Расчет фундаментов ленточных и свай

Вариант 2.dwg

РИИ ГСФ Ст-08 080284 КП
ПЛАН ФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ
РАЗВЕРТКА ФУНДАМЕНТОВ ПО ОСИ А
Почвенно-растительный грунт
Суглинок тугопластичный
Суглинок полутвердый
СПЕЦИФИКАЦИЯ НА СБОРНЫЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОН
Глина тугопластичная
Основания и фундаменты
План фундаментов мелкого заложения
план фундаментов глубокого заложения
развертка фундаментов по оси А
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
обмазка горячим битумом на 2 раза
слоя рубероида на битумной мастике
песчаная подготовка 100 мм
щебеночно-гравийная подготовка 200мм
бетон на мелком заполнителе
щебоночно-гравийная подготовка под ростверк
щебеночно-гравийная подготовка под ростверк
С3.5-20(29шт) с шагом 1000мм
С3.5-20(16шт) с шагом 1000мм
С9-30(29шт) с шагом 1000мм
С9-30(31шт) с шагом 1000мм
ПЛАН СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

Вариант.dwg

РИИ ГСФ Ст-08 080284 КП
ПЛАН ФУНДАМЕНТОВ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ
РАЗВЕРТКА ФУНДАМЕНТОВ ПО ОСИ А
Почвенно-растительный грунт
Суглинок тугопластичный
Суглинок полутвердый
СПЕЦИФИКАЦИЯ НА СБОРНЫЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОН
Глина тугопластичная
Основания и фундаменты
План фундаментов мелкого заложения
план фундаментов глубокого заложения
развертка фундаментов по оси А
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
обмазка горячим битумом на 2 раза
слоя рубероида на битумной мастике
песчаная подготовка 100 мм
щебеночно-гравийная подготовка 200мм
бетон на мелком заполнителе
щебоночно-гравийная подготовка под ростверк
щебеночно-гравийная подготовка под ростверк
С3.5-20(29шт) с шагом 1000мм
С3.5-20(16шт) с шагом 1000мм
С9-30(29шт) с шагом 1000мм
С9-30(31шт) с шагом 1000мм
ПЛАН СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

Пояснительная записка.docx

Еще в первом российском строительном нормативном документе а именно в Урочном Положении было записано что "на устройство поддела (фундамента) ни средств ни иждивения жалеть не должно".
Ошибки возникающие вследствие неграмотно принятых решений при устройстве фундаментов могут обернуться значительными расходами.
Фундамент - основание здания и чем оно прочнее тем долговечнее строение.
Исправление неправильно выполненного фундамента трудно выполнимо и затраты на эти работы могут достичь 50% от стоимости дома если самому дому не нанесен значительный ущерб. Поэтому к выбору фундамента нужно подойти очень ответственно.
Перекошенное крыльцо веранда плохо открывающиеся двери и окна в деревянных домах а также трещины в стенах кирпичных домов - все это результат неправильного выбора фундамента.
Фундаменты предназначены для восприятия нагрузок от стен вышележащих конструкций и бокового давления грунта кроме того они защищают подвалы и цокольные этажи от грунтовых вод и сырости.
Для выбора правильного решения необходимо иметь представление о напластованиях грунтов в основании. Грунты должны быть оценены по прочности; устойчивости на сдвиг; опасности оползания просадки и пучения при промерзании. Оценка грунтов может быть выполнена на основе имеющихся в изыскательских организациях результатов геологических исследований. При отсутствии таких данных и при необходимости самостоятельного исследования грунта на участке застройки следует вырыть шурф или пробурить скважину.
Во время обследования выработки (шурфа или скважины) особое внимание необходимо обратить на почвенный или насыпной слои т. к. их как правило не используют в качестве основания.
По сути дела при определении размеров фундаментов косвенно занимаются обеспечением прочности и устойчивости основания. Основание является заданным местным природным фактором к которому надо приспособиться и задача заключается в том чтобы сделать это возможно более рационально.
Оценка условий строительства
1 Краткая характеристика конструктивной схемы здания
2 Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки
Расчет фундаментов неглубокого заложения
1 Определение минимальной глубины заложения фундаментов
2 Расчёт ленточного фундамента
2.1 Определение основных размеров ленточного фундамента
2.2 Расчет по деформациям ленточного фундамента
3 Расчёт отдельно стоящего фундамента
3.1 Определение основных размеров отдельно стоящего фундамента
3.2Расчет по деформациям отдельно стоящего фундамента
1 Определение геометрических размеров одиночных свай
1.1Определение геометрических размеров сваи для сечения I-I
1.2 Определение геометрических размеров сваи для сечения III-III
2 Определение несущей способности свай для обоих сечений
3 Расчет свайных фундаментов
3.1 Определение количества свай и расчет ростверка в сечении III-III
3.2 Определение количества свай и расчет ростверка в сечении I-I
4 Расчет свайного фундамента по деформациям
4.1 Расчет по деформациям свайного фундамента в сечении I-I
4.2 Расчет по деформациям свайного фундамента в сечении III-III
Технико-экономическая оценка вариантов фундаментов
Особенности производства работ нулевого цикла
1 Краткая характеристика конструктивной схемы здания
Рисунок 1 – План разрез I-I проектируемого здания
Промышленное здание повышенной этажности с несущими наружными продольными стенами из кирпича в осях в осях здание имеет 3 этажа. Внутренний каркас из сборных железобетонных колонн с продольным расположением ригелей. Сечение колонн 400*400 мм. Междуэтажные перекрытия - сборный железобетонный многопустотный настил. Здание в осях имеет подвал. Отметка пола подвала – 3.000 м. Отметка пола первого этажа + 0000 на 06м выше отметки планировки.
Сумма абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур: -40.
Расчётные сечения фундаментов: I-I III-III.
Сечение I-I: N = 1420 кНм М = 490 кНм;
Сечение III-III: N = 97кНм М = - кНм.
На рисунке 2 показано послойное сложение грунтов с их отметками.
Физические характеристики грунтов приведены в таблице 1.
Рисунок 2 – Инженерно-геологический разрез
Таблица 1 - Физические характеристики грунтов.
Глубина отбора образца м
Физические характеристики грунтов
Содержание частиц % размером мм.
2 Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки
Почвенно-растительный слой основанием для фундаментов служить не может т.к содержит более 5% гумусированных остатков.
Определение удельного веса слоя
где - плотность грунта
Определяем число пластичности по формуле
где L - влажность на границе текучести ;
p - влажность на границе раскатывания .
т.к. 007009≤017то это суглинок
Определяем показатель текучести по формуле
где - природная влажность грунта .
т.к. 02503305 то это суглинок тугопластичный
Вычисляем коэффициент пористости по формуле
где - плотность частиц грунта ;
- плотность грунта .
Используя выше найденные характеристики по таблицам 1.5 и 1.6 1 определяем нормативные значения удельного сцепления грунта угла внутреннего трения модуля деформации . По таблице 1.7 1 находим расчётное сопротивление грунта .
т.к. 0223>017то это глина
т.к. 02502905 то это глина тугопластичная
Рисунок 3 – График определения неоднородности песчаного грунта
Определяем степень неоднородности песчаного грунта
т.к >3 то песок неоднородный
Определяем коэффициент пористости е
где -плотность частиц грунта;
т.к. 058≤06 то песок пылеватый плотный.
Вычисляем степень влажности для песчаного грунта по формуле
т.к. 08≤088≤10 то песок насыщенный водой
Вывод: Песок насыщенный водой пылеватый плотный неоднородный.
Используя выше найденные характеристики по таблице 1.4 1 определяем нормативные значения удельного сцепления грунта угла внутреннего трения модуля деформации . По таблице 1.7 1 находим расчётное сопротивление грунта .
Определяем число пластичности по формуле (4)
Определяем показатель текучести по формуле (5)
Т.к. 0008≤025 то это суглинок полутвердый
Определяем коэффициент пористости по формуле (2)
Таблица 2 – Нормативные значения физико-механических характеристик грунтов строительной площадки
Полное наименование грунта
- естеств. влажность грунта
- влажность на границе текучести
- влажность на границе раскатывания
Почвенно- растительный слой
Суглинок тугопластичный
Глина тугопластичная
Песок неоднородный плотный пылеватый насыщенный водой
Суглинок полутвердый
Для расчета по второй группе предельных состояний
Для расчета по первой группе предельных состояний
Удельный вес γII кНм3
Удельное сцепление сII кПа
Угол внутреннего трения φII град
Модуль деформации Е МПа
Расчетное сопротивление грунта R кПа
Удельный вес γI кНм3
Удельное сцепление сI кПа
Угол внутреннего трения φI град
Почвенно-растительный слой
Песок неоднородный пылеватый насыщенный водой плотный
Таблица 3 – Значения расчетных значений физико-механических характеристик грунтов
1 Определение минимальной глубины заложения фундаментов
а) По инженерно-геологическим условиям строительной площадки
где мощность первого слоя (растительного слоя) грунта.
б) Исходя из глубины сезонного промерзания грунта определяемой:
Нормативная глубина сезонного промерзания грунта
где - безразмерный коэффициент численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур;
- величина для суглинков и глин принимается равной 023 м для супесей песков мелких и пылеватых -028 м песков гравелистых крупных и средних-03 м крупнообломочных грунтов-034 м.
Расчётную глубину сезонного промерзания грунта определяем по формуле
где - коэффициент учитывающий влияние теплового режима сооружения и принимаемый по таблице 5.9 2.
в) По конструктивным соображениям
Рисунок 4 – Схема определения глубины заложения фундаментов в здании с подвалом и без подвала.
Принимаем глубину заложения для ленточного фундамента для столбчатого фундамента .
2 Расчёт ленточного фундамента
где из таблицы 2 т.к исходя из глубины заложения фундаментов основанием служит суглинок тугопластичный то ;
осреднённое значение удельного веса грунта и бетона;
- глубина заложения фундамента;
где - коэффициент принимаемый для первой группы предельных состояний равным -12 для второй -1;
нормативная нагрузка по заданию
Уточняем расчётное сопротивление грунта основания
где - коэффициенты условий работы принимаемые по таблице 3 3;
- коэффициенты принимаемые по таблице 4 3 в зависимости от угла внутреннего трения грунта основания;
- ширина подошвы фундамента;
- расчётное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента.
Рисунок 5 – Схема определения осадки фундамента методом послойного суммирования
- осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента;
- осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов залегающих выше подошвы фундамента;
- приведённая глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала;
где - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала;
- толщина конструкции пола подвала;
- т.к здание с подвалом шириной менее 20 м и глубиной более 2 м;
Производим проверку по среднему и краевому давлениям.
Проверка по среднему давлению выполняется по формуле
где - продольная нагрузка в данном сечении;
- продольная нагрузка в данном сечении;
- вес фундамента и грунта на его уступах определяется как
где осреднённое значение удельного веса грунта и бетона;
- условие выполняется.
Проверка по краевому давлению
Определяем максимальное и минимальное напряжения по следующей формуле
где - изгибающий момент (по заданию);
- момент инерции сечения определяется как
проверка выполняется.
Расчёт осадки методом послойного суммирования производим исходя из условия .
где безразмерный коэффициент;
среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в слое грунта равное полусумме указанных напряжений на верхней и нижней границах слоя по вертикали проходящей через центр фундамента;
- толщина слоя грунта;
- модуль деформации слоя грунта;
число слоёв на которое разбита сжимаемая толща основания.
При этом распределение вертикальных нормальных напряжений по глубине основания принимается в соответствии со схемой приведенной на рисунке 6.
NL - отметка поверхности природного рельефа
FL – отметка подошвы фундамента
В.С. – нижняя граница сжимаемой толщи
- глубина заложения фундамента от уровня природного рельефа
и - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы
и - дополнительное вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы.
Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента по вертикали проходящей через центр подошвы фундамента вычисляем по формуле:
где - коэффициент принимаемый по таблице 55 1 в зависимости от формы подошвы фундамента и относительно глубины равной ;
- давление под подошвой фундамента определяется по формуле
где - среднее давление под подошвой фундамента;
где удельный вес слоя грунта.
Нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается на глубине где выполняется условие:
где толщина элементарного слоя грунта
удельный вес слоя грунта.
Рассчитываем толщину элементарного слоя
Для ленточных фундаментов допустимая осадка фундамента составляет 10 см.
условие выполняется.
Таблица 3 – Определение осадки фундамента
Продолжение таблицы 3
3 Расчёт отдельно стоящего фундамента
3.1 Определение основных размеров фундамента
Определяем требуемую ширину подошвы фундамента по формуле
расчётное сопротивление грунта под подошвой фундамента т.к основанием является суглинок то ;
- средневзвешенная плотность материала грунта;
- окончательная глубина заложения фундамента.
Вычисляем расчётное сопротивление грунта основания по формуле(10)
- т.к здание без подвала.
- расчётное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента.
Рисунок 7 – Схема определения осадки фундамента методом послойного суммирования
- осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента;
Находим длину отдельно стоящего фундамента
Производим проверку по среднему и краевому давлению.
Проверка по среднему давлению выполняется по формуле (11)
Условия выполняются.
3.2 Расчет по деформациям отдельно стоящего фундамента
При этом распределение вертикальных нормальных напряжений по глубине основания принимается в соответствии со схемой приведенной на рисунке 8.
Таблица 4 – Определение осадки фундамента
Для отдельностоящих фундаментов допустимая осадка фундамента составляет 8 см.
условие выполняется.
1Определение геометрических размеров одиночных свай
1.1 Определяем геометрические размеры сваи для сечения I-I.
Определяем длину сваи по сечению I-I с учётом того что в качестве несущего слоя принимаем слой полутвердого суглинка исходя из данных инженерно – геологических условий:
По 1 принимаем сваю С9-30 сечение .
Характеристика сплошных свай С9-30
- сечение сваи 300х300 мм;
- расход на сваю арматуры 4640 кг;
- расход на сваю бетона 082 м3;
На рисунке 9 показано разбиение грунта на слои указана средняя глубина расположения каждого слоя для сечения I-I.
Рисунок 3.1 – Разделение грунта на слои для сечения I-I
1.2 Определяем геометрические размеры сваи для сечения III-III
Определяем длину сваи по сечению III-III с учётом того что в качестве несущего слоя принимаем слой неоднородного пылеватого песка исходя из данных инженерно – геологических условий:
По 1 принимаем сваю С35-20 сечение .
Характеристика сплошных свай С35-20
- сечение сваи 200х200 мм;
- расход на сваю арматуры 1398 кг;
- расход на сваю бетона 013 м3
На рисунке 10 показано разбиение грунта на слои указана средняя глубина расположения каждого слоя для сечения III-III.
Рисунок 3.2 – Разделение грунта на слои для сечения III-III
Несущую способность висячей забивной сваи определяем как сумму расчётных сопротивлений грунтов оснований под нижним концом сваи и на её боковой поверхности по формуле
где - коэффициент условия работы сваи в грунте;
- расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи принимается по 1 таблица 2.8*;
- (для ленточных фундаментов)
- (для отдельно стоящих фундаментов)
- площадь опирания сваи на грунт (отдельно стоящий фундамент);
- площадь опирания сваи на грунт (ленточный фундамент)
- периметр поперечного сечения сваи;
- расчётное сопротивление слоя грунта основания на боковой поверхности сваи по 1 таблица 2.9;
- толщина слоя грунта соприкасающегося с боковой поверхностью;
- погружение дизельным молотом.
В таблице 5 указаны значения для обоих сечений
Таблица 5 – Значения
Средняя глубина расположения слоя грунта Нi м
Расчётное сопротивление по боковой поверхности сваи
Толщина i-го слоя соприкасающегося с боковой поверхностью сваи
для ленточных фундаментов
для отдельностоящих фундаментов
Определяем несущую способность сваи для ленточного фундамента
Определяем несущую способность сваи для отдельно стоящего фундамента
Расчётная нагрузка допускаемая на сваю определяется по формуле
где - коэффициент надёжности;
- для ленточного фундамента
для отдельно стоящего фундамента
3.1 Определение количества свай и расчет ростверка в сечении I-I
Количество свай определяем по формуле
Минимальное расстояние между сваями в осях .
- меньше 3d но можно принять расстояние между сваями равное 5d=1м
по конструктивным соображениям принимаем 10 м.
Расстояние между сваями в ростверке принимаем 5d = 10 м
Определяем ширину ростверка
Рисунок 3.3 – Ростверк ленточного фундамента
где коэффициент учитывающий перегрузку фундамента от действия момента и собственного веса ростверка принимаемый 11 13 принимаем
– осреднённый коэффициент перегрузки при расчёте фундаментов по несущей способности
Минимальное расстояние между сваями в ряду - условие не выполняется принимаем расстояние между сваями большим в 2 раза
Расстояние между сваями по диагонали 3d=09 м .
Расстояние между осями свайных рядов определяется по формуле:
Определяем размеры ростверка в плане:
Конструируем свайный фундамент.
Рисунок 3.4 - Свайный фундамент под колонну
Определяем контур условного фундамента. Для этого определяем осреднённое значение угла внутреннего трения грунта по следующей формуле
где - расчётные значения углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоёв грунта толщиной соответственно ;
Находим - сторону подошвы условного фундамента
где в – расстояние между сваями в свету;
длина заглубления сваи в грунт
Вычисляем среднее давление по подошве условного фундамента по формуле
A = a b = 303*303 = 918 м2
γmt = 20кНм3 – удельный вес материала ростверка и грунта.
- площадь подошвы условного фундамента;
при этом должно выполняться условие
где - расчётное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента определяется по формуле
Расчёт осадки ведётся по формуле (19) аналогично фундаментам мелкого заложения.
Таблица 6 – Определение осадки фундамента
где l -расстояние между крайними сваями.
A = a b = 10*10 = 10
Находим осадку фундамента
Таблица 7 – Определение осадки фундамента
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВАРИАНТОВ ФУНДАМЕНТОВ
Таблица 8 – Технико-экономические показатели вариантов фундаментов
Наименование видов работ
Показатели на выполненный объём работ
Фундамент неглубокого заложения
Устройство подготовки под фундаменты песчаной
Устройство монолитных железобетонных фундаментов и ростверков ленточных
Устройство сборных железобетонных фундаментов из бетона класса В15
Погружение железобетонных свай в грунты I-группы
Вывод: принимаем фундамент неглубокого заложения так как он более экономичен.
ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ НУЛЕВОГО ЦИКЛА
Строительству объекта предшествует инженерная подготовка площадки. При этом состав процессов может быть различен и зависит от местных условий строительной площадки и ее положения (вне населенного пункта или в черте городской застройки). В состав этих процессов в общем случае входят расчистка территории площадки отвод поверхностных и грунтовых вод.
При расчистке территории пересаживают зеленые насаждения если их используют в дальнейшем защищают их от повреждения корчуют пни очищают площадку от кустарника сносят или разбирают ненужные строения снимают плодородный слой почвы.
Плодородный слой почвы подлежащий снятию с застраиваемых площадей срезают и перемещают в специально выделенные места где складируют для последующего использования. Иногда его отвозят на другие площадки для озеленения. При работе с плодородным слоем следует предохранять его от смешивания с нижележащим слоем от загрязнения размыва и выветривания.
Строительная площадка должна быть ограждена либо обозначена соответствующими знаками и надписями.
Территория площадки должна быть защищена от поступающих поверхностных вод. Исключать приток воды в котлован путем устройства водонепроницаемых стен заглубляемых до относительного водоупора нецелесообразно из-за большой стоимости поэтому чаще применяют открытый водоотлив – откачку воды из котлована.
С этой целью по периметру котлована устраивают дренажную канавку (или закрытый дренаж) для отвода воды в приямки из которых затем ее откачивают. Вода не должна покрывать дно котлована так как это может привести к постепенному набуханию грунтов в основании.
Применяемые способы отрывки и крепления стен котлованов должны обеспечивать сохранность природной структуры грунтов в основании возводимых фундаментов. В связи с этим при залегании непосредственно ниже дна котлована сравнительно слабых насыщенных водой пылевато-глинистых грунтов с легко нарушаемой от динамических воздействий природной структурой нельзя применять механизмы которые могут ухудшить строительные качества грунтов основания.
При отрывке котлованов глубиной 1 3 м в неводоносных грунтах часто не требуется крепление их стенок устраиваемых с откосом. При отрывке сравнительно глубоких котлованов особенно ниже урорвня подземных вод приходится укреплять стены котлованов и решать вопросы их осушения.
Устройство фундаментов важно выполнять в минимальные сроки особенно в дождливый и зимний периоды года. Чем скорее после отрывки котлована возводят фундамент и засыпают пазухи тем сохраннее природная структура грунтов в основании и меньше затраты на осушение котлована.
От поверхностных и подземных вод фундамент защищают путем устройства отмосток и укладки горизонтальной гидроизоляции на уровне не ниже 5см. от поверхности отмостки. Внешняя поверхность подвальных стен защищается обмазочной изоляцией в один или два слоя.
Обеспечение устойчивости стен котлованов достигается путем установки деревянных щитов с опорными стойками. Опорные стойки крепят с помощью металлических оттяжек к анкерным стойкам забиваемым за пределы призмы обрушения. Щитовое крепление с опорными стойками устраивают в процессе или после разработки выемки в зависимости от степени подвижности грунта.
В.В.Шамов - «Учебное пособие по проектированию свайных фундаментов».- Рудный 2004. – 108с.
СНиП 2.02.01-83 - «Основания зданий и сооружений»Госстрой СССР.-М.: Стройиздат 1985.-40с.
Основания фундаменты и подземные сооружения М. И. Горбунов-Посадов В. А. Ильичёв В. И. Крутов и др.; Под общ. Ред. Е.А. Сорочана и Ю. Г. Трофименкова. – М.: Стойиздат 1985.-480с. ил
Далматов Б.И. Механика грунтов основания и фундаменты. – Л.: Стройиздат 1988. – 415 с.
Маклакова Т.Г.Конструирование гражданских зданий.-М.:
Стройиздат1986.-135с.
Шерешевский И.К.Конструкции гражданских зданий.-Л.:
Стройиздат1981.-176с.
Хамзин С.К.Карасев А.К. Технология строительного производства.-М.: