Расчет и проектирование основания и фундамента

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Строительство


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Федеральное агентство по образованию ГОУ-ВПО

Уральский Государственный Технический Университет УПИ

Кафедра Основания и Фундаменты

Расчетно-графическая работа

Расчет и проектирование основания и фундаментов

Студент: Вохминцева Я. А

Группа: С-46 031

Вариант: 04

Преподаватель: Лопашенко Н. А

Екатеринбург 2010 г.

I. Исходные данные

Таблица 1.1 Вариант исходных данных

Вариант сооруж.

Габарит. схема

L1,м

L2,м

Н1, м

Н2, м

hn, м

Q1, т

Q2, т

tвн, град

Район строительства

Mt

SO, кПа

WO, кПа

04

1

42

-

21,6

-

-4,8

15

-

5

Курган

68,5

1,0

0,30

Инженерно-геологические условия площадки строительства установлены бурением четырех скважин до глубины 20 м (таблица 1. 2). Подземные воды во всех скважинах расположены на глубине 0.8 м от отметок природного рельефа NL.

Таблица 1.2 Характеристика вариантов грунтовых условий

dw, м

Номер грунтовых слоев

Отметки устьев скважин и толщина отдельных слоев грунта

Скважина 1

Скважина 2

Скважина 3

Скважина 4

n1

n2

n3

отм. устья, м

h1, м

h2, м

отм. устья, м

h1, м

h2, м

отм. устья, м

h1, м

h2, м

отм. устья, м

h1, м

h2, м

07

0,80

11

18

38

61,7

5,00

1,30

60,9

5,30

1,50

60,6

4,80

1,10

60,0

5,00

1,40

*толщина h3 третьего слоя бурением до глубины 20 м не установлена.

Таблица 1.3 Показатели физико-механических свойств грунтов

№ слоя

Тип грунта

сn, т/м3

сI/сII, т/м3

сs, т/м3

W, %

WL, %

WP, %

kф, см/с

Е, МПа

CI/CII, кПа

цI /цII, град

Группа по трудности разработки

11

суглинок

1,88

1,83/

1,85

2,70

24,2

27,7

17,7

2,9?

10−7

11,0

14,0/

21,0

16/18

III

18

суглинок

1,92

1,87/

1,89

2,72

28,1

32,9

20,9

1,4?

10−7

8,0

11,0/

17,0

14/16

III

38

песок мелкий

1,93

1,88/1,90

2,68

26,3

-

-

4,0?

10−3

18,0

0/2

25/28

I

Таблица 1. 4

Состав подземных вод по данным химического анализа воды

Показатель агрессивности

Значение показателя

Бикарбонатная щелочность ионов HCO3; мг экв/л

0,1

Водородный показатель рН; мг экв/л

5,0

Содержание; мг/л

агрессивной углеродистой кислоты СО2

49

аммонийных солей, ионов NH4+

16

магнезиальных солей, ионов Mg2+

920

едких щелочей, ионов Na+ и K+

-

сульфатов, ионов SO4−2

2700

хлоридов, ионов Cl-

800

II. Определение нагрузок, действующих на фундамент

Расчет нормативных значений на уровне обреза фундаментов от нагрузок, воспринимаемых рамой каркаса (постоянная, снеговая, ветровая, крановая), выполняется на ЭВМ. Наиболее нагруженными являются фундаменты по оси А. Нормативные значения усилий для этих фундаментов приведены в таблице 2. 1

Таблица 2.1 Нормативные значения усилий на уровне обреза фундаментов по оси «А» от нагрузок и воздействий, воспринимаемых рамой каркаса

Усилия

Размерн.

Постоянные

Снеговые

Ветровые

Крановые

Нормальные (Nn)

кН

N1=1295,4

N2=252,0

N3=338,1

N4=0

Моменты (Mn)

кНм

М1= - 362,2

M2=0

M3= ± 142,4

M4= ± 1226,5

Горизонтальные (Qn)

кН

Q1= - 12,6

Q2=0

Q3= ± 5,0

Q4= ± 104,6

Таблица 2.2 Нормативные значения усилий на уровне обреза фундамента для основных сочетаний нагрузок

Усилия

Размерн.

Сочетания нагрузок

(1)+(2)

(1)+(3)

(1)+(4)

(1)+0,9·[(2)+(3)+(4)]

Нормальные (Nn)

кН

1547,4

1633,5

1295,4

1826,5

Моменты (Mn)

кНм

-362,2

-219,8

-504,6

-864,3

-1588,7

+869,8

-1594,2

Горизонтальные (Qn)

кН

-12,6

-7,6

-17,6

+92,0

-117,2

+86,0

-111,2

Наиболее неблагоприятным является сочетание всех кратковременных 0,9·[(2)+(3)+(4)] нагрузок.

Для расчета по деформациям (гf = 1,0):

Ncol, II = Nn? гf = 1826,5? 1,0 = 1826,5 кН;

Mcol, II = Mn? гf = 1594,2? 1,0 = 1594,2 кНм;

Qcol, II = Qn? гf = 111,2? 1,0 = 111,2 кН;

Для расчетов по несущей способности (гf = 1,2):

Ncol, I = Nn? гf = 1826,5? 1,2 = 2191,8 кН;

Mcol, I = Mn? гf = 1594,2? 1,2 = 1913,1 кНм;

Qcol, I = Qn? гf = 111,2? 1,2 = 133,5 кН;

где гf — коэффициент надежности по нагрузке;

III. Оценка инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства

Планово-высотная привязка здания на площадке строительства приведена на рис. 2 Инженерно-геологические разрезы, построенные по заданным скважинам, показаны на рис. 3а, 3б, 3 В.

Вычисляем необходимые показатели свойств и состояния грунтов по приведенным в таблице 1.3 исходным характеристикам.

Степень влажности

Sr = W? s/(e?w)

где ?w = 1 т/м3 — плотность воды;

Число пластичности Ip = WL — Wр;

Плотность сухого грунта? d =??n /(1 + 0,01W);

Пористость n = (1 — ?d /?s)100%;

Коэффициент пористости e = n/(100 — n);

Показатель текучести IL = (W — Wр)/(WL — Wр);

Расчетные значения удельного веса и удельного веса частиц:

?I = ?Ig ?II = ?IIg ?s = ?sg;

Удельный вес суглинка, расположенного ниже УПВ, с учетом взвешивающего действия воды

?sb =???s-??w)/(1+e)

где ?w = 10 кН/м3 — удельный вес воды.

Таблица 3.1 Показатели свойств и состояния грунтов

№ слоя

сd, т/м3

n, %

e

Sr

IP, %

IL

гI / гII, кН/м3

гs, кН/м3

гsb, кН/м3

Rусл, кПа

11 (2)

1,51

44,1

0,789

0,83

10

0,65

18,0 18,2

26,5

9,2

185,354

18 (3)

1,50

44,9

0,815

0,94

12

0,60

18,4 18,5

26,7

9,2

223,186

38 (4)

1,53

42,9

0,751

0,94

-

-

18,4 18,6

26,3

9,3

466,270

1) 11 (2) слой — по ГОСТ 25 100–95: суглинок мягкопластичный;

· Число пластичности:

· Плотность сухого грунта:

· Пористость:

· Коэффициент пористости:

· Степень влажности:

· Показатель текучести:

Расчетные значения удельного веса грунта и удельного веса частиц:

Удельный вес грунта, расположенного ниже УПВ, с учетом взвешивающего действия воды:

где гw = 10 кН/м3 — удельный вес воды.

Для определения условного расчетного сопротивления грунта по формуле (7) СНиП 2. 02. 01−83* примем условные размеры фундамента d1= dусл= 2 м и bусл= 1 м.

По таблице 3 СНиПа 2. 02. 01−83* принимаем коэффициенты гС1 и гС2:

— Для суглинка мягкопластичного (IL> 0,5) гС1=1,0;

— Для здания с гибкой конструктивной системой гС2=1,0;

Коэффициент k=1 принимаем по указаниям пункта п. 2. 41 СНиП 2. 02. 01−83*;

По таблице 4 СНиПа 2. 02. 01−83* для цII = 180 определяем:

— Мг = 0,43;

— Мq = 2,73;

— Мс = 5,31;

Удельный вес грунта выше подошвы условного фундамента до глубины dW принимаем без учета взвешивающего действия воды гII = 18,2 кН/м3;

Ниже уровня УПВ, т. е. в пределах глубины d = dусл — dw и ниже подошвы фундамента, принимаем гIIsb = 9,2 кН/м3;

Удельное сцепление CII берем из таблицы 1. 3; CII = 21,0 кПа.

Е? = 11 МПа > 10 МПа — грунт малосжимаемый

2) 18 (3) слой — по ГОСТ 25 100–95: суглинок мягкопластичный;

· Число пластичности:

· Плотность сухого грунта:

· Пористость:

· Коэффициент пористости:

· Степень влажности:

· Показатель текучести:

Расчетные значения удельного веса грунта и удельного веса частиц:

Удельный вес грунта, расположенного ниже УПВ, с учетом взвешивающего действия воды:

где гw = 10 кН/м3 — удельный вес воды.

Для определения условного расчетного сопротивления грунта примем условные размеры фундамента d1= dусл= 2 м и bусл= 1 м.

По таблице 3 СНиПа 2. 02. 01−83* принимаем коэффициенты гС1 и гС2:

— Для суглинка мягкопластичного (IL> 0,5) гС1=1,0;

— Для здания с гибкой конструктивной системой гС2=1,0;

Коэффициент k=1 принимаем по указания пункта п. 2. 41 СНиП 2. 02. 01−83*;

По таблице 4 СНиПа 2. 02. 01−83* для цII = 160 определяем:

— Мг = 0,36;

— Мq = 2,43;

— Мс = 4,99;

Удельное сцепление CII берем из таблицы 1. 3; CII = 17,0 кПа.

Е? = 8 МПа > 5 МПа — грунт среднесжимаемый

3) 38 (4) слой — по ГОСТ 25 100–95: песок мелкий, рыхлый, водонасыщенный;

· Плотность сухого грунта:

· Пористость:

· Коэффициент пористости:

· Степень влажности:

Расчетные значения удельного веса грунта и удельного веса частиц:

Удельный вес грунта, расположенного ниже УПВ, с учетом взвешивающего действия воды:

где гw = 10 кН/м3 — удельный вес воды.

Для определения условного расчетного сопротивления грунта примем условные размеры фундамента d1= dусл= 2 м и bусл= 1 м.

По таблице 3 СНиПа 2. 02. 01−83* принимаем коэффициенты гС1 и гС2:

— Для песка мелкого гС1=1,3;

— Для здания с гибкой конструктивной системой гС2=1,0;

Коэффициент k=1 принимаем по указания пункта п. 2. 41 СНиПа 2. 02. 01−83*;

По таблице 4 СНиПа 2. 02. 01−83* для цII = 280 определяем:

— Мг = 0,98;

— Мq = 4,93;

— Мс = 7,40;

Удельное сцепление CII берем из таблицы 1. 3; CII = 2,0 кПа.

Е? = 18 МПа > 10 МПа — грунт малосжимаемый

Заключение

В целом площадка пригодна для возведения здания. Рельеф площадки спокойный с небольшим уклоном в сторону скважины 4. Грунты имеют слоистое напластование, с выдержанным залеганием пластов (уклон кровли не превышает 2%). Все грунты имеют достаточную прочность, невысокую сжимаемость и могут быть использованы в качестве оснований в природном состоянии. Грунтовые воды расположены на небольшой глубине, что значительно ухудшает условия устройства фундаментов: при заглублении фундаментов более 0,8 м необходимо водопонижение; возможность открытого водоотлива из котлованов, разработанных в суглинке, должна быть обоснована проверкой устойчивости дна котлована (прорыв грунтовых вод со стороны нижележащего слоя суглинка); суглинок, залегающий в зоне промерзания, в соответствии с табл.2 СНиП 2. 02. 01−83 является пучинистым грунтом, поэтому глубина заложения фундаментов наружных колонн здания должна быть принята не менее расчетной глубины промерзания суглинка df, а при производстве работ в зимнее время необходимо предохранение основания от промерзания.

Целесообразно рассмотреть следующие возможные варианты фундаментов и оснований:

1) фундамент мелкого заложения на естественном основании — суглинке;

2) фундамент на распределительной песчаной подушке (может быть достигнуто уменьшение размеров подошвы фундаментов и расчетных осадок основания);

3) свайный фундамент из забивных висячих свай; несущим слоем для свай может служить слой 4.

Следует предусмотреть срезку и использование почвенно-растительного слоя при благоустройстве и озеленении застраиваемого участка (п. 1.5 СНиП 2. 02. 01−83*).

IV. Расчет и проектирование варианта фундамента на естественном основании

Проектируется монолитный фундамент мелкого заложения на естественном основании по серии 1. 412−2/77 под стальную колонну, расположенную по осям А-5, для исходных данных, приведенных выше.

4.1 Определяем глубину заложения фундамента с учетом трех факторов

Первый фактор — учет глубины сезонного промерзания грунта.

Грунты основания пучинистые, поэтому глубина заложения фундамента d от отметки планировки DL должна быть не менее расчетной глубины промерзания df. Для tвн=50 и грунта основания, представленного суглинком, по п. 2. 28 СНиП 2. 02. 01−83*

где kh=0,9 -коэффициент учитывающий влияние теплового режима со-

оружения, принят как уточненный при последующем расчете в соот-

ветствии с указаниями примечания к табл.1 СНиП 2. 02. 01−83* (рас-

стояние от внешней грани стены до края фундамента af=1,1м> 0,5м).

df — расчетная глубина сезонного промерзания грунта;

Mt — безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНиП по строительной климатологии и геофизике, а при отсутствии в них данных для конкретного пункта или района строительства — по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях с районом строительства;

d0 — величина, принимаемая равной для суглинка — 0,23 м.

Второй фактор — учет конструктивных особенностей здания.

Заданные размеры сечения колонны 1250×500 мм, площадь сечения подколонника 1500×1200 мм. Кроме того, высота фундамента стальной колонны должна составлять не менее чем lan +100мм:

lan =1200мм — глубина заделки анкерных болтов;

Hф? 1200+100мм. Принимаем Hф=1500мм. Для заглубления базы стальной колонны обрез фундамента принимаем на отметке — 0,7 м

Таким образом, по второму фактору требуется: d =Hф+0,7−0,15=2,05 м.

Третий фактор — инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки.

С поверхности на большую глубину залегает слой 2, представленный достаточно прочным малосжимаемым суглинком (Rусл = 185,4 кПа; Е = 11 МПа). Подстилающие слои по сжимаемости и прочности не хуже среднего слоя. В этих условиях, учитывая высокий УПВ, глубину заложения подошвы фундамента целесообразно принять минимальную, однако достаточную из условий промерзания и конструктивных требований.

С учетом всех трех факторов принимаем глубину заложения от поверхности планировки (DL) d=2,05 м, Нф=1,5 м (см. рис. 4). Абсолютная отметка подошвы фундамента (FL) составляет + 58,60 м, что обеспечивает выполнение требований п. 2.1.1. 2: в самой низкой точке рельефа (см. рис. 3а, скв. 4) заглубление в несущий слой 2 составляет 59,70 — 58,60 = 1,10 м > 0,5 м.

4.2 Определение площади Атр

Определяем требуемое значение площади подошвы фундамента Атр, в первом приближении как центрально нагруженного. Пока не найдены размеры подошвы фундамента b*1, неизвестными являются его вес, вес грунта на его уступах и величина расчетного сопротивления грунта основания R, которая также зависит от неизвестной ширины b фундамента.

Это вынуждает решить задачу последовательным приближением, принимая для первого приближения расчетное сопротивление грунта несущего слоя R=Rусл (залегающего непосредственно под подошвой) и используя формулу:

где NcolII = 1826,5 кН;

mt = 20 кН / м3 — средний удельный вес материала (бетона) фундамента и грунта на его уступах;

d — глубина заложения фундамента от уровня планировки, м.

Rусл — расчетное сопротивление грунта основания для условных (предварительных) размеров фундамента b=1 и d=2м.

4.3 Принимаем фундамент ФВ13−1 с размерами подошвы l = 4,2 м, b=3,6 м

Тогда A = l? b = 4,2?3,6 = 15,12 м²; Нф= 1,5 м; объем бетона Vfun=9,3 м³;

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах:

GfunII = Vfun b f = 9,3 251 = 232,5 кН;

Vg = lbd — Vfun = 4,2 3,6 2,05 — 9,3 = 21,7 м³;

GgII = Vg kpз II f = 21,7 0,95 18,2 1 = 375,2 кН.

где Gfun — расчетное значение веса фундамента;

GgII — расчетное значение грунта на его уступах;

Vg — объем грунта на уступах;

гf =1 — коэффициент надежности по нагрузке;

гb=25кН/м3 — удельный вес для бетона фундамента;

гII = 18,2 кН/м3 — удельный вес грунта, идущего на обратную засыпку, в природном состоянии;

kрз = 0,95 — коэффициент разрыхления.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II = 1826,5 + 375,2 + 232,5 = 2434,2 кН;

Mtot II = Mcol II + Qtot II · Нф = 1594,2 + 111,2 1,5 = 1761,0 кНм;

Qtot II = Qcol II = 111,2 кН.

Уточняем R для принятых размеров фундамента

(l=4,2 м; b=3,6 м; d=2,05м)

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента:

где W — момент сопротивления площади подошвы фундамента;

Условия ограничения давлений не выполнены. Увеличиваем площадь подошвы фундамента.

4.4. Принимаем фундамент ФВ15−1 с размерами подошвы l = 4,8 м, b=4,2 м

Тогда A = l? b = 4,2?4,8 = 20,16 м²; Нф= 1,5 м; объем бетона Vfun=11,7 м³;

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах

GfunII = Vfun b f = 11,7 251 = 292,5 кН;

Vg = lbd — Vfun = 4,8 4,2 2,05 — 11,7 = 29,6 м³;

GgII = Vg kpз II f = 29,6 0,95 18,2 1 = 511,8 кН.

где Gfun — расчетное значение веса фундамента;

GgII — расчетное значение грунта на его уступах;

Vg — объем грунта на уступах;

гf =1 — коэффициент надежности по нагрузке;

гb=25кН/м3 — удельный вес для бетона фундамента;

гII = 18,2 кН/м3 — удельный вес грунта, идущего на обратную засыпку, в природном состоянии;

kрз = 0,95 — коэффициент разрыхления.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II = 1826,5 + 511,8 + 292,5 = 2630,8 кН;

Mtot II = Mcol II + Qtot II · Нф = 1594,2 + 111,2 1,5 = 1761,0 кНм;

Qtot II = Qcol II = 111,2 кН.

Уточняем R для принятых размеров фундамента

(l=4,8 м; b=4,2 м; d=2,05м):

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента

где W — момент сопротивления площади подошвы фундамента;

Условия ограничения давлений не выполнены. Увеличиваем площадь подошвы фундамента.

Принимаем фундамент ФВ16−1 с размерами подошвы l = 5,4 м, b=4,2 м.

Тогда A = l? b = 5,4?4,2 = 22,68 м²; Нф= 1,5 м; объем бетона Vfun=13,3 м³;

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах:

GfunII = Vfun b f = 13,3 251 = 332,5 кН;

Vg = lbd — Vfun = 5,4 4,2 2,05 — 13,3 = 33,2 м³;

GgII = Vg kpз II f = 33,2 0,95 18,2 1 = 574,0 кН.

где Gfun — расчетное значение веса фундамента;

GgII — расчетное значение грунта на его уступах;

Vg — объем грунта на уступах;

гf =1 — коэффициент надежности по нагрузке;

гb=25кН/м3 — удельный вес для бетона фундамента;

гII = 18,2 кН/м3 — удельный вес грунта, идущего на обратную засыпку, в природном состоянии;

kрз = 0,95 — коэффициент разрыхления.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II = 1826,5 + 574,0 + 332,5 = 2733,0 кН;

Mtot II = Mcol II + Qtot II · Нф = 1594,2 + 111,2 1,5 = 1761,0 кНм;

Qtot II = Qcol II = 111,2 кН.

Уточняем R для принятых размеров фундамента

(l=5,4 м; b=4,2 м; d=2,05м):

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента:

где W — момент сопротивления площади подошвы фундамента;

т.к. грузоподъемность крана Q1 = 15 т < 75 т, то отношение PIImax / PIImin проверять не требуется.

Все условия ограничения давлений выполнены.

Эпюра контактных давлений на подошве фундамента приведена на рис. 5.

4.5 Для расчета осадки фундамента методом послойного суммирования составляем расчетную схему, совмещенную с геологической колонкой по оси фундамента

Напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента при планировке срезкой в соответствии с п. 1 прил.2 СНиП 2. 02. 01−83*

zg 0 = [IIdw + IIsb (d — dw)] = [18,2? 0,8 + 9,2? (2,05 — 0,8)] = 26,1 кПа;

Дополнительное вертикальное давление на основание от внешней нагрузки на уровне подошвы фундамента:

zp 0 = P0 = PII mt — zg, 0 = 120,5 — 26,1 = 94,4 кПа;

Соотношение сторон подошвы фундамента:

з = l / b = 5,4 / 4,2 = 1,286.

Значение коэффициента б устанавливаем по таблице 1 приложения 2 СНиП 2. 02. 01−83*.

Для удобства пользования указанной таблицей из условия о = 2hi / b = 0,4 принимаем толщину элементарного слоя грунта hi = 0,2b = 0,2?4,2 = 0,84 м.

Дальнейшие вычисления сводим в таблицу 4.1.

площадка расчет фундамент антикоррозийный подземный

Таблица 4. 1

zb, м

о = 2hi/b

zi+d, м

б

бzp= бp0, кПа

бzg = бzg, 0 + Угsb, i? zit, кПа

0,2бzg, кПа

Е, кПа

0

0

2,05

1,000

94,4

26,1

5,2

11 000

0,84

0,4

2,89

0,969

91,5

33,8

6,8

11 000

1,68

0,8

3,73

0,834

78,7

41,6

8,3

11 000

2,52

1,2

4,57

0,660

62,3

49,3

9,9

11 000

3,36

1,6

5,41

0,508

48,0

57,0

11,4

11 000

4,20

2,0

6,25

0,392

37,0

64,7

12,9

8000

5,04

2,4

7,09

0,306

28,9

72,5

14,5

8000

5,88

2,8

7,93

0,243

22,9

80,8

16,2

18 000

6,72

3,2

8,77

0,196

18,5

88,6

17,7

18 000

7,56

3,6

9,61

0,161

15,2

96,4

19,3

18 000

8,40

4,0

10,45

0,135

12,7

104,2

20,8

18 000

Граница первого и второго слоев условно смещена до глубины zi = 3,36 м от подошвы (фактическое положение на глубине z = 3,74 м).

Граница второго и третьего слоев условно смещена до глубины zi = 5,04 м от подошвы (фактическое положение на глубине z = 5,08 м).

На глубине Нс = 6,72 м от подошвы фундамента выполняется условие СНиП 2. 02. 01−83* (прил. 2, п. 6) ограничения глубины сжимаемой толщи основания (ГСТ): zp = 18,5 кПа? 0,2 zg = 0,2? 88,6 = 17,7 кПа, поэтому послойное суммирование деформаций основания производим в пределах от подошвы фундамента до ГСТ. Осадку основания определяем по формуле

Условие S = 2,66 см < Su = 12,0 см выполняется; значение Su = 12,0 см принято по таблице прил. 4 СНиП 2. 02. 01−83* для производственных и гражданских одноэтажных и многоэтажных зданий с полным стальным каркасом.

V. Расчет и проектирование фундамента на искусственном основании в виде песчаной распределительной подушки

5.1 Глубина заложения фундамента

Аналогично фундаменту на естественном основании назначаем глубину заложения фундамента d = 2,05 м (см. п. 4.1.). Принимаем для устройства подушки песок среднезернистый, плотный, имеющий проектные характеристики: E = 45 МПа; е = 0,50; II = 20,2 кН/м3; n, sb = 10,7 кН/м3.

5.2 Определение площади Атр

Принимаем расчетное сопротивление R0, кПа, материала песчаной подушки — среднезернистого песка по табл.2. прил.3 СНиП 2. 02. 01−83*. Для плотного песка средней крупности R0 = 500 кПа.

5.3 В соответствии с требуемой величиной площади подошвы Атр = 3,98 м² и высотой фундамента Нф = 1,5 м² подбираем типовой фундамент серии ФВ5−1, размеры которого l = 2,4 м, b = 1,8 м, объем бетона Vfun = 3,6 м³

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах

GfunII = Vfun b f = 3,6 25 1 = 90,0 кН;

Vg = lbd — Vfun = 2,4 1,8 2,05 — 3,6 = 5,26 м³;

GgII = Vg kpз II f = 5,26 0,95 18,2 1 = 90,95 кН.

где GfunII — расчетное значение веса фундамента;

GgII — расчетное значение грунта на его уступах;

Vg — объем грунта на уступах;

гf =1 — коэффициент надежности по нагрузке;

гb=25кН/м3 — удельный вес для бетона фундамента;

kрз = 0,95 — коэффициент разрыхления.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II = 1826,5 + 90,95 + 90,0 = 2007,45 кН;

Mtot II = Mcol II + Qtot II · Нф = 1594,2 + 111,2 1,5 = 1761,0 кНм;

Qtot II = Qcol II = 111,2 кН.

Уточняем R для принятых размеров фундамента

(l = 2,4 м; b = 1,8 м; d = 2,05м> 2м):

где /II — расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м3;

k1 — коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, кроме пылеватых песков, k1 = 0,125;

k2 — коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, k2 = 0,25.

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента:

где W — момент сопротивления площади подошвы фундамента;

Условия ограничения давлений не выполнены. Увеличиваем площадь подошвы фундамента.

5.4 В соответствии с требуемой величиной площади подошвы Атр = 3,98 м² и высотой фундамента Нф = 1,5 м² подбираем типовой фундамент серии ФВ6−1, размеры которого l = 2,4 м, b = 2,1 м, объем бетона Vfun = 3,8 м³

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах:

GfunII = Vfun b f = 3,8 25 1 = 95,0 кН;

Vg = lbd — Vfun = 2,4 2,1 2,05 — 3,8 = 6,53 м³;

GgII = Vg kpз II f = 6,53 0,95 18,2 1 = 112,9 кН.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II = 1826,5 + 112,9 + 95,0 = 2034,4 кН;

Mtot II = Mcol II + Qtot II · Нф = 1594,2 + 111,2 1,5 = 1761,0 кНм;

Qtot II = Qcol II = 111,2 кН.

Уточняем R для принятых размеров фундамента

(l = 2,4 м; b = 2,1 м; d = 2,05 м > 2м):

где k1 = 0,125; k2 = 0,25.

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента

где W — момент сопротивления площади подошвы фундамента;

Условия ограничения давлений не выполнены. Увеличиваем площадь подошвы фундамента.

В соответствии с требуемой величиной площади подошвы Атр = 3,98 м² и высотой фундамента Нф = 1,5 м² подбираем типовой фундамент серии ФВ7−1, размеры которого l = 2,7 м, b = 2,1 м, объем бетона Vfun = 4,1 м³;

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах:

GfunII = Vfun b f = 4,1 25 1 = 102,5 кН;

Vg = lbd — Vfun = 2,7 2,1 2,05 — 4,1 = 7,52 м³;

GgII = Vg kpз II f = 7,52 0,95 18,2 1 = 130,0 кН.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II = 1826,5 + 130,0 + 102,5 = 2059,0 кН;

Mtot II = Mcol II + Qtot II · Нф = 1594,2 + 111,2 1,5 = 1761,0 кНм;

Qtot II = Qcol II = 111,2 кН.

Уточняем R для принятых размеров фундамента

(l = 2,7 м; b = 2,1 м; d = 2,05 м > 2м):

где k1 = 0,125; k2 = 0,25.

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента:

где W — момент сопротивления площади подошвы фундамента;

Условия ограничения давлений не выполнены. Увеличиваем площадь подошвы фундамента.

В соответствии с требуемой величиной площади подошвы Атр = 3,98 м² и высотой фундамента Нф = 1,5 м² подбираем типовой фундамент серии ФВ8−1, размеры которого l = 2,7 м, b = 2,4 м, объем бетона Vfun = 4,7 м³;

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах:

GfunII = Vfun b f = 4,7 25 1 = 117,5 кН;

Vg = lbd — Vfun = 2,7 2,4 2,05 — 4,7 = 8,58 м³;

GgII = Vg kpз II f = 8,58 0,95 18,2 1 = 148,35 кН.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II = 1826,5 + 148,35 + 117,5 = 2092,35 кН;

Mtot II = Mcol II + Qtot II · Нф = 1594,2 + 111,2 1,5 = 1761,0 кНм;

Qtot II = Qcol II = 111,2 кН.

