине №2.
Высота фундамента составит: 4 стеновых блоков высотой 0.6м 1 стеновой блок высотой 03м и фундаментная плита высотой 0.3м.
Нф=0.6*4+0.3+0.3=3.0м. Подошва фундамента находится на отм. -3.400м т.е. глубина заложения составит 3.25м.
2.2.Определение размеров подошвы фундамента
zr=0.5b=0.5*1.0=0.5м.
dn=2.55м > 20м– глубина подвала м Принимаем dn=2.0м
d1 –приведенная глубина заложения м
d1 = hs +hcf* gcfg’II где hs – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала м; hcf - толщина конструкции пола м; gcf - расчетное значение удельного веса материала пола подвала кНм3.
d1 =0.6+0.1*2217.64= 0.725м
R= (1.095*1*1.0*15.73+ 5.381*0.725*17.64+4.381*2.0*17.64+ 7.776*18.6) =414.5кПа
Уточняем значение R при b= 0.36м.
R= (1.095*1*0.72*17.55+ 5.381*0.725*17.64+4.381*2.0*17.64+ 7.776*18.6) =410.8кПа
Определяем фактическое давление под подошвой фундамента для варианта прерывистый фундамент
Рср =+ 20* 3.25 = 403.9кПа
(410.8-403.9 ) 410.8 *100%= 1.7% 5%
Условие необходимое для расчёта по деформациям выполняется.
Расчет на прерывистость
Коэффициент повышения расчетного сопротивления kd =1.03
Площадь фундамента А=L*b =23.2*0.72=16.7м2
Суммарная площадь плит Ав= А kd =16.71.03=16.22м2
Число плит в прерывистом фундаменте
n = Ав Аф =16.22 (0.8*2.38)=8.52шт.
Принимаем n=8шт - ФЛ 8.24-4 1 шт.- ФЛ 8.12-4 .
Расстояние между плитами
L =(Lст – n*lф)(n -1)= =0.3м
Фактическое давление под подошвой фундаментной плиты
Рсрф = Nn*Lст Ав + g*d ==415кПа
Фактический коэффициент превышения расчетного сопротивления
kdf =Рсрф Рср =4154039=1.027 1.03
Принимаем фундаментную плиту ФЛ 8.24-4 (согласно табл.20[3])
2.3. Расчёт фундаментов по деформациям
Расчёт осадки фундамента производится исходя из условия: S Su.
Для определения осадки фундамента составляем схему показанную на рис. 5.2.3. Для расчёта используем метод послойного суммирования. Определяем вертикальные напряжения от собственного веса грунта на границе слоёв в характерных горизонтальных плоскостях
szg2 =1.8*19.0= 34.2кПа
szg1 =34.2+ 1.35*20.4= 61.74кПа
szg1 =61.74+0.25*20.4= 66.84кПа
szg3=66.84+ 1.6*11.06= 84.54кПа
На подошве 3слоя с учётом взвешивающего действия воды gвзв =10.0кНм3
Определяем дополнительное вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента szp0 =Рфср - szg2 =415.0 – 61.74= 353.3кПа
Толщу грунта мощностью (4 – 6)b =2.88 – 4.32м разбиваем на слои толщиной h=0.4b=0.4*0.5=0.2м.
Строим эпюру распределения дополнительных вертикальных напряжений в грунте. Строим эпюру szgi .
Вычисления ведём до соблюдения условия: 0.2szg = szp.
Осадку каждого слоя основания определяем по формуле: S= b*szpicp * hi Ei
Таблица 5.2. К расчёту осадок
Проверяем условие S Si=1.27см Su = 8см
Расчёт фундаментов по прочности производится на расчётные нагрузки
Принимаем бетон класса С 2025: fcd = 201.5 =13.33МПа; fck = 20МПа;
fcfd = 0.21*fck23 gc =0.21*2023 1.5 =1.03 МПа.
Армирование производим арматурой класса S400: fyd= 365МПа (табл.6.5[10])
Расчёт тела плиты ленточного железобетонного фундамента
К расчёту принимаем один метр погонный длины фундамента исходя из того что несущая стена равномерно распределяет и передаёт нагрузку на фундамент и его жесткость как в продольном направлении так и в поперечном направлении достаточна. Расчёт выполняем только в поперечном направлении фундамента.
Определяем минимальную рабочую высоту из условия отсутствия поперечной арматуры:
h0 = Pcp*C jb3*gb2*fcfd*b1
где Pcp – давление грунта от расчётных нагрузок кПа; C – консоль плиты фундамента м; jb3 = 0.6 – для тяжёлого бетона (п.31[10]); gb2 = 0.9 – коэффициент условий работы бетона табл. 15[10]; fcfd –расчётное сопротивление бетона осевому сжатию;b1 =100см – условный размер сечения по длине фундаментного блока.
