Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Негосударственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Московский технологический институт «ВТУ»
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Основания и фундаменты»
Сохраните список по своему желанию - стальное здание стало более удобным и доступным, чем когда-либо. Конструкция фундаментов и их глубина зависят от характера конструкции, системы строительства и компоновки конструкции. Дизайн и реализация определенного типа структуры фундамента в основном определяется дизайнером после консультации с статикой. При расчете необходимо учитывать чрезвычайные нагрузки, такие как наводнения или неблагоприятные ветровые эффекты. Рассмотрев все факты, дизайнер выбирает подходящий способ создания семейного дома с технической и экономической точек зрения.
«Проектирование фундаментов зданий и сооружений»
Уровень образования: Бакалавриат
Направление: Строительство
Профиль: «Промышленное и гражданское строительство»
Выполнил: Студент 2-го курса
Черемных А.А.
Форма обучения: заочная
Москва 2016
геологический фундамент свайный основание
Исходные данные
На практике это означает, что основы проектирования не слишком велики, но достаточно терпимы. Мы сохраняем не только строительные материалы, но и деньги. Глубина основания зависит от цели объекта, влияния окружающих фундаментов и нагрузок, происходящих в непосредственной близости.
Основание должно находиться на глубине замерзания, поскольку замерзание и оттаивание почвы вызывает чрезмерное осаждение. Глубина фундамента между стенами периметра здания может быть меньше, поскольку нет климатических воздействий. Даже в подвальных домах учитывается глубина замерзания, так как фундаменты достаточно глубоки в земле. Глубина фундамента измеряется от основания к основанию. С структурной точки зрения фундаменты плоские и глубокие. В сложных геологических условиях и в сложных зданиях внедряются глубокие фундаменты: сваи, колонны, колодцы или камеры, которые поддерживают строительство и поддерживаются несущей почвой.
Введение
2. Разработка вариантов фундамента Ф-2
Список литературы
Исходные данные
ИНС: 053-12879
Необходимо разработать фундамент фабричного корпуса.
Рисунок 1 - Схема сооружения
Таблица 1 - Усилия на обрезе фундамента от расчетных нагрузок
Исходные характеристики грунтов приведены в таблице2.
Таблица 2 - Характеристика грунтов
Он должен выдерживать нагрузку на большие глубины, потому что под землей имеется мало опорных земель. Мы не занимаемся глубоким подземным строительством домов. Качество собранных деревянных зданий имеет длительный срок службы и техническое качество, сопоставимые с другими строительными системами, но только при строгом соблюдении принципов правильной реализации во всех деталях. Основы - это ключ, который влияет на результат жизни и функцию объекта.
Основные вопросы для правильного выбора фондов
Обычно говорят, что здание должно иметь хорошие фундаменты и хорошую крышу. Тогда погода и элементы не будут затронуты. Итак, как выбрать наиболее подходящий способ? Решая, как построить деревянную структуру и тип фундамента, обязательно ответьте на следующие вопросы.
|
№ грунта |
Наименование |
Для расчета по деформациям |
Удельный вес частиц грунта, S, кН/м3 |
Влажность, |
Модуль деформации, E, мПа |
Влажность на границе текучести, L |
Влажность на границе раскатывания, P |
Коэффициент пористости, e |
Показательтекучести, JL Обеспечивает ли несущая способность и тип почвы в глубине фундаментного соединения стабильность всех строительных элементов?
|
Степень влажности,Sr |
|||
|
Удельный вес, II, кН/м3 |
Угол внутреннего прения, II, град |
Сцепление, СII |
|||||||||||
|
Почвенно-растительный слой |
|||||||||||||
|
Суглинок Вода должна быть удалена из фундаментаОбщие основные требования к конструкции утверждают, что высота нижнего края стенок здания должна быть от 150 до 300 мм от окружающей местности. Обычно это означает от одной до двух лестниц, прежде чем войти в дом. Области вокруг периметра здания должны быть обезврежены. Важным является дренаж дождевой воды, и он снабжен градиентами - озеленением, где гравитация направляет поверхностные воды в сторону от здания. В любом случае, мы должны предотвратить дождевую воду и тающий снег, чтобы сосредоточиться на фундаментных сооружениях, вымачивать их и унижать их. |
1 - Почвенно-растительный слой.
2 - Глина серая пылеватая, слоистая (ленточная).
2 - Супесь серая, легкая, слабослоистая с линзами песка.
3 - Суглинок темно-серый коричневая, с линзами песка, включениями гальки (морена).
Рисунок 2 - Геологический разрез
Введение
Проектирование оснований и фундаментов является одной из основных частей проектирования зданий и сооружений в целом. Выбор конструктивного и объемно-планировочного решений зданий в значительной степени зависит от инженерно-геологических условий площадки строительства и возможных вариантов фундаментов.
Другим важным фактором при проектировании и оценке возможности создания здания является знание типа и профиля почвы. Вместе с пробным зондом мы определим уровень грунтовых вод или наличие пружин на участке. Геологический и гидрогеологический профиль также можно найти во многих существующих картах.
В качестве стандарта мы рассматриваем песчаный гравий. Специфика размеров элементов фундамента включает в себя глинистые, песчаные и рыхлые субстраты, которые существенно менее способны выдерживать точечную нагрузку. Кроме того, веса в поле не могут быть должным образом оценены с точки зрения несущей способности, и их уплотнение может быть очень переменным.
Необходимость заглубления фундамента диктуются рядом условий. Заглублением фундамента до прочных грунтов обеспечивают надежное существование сооружения, как во время строительства, так и в период его эксплуатации. Заглубление ниже зоны пучения предохраняет сооружение от воздействия нормальных сил пучения, которые могут вызвать его деформации.
Устранение пластичности и нагрузки изменения из-за неустойчивой почвы фундамента и изменения в его содержание влаги может быть, главным образом плоские элементы фундамента, которые затем эффективно переданы суперструктуры давления. Наиболее частыми последствиями плохого основания в менее обильных почвах являются неравномерные поселения, разломы или нестабильность вертикальных стержневых элементов.
Этот факт, безусловно, влияет на размеры фундаментных конструкций. Статическая конструкция рассчитывает тип бетона, размеры и установку фитингов. Легкий тип верхней структуры позволяет использовать фундамент для создания многих интересных способов, помимо традиционных. Однако мы всегда учитываем, является ли конструкция деревянной конструкции простой, скелетной, или если она собирается из рамок. Таким образом, эффекты, передаваемые на базовые элементы, могут быть равномерно распределены, осевые или дополнительные.
Назначение фундаментов - распределение нагрузки на большую площадь - вытекает из сопоставления прочности материала над фундаментной части сооружения и прочности грунта. Прочность грунта обычно значительно меньше прочности материала сооружения, поэтому подошва фундамента имеет размеры большие, чем размеры сооружения.
Проектирование оснований фундаментов зданий и сооружений ведется по двум группам предельных состояний.
Как мы обычно строим деревянные здания?
Наиболее распространенная основан на конкретных фундаменты вместе с опорной пластиной, на котором хранятся теплоизоляция и надстройки. Преимущество является простой реализацией, недостаток является увеличение уровня будущего пола к окружающей местности, а также неизбежность лестницы или пандус у входа. Часто используемым альтернативным вариантом является помещение закаленной теплоизоляции из экструдированного полистирола под опорную плиту. Основание проходит в этом случае также требует гидроизоляции и теплоизоляции.
Целью расчета по I группе предельных состояний является определение несущей способности оснований, обеспечение прочности и устойчивости фундаментов на сдвиг по подошве и опрокидывание.
Расчет по II группе предельных состояний должен ограничить абсолютные и относительные перемещения фундаментов предельными величинами, гарантирующими нормальную эксплуатацию сооружений.
Пеностекло - шаг ближе к природе
Недостатком является увеличение потребности в стоимости, но преимущество заключается в возможности уменьшить разницу высот между чистым полом и рельефом окружающей конструкции. Низкоэнергетические и пассивные здания часто используют плоские базовые платы, которые равномерно передают все вертикальные нагрузки. Тепловая изоляция хранится под ней. Устранение тепловых мостов в случае контактных данных в качестве опорной пластины, периферийной стенки и земли, основного преимущества этого типа фундамента.
При проектировании фундаментов необходимо выполнять расчет их оснований по деформациям с соблюдением условия, чтобы расчетные осадки были меньше предельно допустимых значений, указанных в строительных нормах.
1. Конструктивная характеристика здания
Фабричный корпус расположенный в г. Москва имеет размеры в плане
54 х 24 метров. Часть здания в осях 1 - 4 имеет не несущий каркас - стены толщиной 0,38 м, а несущие стены, расположенные по всему контуру имеют толщину 0,51 м. В здании имеется подвал глубиной 2,7 м. Шаг колонн вдоль здания - 6 м., поперек здания - 12 м. Высота здания 15 м. Уровень земли на отметке -0,000 м.
В настоящее время экструдированный полистирол используется в качестве изолятора соответствующей прочности или пенного стекла. Это современный способ использовать современные технологии и оставаться в гармонии с природой. Более высокая стоимость реализации в любом случае компенсируется превосходными техническими параметрами этого материала. Здания, основанные на пеностном стекле и железобетонной плите, в настоящее время представляют собой самые современные способы настройки нижней структуры.
Проволочный корпус обеспечит большую прочность. Бетонная арматура вставляется в бетон, так что бетонная конструкция достаточно прочная. Очень хорошая прочность бетонной конструкции в некоторых случаях может быть достигнута путем добавления стальных волокон в свежий бетон. Поскольку большинство ток новое строительство домов обойтись без фундамента, особенно это относится жесткий железобетон все чаще в реализации базовых плит и ленточных фундаментов домов, которые могут полностью заменить армирующей стальной сеткой.
1.1 Анализ инженерно-геологических условий
1-й слой. Почвенно-растительный слой имеет малую мощьность, неопределенные расчетные характеристики и не пожет служить основанием.
2-й слой. Глина серая, пылеватая слоистая ленточная. Мощность около 4,0 м. По показателю текучести JL = 0,60 глина мягкопластичная. Условное расчетное сопротивление R0 = 165 кПа. По величине модуля деформации Е = 3,5 мПа - сильносжимаемая.
Если мы хотим сделать фундамент более дешевым и без какого-либо значительного воздействия на местность, есть также возможность укладки на бетонные ступени или стальные стержни. В этом случае нельзя пренебрегать качество гидроизоляционных решений надстройки от земли, где можно ожидать более частое образование конденсата в помещениях здания.
Основание - это конструкция, выполненная в основном из бетона или железобетона, с элементами арматуры, на которых основано здание. Также под этим термином понимается также подземная часть строительных стен, расположенных непосредственно на скамейках или фундаментных плитах.
Для использования этого грунта в качестве основания устраиваем грунтовую подушку. Уплотненный грунт имеем удельный вес сухого грунта = 17 кН/м3. Толщина уплотнения 2м.
Принимаем условное расчетное сопротивление R0 = 300 кПа (по прил.3 табл.2 ).; e = 0,58; = 22,2 кН/м3. Просадочные характеристики = 34 кПа; = 22 град. (по прил.1 табл.1 ). Е = 20 мПа.
3-й слой. Супесь серая легкая слабослоистая с линзами песка. По показателю текучести JL = 0,55 супесь мягкопластичная. Условное расчетное сопротивление R0 = 226 кПа. По величине модуля деформации Е = 14 мПа - малосжимаемая.
Основание равномерно распределяет вес здания, чтобы предотвратить скольжение и падение структуры в земле. Сначала получают субстрат. С поверхности здания удаляется гумус, а затем выкапывает отверстия на фундаменте. Самым популярным в односемейном жилье является так называемый. фундаменты. Это расширение в нижней части фундаментных стен, вылитых вдоль их длины, которые являются основным носителем веса дома. Основание здания равномерно распределяет вес здания, чтобы предотвратить скольжение и разрушение конструкции в земле.
Односемейные дома - относительно легкие конструкции, поэтому так называемые. мелкий фундамент. В дополнение к упомянутым скамьям у нас также есть пространство для ног. Они зависят от наземных условий нашего заговора. Чем мягче почва, тем глубже должна быть земля. Глинистые почвы являются наиболее неблагоприятными в этом отношении, где необходима полная замена субстрата, что увеличивает стоимость инвестиций. В общем, глубина фундаментов зависит от коэффициента мороза. Важно, чтобы они шли глубже, чем земля умирает.
Может служить основанием.
4-й слой. Суглинок темно-серый тяжелый. По показателю текучести JL = 0,31 суглинок тугопластичный. По величине модуля деформации Е = 18 мПа - малосжимаемый. Условное расчетное сопротивление R0 = 285 кПа. Так же может служить основанием.
1.2 Варианты устройства основания и фундаментов
В качестве предварительных решений фундамента можно принять следующие:
В зависимости от региона это будет от 80 до 1, 4 метров ниже земли. Если мы решаем здание подвала, глубина фундаментов определяется высотой фундамента. Как вы можете видеть, главное. Популярные и относительно ненавязчивые фундаментные скамейки выливаются на почву неплохой несущей способности.
Что нужно знать, чтобы избежать ошибок?
Тип и глубина фундаментов зависят от наземных условий нашего участка. Основания очень трудно захватывать и еще труднее ремонтировать. Что же тогда обратить внимание на начало наших великих инвестиций, что является строительством одного семейного дома?
1. Фундамент мелкого заложения на грунтовой подушке. Так как слой слабого грунта имеет большую глубину, то для устройства фундамента мелкого заложения необходимы мероприятия по усилению грунта.
2. Свайный фундамент на висячих сваях. Этот вариант возможен, так как третий слой грунта имеет достаточную несущую способность, что бы служить основанием свайного фундамента.
3. Сплошная железобетонная плита под всем зданием.
Для расчета принимаем 1 и 2 вариант.
2. Разработка вариантов для фундамента Ф-2
2.1 Расчет фундамента мелкого заложения
Определение глубины заложения фундамента
Глубина заложения фундаментов dф должна определяться с учетом:
Исходя из конструктивных особенностей проектируемого здания, глубину заложения фундамента, м, определяем по формуле
где - глубина подвала.
Нормативная глубина промерзания грунта, если она менее 2,5 м, определяется по формуле
где - коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе. Для Москвы = 32,6;
Глубина промерзания в см, зависящая от вида грунта. Для суглинков и глин = 23 см.
Расчетная глубина промерзания грунта определяется по формуле
где - коэффициент учитывающий влияние теплового режима здания на глубину промерзания грунта у фундаментов стен и колонн. принимает по табл. 3.1 МУ. = 0,6.
0,6·160 = 96 см.