Уточняем R для принятых размеров фундамента

(l = 2,7 м; b = 2,4 м; d = 2,05 м > 2м):

где k1 = 0,125; k2 = 0,25.

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента

где W — момент сопротивления площади подошвы фундамента;

Условия ограничения давлений не выполнены. Увеличиваем площадь подошвы фундамента.

В соответствии с требуемой величиной площади подошвы Атр = 3,98 м² и высотой фундамента Нф = 1,5 м² подбираем типовой фундамент серии ФВ9−1, размеры которого l = 3,0 м, b = 2,4 м, объем бетона Vfun = 4,9 м³;

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах:

GfunII = Vfun b f = 4,9 25 1 = 122,5 кН;

Vg = lbd — Vfun = 3,0 2,4 2,05 — 4,9 = 9,86 м³;

GgII = Vg kpз II f = 9,86 0,95 18,2 1 = 170,48 кН.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II = 1826,5 + 170,48 + 122,5 = 2119,48 кН;

Mtot II = Mcol II + Qtot II · Нф = 1594,2 + 111,2 1,5 = 1761,0 кНм;

Qtot II = Qcol II = 111,2 кН.

Уточняем R для принятых размеров фундамента

(l = 3,0 м; b = 2,4 м; d = 2,05 м > 2м):

где k1 = 0,125; k2 = 0,25.

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента:

где W — момент сопротивления площади подошвы фундамента;

Условия ограничения давлений не выполнены. Увеличиваем площадь подошвы фундамента.

В соответствии с требуемой величиной площади подошвы Атр = 3,98 м² и высотой фундамента Нф = 1,5 м² подбираем типовой фундамент серии ФВ10−1, размеры которого l = 3,3 м, b = 2,7 м, объем бетона Vfun = 6,0 м³;

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах:

GfunII = Vfun b f = 6,0 25 1 = 150,0 кН;

Vg = lbd — Vfun = 3,3 2,7 2,05 — 6,0 = 12,27 м³;

GgII = Vg kpз II f = 12,27 0,95 18,2 1 = 212,15 кН.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II = 1826,5 + 212,15 + 150,0 = 2188,65 кН;

Mtot II = Mcol II + Qtot II · Нф = 1594,2 + 111,2 1,5 = 1761,0 кНм;

Qtot II = Qcol II = 111,2 кН.

Уточняем R для принятых размеров фундамента

(l = 3,3 м; b = 2,7 м; d = 2,05 м > 2м):

где k1 = 0,125; k2 = 0,25.

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента

где W — момент сопротивления площади подошвы фундамента;

Условия ограничения давлений не выполнены. Увеличиваем площадь подошвы фундамента.

5.5 В соответствии с требуемой величиной площади подошвы Атр = 3,98 м² и высотой фундамента Нф = 1,5 м² подбираем типовой фундамент серии ФВ11−1, размеры которого l = 3,6 м, b = 3,0 м, объем бетона Vfun = 6,8 м³

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах

GfunII = Vfun b f = 6,8 25 1 = 170,0 кН;

Vg = lbd — Vfun = 3,6 3,0 2,05 — 6,8 = 15,34 м³;

GgII = Vg kpз II f = 15,34 0,95 18,2 1 = 265,23 кН.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II = 1826,5 + 265,23 + 170,0 = 2261,73 кН;

Mtot II = Mcol II + Qtot II · Нф = 1594,2 + 111,2 1,5 = 1761,0 кНм;

Qtot II = Qcol II = 111,2 кН.

Уточняем R для принятых размеров фундамента

(l = 3,6 м; b = 3,0 м; d = 2,05 м > 2м):

где k1 = 0,125; k2 = 0,25.

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента

где W — момент сопротивления площади подошвы фундамента;

Условия ограничения давлений не выполнены. Увеличиваем площадь подошвы фундамента.

В соответствии с требуемой величиной площади подошвы Атр = 3,98 м² и высотой фундамента Нф = 1,5 м² подбираем типовой фундамент серии ФВ12−1, размеры которого l = 4,2 м, b = 3,0 м, объем бетона Vfun = 7,8 м³;

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах:

GfunII = Vfun b f = 7,8 25 1 = 195,0 кН;

Vg = lbd — Vfun = 4,2 3,0 2,05 — 7,8 = 18,03 м³;

GgII = Vg kpз II f = 18,03 0,95 18,2 1 = 311,74 кН.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II = 1826,5 + 311,74 + 195,0 = 2333,24 кН;

Mtot II = Mcol II + Qtot II · Нф = 1594,2 + 111,2 1,5 = 1761,0 кНм;

Qtot II = Qcol II = 111,2 кН.

Уточняем R для принятых размеров фундамента

(l = 4,2 м; b = 3,0 м; d = 2,05 м > 2м):

где k1 = 0,125; k2 = 0,25.

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента

где W — момент сопротивления площади подошвы фундамента;

Условия ограничения давлений не выполнены. Увеличиваем площадь подошвы фундамента.

В соответствии с требуемой величиной площади подошвы Атр = 3,98 м² и высотой фундамента Нф = 1,5 м² подбираем типовой фундамент серии ФВ13−1, размеры которого l = 4,2 м, b = 3,6 м, объем бетона Vfun = 9,3 м³;

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах

GfunII = Vfun b f = 9,3 25 1 = 232,5 кН;

Vg = lbd — Vfun = 4,2 3,6 2,05 — 9,3 = 21,70 м³;

GgII = Vg kpз II f = 21,70 0,95 18,2 1 = 375,19 кН.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II = 1826,5 + 375,19 + 232,5 = 2434,19 кН;

Mtot II = Mcol II + Qtot II · Нф = 1594,2 + 111,2 1,5 = 1761,0 кНм;

Qtot II = Qcol II = 111,2 кН.

Уточняем R для принятых размеров фундамента

(l = 4,2 м; b = 3,6 м; d = 2,05 м > 2м):

где k1 = 0,125; k2 = 0,25.

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента.

где W — момент сопротивления площади подошвы фундамента;

Условия ограничения давлений не выполнены. Увеличиваем площадь подошвы фундамента.

В соответствии с требуемой величиной площади подошвы Атр = 3,98 м² и высотой фундамента Нф = 1,5 м² подбираем типовой фундамент серии ФВ13−1, размеры которого l = 4,8 м, b = 3,6 м, объем бетона Vfun = 10,2 м³;

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах:

GfunII = Vfun b f = 10,2 25 1 = 255,0 кН;

Vg = lbd — Vfun = 4,8 3,6 2,05 — 10,2 = 25,22 м³;

GgII = Vg kpз II f = 25,22 0,95 18,2 1 = 436,12 кН.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II = 1826,5 + 436,12 + 255,0 = 2517,62 кН;

Mtot II = Mcol II + Qtot II · Нф = 1594,2 + 111,2 1,5 = 1761,0 кНм;

Qtot II = Qcol II = 111,2 кН.

Уточняем R для принятых размеров фундамента

(l = 4,8 м; b = 3,6 м; d = 2,05 м > 2м):

где k1 = 0,125; k2 = 0,25.

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента

где W — момент сопротивления площади подошвы фундамента;

т.к. грузоподъемность крана Q1 = 15 т < 75 т, то отношение PIImax / PIImin проверять не требуется.