Pcp = N A =329.4 0.8=412кПа
h0 =412*10 0.6*0.9*1.03*103*100 =0.07м
Принимаем защитный слой бетона 80мм. Тогда рабочая высота h0 =0.22м.
Полная высота фундаментной плиты h =0.22 +0.08= 0.3м что соответствует принятой.
Определяем изгибающий момент консольной части фундамента
М= 0.5*412*0.12= 2кНм
Принимаем конструктивно 510S400 (As =3.93см2)
Расчет осадки фундамента во времени
1. Расчёт осадки фундамента во времени
Осадку происходящую за определённое время определяем по формуле:
где S – конечная осадка см; u – степень уплотнения определяемая по табл. 2.1[ 1 ]
Определяем расчётную схему:
kф1 = 8*10-9мс > kф2 =7*10-9мс > kф3 = 2*10-11мс
где kфi – коэффициент фильтрации i-го слоя грунта мс
Путь фильтрации воды составит h=H=5.0м
Определяем коэффициент фильтрации грунта для слоистого основания:
где Н – сжимаемая толща грунта м
kф = 5.0 ( 2.47*10-9+ 2.62*10-11) =384*10-11мс
Определяем коэффициент консолидации сn = kф mn*gw
сn = 3.84*10-11 0.027 * 10 -6 * 10* 104 =1.42* 10-8*3.15*107*104 м2с =0.45* 104см2год
Принимаем hэ = Н 2 =2.5м
mn i = b Ei где b = 0.74 по табл. 1.15 [ 5 ] - для супеси и песка
mn 1 = 0.74 27.6 =0.0268МПа -1; mn 2 = 0.74 27 = 0.0274МПа-1
mn =(2.4*0.0268* 4.0 + 2.6 * 0.0274* 1.4) 2* 2.52 = 0.027МПа -1
gw - удельный вес воды кН м3
Определяем значение показателя Т
Т = 4*h2 p2*cn = 4 *2502 3.142* 0.43 *104 =5.66 лет
Полученные данные сводим в таблицу 6.1.
Расчет осадки фундамента во времени
Таблица 6.1. К расчёту осадки фундамента во времени
Используя полученные данные строим зависимость осадки во времени – рис.6.1
Рис.6.1 . Построение зависимости осадки во времени
2. Расчёт осадки фундамента во времени
Путь фильтрации воды составит h=H=28м
kф = 28 (2.27*10-9+ 0.62*10-11) =9.24*10-11мс
Определяем коэффициент консолидации
сn = 9.24*10-11 0.0268 * 10 -6 * 10* 104 = 3.44* 10-8*3.15*107*104 м2с = 1.08* 104см2год
Принимаем hэ = Н 2 =1.4м
mn =(2.2*0.0268* 1.7+ 0.6 * 0.0274* 03) 2* 142 = 0.0268МПа -1
Т = 4*h2 p2*cn = 4 *1402 3.142* 0.45 *104 =0.73 лет
Полученные данные сводим в таблицу 6.2.
Таблица 6.2. К расчёту осадки фундамента во времени
Используя полученные данные строим зависимость осадки во времени –рис.6.2
Рис. 6.2 Построение зависимости осадки во времени
3. Расчёт осадки фундамента во времени
Путь фильтрации воды составит h=H=5.2м
kф = 5.2 (1.857*10-9+ 3.352*10-11) =3.1*10-11мс
сn = 3.1*10-11 0.0271 * 10 -6 * 10* 104 = 1.14* 10-8*3.15*107*104 м2с = 3.6* 104см2год
Принимаем hэ = Н 2 =2.6м
mn =(1.85*0.0268* 4.275 + 3.35* 0.0274* 1.675) 2* 2.62 = 0.0271МПа -1
Т = 4*h2 p2*cn = 4 *2602 3.142* 3.6 *104 =7.6 лет
Полученные данные сводим в таблицу 6.3.
Таблица 6.3. К расчёту осадки фундамента во времени
Используя полученные данные строим зависимость осадки во времени – рис.6.3
Рис. 6.3 Построение зависимости осадки во времени
Технология производства работ по устройству фундаментов
Началу работ по возведению фундамента предшествует подготовка грунтов включающая планировку площадок отрывку котлованов и т.д. При расчистке территории пересаживают зелёные насаждения корчуют пни очищают площадку от кустарников снимают плодородный природный слой почвы.
Далее производят разбивку котлованов и привязывают их с стройгенплану. После этого вокруг будущего котлована на расстоянии 2-3м от его бровки параллельно основным разбивочным осям устраивают обноску.