Учитывая большую глубину залегания второго слоя, необходимость прохождения насыпного слоя и высокий уровень подземных вод принимаем глубину заложения фундамента минимальной, но достаточной из условий промерзания и конструктивных требований.
Принимаем глубину заложения от поверхности планировки 3,2 м.
Определение размеров подошвы фундамента
Площадь подошвы нагруженного фундамента определяется по формуле
где - расчетная нагрузка, приложенная к обрезу фундамента;
Расчетное сопротивление грунта основания;
Средний удельный вес грунта и материала кладки фундамента, кН/м3, принимаемый равным 16 кН/м3 (при наличии подвала);
Глубина заложения фундамента от планировочной отметки, м.
Расчет проводим для фундамента 3.
Несущим является третий слой.
Принимаем размер подошвы фундамента 3,9 х 3,6 м.
Определение расчетного сопротивления грунта основания
Расчетное сопротивление грунта основания, кПа, определяют по формуле
где и - коэффициенты условий работы (табл. 3.2 МУ);
Коэффициент надежности по грунту; = 1;
Коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения (табл. 3,3 МУ); = 1 при b < 10 м;
Осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента на глубину 0,5b (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3;
То же, залегающих выше подошвы;
Глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина от пола подвала определяемая по формуле
где - толшина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны
подвала, м; - толщина конструкции пола подвала, м; - расчетное значение удельного веса конструкции подвала, кН/м3.
Глубина подвала.
Уточняем размеры подошвы фундамента
Увеличиваем значение A на 10-20% на восприятие момента сил.
Принимаем окончательно размер подошвы фундамента 3,0 х 2,4 м
Конструируем фундамент в соответствии с размерами колонны, глубиной заложения и площадью подошвы фундамента.
Рисунок 3 - Фундамент мелкого заложения Ф-2
Определение давления на грунт под подошвой фундамента
Вертикальная расчетная нагрузка, приходящаяся на грунт основания под подошвой фундамента, определяется по формуле
где - расчетная вертикальная нагрузка нагрузка по обрезу фундамента;
Фес фундамента, который определяется по формуле
где - объем фундамента;
Удельный вес железобетона, который равен 23 кН/м3.
Расчетный вес грунта, лежащего на уступах фундамента
3,0·2,4·0,6+2,4·1,8·1,8 = 12,1 м3.
= (3,0·2,4·3,2 - 12,1)/2 = 5,5 м3.
2540 + 12,1·23 + 5,5·18,2 = 2918 кН.
Высота фундамента.
Среднее давление под подошвой фундамента
где - площадь подошвы фундамента.
Максимальное и минимальное давление под подошвой фундамента
где - длинна подошвы фундамента.
Должны выполняться условия:
405 = 461 кН/м2.
472 = 553 кН/м2.
Все условия выполняются.
Основание перегружено с запасом 12 %, что допустимо.
Расчет основания по деформациям
Осадка методом послойного суммирования определяется по формуле
где - безразмерный коэффициент, принимаемый равным 0,8;
n - число слоев на которые разбита сжимаемая толща;
hi - толщина i - го слоя; hi 0,4b;
zp,i - среднее вертикальное напряжение, возникающее в i - м слое;
Модуль деформации грунта i - го слоя.
Для расчета осадки строим эпюры вертикальных напряжений от собственного веса грунта и дополнительных напряжений по оси фундамента по формулам
где i - удельный вес i - го слоя;
Коэффициент, принимаемый в зависимости от величин = l/b и = 2z/b принимаем пп табл. 4.9 МУ.
Дополнительное вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента
где - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента. = 18,2·3 = 54,6 кПа; = 405 кПа.
405 - 54,6 = 350,4 кПа.
Удельный вес грунтов залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупора определяется с учетом взвешивающего действия воды.
Водоупорами считаются глины и суглинки твердой и полутвердой консистенции при IL < 0,5.
В водоупоре напряжение от собственного веса грунта определяется без учета взвешивающего действия воды. Четвертый слой является водоупором.
На границе возникает скачок напряжения, равный давлению столба воды 10·2 = 20 кПа.
Сжимаемую толщу ограничивают глубиной, на
Таблица 3 - Расчет осадки фундамента
34,4 - граница сжимаемой толщи.
Предельно допустимую осадку по СНиП 2.02.01-83 принимает 8см.
Рассчитанная осадка S = 3,3 см меньше допустимой
Рисунок 4 - Эпюра распределения напряжений в грунте
Проверка слабого подстилающего слоя
Проверка осадки более слабого слоя грунта
где - дополнительное напряжение, которое вычисляется по формуле
где - коэффициент, определяемый табл. 3.4 МУ.
Напряжение от собственного веса грунта, определяется по формуле
Расчетное сопротивление слабого слоя грунта в точке zn определяемое для условного фундамента шириной bz
80,6 кПа (из предыдущего расчета).
2918 / 174 = 16,2; = (l-b)/2 = (3 - 2,4)/2 = 0,3
174 + 80,6 = 254,6 < 501 кПа.
Условие выполняется.
Расчет плитной части на продавливание
Принятую высоту плитной части проверяем расчетом на продавливание.
Должно выполняться условие
где - коэффициент (при монолитном сопряжении колонны с плитной частью фундамента = 1);
Расчетное сопротивление бетона растяжению (принимается по СНиП). Для бетона М 150 = 630 кПа;
Среднее арифметическое значение периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды, образующейся при продавливании, в пределах рабочей высоты сечения
Расчетная продавливающая сила, кН
где - площадь многоугольника, м
Рисунок 5
0,5·3,6(3,9 - 0,75 - 2·1.56) - 0,25(3.6 - 1,8 - 2·1,56)2 = 0 м2.
0 ·268 = 0 кН.
0 < 1·630·22.8·0,56 = 8044 кН
Условие удовлетворено
Проверка нижней части ступени сводится к определению
3.6 + 0.56 = 4.16.
0 < 630·0,56·4.16 = 1467 кН.
Вынос нижней ступени не должен превышать значение
0,6 < 3·0,56 = 1.68
Площадь сечения рабочей арматуры нижней ступени фундамента рассчитывают по моменту, действующему в сечении фундамента по грани колонны; в сечениях по граням ступеней проверяют достаточность принятой по этому расчету арматуры.
Момент в сечении 1-1
В сечении 2-2
0,000894 м2 = 8,94 см2.
Принимаем шаг стержней 20 см. При b = 240 см, арматура (по сортаменту) 1710, = 10,49 см2.
0,00122 м2 = 12,2 см2 < 16,87 см2.
Принятая арматура достаточна.
2.2 Расчет свайного фундамента
Определение глубины заложения подошвы ростверка
Глубина заложения подошвы определятся с учетом:
Назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения;
Инженерно-геологических условий площадки строительства;
Глубины сезонного промерзания грунтов.
По аналогии с расчетом глубины заложения фундамента мелкого заложения принимаем глубину заложения свайного ростверка 3,2 м.
Выбор вида и материала сваи
Выбор сваи производится с учетом инженерно-геологических особенностей площадки строительства.
Принимаем железобетонные забивные сваи квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой. По характеру работы принимаем висячие сваи.
Длинна сваи, исходя из инженерно-геологических условий, должна быть не менее 8 м.
Выбираем сваю марки С8-35. Длинна 8 м. Сечение 35х35 см. Марка бетона В25. Продольная арматура А-I 412.
Определение несущей способности сваи
Несущую способность сваи определяют по материалу сваи и по грунту висячей сваи.
Расчетное сопротивление сваи по материалу определяется по формуле:
где - продольное усилие от расчетных нагрузок;
Коэффициент условий работы (При d > 20 см = 1);
Коэффициент, учитывающий особенности загружения (для сваи полностью находящейся в грунте = 1);
Расчетное сопротивление арматуру сжатию;
Расчетное сопротивление бетона при осевом сжатии;
Площадь поперечного сечения сваи;
Площадь поперечного сечения арматуры.
Расчетное сопротивление висячей сваи по грунту определяем по формуле:
где - коэффициент условий работы сваи; = 1;
Площадь опирания на грунт сваи;
Расчетное сопротивление под нижним концом сваи (табл. 4.3 );
Наружный периметр сваи, м;
Расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи (по табл. 4.4 );
Толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи;
Коэффициенты условий работы под нижним концом и по боковой поверхности сваи, зависящие от способа погружения сваи (по СНиП 2.02.03-85 табл. 3); = 1 , = 1.
В качестве несущего слоя висячей сваи принимаем слой 5 (суглинок темно-серый, тяжелый).
Рисунок 6 - Схема для расчета висячей сваи по несущей способности
Слои грунта прорезаемые сваей делим на полоски толщиной не более 2 м. Вычисляем средние глубины zi для каждого слоя и определяем величину в зависимости от характеристик грунта.
z1 = 4,0 м; = 14; = 28.
z2 = 4,0 м; = 23; = 46.
z3 = 8.0 м; = 45; = 90.
z4 = 10.0 м; = 47; = 94.
Определение необходимого числа свай
Необходимое количество свай определяют по формуле
где - расчетная нагрузка по первому предельному состоянию;
Коэффициент надежности, который равен 1,4, если определяется расчетным путем;
Несущая способность сваи;
Площадь сечение сваи;
Глубина заложения ростверка;
Средний удельный вес материала ростверка фундамента и грунта, принимаем = 20 кН/м2.
С учетом действия момента необходимо увеличить количество свай на 20%
Принимаем 5 свай.
Конструирование и расчет ростверка
Рисунок 7 - Конструирование ростверка Ф-2
Определим фактический вес ростверка и грунта на его уступах Nфр.
Объем ростверка 3,3·2,1·0,9 +1,2·1,8·1,1 = 8,42 м2.
Объем грунта на ростверке 3,3·2,1·2,0 - 8,42 = 5,44 м2.
Nфр = 8,42·23 + 5,44·18,2 = 293 кН.
2540 + 293 = 2883 кН.
Момент, действующий по подошве фундамента, определяется по формуле
где - момент, действующий по обрезу фундамента;
Сдвигающее горизонтальное усилие;
Высота фундамента.
Эксцентриситет равнодействующий относительно центра тяжести
Проверка свайного фундамента по первому предельному состоянию
Одиночную сваю в составе фундамента и вне его по несущей способности грунта следует рассчитывать исходя из условия
Принятое количество свай;
и - расчетные моменты относительно главных осей в плоскости подошвы ростверка;
и - расстояния от главных осей до оси сваи;
и - расстояние от главных осей свайного фундамента до оси каждой сваи;
Расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи;
Коэффициент надежности, принимаемый равным 1,4.
В первом ряду от края ростверка
382,9 < = = 471 кН.
Условие выполняется.
Так же должно выполняться условие
где - расчетное сопротивление сваи.
382,9 < 1065,2 кН.
Расчет ростверка на изгиб с подбором арматуры
Площадь сечения рабочей арматуры нижней ступени фундамента рассчитывают по моменту, действующему в сечении ростверка по грани подстаканника и по грани колонны.
Момент в сечении по грани подстаканника
где - давление по подошве в сечении 1-1.
67,6 кН·м.
69,3 кН·м.
Площадь арматуры для сечения 1-1
где - рабочая высота плитной части фундамента;
Расчетное сопротивление арматуры растяжению. Для арматуры класса A-II = 270000 кПа.
0,000323 м2 = 3,23 см2.
Принимаем шаг стержней 20 см. При b = 240 см, арматура (по сортаменту) 1110, = 6,79 см2.
По ширине
0,00033 м2 = 3,3 см2.
Принимаем шаг стержней 20 см. При l = 270 см, арматура (по сортаменту) 1310, = 8,33 см2.
Проверка свайного фундамента по второму предельному состоянию
При расчете осадок свайный фундамент принимают условно как массивный с подошвой, расположенной на уровне конца свай. Перед определением осадки проверяют прочность оснований фундамента в уровне острия сваи.
Для определения граней условного массива определяем средневзвешенное значение расчетного угла внутреннего трения ср.
где - расчетные значения углов внутреннего трения грунта в пределах соответствующих участков сваи.
От грани крайней сваи под углам проводим плоскости
Размеры условного фундамента вычисляем по формулам
где, - ширина и длинна условного фундамента;
Расстояние между внешними гранями крайних свай.
Определим расчетное сопротивление грунта под концами свай
19.0 кН/м2.
Определение среднего фактического давления по подошве условного фундамента
Собственный вес условного фундамента
где - вес свай; - вес ростверка; - вес грунта.
Среднее фактическое давление по подошве условного фундамента
Площадь условного фундамента.
Вес ростверка определяется по формуле
Вес грунта
где; - глубина условного фундамента.
0,123·15 = 1.85 м3.
22,8·11 = 250.8 кН.
21.67·23 = 498.4 кН.
5.6·6.6·12.5 - 21.67 - 8,13 = 432.2 м3.
432·19.0 = 8212 кН.
250.8 + 498,4 + 8212 = 8961 кН.
448.3 < = 1458 кПа.
Расчет осадки свайного фундамента
Данный расчет выполняется аналогично расчету для фундаментов на естественном основании.
Массив грунта разбивается на элементарные слои. Мощность каждого слоя не должна превышать 0,4b = 0,4·5.6 = 2.24 м.
448.3 - 19.0·18.0 = 106.3 кПа
b = 5.6 м; l = 6.6 м.
Таблица 4
Предельно допустимую осадку принимаем 8 см.
Рассчитанная осадка S = 3.66 см. меньше допустимой.
2.3 Расчет объемов работ по двум вариантам фундамента
Объемы фундамента.
Мелкого заложения.
Свайного.
V = 21.67 м2. Объем ростверка.
V = 20.3 м2. Объем свай.
Объемы котлована определяются по схеме
Рисунок 9
а = 0,5м; d = 0,3м; m = 0,5 (для суглинков).
Для фундамента мелкого заложения
Vк = 2,15·(5,2·6,1 + 7,35·8,25 + (5.2 + 7,35)·(6.1 + 8,25))/6 = 97.62 м3.
И добавляем объем для устройства грунтовой подушки
Vп = 0.3·(5,1·6,1 + 4,2·5,1 + (5,1 + 4,2)·(6,1 + 5,1))/6 = 7.83 м3.
Для ростверка свайного фундамента
Vк = 2,15·(5,2·4,3 + 7,35·6,45 + (5,2 + 7,35)·(4,3 + 6,45))/6 = 73.34 м3.
Таблица 5 - Сравнение вариантов на один фундамент
Вывод: для дальнейших расчетов принимаем свайный фундамент, так как для него необходимы меньшие объемы работ.
2.4 Расчет свайных фундаментов
Глубину заложения, учитывая наличие подвала для всего здания, принимаем 3,2 м от проектной отметки.
Все фундаменты - под отдельно стоящие колонны.
Для фундаментов Ф-1, Ф-3 и Ф-4 принимаем сваю марки С8-30. Длинна 8 м. Сечение 35х35 см. Марка бетона В20. Продольная арматура А-I 412.
Определяем расчетные сопротивления сваи по грунту.
Глубина погружения нижнего конца сваи 12,2 м.
Расчетное сопротивление R = 3701 кПа.
·(28 + 46 + 90 + 94) = 816,4кН.
Определяем необходимое число свай.
Принимаем количество свай - 4.
Принимаем количество свай - 4.
3. Краткие указания по производству работ
Работы по вертикальной планировке и разработке котлована необходимо начинать сразу после получения соответствующих разрешений от организации на производство земляных работ.
Водопонижение осуществляем с помощью открытого водоотлива и производим в течение всего времени устройства фундаментов и других подземных частей здания, расположенных ниже уровня подземных вод, до тех пор, пока нагрузки от конструкции не превысят возникающее гидростатическое давление и не обеспечат устойчивость подземных сооружений от всплывания.
При вертикальной планировке и разработке котлована необходимо соблюдать следующие правила техники безопасности:
Недопустимо присутствие людей и выполнение каких-либо работ в зоне действия землеройных машин;
Перемещения экскаватора в пределах строительной площадки должны быть ранее спланированы, а на слабых грунтах усилены инвентарными щитами;
На время перерыва экскаватор должен быть перемещен от края разрабатываемой выемки не менее чем на 2 м, а ковш опущен на грунт.
Разработку неглубоких котлованов (до 1,5м) рекомендуется производить бульдозерами. Дно котлована, являющееся основанием для монолитных фундаментов нужно разрабатывать с недобором, не нарушая естественную структуру грунта.
Работы по разбивке свайных осей и определению мест положения центров могут выполняться прорабом или мастером, имеющим удостоверение на право производства геодезических работ.
К погружению свай можно приступать только после всех подготовительных и вспомогательных работ:
Устройства площадок для монтажа и демонтажа свайного оборудования;
Складирования свай и других элементов конструкций подземной части;
Проверки заводских паспортов и маркировки свай;
Раскладки комплектов свай у места их погружения и их разметки;
Монтаж и подготовка к работе копра и сваезабойного оборудования.
Забивка свай, работающих в качестве стоек, на последнем этапе погружения должна производиться с особой осторожностью во избежание поломки сваи. Отказы свай в процессе погружения рекомендуется принимать не менее 0,2 см, так как меньшие отказы при продолжительной работе молота в этом режиме приводят к разрушению как сваи, так и молота.
Перед установкой опалубки необходимо произвести геодезическую разметку мест ее установки в соответствии с рабочими чертежами монолитного ростверка.
По окончании монтажа каркасов составляют акт готовности к приему бетонной смеси. Уложенную бетонную смесь обязательно уплотняют вибраторами.
По окончании твердения бетона производят распалубку и очищают, смазывают и штабелируют снятые элементы опалубки. Затем обязательно проверяют отметки верха ростверка и его геометрические размеры.
Список литературы
1. Методические указания по выполнения курсовой работы по дисциплине «Основания и фундаменты», МТИ «ВТУ».
2. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. - М.: Стройиздат, 1985.
3. Пособие к СНиП 2.03.01-84 Пособие по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений.
4. ГОСТ 25.100-96. Грунты. Классификация. - М.: Изд-во стандартов, 1982.
5. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.
6. Пособие к СНиП 2.03.01-85 - пособие по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений.
7. Далматов Б.И., Морарескул Н.Н., Иовчук А.Т., Науменко В.Г. Проектирование фундаментов зданий и промышленных сооружений. М.: изд. «Высшая школа», 1969. 269с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Анализ грунтовых условий. Сбор нагрузок на фундамент. Назначение глубины заложения. Определение напряжений и осадки основания под участком стены с пилястрой. Расчет основания фундаментов мелкого заложения по деформации. Проектирование свайного фундамента.
курсовая работа , добавлен 07.05.2014
Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства. Сводная ведомость физико-механических свойств грунтов. Выбор возможных вариантов фундаментов. Проектирование фундамента мелкого заложения на естественном основании и свайного фундамента.
курсовая работа , добавлен 08.12.2010
Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства. Разработка видов фундаментов. Проектирование фундамента мелкого заложения на искусственном основании. Проектирование свайного фундамента. Определение влияний рядом стоящих фундаментов.
курсовая работа , добавлен 21.10.2008
Анализ инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства. Расчёт осадок свайного фундамента методом послойного суммирования. Определение глубины заложения фундамента. Расчет размеров подошвы фундамента мелкого заложения.
курсовая работа , добавлен 17.04.2015
Анализ инженерно-геологических условий площадки. Проектирование фундамента мелкого заложения на естественном основании, искусственном основании в виде грунтовой подушки. Расчёт свайных фундаментов, глубины заложения фундамента. Армирование конструкции.
курсовая работа , добавлен 04.10.2008
Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства. Определение глубины заложения ростверка и несущей способности сваи. Расчет фундаментов мелкого заложения на естественном основании и свайного фундамента. Технология производства работ.
курсовая работа , добавлен 26.11.2014
Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки. Выбор глубины заложения фундаментов, сооружаемых в открытом котловане. Определение размеров подошвы фундаментов мелкого заложения (на естественном основании). Расчет свайного фундамента.
курсовая работа , добавлен 13.12.2013
Анализ инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства. Конструирование фундамента мелкого заложения. Проверка давления на подстилающий слой слабого грунта. Расчет осадок фундамента мелкого заложения и свайного фундамента.
курсовая работа , добавлен 16.02.2016
Проект свайного фундамента неглубокого заложения, свайного фундамента. Выбор глубины заложения. Анализ грунтовых условий. Предварительные размеры фундамента и расчетного сопротивления. Приведение нагрузок к подошве. Подсчет объемов и стоимости работ.
курсовая работа , добавлен 07.02.2013
Оценка инженерно-геологических условий площадки. Разработка вариантов фундаментов. Глубина заложения подошвы. Расчет осадок основания методом послойного суммирования. Проектирование свайного фундамента. Глубина заложения ростверка, несущая способность.
Проектирование оснований включает обоснованный расчетом выбор:
Типа основания (естественное или искусственное);
Типа, конструкции, материала и размеров фундаментов (мелкого или глубокого заложения; ленточные, столбчатые, плитные и др.; железобетонные, бетонные, бутобетонные и др.);
Мероприятий, указанных в подразделе 5.8 , применяемых при необходимости уменьшения влияния деформаций оснований на эксплуатационную пригодность сооружений.
5.1.2. Основания должны рассчитываться по двум группам предельных состояний: первой - по несущей способности и второй - по деформациям.
К первой группе предельных состояний относятся состояния, приводящие сооружение и основание к полной непригодности к эксплуатации (потеря устойчивости формы и положения; хрупкое, вязкое или иного характера разрушение; резонансные колебания; чрезмерные пластические деформации или деформации неустановившейся ползучести и т.п.).
Ко второй группе предельных состояний относятся состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию сооружения или снижающие его долговечность вследствие недопустимых перемещений (осадок, подъемов, прогибов, кренов, углов поворота, колебаний, трещин и т.п.).
Основания рассчитывают по деформациям во всех случаях, за исключением указанных в 5.5.52 , а по несущей способности - в случаях, указанных в 5.1.3 .
5.1.3. Расчет оснований по несущей способности должен производиться в случаях, если:
а) на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и т.п.), в том числе сейсмические;
б) сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;
в) основание сложено дисперсными грунтами, указанными в 5.6.5 ;
г) основание сложено скальными грунтами.
Расчет оснований по несущей способности в случаях, перечисленных в подпунктах «а» и «б», допускается не производить, если конструктивными мероприятиями обеспечена невозможность смещения проектируемого фундамента.
Если проектом предусматривается возможность возведения сооружения непосредственно после устройства фундаментов до обратной засыпки грунтом пазух котлованов, следует производить проверку несущей способности основания, учитывая нагрузки, действующие в процессе строительства.
5.1.4. Сооружение и его основание должны рассматриваться в единстве, т.е. должно учитываться взаимодействие сооружения с основанием. Для совместного расчета сооружения и основания могут быть использованы аналитические, численные и другие методы.
5.1.5. Целью расчета оснований по предельным состояниям является выбор технического решения фундаментов, обеспечивающего невозможность достижения основанием предельных состояний, указанных в 5.1.2 . При этом должны учитываться не только нагрузки от проектируемого сооружения, но также возможное неблагоприятное влияние внешней среды, приводящее к изменению физико-механических свойств грунтов (например, под влиянием поверхностных или подземных вод, климатических факторов, различного вида тепловых источников и т.д.). К изменению влажности особенно чувствительны просадочные, набухающие и засоленные грунты, к изменению температурного режима - набухающие и пучинистые грунты.
5.1.6. Расчетная схема системы «сооружение - основание» или «фундамент - основание» должна выбираться с учетом наиболее существенных факторов, определяющих напряженное состояние и деформации основания и конструкций сооружения (статической схемы сооружения, особенностей его возведения, характера грунтовых напластований, свойств грунтов основания, возможности их изменения в процессе строительства и эксплуатации сооружения и т.д.). Рекомендуется учитывать пространственную работу конструкций, геометрическую и физическую нелинейность, анизотропность, пластические и реологические свойства материалов и грунтов, развитие областей пластических деформаций под фундаментом.
Допускается использовать вероятностные методы расчета, учитывающие статистическую неоднородность оснований, случайную природу нагрузок, воздействий и свойств материалов конструкций.
5.1.7. Результаты инженерно-геологических изысканий, излагаемые в отчете, должны содержать сведения:
О местоположении территории предполагаемого строительства, ее рельефе, климатических и сейсмических условиях и о ранее выполненных инженерных изысканиях;
Об инженерно-геологическом строении площадки строительства с описанием в стратиграфической последовательности напластований грунтов, формы залегания грунтовых образований, их размеров в плане и по глубине, возраста, происхождения и классификационных наименований грунтов и с указанием выделенных инженерно-геологических элементов (ГОСТ 20522 );
О гидрогеологических условиях площадки с указанием наличия и толщины водоносных горизонтов и режима подземных вод, отметок появившихся и установившихся уровней подземных вод, амплитуды их сезонных и многолетних колебаний, расходов воды, сведений о фильтрационных характеристиках грунтов, а также сведений о химическом составе подземных вод и их агрессивности по отношению к материалам подземных конструкций;
О наличии специфических грунтов (см. раздел 6 );
О наблюдаемых неблагоприятных геологических и инженерно-геологических процессах (карст, оползни, суффозия, горные подработки, температурные аномалии и др.);
О физико-механических характеристиках грунтов;
О возможном изменении гидрогеологических условий и физико-механических свойств грунтов в процессе строительства и эксплуатации сооружения.
Основания фундаментов и подземные сооружения должны проектироваться на основе:
а) результатов инженерно-геодезических, инженерно-геологических, гидрогеологических и инженерно-экологических изысканий для строительства;
б) данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения, действующие нагрузки и условия и срок его эксплуатации;
в) технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений для принятия варианта, обеспечивающего наиболее полное использование прочностных и деформационных характеристик грунтов и физико-механических свойств материалов фундаментов и подземных сооружений.
При проектировании оснований, фундаментов и подземных сооружений следует учитывать местные условия строительства, окружающую застройку, экологическую обстановку, а также имеющийся опыт строительства и эксплуатации сооружений в аналогичных условиях.
Проектирование оснований, фундаментов и подземных сооружений без соответствующего инженерно-геологического и экологического обоснования или при его недостаточности не допускается.
В проектах оснований, фундаментов зданий и подземных сооружений повышенного уровня ответственности, возводимых в сложных инженерно-геологических условиях, следует предусматривать: научное сопровождение проектирования и строительства; установку необходимых приборов и приспособлений для проведения натурных измерений деформаций как строящихся и реконструируемых, так и расположенных вблизи зданий и сооружений и поверхности территории вокруг них.
Натурные измерения деформаций должны также предусматриваться в случае применения новых или недостаточно изученных конструкций сооружений или их фундаментов, а также, если в задании на проектирование имеются специальные требования по измерению деформаций.
Стадии проектирования оснований, фундаментов и подземных сооружений должны устанавливаться заказчиком и генеральным проектировщиком в зависимости от сложности инженерно-геологических и экологических условий, уровня ответственности проектируемого объекта и сроков строительства.
Порядок проектирования ОиФ:
Изучить материалы инженерно-геологических, гидрогеологических и геодезических изысканий на площадке будущего строительства. (Обязательно должно быть изучение архивных материалов, особенно в условиях городской застройки.)
Произвести анализ проектируемого здания с точки зрения оценки его чувствительности к неравномерным осадкам.
Определить нагрузки на фундаменты.
Произвести экономическое сравнение вариантов и выбрать наиболее дешевый.
Произвести полный расчет и проектирование выбранного варианта фундамента.
Номенклатура объектов, размещаемых в подземном пространстве, включает:
Инженерные коммуникации и сооружения: трубопроводы различного назначения, кабельные прокладки, общие городские коллекторы, головные сооружения водопровода и канализации, насосные станции, бойлерные, вентиляционные и калориферные камеры, трансформаторные подстанции, центральные тепловые пункты, ремонтно-эксплуатационные комплексы и пр.;
Инженерно-транспортные сооружения: транспортные тоннели автомобильных магистралей, пешеходные переходы, помещения автостанций и вокзалов, гаражи-стоянки;
Торговые и культурно-развлекательные комплексы, помещения зрелищных и административных зданий;
Предприятия торговли, общественного питания, коммунально-бытового обслуживания и связи, объекты складского хозяйства и промышленного назначения;
Основные и вспомогательные помещения подземной части жилых зданий;
Защитные сооружения гражданской обороны;
Специальные сооружения.
В зависимости от объема занимаемого подземного пространства эти сооружения подразделяются на линейные протяженные (в основном инженерные коммуникации, транспортные тоннели) и компактные (отдельно стоящие).
Подземные и заглубленные сооружения следует классифицировать по способу их устройства на: сооружения, возводимые открытым способом, и сооружения, возводимые закрытым способом.
К сооружениям, возводимым открытым способом, относятся устраиваемые:
В насыпи;
В котлованах с неподкрепленными бортами (откосами);
В котлованах с использованием временных ограждающих конструкций (шпунтов, забирок, нагельных креплений и пр.);
В котлованах с использованием постоянных ограждающих конструкций ("стены в грунте", буросекущихся свай и пр.);
В котлованах с использованием специальных способов строительства (замораживания грунтов, закрепления грунтов и пр.);
Способом опускного колодца.
К сооружениям, возводимым закрытым способом, относятся устраиваемые:
Горным способом;
Комбайновым и щитовым способами;
Продавливанием.
Выбор конструктивного решения и методов строительства, подземных и заглубленных сооружений следует определять с учетом:
Назначения сооружения, объемно-планировочных решений, глубины заложения;
Величин нагрузок, передаваемых на сооружение;
Инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства;
Условий существующей застройки и влияния на нее подземного строительства;
Взаимного влияния проектируемого сооружения и существующих подземных сооружений;
Экологических требований;
Технико-экономического сравнения вариантов проектных решений.
Выбор оптимальных решений при проектировании оснований и фундаментов.
Вариантность решений
Фундаментостроение является одной из наиболее трудозатратных и материалоемких отраслей строительства. По данным НИИОСП* им. Н.М. Герсеванова, объем фундаментостроения составляет в среднем около 10 % от общей стоимости строительно-монтажных работ. В сложных инженерно-геологических условиях (ИГУ) эта цифра доходит до 30 %. При этом расход бетона и железобетона при устройстве фундаментов достигает 23 % его общего расхода в строительстве, а трудозатраты - 15...20 %(Справка. Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений (НИИОСП) им. Н.М. Герсеванова - ведущая организация строительной отрасли России в области фундаментостроения и подземного строительства. НИИОСП создан в 1931 г. как Всесоюзный институт по сложным основаниям и фундаментам (ВИОС), в 1958 г. утвержден в статусе головного института строительной отрасли в области фундаментостроения и подземного строительства, в 1966 г. награжден орденом Трудового Красного Знамени. Имя своего создателя, выдающегося российского ученого Николая Михайловича Герсеванова, Институт носит с 1973 г.
Практически все крупные объекты страны - высотные здания в Москве, Московское метро, Останкинская телебашня, Норильский горнометаллургический комбинат, крупные заводы (Тольятти, Запорожье, Набережные Челны, Череповец и др.), объекты обустройства рудных, угольных, нефтегазовых месторождений (Курск, Воркута, Уренгой, Якутск и др.) построены при участии Института.
Уникальные объекты на Кубе, в Болгарии, Индии, Египте, Иране, Югославии и других странах также возведены при участии Института).
Переход страны на рыночную экономику сделал вопрос выбора оптимальных решений при проектировании оснований и фундаментов, а следовательно снижения стоимости их устройства, особенно актуальным.
Разработка оптимального проекта оснований и фундаментов возможна на основе технико-экономического анализа рассматриваемых вариантов по минимуму сметной стоимости, приведенных затрат и трудозатрат, а также по продолжительности работ.
Вариантное проектирование оснований и фундаментов зданий и сооружений является сложной многофакторной задачей. Многообразие климатических и инженерно-геологических условий реальных грунтовых площадок будущего строительства, большая изменчивость характеристик физико-механических свойств слагающих грунтов, различные конструктивные и технологические особенности зданий и сооружений приводят к необходимости индивидуального подхода к проектированию фундамента каждого сооружения на каждой новой строительной площадке.
Дополнительным усложнением задачи оптимального проектирования является необходимость рассмотрения широкого спектра конструктивных типов фундаментов, в первую очередь фундаментов мелкого заложения (столбчатых, ленточных, прерывистых, перекрестных, плитных), и свайных фундаментов, различающихся по материалу, конструкции, способу изготовления и др. Кроме того, в вариантное рассмотрение в ряде случаев могут быть включены искусственные основания или фундаменты глубокого заложения.
Указанное вызывает необходимость использовать для вариантного проектирования и выбора оптимального фундамента современные компьютеры со специально разработанным программным обеспечением, возложив тем самым на ЭВМ большую часть рутинных расчетов. За проектировщиком остаются творческие, наиболее ответственные элементы: составление расчетной схемы, подготовка и ввод исходных данных, анализ результатов расчетов и принятие окончательного решения о типе и размерах фундамента. Одним из важнейших критериев выбора оптимального фундамента является его стоимость. В настоящее время разработан программный комплекс (например СПбГАСУ), в который входят программы расчетов оснований и фундаментов четырех типов (рис.3):
1) мелкого заложения на естественном основании;
2) из призматических забивных свай;
3) на искусственных основаниях;
4) из буронабивных свай.
При этом для каждого типа фундаментов осуществляется многовариантный расчет, позволяющий определить их технические параметры при различных глубинах заложения подошвы, изменении толщины искусственного слоя основания, а для свайных - производить перебор длин и поперечных сечений забивных буронабивных свай. Особенностью разработанных программ, включенных в программный комплекс, является расчет экономических показателей, что позволяет выбрать наиболее рациональный и экономичный фундамент для заданного напластования грунтов, нагрузок, типов и размеров. Оптимальное решение находят на основе технико-экономического сопоставления вариантов. Рассмотрение вариантов является одним из основных моментов проектирования фундаментов.
Технико-экономическое сравнение вариантов
Технико-экономическое сравнение вариантов производится путем анализа их технико-экономических показателей. Экономическая эффективность (приведенные затраты, сметная стоимость, расход основных материалов и др.) в ряде случаев является основным показателем при сравнении вариантов. При этом важное значение играет соблюдение условий их сопоставимости (рис.3).
Рис.3. Принципиальная схема комплекса программ многовариантных расчетов
фундаментов различных типов
Экономическую эффективность вариантов правильнее всего подсчитывать для всего сооружения, определяя суммарную стоимость фундаментов, однако это требует детальной разработки большого числа фундаментов. Поэтому для анализа показателей может быть выбрана сопоставимая единица измерения, например 1 м 2 общей площади сооружения, один отдельный фундамент под колонну, 1 пог. м фундамента под стены и т. д. При этом рекомендуется производить расчет для наиболее загруженного типичного фундамента. Иногда при преобладающих вертикальных нагрузках стоимость фундамента относят к единичной нагрузке, приходящейся на фундамент (на 1 кН).
Достаточно полная методика технико-экономического сравнения вариантов различных типов фундаментов, заключающаяся в расчете стоимостных и натуральных показателей для каждого варианта и выборе лучшего из них по минимуму приведенных затрат, представлена в «Руководстве» НИИОСП имени Н. М. Герсеванова (1984).
Основным стоимостным критерием при выборе оптимального решения является показатель приведенных затрат, определяемый для каждого варианта. Приведенные затраты З по различным вариантам фундаментов в справочниках рекомендуется определять по формуле:
З=С+Е(К 1 +К 2)+Д, (1) где С - фактическая себестоимость устройства фундаментов;
Е-нормативный коэффициент сравнительной эффективности капитальных вложений, принимаемый равным 0,12; К 1 и К 2 капитальные вложения в основные производственные фонды строительной индустрии (К 1 в предприятия по производству товарного бетона, арматуры, сборных бетонных и железобетонных конструкций фундаментов; К 2 в строительные и транспортные машины и механизмы, а также в базу по их обслуживанию и эксплуатации); Д фактор, определяющий дефицитность материальных ресурсов.
С введением рыночных отношений в Российской Федерации и отменой государственного регулирования капитальных вложений в основные производственные фонды второй и третий члены выражения вошли в затраты по фактической себестоимости строительства.
Фактическая себестоимость строительства определяется на основании действующих сметных норм и "Единых районных единичных расценок" (ЕРЕР), а приведенные затраты устанавливаются по формуле: З=СК, (2) где С фактическая себестоимость; К коэффициент удорожаний, вызванных либерализацией цен на строительные материалы, конструкции, энергозатраты, эксплуатацию машин и механизмов.
Коэффициент рыночных удорожаний определяется для каждой строительной организации и зависит не только от существующих цен на строительные материалы и энергоресурсы на момент расчета, но и от накладных расходов, рентабельности и отчислений в виде налогов в бюджет.
Себестоимость строительства вариантов фундаментов можно определить, используя удельные показатели стоимости трудоемкости, приведенные в табл. 3.4 с.37
Оптимизация проекта фундаментов и сооружения в целом
При технико-экономическом сравнении вариантов не следует стремиться к определению чрезмерно точных размеров каждого фундамента. Результаты вариантного проектирования не должны приводить к значительному увеличению числа типоразмеров фундаментов. Рекомендуется под отдельные объекты принимать сваи по возможности одной длины, глубину заложения отдельных и ленточных фундаментов устанавливать одну и ту же. Размеры фундаментов и их деталей должны соответствовать модулю конструкций или модулю инвентарной опалубки.
Иногда принятие более дешевого варианта может привести к развитию значительных и неравномерных осадок в течение многих лет. Равноценными в этом плане решениями являются такие, при которых ожидаются одинаковые неравномерности осадок, во всяком случае, меньше предельно допустимых значений. Это свидетельствует, что простое сравнение вариантов по стоимости допустимо далеко не всегда. Важным резервом экономии при строительстве жилых кварталов является вариантное проектирование на стадии разработки проектов квартальной планировки. В наст. время разработана схема (рис.4) проектирования рациональных фундаментов на стадии проекта квартальной планировки с учетом конкретных инженерно-геологических условий (Мангушев Р.А.,СПб ГАСУ, 1992).
По этой схеме территория будущего строительства разбивается на условно-однородные инженерно-геологические зоны, что предполагает более плотную сетку инженерно-геологических скважин. Разбивка на эти зоны осуществляется по результатам разведочного бурения на основе специальной машинно-ориентированной методики, в соответствии с которой исходными данными по территории квартала являются число разведочных скважин и их условные координаты, разведанные толщины слоев грунта в каждой из них, физические и деформационные характеристики слоев грунта, заданный шаг условной разбивочной сетки внутри квартала.
Рис. 4. Схема проектирования рациональных фундаментов на стадии проекта квартальной планировки с учетом инженерно-геологических условий
Под условно сжимаемыми инженерно-геологическими зонами понимаются те участки территории квартала, в пределах которых напластования грунтов обладают одинаковой сжимаемостью, близки по толщинам и характеристикам слоев. При этом каждой зоне соответствует рассчитанная с определенной степенью вероятности инженерно-геологическая информация, которая в дальнейшем используется при проведении расчетов на ЭВМ.
Для этих зон выполняется многовариантный расчет в соответствии со схемой, представленной на рис.3, всех возможных типов фундаментов для всего набора зданий, намеченных к строительству в данном квартале.
Для каждого типа фундамента осуществляется многовариантный расчет, позволяющий определить их технические параметры при различных глубинах заложения подошвы, изменении толщины искусственного слоя основания. Для свайных фундаментов рекомендуется производить перебор длин и поперечных сечений сборных железобетонных свай. При расчете экономических показателей всех вариантов используются укрупненные расценки по выполнению работ нулевого цикла. Результаты автоматизированных расчетов дают возможность построить комплекс специальных геотехнических карт для характерных зданий различной этажности, принятых при застройке квартала, на которых отражены различные виды фундаментов с минимальной стоимостью для каждой из зон, а также их удельные стоимости. Совместное рассмотрение таких карт позволяет построить обобщенную карту-схему рационального размещения зданий разной этажности на территории квартала по фактору минимальной стоимости фундаментов. На рис. 5 и рис.6 приведены фрагменты таких карт для одного из кварталов в Санкт-Петербурге.
Результаты многовариантных расчетов фундаментов и их графическое представление в виде специальных карт в масштабе 1:2000 показывают большие возможности такого подхода к проектированию фундаментов при массовой застройке и рациональном размещении зданий различной этажности на рассматриваемой территории.
Рис.6. Фрагмент карты-схемы рекомендуемого размещения зданий различной этажности на фундаментах мелкого заложения: 1- этажность зданий меньше 6 этажей: 2 - меньше 9 этажей; 3-меньше 12 этажей; 4-меньше 16 этажей квартала полная стоимость их подземной части уменьшается на 25...30 %.
Таким образом, при разработке проектов квартальной планировки наряду с известными градостроительными факторами, подлежащими учету, архитекторы-планировщики имеют возможность количественно оценить инженерно-геологические условия строительных площадок с точки зрения экономичности устройства фундаментов - одной из наиболее затратных областей строительства.
Технологические схемы возведения подземной части зданий на естественном основании.
Возведение подземной части зданий и сооружений производится на основании технологических регламентов (ТР), которые составляются на основе СНиП 3.01.01-85 * Организация строительного производства, СНиП III-4-80 * Техника безопасности в строительстве, ГОСТ 13579-78 * Блоки бетонные для стен подвалов, ГОСТ 13580-85 Плиты железобетонные для ленточных фундаментов, ВСН 37-96 Указания по устройству фундаментов на естественном основании при строительстве жилых домов повышенной этажности, СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты, СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений, СНиП 3.01.03-84 Геодезические работы в строительстве.
Наибольшее распространение имеют три технологические схемы выполнения работ по устройству подземной части зданий, отличающиеся друг от друга размещением средств механизации и характером их движения (рис.7).
При производстве работ по:
первой технологической схеме средства механизации размещаются на дне котлована, непосредственно у возводимой конструкции;
второй - у бровки котлована и движутся вокруг котлована по его периметру;
третьей- то же у бровки котлована, но движутся лишь по одной его стороне.
Рис.7. Организационно-технологические схемы возведения зданий и сооружений
При возведении зданий сложной конфигурации третья технологическая схема может заменяться подковообразной. Закругление подкрановых путей позволяет при вылете крюка в 20-25 м обеспечить одним краном монтаж всех частей П-образного и других зданий, сложных в плане. При этом радиусы закруглений рельсов принимаются обычно минимальными, что требует обеспечения высокого качества и точности укладки подкрановых путей и тщательной их эксплуатации.
Выбор схем определяется конкретными условиями производства работ и наличным парком строительных машин. Для монтажа подземной части зданий из сборных элементов на ленточных сборных фундаментах может оказаться в ряде случаев эффективной схема, предусматривающая использование в качестве монтажного механизма козлового крана (портального типа) . Требуемая величина вылета крюка монтажных кранов, бетоноукладчиков и других машин зависит от выбранной технологической схемы, расположения строительных конструкций в плане, размера базы или ширины колеи машины и допускаемой крутизны откоса котлована или траншеи. Организационно-технологические схемы возведения зданий и сооружений, устройства стены в грунте, возведения многослойных стен приведены на рис. 8 – 11.
Рис.8. Технологическая схема бетонирования стен котлована
Рис. 9. Технологическая схема устройства стены в грунте
Рис.10. Технологическая схема возведения многослойных стен
Рис. 11. Схема расположения крана относительно здания