Все условия ограничения давлений выполнены.

Эпюра контактных давлений на подошве фундамента приведена на рис. 7.

5.6. Назначаем в первом приближении толщину песчаной подушки hn=0,9 м. Проверяем выполнение условия zp + zg Rz, для этого определяем при z = hn = 0,9 м

а). zg = II dw + IIsb (d — dw) + sb, n· z; кПа

zg = 18,2? 0,8 + 9,2? (2,05 — 0,8) + 10,7? 0,9 = 35,7 кПа;

б). zp = б · (PII mt — zg, 0);

где zg, 0 = IIdw + IIsb (d — dw) = 18,2?0,8 + 9,2?(2,05 — 0,8) = 26,1 кПа;

Значение коэффициента б устанавливаем по интерполяции из таблицы 1 прил. 2 СНиП 2. 02. 01−83* в зависимости от значений з и о: б = 0,937.

zp = б · (PII mt — zg, 0) = 0,937 · (145,7 — 26,1) = 112,1 кПа;

в).

zp+zg = 112,1 + 35,7 = 147,8 кПа < Rz = 227,85 кПа;

Условие проверки выполняется.

5.7 Конструируем распределительную подушку

— Угол рассеивания напряжений в подушке б = 300;

— Угол наклона откоса котлована к горизонту в = 500, для суглинков и глин туго- и мягкопластичных.

— Следует обеспечить уширение подушки в плане по сравнению с размерами фундамента в обоих направлениях на величину (а = 0,1b)? 0,5 м.

5.8 Расчет осадки методом послойного суммирования

Для расчета осадки фундамента методом послойного суммирования составляем расчетную схему, совмещенную с геологической колонкой по оси фундамента А-5.

Напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента при планировке срезкой в соответствии с п. 1 прил.2 СНиП 2. 02. 01−83:

zg, 0 = II dw + sb II (d — dw) = 18,2?0,8 + 9,2?(2,05 — 0,8) = 26,1 кПа;

Дополнительное вертикальное давление на основание от внешней нагрузки на уровне подошвы фундамента:

zp, 0 = P0 = PII mt — zg, 0 = 145,7 — 26,1 = 119,6 кПа

Соотношение сторон подошвы фундамента з = l/b = 4,8/3,6 = 1,33

Коэффициент устанавливаем по табл.1 прил.2 СНиП 2. 02. 01−83.

Для удобства пользования указанной таблицей из условия о = 2hi / b = 0,4 принимаем толщину элемента слоя грунта hi = 0,2b = 0,2 3,6 = 0,72 м.

Дальнейшие вычисления сводим в таблицу 5.1.

Таблица 5.1.

zb, м

о = 2hi/b

zi+d, м

б

бzp= бp0, кПа

бzg = бzp, 0 + Угsb, i? zit, кПа

0,2бzg, кПа

Е, кПа

0,00

0,00

2,05

1,000

119,6

26,1

5,2

45 000

0,72

0,40

2,77

0,970

116,0

33,8

6,8

45 000

1,44

0,80

3,49

0,840

100,5

39,4

7,9

11 000

2,16

1,20

4,21

0,669

80,0

46,0

9,2

11 000

2,88

1,60

4,93

0,518

62,0

52,6

10,5

11 000

3,60

2,00

5,65

0,400

47,8

59,2

11,8

11 000

4,32

2,40

6,37

0,313

37,4

65,8

13,2

8000

5,04

2,80

7,09

0,250

29,9

72,5

14,5

8000

5,76

3,20

7,81

0,201

24,0

79,7

15,9

18 000

6,48

3,60

8,53

0,166

19,9

86,4

17,3

18 000

7,20

4,00

9,25

0,139

16,6

93,1

18,6

18 000

7,92

4,40

9,97

0,117

14,0

99,8

20,0

18 000

8,64

4,80

10,69

0,100

12,0

106,5

21,3

18 000

9,36

5,20

11,41

0,087

10,4

113,2

22,6

18 000

10,08

5,60

12,13

0,075

9,0

119,8

24,0

18 000

10,80

6,00

12,85

0,067

8,0

126,5

25,3

18 000

Граница первого и второго слоев условно смещена до глубины zi = 3,60 м от подошвы (фактическое положение на глубине z = 3,74 м).

Граница второго и третьего слоев условно смещена до глубины zi = 5,04 м от подошвы (фактическое положение на глубине z = 5,08 м).

На глубине Нс = 7,20 м от подошвы фундамента выполняется условие СНиП 2. 02. 01−83* (прил. 2, п. 6) ограничения глубины сжимаемой толщи основания (ГСТ): zp = 16,6 кПа? 0,2 zg = 0,2? 93,1 = 18,6 кПа, поэтому послойное суммирование деформаций основания производим в пределах от подошвы фундамента до ГСТ.

Осадку основания определяем по формуле

Условие S = 2,61 см < Su = 12,0 см выполняется;

значение Su = 12,0 см принято по таблице прил. 4 СНиП 2. 02. 01−83* для производственных и гражданских одноэтажных и многоэтажных зданий с полным стальным каркасом.

VI. Расчет и проектирование свайного фундамента

Рассмотрим вариант свайного фундамента из забивных висячих свай сечением 300?300мм, погружаемых дизельным молотом.

6.1 Назначаем глубину заложения подошвы ростверка

Расчетная глубина промерзания грунта от поверхности планировки DL:

где kh = 0,8 — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения.

d0 — величина, принимаемая равной для суглинка — 0,23 м.

По конструктивным требованиям, также как и для фундамента на естественном основании верх ростверка должен быть на отметке — 0,700;

Размеры подколонника (стакана) в плане lcf x bcf = 1500×1200 мм; глубина стакана dp=900мм. Если принять в первом приближении толщину дна стакана (в последующем она должна быть уточнена проверкой на продавливание колонной) равной hp=500мм, то минимальная высота ростверка должна быть hr dp+ hp =1,4 м. Для дальнейших расчетов принимаем большее из двух значений (1,5 и 1,4 м), т. е. hr = 1,5 м (кратно 150 мм), что соответствует глубине заложения -2,05 м (абс. отм. 63,35).

6.2 Необходимая длина свай

В качестве несущего слоя принимаем песок (слой 4). Тогда необходимая длина сваи вычисляется по формуле.

lсв = h1 + h2 + h3 = 0,05 + 5,075 + 1 = 6,125 м;

где h1 = 5 см, — размер заделки сваи в ростверк при свободном (шарнирном) опирании ростверка на сваи;

h2 = 5,075 м, — толщина прорезаемых сваей слабых слоев грунта;

h3 = 1 м, — требуемое заглубление нижних концов свай в несущий слой по п. 8.4 СНиП 2. 02. 03−85.

Принимаем типовую железобетонную сваю С7−30 (ГОСТ 19 804. 1−79*) квадратного сечения 300×300 мм, длиной L = 7 м. Класс бетона сваи В20. Арматура из стали класса А-III 4 12, объем бетона 0,64 м³, масса сваи 1,6 т, толщина защитного слоя аb = 20 мм.

6.3 Несущая способность одиночной сваи

Определяем несущую способность одиночной сваи из условия сопротивления грунта основания по формуле из СНиП 2. 02. 03−85:

В соответствии с расчетной схемой сваи (рис. 7) устанавливаем из таблицы 1 СНиП 2. 02. 03−85 для мелкого песка при z = 8,47 м расчетное сопротивление R = 2494 кПа. Для определения ft расчленяем каждый однородный пласт грунта (инженерно-геологический элемент) на слои толщиной li? 2 м и устанавливаем среднюю глубину расположения zi каждого слоя, считая от уровня природного рельефа. Затем по таблице 2 СНиП 2. 02. 03−85, используя в необходимых случаях интерполяцию, устанавливаем

для суглинка при

IL = 0,65

и

z1 = 2,12 м

f1 = 9,7 кПа;

для суглинка при

IL = 0,65

и

z2 = 3,32 м

f2 = 11,5 кПа;

для суглинка при

IL = 0,65

и

z3 = 4,52 м

f3 = 13,0 кПа;

для суглинка при

IL = 0,65

и

z4 = 5,19 м

f4 = 13,6 кПа;

для суглинка2 при

IL = 0,6

и

z1 = 5,86 м

f1 = 17,9 кПа;

для суглинка2 при

IL = 0,6

и

z2 = 6,53 м

f2 = 18,3 кПа;

для песка мелк. при

z3 = 7,20 м

f3 = 43,2 кПа;

для песка мелк. при

z4 = 8,13 м

f4 = 44,1 кПа;

Площадь опирания сваи на грунт, А = 0,3? 0,3 = 0,09 м²;

Периметр U = 0,3? 4 = 1,2 м.

Для сваи сплошного сечения, погружаемой забивкой дизельным молотом, по табл.3 СНиП 2. 02. 03−85 CR = Cf =1, С = 1. Тогда:

6.4 Определение требуемого числа свай

где гk = 1,4 — коэффициент надежности (по п. 3. 10 СНиП 2. 02. 03−85);

гmt = 20 кН/м3 — среднее значение удельного веса материала ростверка и грунта на его уступах;

(3dсв)2 — площадь подошвы ростверка, приходящаяся на одну сваю при минимальном расстоянии между сваями 3dсв;

d — глубина заложения подошвы ростверка от пов-ти планировки;

k = 1,3 — коэффициент увеличения числа свай, косвенно учитывающий влияние момента и поперечности силы;

гn = 0,95 — коэффициент надежности по назначению;

гg — коэффициент надежности по грунту.

Принимаем n равным 9.

VII. Определение степени агрессивного воздействия подземных вод и разработка рекомендаций по антикоррозийной защите подземных конструкций

Для железобетонных фундаментов на естественном основании серии 1. 412−2/77, принятых на основе технико-экономического сравнения вариантов, установим наличие и степень агрессивного воздействия подземных вод по данным химического анализа для соответственных грунтовых условий.

Для фундаментов предусматриваем бетон с маркой по водопроницаемости W4 на портландцементе по ГОСТ 10 178–76, арматуру классов А-II и А-III.

Фундаменты каркаса и приямок расположены ниже УПВ лишь частично, однако за счет возможных изменений УПВ и капиллярного подъема до 1,2 м над УПВ все поверхности фундамента и технологического приямка могут эксплуатироваться под водой, либо в зоне периодического смачивания. Степень агрессивного воздействия воды на подземные конструкции оцениваем в соответствии с табл. 5, 6, 7 СНиП 2. 03. 11−85.

Коэффициент фильтрации суглинка, в котором расположены подземные конструкции, равен: kf = 2,510−7 см/с? 86,4103 с/сут = 2,1610−4 м/сут < 0,1 м/сут, поэтому к показателям агрессивности, приведенным в табл. 5, 6, 7 СНиП 2. 02. 11−85, необходимо вводить поправки в соответствии с примечаниями к указанным таблицам.

Определяем суммарное содержание хлоридов в пересчете на ионы Cl -, мг/л, в соответствии с прим.2 к табл.7 СНиП 2. 03. 11−85:

800 + 27 000,25 = 1475 мг/л

Дальнейшую оценку ведем в табличной форме (табл.7.1.).

Таблица 7. 1

Анализ агрессивности воды для бетона на портландцементе

Показатель агрессивности

№ таблицы СНиП 2. 03. 11−85

Степень агрессивности среды по отношению к бетону марки W4

Бикарбонатная щелочность

5

среда неагрессивная

Водородный показатель

5

5 < =4−5 — среднеагрессивная

Содержание агрессивной углекислоты

5

49 > 40 — среднеагрессивная

Содержание аммонийных солей

5

16 < 1001,3 — неагрессивная

Содержание магнезиальных солей

5

920 < 1000·1. 3- неагрессивная

Содержание едких щелочей

5

0 — неагрессивная

Содержание сульфатов

6

2700 > 10 001,3 — сильноагрессивная

Содержание хлоридов

7

500 < 1475 < 5000 — среднеагрессивная (в зоне капиллярного подсоса и переменного УПВ)

Заключение

При бетоне нормальной (Н) проницаемости (марка по водонепроницаемости W4 по табл.1 СНиП 2. 03. 11−85) в конструкциях фундаментов и приямка вода неагрессивна по содержанию бикорбанатной щелочности, аммонийных и магнезиальных солей, едких щелочей; среднеагрессивна по содержанию водородного показателя, агрессивной углекислоты и среднеагрессивна по содержанию хлоридов, сильноагрессивна по содержанию сульфатов.

Рассмотрим возможность обеспечения стойкости конструкций фундаментов и приямка за счет назначения проектных требований к материалам (первичная защита). Как следует из табл. 11 СНиП 2. 03. 11−85, при сильноагрессивной среде и примененной арматуре классов А-II и А-III (группа 1 по табл.9 СНиП 2. 03. 11−85) требуется применение бетона особо низкой проницаемости — марки W 8: водопоглощение до 4,2%, водоцементное отношение В/Ц не более 0,45. (см. п. 2. 21 СНиП 2. 03. 11−85).

Для защиты подошвы фундамента и днища приямка при сильноагрессивной среде предусматриваем в соответствии с п. 2. 33 СНиП 2. 03. 11−85 устройство битумобетонной подготовки толщиной не менее 100 мм из втрамбованного в грунт щебня с поливкой битумом до полного насыщения.

Для защиты днища (по бетонной подготовке) и боковых поверхностей и гидроизоляции приямка в целом (в соответствии с указаниями п. 2. 34 и табл. 13, а также рекомендациями прил.5 к СНиП 2. 03. 11−85) необходимо выполнить покрытие III группы — оклеечную гидроизоляцию из 3 слоев гидроизола на горячей битумной мастике с последующим устройством защитной стенки в ¼ кирпича, пропитанного битумом.

Для защиты боковых поверхностей фундаментов выполнить полимерное покрытие на основе лака ХII-734 (хлорсульфированный полиэтилен).

Фундаменты и приямок выполнить из бетона нормальной (Н) проницаемости (марка по водонепроницаемости W4; водопоглощение не более 5,7% по массе; водоцементное отношение В/Ц не более 0,6).

VIII. Технико-экономическое сравнение и выбор основного варианта системы основание-фундамент

8.1 Подсчет объемов работ

1). Объем грунта, разрабатываемого под фундамент на естественном основании:

Размеры фундамента ФВ16−1: l = 5,4 м; b = 4,2 м;

Размеры котлована понизу: l = 5,4 + 0,6 = 6,0 м; b = 4,2 + 0,6 = 4,8 м;

Грунт — суглинок, предельная крутизна откосов котлована 1: 0,5

Размеры котлована поверху: lв = 6,0 + 2?2,05?0,25 = 7,025 м;

bв = 4,8 + 2?2,05?0,25 = 5,825 м;

Размеры котлована по УПВ: lw = 6,0 + 2 (2,05 — 0,8)?0,25 = 6,625 м;

bw = 4,8 + 2(2,05 — 0,8)?0,25 = 5,425 м;

Глубина котлована с учетом бетонной подготовки: h = 2,05+0,1=2,15 м;

Формула для определения объёмов грунта:

где S = l? b = 28,8 м2 — площадь котлована понизу;

Sв = lв? bв = 40,9 м2 — площадь котлована поверху;

Sw = lw? bw = 35,9 м2 — площадь котлована по УПВ;

Объем работ по водоотливу:

2). Объем грунта, разрабатываемого под фундамент на искусственном основании, в виде песчаной распределительной подушки:

Размеры фундамента ФВ13−1: l = 4,8 м; b = 3,6 м; h= 0,9 м;

Размеры котлована понизу: ln = l + 1,0 = 4,8 + 1,0 = 5,8 м;

bn = b + 1,0 = 3,6 + 1,0 = 4,6 м;

a = hn? tg б = 0,9? tg 30° = 0,52 м;

a? = hn? ctg в = 0,9? ctg 50° = 0,76 м;

где, а = 30° - угол рассеивания напряжений в подушке;

в = 50° - угол наклона откоса котлована к горизонту;

Ln = ln + 2? a? = 5,8 + 2? 0,76 = 7,32 м;

Bn = bn + 2? a? = 4,6 + 2? 0,76 = 6,12 м;

Глубина котлована h = 2,95 м;

Размеры котлована поверху: lв = 5,8 + 2? 2,05? ctg 50° = 9,2 м;

bв= 4,6 + 2? 2,05? ctg 50° = 8,0 м;

Размеры котлована по УПВ: lw = 5,8 + 2(2,05+0,9 — 0,8)? ctg 50° = 9,4 м;

bw = 4,6 + 2(2,05+0,9 — 0,8)? ctg 50° = 8,2 м;

S = 26,7 м2 — площадь котлована понизу;

Sв = 73,6 м2 — площадь котлована поверху;

Sn = 44,8 м2 — площадь котлована по верху песчаной подушки;

Sw = 77,1 м2 — площадь котлована по УПВ.

Подсчет объемов работ.

Таблица 8. 1

№ п/п

Наименование работ

Единица измерения

Объем работ

Количество

I. Фундамент на естественном основании (грунт I группы)

по расчету принят фундамент ФВ17−1

1

Разработка грунта экскаватором — обратная с ковшом вместимостью 0,5 м³ в отвал

1000 м³

74,6

0,075

2

Водопонижение с помощью иглофильтров (ориентировочно)

100 м³

69,4

0,694

3

Засыпка траншей и котлованов с перемещением грунта до 10 м бульдозером

1000 м³

58,4

0,058

4

Бетонная подготовка толщиной 100 мм из бетона В 3,5 под монолитным фундаментом

м3

2,2

2,2

5

Установка фундамента с подколонником

м3

13,3

13,3

II. Фундамент на искусственном основании (грунт II группы)

по расчету принят фундамент ФВ10−1

1

Разработка грунта экскаватором — обратная с ковшом вместимостью 0,5 м³ в отвал

1000 м³

142,2

0,142

2

Водопонижение с помощью иглофильтров (ориентировочно)

100 м³

146,7

1,467

3

Засыпка траншей и котлованов с перемещением грунта до 10 м бульдозером

1000 м³

95,4

0,095

4

Установка подушки под фундамент

м3

31,8

31,8

5

Установка фундамента с подколонником

м3

10,2

10,2

8.2 Сметная себестоимость, трудозатраты и капитальные вложения:

I. Фундамент на естественном основании (грунт II группы)

Таблица 8. 2

№ пункта ЕНиР

Наим. работ

Единицы измер.

Кол-во

Стоимость, руб.

Затраты, чел. — ч.

Кап. вложения, руб.

Един.

Общая

На ед.

Всего

Уд. дин.

Всего

1

1−57

1I

1000 м³

0,075

202,686

15,20

126,280

9,47

218,350

16,38

2

синтез

2I

100 м³

0,694

84,000

58,30

8,000

5,55

9,000

6,25

3

1−261

3I

1000 м³

0,058

22,350

1,30

10,660

0,62

25,000

1,45

4

6−1

4I

м3

2,2

23,400

51,48

3,310

7,28

14,850

32,67

5

6−10

5I

м3

13,3

42,360

563,39

7,780

103,47

28,810

383,17

Всего:

689,7

126,4

439,9

Накладные расходы (15%) равны: 103,5 руб;

Сметная стоимость Сс = 793,2 руб.

II. Фундамент на искусственном основании (грунт II группы)

Таблица 8. 3

№ пункта ЕНиР

Наим. работ

Единицы измер.

Кол-во

Стоимость, руб.

Затраты, чел. — ч.

Кап. вложения, руб.

Един.

Общая

На един.

Всего

Уд. дин.

Всего

1

1−57

1II

1000 м³

0,142

202,686

28,78

126,280

17,93

218,350

31,01

2

синтез

2 II

100 м³

1,467

84,000

123,23

8,000

11,74

9,000

13,20

3

1−261

3 II

1000 м³

0,095

22,350

2,12

10,660

1,01

25,000

2,38

4

30−2

4 II

м3

31,8

10,550

335,49

2,150

68,37

10,460

332,63

5

6−1

5 II

м3

10,2

42,320

431,66

6,070

61,91

33,000

336,60

Всего:

921,3

161,0

715,8

Накладные расходы (15%) равны: 138,2 руб;

Сметная стоимость Сс = 1059,5 руб.

8.3 Технико-экономические показатели сравниваемых вариантов фундаментов

Таблица 8. 4

Вариант системы

Приведенные затраты

Себестоимость

Затраты труда

руб.

%

руб.

%

Чел. — ч.

%

I

846,0

100

793,2

100

126,4

100

II

1145,4

135

1059,5

134

161,0

127

Приведенные затраты определяются по формуле

З = Сс + Ен К

где Ен = 0,12 — нормативный коэффициент сравнительной эффективности капитальных вложений = 0,12;

К — капитальные вложения в базу строительства.

ВЫВОД: По технико-экономическим показателям наиболее выгодным является фундамент на естественном основании (Вариант I).

Список литературы

Инструктивно-нормативная и справочная литература

1. СНиП 2. 02. 01. -83*. Основания зданий и сооружений /Госстрой СССР. М.: Стройиздат, 1995.

2. СНиП 2. 02. 03. -85*. Свайные фундаменты./ Госстрой СССР. М.: Стройиздат, 1985.

3. СНиП 2. 02. 01. -84*. Бетонные и железобетонные конструкции/ Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1995.

4. СНиП 2. 01. 07. -85*. Нагрузки и воздействия/ Госстрой СССР. М. :Стройиздат, 1996.

5. СНиП 2. 03. 11−85. Защита строительных конструкций от коррозии/ Госстрой СССР. М. :ЦИТП Госстроя СССР, 1986.

Методические пособия.

6. Аверьянова Л. Н. Расчет и проектирование оснований и фундаментов промышленных зданий и сооружений. УГТУ-УПИ, 2000.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой