Проектирование фундаментов производственного здания
Суммируем
осадку в пределах сжимаемой толщи Нс=4250мм.
1,68
см.
Расчетная
схема эпюры осадок см. в графической части курсового проекта.
4.
Проектирование свайных фундаментов
4.1 Выбор
типа сваи и глубины заложения ростверка
Принимаем
призматические железобетонные сваи квадратного сечения как наиболее часто
используемые в массовом строительстве.
Длина сваи
определяется исходя из инженерно-геологических условий с учётом длины заделки
головы сваи в ростверк:
,
где - глубина заделки сваи в
ростверк, принимаемая 0,1 м.
- глубина погружения нижнего
конца сваи в несущий грунт, принимаемая для суглинков не менее 1,0м;
- мощность прорезаемых слабых
грунтов, расположенных выше несущего слоя, м.
Lсв=0,1+(2,7+1,2+4,8)+1,0=9,8м.
Принимаем
длину сваи м. С100.30S500
СТБ1075-97
Глубину
заложения ростверка определяем в зависимости от глубины сезонного промерзания и
от конструктивных особенностей проектируемого сооружения.
Высоту
ростверка принимаем 0,5м.
Высоту
стакана принимаем 0,9м.
В данном
курсовом проекте глубина заложения монолитного ростверка равной 1,1м.
4.2 Определение
несущей способности сваи.
Несущая
способность сваи по материалу в
курсовом проекте принимается в зависимости от поперечного сечения. Для
принятого поперечного сечения сваи .
Несущую
способность сваи по грунту определяем, используя табличные данные согласно п.
4.2. /3/.
,
где коэффициент условий работы сваи
в грунте, принимаемый 1,0;
расчётное сопротивление грунта
под нижним концом сваи, кПа;
площадь опирания на грунт сваи, м2,
принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто или по площади сечения
камуфлетного уширения по его наибольшему диаметру, или по площади сваи оболочки
нетто;
наружный периметр поперечного
сечения сваи, м;
расчётное сопротивление того слоя грунта основания на
боковой поверхности сваи, кПа;
толщина того слоя грунта, соприкасающегося с боковой
поверхностью сваи, м;
коэффициенты условий работы
грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи,
учитывающие влияние способа погружения на расчётные сопротивления грунта.
; ; ;
; ;
; ;
; - .
Расчетная нагрузка
на сваю:
Рсв=Fd/=1183.74/1.4=845.52кН
коэффициент надежности,
принимаемый по /3/.
4.3
Определение количества свай в ростверке, конструирование ростверка
Количество
свай в ростверке отдельно стоящего фундамента под колонны определяется по
формуле:
,
где расчётная нагрузка на уровне
подошвы ростверка, допускается принять без учёта веса фундамента, ростверка и
грунта на их уступах, т.е. .
Принимаем 4
сваи.
Конструирование
ростверка с 4 сваями производим в соответствии с конструктивными требованиями
/6/.
Рисунок 3.2.
Схема конструирования ростверка.
4.4 Проверка
несущей способности наиболее загруженной сваи
При
внецентренном приложении нагрузки выполняется проверка несущей способности наиболее
загруженной сваи в направлении действия момента. Максимальное усилие,
передаваемое на сваи, определяется по формуле:
,
где расстояние от главных осей
ростверка до оси каждой сваи;
расстояние от главных осей
ростверка до оси сваи, для которой определяется усилие.
,
где вес ростверка, фундамента и
грунта на его уступах, определяемый с коэффициентом надёжности по нагрузке .
Объем
ростверка:
VP=1.4*1.4*0.5+0.93=1.709
м3
Вес
ростверка:
GP=
VP*γб=1.709*24=41,02 кН.
Вес грунта на
уступах:
Vгр. =
V0- VP =2,744-1709=1.035 м3
V0=1.4*1.4*1.4=2,744
Gгр. =
Vгр.* γгр.
γгр.
= кН/м3
Gгр. =1,035*19,3=19,97
кН
Pmax=244.24+147.08=391.29
кН < Рсв=845.52 кН
Pmin=244.24-147.08=97.16
кН < Рсв=845.52 кН
Таким образом,
максимальная нагрузка на сваю не превышает её несущей способности.