Формирование кавальеров предназначенных для хранения грунта обратной засыпки пазух и грунта подсыпки под полы производить путем:
-отсыпки грунта одноковшовыми экскаваторами со сменным оборудованием обратная лопата и драглайн на бровку при работе последних навымет;
-отсыпки грунта автосамосвалами загружаемыми одноковшовыми экскаваторами или погрузчиками;
Отсыпку грунта кавальеров автосамосвалами целесообразно производить при разработке выемок одноковшовыми экскаваторами прямая лопата или при доставке грунта кавальеров из резервов (карьеров).
Перемещение грунта кавальеров после его отсыпки экскаваторами на бровку выполняется бульдозерами. Возможно также использование для этих целей и одноковшовых экскаваторов.
Механизированная разработка котлованов должна производиться с минимальным нарушением естественной структуры грунтов. Грунт разрабатывается при помощи землеройных машин с "недобором". Оставшийся на дне котлована грунт должен удаляться перед началом устройства фундаментов вручную. Если после отрывки котлована дно его было замочено то размокший грунт должен быть удалён до глубины сохранившей природную влажность. Разработка котлованов под фундамент должна выполняться так чтобы в котлован не попадали ливневые воды.
Выполняют крепление стенок деревянными щитами с опорными стойками. Опорные стойки крепят с помощью металлических оттяжек или деревянными схватками с анкерными сваями забиваемых за пределами призмы обрушения.
Разбивка отдельных монолитных фундаментов должна осуществляться с помощью отвесов опускаемых в точках пересечения проволок натянутых по осям колонн над котлованом. Фундаменты под сборные колонны бетонируют не до проектной отметки а несколько ниже с таким расчётом чтобы в последующем можно было произвести подливку и затирку бетона под проектную отметку. В зависимости от конструкции фундамента опалубка может осуществляться: отдельными щитами укрупненными блоками и армоопалубочными блоками. Для бетонирования большого количества одноступенчатых фундаментов изготавливаются инвентарные металлические сварные блок-формы. Они устанавливаются краном а отрываются от бетона домкратом. Отклонения в положении и размерах установленной опалубки не должны превышать ±25мм на 1м длины и 5мм на 1м высоты. Установка арматурных элементов должна выполняться по схе
мам предусматривающим такую последовательность работ при которой ранее уложенные элементы не затрудняют установки последующих. Укладка арматуры в ранее установленную опалубку допускается только после проверки и приемки опалубки. При монтаже арматуры защитный слой бетона обеспечивают бетонными или цементными подкладками которые остаются в теле конструкции после бетонирования.
Бетонная смесь подаётся в опалубку фундаментов кранами с помощью поворотных бадей. Бетонную смесь укладывают слоями 20 – 40 см и уплотняют глубинными вибраторами. Фундаменты бетонируют смесью подвижностью 1-3см и крупностью заполнителя не более 13 наименьшего расстояния между стержнями арматуры. Наибольшая толщина слоя не должна превышать 1.25 длины рабочей части вибратора. Бетонную смесь в углах опалубки уплотняют особенно тщательно с применением внутренних вибраторов.
Одноэтапное послойное бетонирование применяется при устройстве фундаментов прямоугольного сечения или переменного сечения при его площади менее 3 м2.
Высота свободного падения бетонной смеси не должна превышать 3м. Подача бетонной смеси с высоты более 3м должна осуществляться по виброхоботам.
По окончании бетонирования отдельных монолитных фундаментов на их грани с помощью теодолита наносят поперечные и продольные оси колонн.
Монтаж сборных элементов подземной части здания выполняется стреловыми кранами.
Фундаментные блоки складываются в штабеля не более чем в 4 ряда. Общая высота штабеля должна быть не более 2.5м. Перед укладкой блоки должны быть тщательно очищены от грязи подъёмные петли выправлены закладные части очищены от ржавчины. Фундаментные блоки поднимают двух- или четырехветвевым стропом. При размещении монтажных кранов в котлованах целесообразно использовать легкие мобильные монтажные средства (автомобильные пневмоколесные и гусеничные краны а также краны-экскаваторы ).Блок подаваемый краном следует остановить на высоте 0.2-0.3м над местом установки развернуть в необходимом направлении и плавно опустить. Толщина швов должна быть не более 2см. Вслед за укладкой и выверкой блоков наружные пазухи фундаментов заполняются грунтом с тщательным трамбованием не допускающим сдвига блоков с последующей поливкой водой. Организация работ по монтажу фундаментов должна исключать нахождение рабочих под опускаемым блоком. Пространственная жёсткость зданий обеспечивается перевязкой фундаментными блоками продольных и поперечных стен.
Затем выполняют гидроизоляционные работы: рулонными гидроизоляционными материалами изолируют цоколь здания от стен. Рубероидный ковёр наклеивают на битумной мастике.
Засыпку пазух дна котлована выполняют только после подписания акта о сдаче работ нулевого цикла.
Мероприятия по технике безопасности должны обеспечить безопасное ведение работ в конкретных условиях строительной площадки. Они разрабатываются в соответствии со СНиП 111-4-80* [14].
В технологической карте должны быть предусмотрены и указаны:
а) необходимые приспособления обеспечивающие безопасность выполнения работ;
б) способы обеспечения устойчивости земляных сооружений;
в) технологическая последовательность безопасного выполнения процессов;
г) мероприятия по обеспечению безопасности рабочих;
д) способы подъема конструкций предупреждающие возникновение опасных напряжений в процессе их подъема;
е) границы опасных зон машин и механизмов;
ж) мероприятия обеспечивающие безопасную совместную работу различных машин и механизмов;
з) ограждение площадки от посторонних;
и) средства контейнеризации и тара для перемещения штучных и сыпучих материалов бетона раствора с учетом удобства подачи их к месту работы;
к) технологическая последовательность установки сборных элементов в проектное положение;
л) способы строповки и расстроповки конструкций;
м) мероприятия по обеспечению безопасности монтажников при работе на высоте;
н) обозначены границы опасных зон при монтаже всех конструкций на монтажных планах и схемах;
о) направление перемещения грузов и крана;
п) места и габариты складирования конструкций подъездные пути;
р) мероприятия обеспечивающие совместную безопасную работу двух и более кранов на одном объекте.
При размещении на объекте монтажных кранов должны соблюдатьсяся следующие требования:
- установка стрелового крана должна производиться так чтобы расстояние между выступающей частью крана при любом его положении и строениями штабелями конструкций было не менее 1 м;
- расстояние между радиусами действия двух кранов установленных на одном объекте
должно быть не менее половины длины наиболее крупноразмерного груза перемещаемого этими кранами плюс 2 3 м.

Схема 10, зад.2.dwg

j= 29.4° Е =27.6МПа R=297.5кПа
j= 31.6° Е =27МПа R=200кПа
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗРЕЗ
масштаб: гориз. 1:200
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
песок насыщенный водой
песок пылеватый рыхлый на- сыщенный водой g=19.0кНм³
супесь пластичная JL=0 g=20.4кНм³ gs=26.7кНм³ e=0.51 j=29.4° c=18.6кПа Е=27.6МПа R0=297.5кПа
песок мелкий средней плотности g=19.2кНм³ gs=26.6кНм³ e=0.66 j=31.6° c=1.8кПа Е=27.0МПа
рис. 3.1.1 К определению глубины заложения
рис. 3.1.3 К определению осадки
Рисунок 3.1.2 Конструктивное решение тела фундамента
рис. 3.1.4. Схема фундамента к расчету на прочность.
рис.3.2.1 К определению глубины заложения
и ее несущей способности
рис.3.2.3 К определению осадки свайного фундамента
Рисунок 3.2.2 Схема расположения свай
рис. 3.2.4. Схема ростверка к расчету на прочность.
рис. 5.1.1 К определению глубины заложения
рис. 5.1.3 К определению осадки
рис. 5.2.1 К определению глубины заложения
рис. 5.2.3 К определению осадки
Рисунок 5.1.2 Конструктивное решение тела фундамента
рис. 5.1.4. Схема фундамента к расчету на прочность.
Проектирование фундаментов сборочного цеха
Инженерно-геологический разрез. План фундаментов. Сечения 1-1(2варианта)
СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ
Спецификация сборных железобетонных элементов
Фундаментные стеновые блоки
За относительную отметку 0.000 принят уровень чистого пола 1 этажа
что соответствует абсолютной отметке 125.55м. 2. Основанием фундаментов служит супесь пластичная. 3. Грунты основания должны быть защищены от увлажнения поверхностными водами
а также от промерзания в период строительства. Укладка фундаментов на мерзлый грунт не допускается. 4.Горизонтальную гидроизоляцию на отм. -0.100
-0.400 выполнить из 2 слоев рубероида. 5.Вертикальную гидроизоляцию стен подвала выполнить обмазкой горячим битумом за 2 раза. 6.Данный лист читать совместно с пояснительной запиской.
Фундамент монолитный ФМ1
Фундамент монолитный ФМ2
Фундамент монолитный ФМ3
Фундаментная балка ФБ1
Фундаментная балка ФБ2
Фундаментная балка ФБ3
Грунт основания с втрамбованным
Бетонное покрытие -20
Бетонное основание -130
Лага 50x50 через 700
Железобетонная плита 220
Развертка по оси "6" в осях "Б-Г
Рисунок 5.2.2 Конструктивное решение
Рисунок 5.2.4 К расчету на прочность