Следовательно, ростверк сконструирован правильно.
4.5 Проверка
прочности основания куста свай
Осадка –
деформация, происходящая в результате уплотнения грунта под воздействием
внешних нагрузок и в отдельных случаях собственного веса грунта, не сопровождающиеся
коренным изменением его структуры.
Расчёт
свайного фундамента по деформациям основания производится так же, как и для
фундамента на естественном основании с использованием метода послойного суммирования
согласно /2/.
Целью расчёта
оснований по деформациям является ограничение абсолютных или относительных
перемещений фундаментов и надфундаментных конструкций такими пределами, при
которой гарантируется нормальная эксплуатация сооружения и не снижается его
долговечность.
4.5.1
Определение размеров условного фундамента
Осредненное
значение угла внутреннего трения:
Рисунок 3.5.
Определение размеров условного фундамента.
Размеры
условного фундамента в плане:
;
.
где - длина и ширина подошвы
условного фундамента;
расчётная длинна сваи.
;
Sусл.=10,67*10,67=113,84м2
Vгр. =
Vусл. - Vр. - Vсв. =113,84*9,9-1,709-3,564=1121,74
м3
4.5.2
Проверка давления под подошвой условного фундамента.
Полная
нагрузка на основание условного фундамента:
,
где расчётная нагрузка по II группе
предельных состояний на уровне обреза фундамента;
- вес конструкции фундамента и
ростверка;
- вес свай;
- вес грунта в объёме условного
фундамента.
;
;
.
Выполняем
проверку давления под подошвой условного фундамента:
.
Определим
расчётное сопротивление основания:
Несущим слоем
для рассматриваемого фундамента является песок гравелистый, плотный, характеризуемый
углом внутреннего трения .
По таблице
4/2/ находим:
Коэффициенты
условий работы и принимаем по таблице 3/2/.
Коэффициент /2/.
Осредненное
значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента,
будет:
Условие
прочности
выполняется.
4.5.3 Определение
осадки свайного фундамента
Считая, что
ниже подошвы условного фундамента на глубину более залегают однородные грунты, осадку фундамента
определяем методом эквивалентного слоя по формуле:
,
где Avw - коэффициент
эквивалентного слоя, принимаемый в зависимости от типа грунта, размеров и формы
подошвы условного фундамента;
- ширина условного фундамента;
- относительный коэффициент
сжимаемости;
- дополнительное давление на
уровне подошвы условного фундамента.
Относительный
коэффициент сжимаемости в рамках курсового проекта допускается принимать:
,
где Е -
модуль общей деформации грунта,
,
где n - коэффициент бокового
расширения грунта.
Природное
давление грунта на уровне подошвы условного фундамента:
кПа
Среднее
давление под подошвой фундамента
кПа
Осадка
фундамента:
см < Su = 8 см
Следовательно,
требования II группы предельных состояний считаются выполненными.
4.5.4 Расчёт арматуры
фундамента под колонну
Рисунок 3.6.
Схема армирования фундамента под колонну.
Определяем
расчётные изгибающие моменты в сечениях 1, 2.
.
Площадь
сечения арматуры:
;
;
Принимаем конструктивно
стандартную сварную сетку с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой
из стержней Ø12 S500, шаг стержней s = 200мм. По конструктивным
соображениям принимаем 4 сетки С2 для армирования подколонника из стержней
Ø8 S 500.
4.5.5 Подбор
сваебойного оборудования и определение отказа сваи
Вес сваи
G = т.
Расчётная
нагрузка на сваю
N = = 164 кН
Определим
требуемую минимальную энергии удара молота для забивки свай:
= 0,045N = кДж
По таблице
4.3 методических указаний выбираем быстроходный трубчатый с водяным охлаждением
дизель-молот С-995А. Его наибольшая энергия удара Ed = 18,6 кДж, масса молота
26 т., молот работает с частотой 43 удара в минуту. Наибольшая высота подъема
части 3 м. Проверяем, удовлетворяет ли выбранный тип молота условию:
Ed=0.9*G*H=0.9*26*2.8=65,52
,
где m1
- масса молота;
m2
- массе сваи;
m3
- масса
подбабка (m3 = 0);
K -
коэффициент применимости молота. Для трубчатых дизель-молотов при забивке
железобетонных свай К = 0,6 т/кДж.
< 0,6 - условие выполняется.
Определим
контрольный отказ железобетонной сваи:
,
где h - коэффициент, зависящий
от материала сваи, для железобетонных свай h = 1500 кН/м2;
А - площадь сваи, А = = 0,09м2;
- расчетная энергия удара
молота, кДж;
е -
коэффициент восстановления удара, принимаемый при забивке свай е2 =
0,2;
Fd
- несущая
способность сваи.
м
Ориентировочно
определим, на какое расстояние погружается свая за одну минуту работы
дизель-молота:
Dа
= м/мин
С некоторым
приближением можем определить время забивки сваи:
мин.
4.5.6 Подбор
вибропогружателя для погружения свай
По таблице
4.7 методических указаний выбираем вибропогружатель С21003(ВП-I). кДж
5. Сравнение
вариантов и технические требования к производству работ
5.1 Состав и
объём сопутствующих работ
Объем фундамента
мелкого заложения на единицу.
Наименование работ.
|
Единицы измерения.
|
Объем.
|
Стоимость.
|
Единицы.
|
Общая.
|
Земляные работы.
Разработка грунта под фундаменты.
|
м3
|
14,68
|
4,7
|
68,996
|
Водоотлив.
Из котлована.
|
м3
|
14,68
|
2,51
|
36,84
|
Устройство фундаментов.
Фундаменты ж/б, монолитные, отдельные
(под колонны)
|
м3
|
1,03
|
87,1
|
89,71
|
Горизонтальная гидроизоляция. Битумная.
|
м3
|
3,9
|
0,2
|
0,78
|
Устройство грунтовых
подушек (подготовок).
Песчаная подушка.
|
м3
|
6,25
|
25,29
|
158,06
|
Уплотнение грунтов.
Уплотнение грунта трамбовками.
|
м3
|
13,65
|
0,21
|
2,86
|
Объем свайного
фундамента на единицу.
Наименование работ.
|
Единицы измерения.
|
Объем.
|
Стоимость.
|
Единицы.
|
Общая.
|
Земляные работы.
Разработка грунта под фундаменты.
|
м3
|
2,15
|
4,7
|
10,10
|
Водоотлив.
Из котлована.
|
м3
|
2,15
|
2,51
|
5,39
|
Устройство фундаментов.
Фундаменты ж/б, монолитные, отдельные
(под колонны)
|
м3
|
1,03
|
87,1
|
89,71
|
Горизонтальная гидроизоляция. Битумная.
|
м3
|
3,9
|
0,2
|
0,78
|
Ж/б забивные сваи
Сваи до 12м
|
м3
|
3,6
|
100,6
|
362,16
|
Уплотнение грунтов.
Уплотнение грунта трамбовками.
|
м3
|
1,12
|
0,21
|
0,23
|
Выбор основного варианта производится путём сопоставления стоимости
фундамента на искуственном основании со стоимостью устройства свайного
фундамента.
Вывод: наиболее экономичным является фундамент на искусственном
основании, так как имеет меньшую стоимость.
5.1.1
Водопонижение
Так как
устройство фундаментов мелкого заложения и свайного под колонны ниже уровня
грунтовых вод, требуется предусмотреть мероприятия по водопонижению. В нашем
случае грунт глина (низкий коэффициент фильтрации), следовательно, предусматриваем
поверхностный водоотлив с устройством по периметру котлована дренажных траншей.
5.1.2
Земляные работы и крепление стенок котлована
Объём
земляных работ определяем упрощённо – по строительному объёму фундамента,
который вычисляется как объём прямоугольной призмы, основанием которой служит
подошва фундамента или ростверк свайного куста с учётом прохода 0,5м от каждой
грани фундамента.
Глубина
заложения фундаментов не превышает 4м, примем рамное крепление стенок выемки,
которое заключается в устройстве распорных рам прижимающих инвентарные щиты к
стенкам.
5.1.3
Технические требования к выполнению работ
Окрасочная и обмазочная гидроизоляции — это сплошной
водонепроницаемый слой, выполненный из горячих битумов, горячих или холодных
мастик, приготовленных из черного вяжущего и наполнителя, или из черного
вяжущего, а также из материалов на основе синтетических смол и пластмасс.
Окрасочную изоляцию наносят тонким слоем (0,2... 0,8 мм), а обмазочную — более
толстым (2...4 мм). Окрасочная и обмазочная гидроизоляции растрескиваются при
деформации, осадке и вибрации конструкций. Поэтому их нельзя применять для трещино-неустойчивых
конструкций, а также в зданиях и сооружениях, где еще не закончилась осадка.
Эти виды изоляции защищают конструкции главным образом от капиллярной влаги. Окрасочную
и обмазочную изоляции наносят на изолируемую поверхность окраской, обмазыванием
или газопламенным напылением. Окрасочные и обмазочные слои наносят в 2...3
приема, чтобы перекрыть все пропущенные места нижних слоев. Общая толщина покрытия
зависит от применяемых материалов и составляет при нанесении горячих битумов,
песка и мастик 2...4 мм, а разжиженных— 0,8...1,5 мм, битумных паст— 1,5...3
мм, битумных эмульсий, лаков и красок — 0,5...1,5 мм.
При газопламенном напылении используют порошкообразные, составы,
включающие битумный порошок, смешанный в молотковой дробилке с наполнителями. В
таком виде порошкообразную мастику наносят на подготовленную поверхность с
помощью газопламенной установки. Преимущество этого метода заключается в том,
что не требуется раздельно приготовлять и перевозить битумную мастику. Кроме
того, установка снабжена двумя форсунками, одна из которых разогревает
изолируемую поверхность, а другая наносит материал на поверхность, поэтому
изоляционные работы можно вести зимой.
Поверх
окрасочной (обмазочной) изоляции, нанесенной на подземные части зданий и
сооружений, устраивают защиту в виде глиняных замков или штукатурного слоя из
гидрофобизированых грунтов. Для устройства глиняных замков используют
измельченную глину, смешиваемую с 2...3% жидкого битума марки БН-111, мазута и
др. Этот состав перемешивают в растворомешалке с водой в количестве 20...30%. 1
Готовую глиняную массу послойно с трамбованием укладывают в опалубку,
извлекаемую, по мере засыпки грунтом пазух котлованов. Гидрофобизированные
грунты представляют собой смесь песка или суглинка с нефтебитумом, растворенным
в зеленом масле. Наносят такие составы на изолированные поверхности слоем
штукатурки.
Список
использованной литературы
1. Далматов Б.И. «Механика
грунтов, основания и фундаменты».
2. СНиП 2.02.01-83,
«Основания зданий и сооружений».
3. СНиП 2.02.03-85, «Свайные
фундаменты».
4. Шутенко Л.Н., Гильман
А.Д., Лупан Ю.Т. «Основания и фундаменты. Курсовое и дипломное проектирование».
5. СНиП 3.02.01-87,
«Земляные сооружения, основания и фундаменты».
6. Е.Е. Корбут.
«Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов
специальности “Промышленное и гражданское строительство”. Часть 3. СВАЙНЫЕ
ФУНДАМЕНТЫ».
7. СНиП 2.02.01-82 “
Строительная климатология и геофизика”.- М.,1983.
8. E.E Корбут « Методические
указания к выполнению курсового проекта на тему: «Проектирование оснований и
конструирование фундаментов промышленного или гражданского здания или
сооружения» для студентов специальности Т.19. 01, 70 02 01 «Промышленное и
гражданскоу строительство»
9. Методические указания по
оформлению пояснительной записки и графической части курсового проекта на тему:
«Проектирование оснований и конструирование фундаментов промышленного или
гражданского здания» для студентов специальности Т. 70.02.01 «Промышленное и
гражданское строительство»
Страницы: 1, 2
|