Промышленное здание в городе Соликамск
Третий фактор — инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки. С поверхности на большую глубину залегает слой 2, представленный достаточно прочным малосжимаемым суглинком (Rусл = 220,72 кПа). Подстилающие слои 3 и 4 по сжимаемости и прочности не хуже среднего слоя. В этих условиях, учитывая высокий УПВ, глубину заложения подошвы фундамента целесообразно принять минимальную, однако… Читать ещё >
Промышленное здание в городе Соликамск (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Курсовая работа
" Промышленное здание в городе Соликамск"
Исходные данные
Требуется рассчитать и запроектировать основания и фундаменты одноэтажного двухпролетного промышленного здания. Габаритные параметры и характеристика условий строительства здания приведены в таблице:
L1, м | L2, м | H1, м | H2, м | Hпр, м | Q1, т | Q2, т | tвн, оС | Район строительства | Мt | Sо, кПа | Wо, кПа | |
14,4 | 18,0 | — 4,8 | Соликамск | 59,6 | 2,0 | 0,30 | ||||||
Железобетонные колонны основного каркаса имеют шарнирное сопряжение со стальными фермами, шаг колонн каркаса 12 м. Шаг стальных стоек фахверка 6 м.
Инженерно-геологические условия площадки
№ слоя | Тип грунта | Обозн | Толщина слоя, м. | ||||
скв. 1 85,4 | скв. 2 86,9 | скв. 3 84,8 | скв. 4 85,0 | ||||
Почвенно-растительный слой | h0 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | ||
Суглинок | h1 | 5,10 | 5,35 | 5,40 | 5,50 | ||
Суглинок | h2 | 1,70 | 1,45 | 1,50 | 1,35 | ||
Пески | h3 | Толщина слоя до глубины 20 м не установлена | |||||
Исходные показатели физико-механических свойств грунтов
№ слоя | Тип грунта | ?п, т/м3 | W, % | ?s, т/м3 | т/м3 | Wр, % | WL, % | kf, см/с | Е, МПа | кПа | град | |
Суглинок | 1,94 | 27,8 | 2,71 | 22,9 | 33,9 | 12,0 | ||||||
Суглинок | 1,87 | 28,7 | 2,73 | 22,7 | 27,7 | 10,0 | ||||||
Пески | 1,97 | 21,9 | 2,67 | ; | ; | 30,0 | ||||||
Химический анализ воды
Показатель агрессивности | Значение показателя | |
Бикарбонатная щелочность ионов HCO3, мг экв/л | ; | |
Водородный показатель pH, мг экв/л | 3,3 | |
Содержание, мг/л | ||
агрессивной углекислоты СО2 | ||
аммонийных солей, ионов NH4+ | ||
магнезиальных солей, ионов Mg2+ | ||
едких щелочей, ионов Na+ и K+ | ; | |
сульфатов, ионов SO42- | ||
хлоридов, ионов Cl- | ||
Определение нагрузок, действующих на фундаменты
Наиболее нагруженными являются фундаменты по оси М.
Нормативные значения усилий на уровне обреза фундаментов по оси М
Усилие | Нагрузки | ||||
Постоянная | Снеговая | Ветровая | Крановая | ||
Nn, кН | 1087,7 | 263,1 | |||
Мn, кН м | — 177,8 | — 99,8 | ±324,9 | ±27,9 | |
Qn, кН | — 10,6 | — 1,9 | ±50,4 | ±0,7 | |
Для расчетов по деформациям:
Ncol II=Nn*?f=(1087,7+0,9*(288+263,1))*1=1583,7*1=1583,7 кН,
Mcol II=Mn*?f=(177,8+0,9*(99,8+324,9+27,9))*1=585,1*1=585,1 кНм,
Qcol II=Qn*?f=(10,6+0,9*(1,9+50,4+0,7))*1=58,3*1=58,3 кН.
Для расчетов по несущей способности:
Ncol I=Nn*?f=1583,7 *1,2=1900,4 кН,
Mcol I=Mn*?f=585,1 *1,2=702,1 кНм,
Qcol I=Qn*?f=58,3 *1,2=70,0 кН.
Оценка инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства
Схема планово-высотной привязки здания
Инженерно-геологический разрез I-I с посадкой здания и фундаментов на естественном основании
Показатели свойств и состояния грунта
№ слоя | ?d, т/м3 | n, % | e | Sr | Ip, % | IL | кН/м3 | ?s, кН/м3 | ?sb, кН/м3 | Rусл, кПа | |
1,52 | 0,786 | 0.74 | 0,45 | 26,6 | 9,3 | 220,72 | |||||
1,45 | 0,89 | 0.97 | 1,2 | 26,8 | 8,89 | 315,56 | |||||
1,62 | 0,64 | 0.83 | ; | ; | 26,2 | 9,88 | 726,8 | ||||
Слой 2 — Суглинок
Число пластичности: IP = WL — WP = 33,9−22,9 = 11%.
Плотность сухого грунта: ?d = = = 1,52 т/м3.
Пористость и коэффициент пористости:
n = (1 — ?d/ ?s)*100 = (1−1.52/2,71)*100 = 44%,
e = n/(100-n) = 44/(100−44) = 0.786.
Показатель текучести: IL = = = 0,45
Расчетные значения удельного веса и удельного веса частиц:
?I = ?I*g = 1.89*9.81 = 18,5 кН/м3,
?II = ?II*g = 1.91*9.81 = 18,7 кН/м3,
?S = ?S*g = 2.71*9.81 = 26.6 кН/м3.
Удельный вес суглинка, расположенного ниже УПВ:
?sb = = = 9.3 кН/м3,
Для определения условного расчетного сопротивления грунта по формуле СНиП 2.02.01−83* принимаем условные размеры фундамента d1= =dусл=2 м. и bусл =1 м. Установим в зависимости от заданных геологических условий и конструктивных особенностей здания коэффициенты. По таблице 3 СНиП 2.02.01−83* принимаем: c1 = 1,1 для суглинков (0,25L<0,5), c 2 =1 для зданий с гибкой конструктивной схемой.
Коэффициент k=1 принимаем по указаниям п. 2.41 СНиП 2.02.01−83*.
При II = 20 по табл. 4 СНиП 2.02.01−83* имеем M = 0,51; Mq = 3,06; Mc = 5,66.
Удельный вес грунта выше подошвы условного фундамента до глубины dw=0,7 м. принимаем без учета взвешивающего действия воды II =18,70 кН./м3., а ниже УПВ, т. е. в пределах глубины d = dусл — dw =2−0,7=1,3 м. и ниже подошвы фундамента, принимаем sb = 9.30 кН./м3.; удельное сцепление cII = 21 кПа.
Вычисляем условно расчетное сопротивление:
=
=(1,1*1/1)*(0,51*1*1*9,3+3,06*(0,7*18,70+(2−0,7)*9,3)+5,66*21)=220,72 кПа.
Полное наименование грунта № 2 — это суглинок мягкопластичный
(Rусл = 220,72 кПа., Ncol II max = 1583,7 кН., Е=12,0 МПа.>10 МПа.)
Слой 3 — Суглинок Число пластичности: IP = WL — WP = 27,7−22,7 = 5%.
Плотность сухого грунта: ?d = = = 1,45 т/м3.
Пористость и коэффициент пористости:
n = (1 — ?d/ ?s)*100 = (1−1.45/2,73)*100 = 47%,
e = n/(100-n) = 47/(100−47) = 0,89.
Показатель текучести: IL = = = 1,2
Расчетные значения удельного веса и удельного веса частиц:
?I = ?I*g = 1.82*9.81 = 17.8 кН/м3,
?II = ?II*g = 1.84*9.81 = 18,0 кН/м3,
?S = ?S*g = 2,73*9.81 = 26.8 кН/м3.
Удельный вес суглинка, расположенного ниже УПВ:
?sb = = = 8,89 кН/м3,
По таблице 3 СНиП 2.02.01−83* принимаем: c1 = 1,1 для суглинка (JL > 0,5), c 2 =1.
При II = 19 по табл. 4 СНиП 2.02.01−83* имеем: M=0,47; Mq=2,89; Mc=5,48.
Удельный вес грунта sb = 8,89 кН./м3.; удельное сцепление cII = 17 кПа.
Вычисляем условно расчетное сопротивление:
=
=(1,1*1/1)*(0,47*1*1*8,89+2,89*(0,7*18,7+(5,6−0,7)*9,3)+5,48*17)=315,56 кПа.
Полное наименование грунта № 3 — суглинок
(Rусл = 315,56 кПа., Ncol II max = 1583,7 кН., Е=10,0 МПа.>5 МПа.)
Слой 4 — Пески Число пластичности: IP = WL — WP = ;
Плотность сухого грунта: ?d = = = 1,62 т/м3.
Пористость и коэффициент пористости:
n = (1 — ?d/ ?s)*100 = (1−1.62/2,67)*100 = 39%,
e = n/(100-n) = 39/(100−39) = 0,64.
Показатель текучести: IL = ;
Расчетные значения удельного веса и удельного веса частиц:
?I = ?I*g = 1.92*9.81 = 18,84 кН/м3,
?II = ?II*g = 1.94*9.81 = 19,03 кН/м3,
?S = ?S*g = 2.67*9.81 = 26.2 кН/м3.
Удельный вес суглинка, расположенного ниже УПВ:
?sb = = = 9,88 кН/м3,
По таблице 3 СНиП 2.02.01−83* принимаем: c1 = 1,25 для песков мелких,
c 2 =1,0.
При II = 35 по табл. 4 СНиП 2.02.01−83* имеем: M=1,68; Mq=7,71; Mc=9,58.
Удельный вес грунта sb = 9,88 кН./м3.; удельное сцепление cII = 1,0.
Вычисляем условно расчетное сопротивление:
=
=(1,25*1/1)*(1,68*1*1*9,88+7,71*(0,7*18,7+(5,6?0,7)*9,3+1,5*8,89)+
+9,58*1)=726,8 кПа.
Полное наименование грунта № 4 — пески
(Rусл = 726,8 кПа., Ncol II max = 1583,7 кН., Е=30 МПа.>10 МПа.)
Заключение
В целом площадка пригодна для возведения здания. Рельеф площадки спокойный с небольшим уклоном в сторону скважины 3. 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 0,70 м. необходимо водопонижение; возможность открытого водоотлива из котлованов, разработанных в суглинке, должна быть обоснована проверкой устойчивости дна котлована (прорыв грунтовых вод со стороны слоя суглинок); суглинок, залегающий в зоне промерзания является пучинистым грунтом, поэтому глубина заложения фундаментов наружных колонн здания должна быть принята не менее расчетной глубины промерзания суглинка. 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 может служить слой № 4, пески.
Следует предусмотреть срезку и использование почвенно-растительного слоя при благоустройстве и озеленении застраиваемого участка (п. 1.5 СНиП 2.02.01−83*).
Расчет и проектирование варианта фундамента на естественном основании
Проектируется монолитный фундамент мелкого заложения на естественном основании по серии 1.412−2/77 под колонну, расположенную по осям Л-5, для исходных данных, приведенных выше.
Определение глубины заложения фундамента
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. Для tвн = 10 и грунта основания, представленного суглинком, по СНиП 2.02.01−83*:
d df = Khdfn = Khd0 = 0,80,23= 1,45 м.
Коэффициент Kh = 0,8 принят как уточненный при последующем расчете в соответствии с указаниями, примечания к табл. 1 СНиП 2.02.01−83* (расстояние от внешней грани стены до края фундамента af = 1,1 м > 0,5 м).
Второй фактор — учет конструктивных особенностей здания. Для заданных размеров сечения двухветвевой колонны 1400×600 мм. и необходимой глубины ее заделки в стакан (1200 мм.) по серии 1.412−2/77 требуется подколонник типа Д площадью сечения 2100×1200 мм. Минимальный типоразмер высоты фундамента для указанного типа подколонника Hф = 1,8 м. Таким образом, по второму фактору требуется d = Hф + 0,15 = 1,8 + 0,15=1,95 м.
Третий фактор — инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки. С поверхности на большую глубину залегает слой 2, представленный достаточно прочным малосжимаемым суглинком (Rусл = 220,72 кПа). Подстилающие слои 3 и 4 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) с отметкой d =1,95 м., Нф = 1,8 м. Абсолютная отметка подошвы фундамента (FL) составляет — 83,45 м., что обеспечивает выполнение требования о минимальном заглублении в несущий слой. В самой низкой точке рельефа заглубление в несущий слой 2 от отметки природного рельефа (NL) равной 84,80 м. составляет: 84,80 — 83,45 = 1,35 м.
Определение площади подошвы фундамента
Площадь Атр подошвы фундамента определяем по формуле:
Атр = Ncol II / (Rусл — mtd) = 1583,7 / (220,72 — 201,80) = 8,58 м2.,
где mt = 20 кН. / м3. — (без учета подвала) средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах.
Выбор фундамента и определение нагрузки на грунт
Принимаем фундамент ФД 13−2 с размерами подошвы l = 4,2 м., b = 3,6 м., тогда, А = l b = 15,12 м2., Нф = 1,8 м., объём бетона Vfun = 10,9 м3.
Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах:
Gfun II = Vfun b f = 10,9 251 = 275,5 кН.;
Vg = lbd — Vfun = 15,12 1,80 — 10,9 = 16,32 м3.;
Gg II = (lbd — Vfun) II f =16,32*0,95*18,7*1= 305,11 кН.
Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:
Ntot II = 1583,7 + 275,5+ 305,11 = 2164,3 кН.;
Mtot II = 585,1 + 58,3 1,8 = 690,00 кНм.;
Qtot II = Qcol II = 58,3 кН.
Расчетное сопротивление грунта
Уточняем расчетное сопротивление R для принятых размеров фундамента (b = 3,6 м., l = 4,2 м., d = 1,8 м.):
R=(1,1*1/1)*(0,51*3,6*1*9,3+3,06*(0,7*18,70+(1,8?0,7)*9,3)+5,66*21)=
=228 кПа.
Давление на грунт под подошвой фундамента
Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента:
= Ntot II/А ± Mtot II/W = 2164,3 /15,12 ± 690 ?6/3,6?4,22 =
=(143,2 ± 65,2) кПа.
PII max = 208,4 кПа. < 1,2R = 1,2 228 = 273,6 кПа.;
PII min = 78,00 кПа. > 0.
Т.к. грузоподъемность мостового крана Q = 16 т. < 75 т., то отношение проверять не требуется.
PII mt = 2164,3 /15,12 =143,2 кПа. < R = 228 кПа.
Все условия ограничения давлений выполнены.
Чертеж фундамента и эпюра контактных давлений по его подошве
Расчет осадки методом послойного суммирования
Для расчета осадки фундамента методом послойного суммирования составляем расчетную схему, совмещенную с геологической колонкой по оси фундамента Л-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 = [IIdw + sb II (d — dw)] = [18,70,7 + 9,3 (1,8 — 0,7)] = 23,32 кПа.
Дополнительное вертикальное давление на основание от внешней нагрузки на уровне подошвы фундамента:
zp 0 = P0 = PII mt — zg, 0 = 143,2 — 23,32 = 119,88 кПа.
Соотношение сторон подошвы фундамента: ?=l/b=4,2/3,6=1,17.
Значения коэффициента устанавливаем по табл. 1 прил. 2 СНиП 2.02.01−83*.
Для удобства пользования указанной таблицей из условия: принимаем толщину элемента слоя грунта hi = 0,2 b = 0,2 3,6 = 0,72 м.
Дальнейшие вычисления сводим в таблицу.
Определение осадки
zi, м. | zi + d, м. | zp = P0, кПа. | zg = zg, 0 + + sb, i ziт, кПа. | 0,2zg, кПа. | Е, кПа. | |||
1,80 | 1,000 | 119,88 | 23,32 | 4,66 | ||||
0,72 | 0,4 | 2,52 | 0,966 | 115,80 | 30,02 | 6,00 | ||
1,44 | 0,8 | 3,24 | 0,824 | 98,78 | 36,71 | 7,34 | ||
2,16 | 1,2 | 3,96 | 0,644 | 77,20 | 43,41 | 8,68 | ||
2,88 | 1,6 | 4,68 | 0,490 | 58,74 | 50,10 | 10,02 | ||
3,60 | 2,0 | 5,40 | 0,375 | 44,96 | 56,80 | 11,36 | ||
4,32 | 2,4 | 6,12 | 0,291 | 34,89 | 63,50 | 12,70 | ||
5,04 | 2,8 | 6,84 | 0,230 | 27,57 | 70,19 | 14,04 | ||
5,76 | 3,2 | 7,56 | 0,185 | 22,18 | 76,89 | 15,38 | ||
6,48 | 3,6 | 8,28 | 0,152 | 18,22 | 83,58 | 16,72 | ||
7,20 | 4,0 | 9,00 | 0,126 | 15,10 | 90,28 | 18,06 | 30000 | |
7,92 | 4,4 | 9,72 | 0,107 | 12,83 | 96,98 | 19,40 | ||
8,64 | 4,8 | 10,44 | 0,091 | 10,91 | 103,67 | 20,73 | ||
Граница верхнего и среднего слоя условно смещена до глубины zi = 3,6 м. от подошвы (фактическое положение на глубине z = 3,8 м.), а граница слоя № 3 и слоя № 4 смещена до глубины zi = 5,04 м. от подошвы (фактическое положение на глубине z = 5,3 м.). На глубине Hc = 7,20 м. от подошвы фундамента выполняется условие СНиП 2.02.01−83 (прил. 2, п.6) ограничения глубины сжимаемой толщи основания (ГСТ):
zp= 15,10 кПа. 0,2zg = 18,06 кПа.,
поэтому послойное суммирование деформаций основания производим в пределах от подошвы фундамента до ГСТ.
Осадку основания определяем по формуле:
S=??h???zp, i/Ei=0,8?0,6?[1/12 000?(119,88?0,5+115,8+98,78+77,20+
+58,74+44,96?0,5)++1/10 000?(44,96?0,5+34,89+27,57?0,5)+ +1/30 000?(27,57?0,5+22,18+18,22+15,10?0,5)] =0,022 м. = 2,2 см.
Условие S = 2,2 см. < Su = 8,0 см. выполняется (значение Su = 8,0 см. принято по таблице прил. 4 СНиП 2.02.01−83*).
Расчетная схема распределения напряжений в основании фундамента по оси Л-5
Расчет и проектирование варианта фундамента на искусственном основании, в виде песчаной распределительной подушки
Глубина заложения фундамента
Аналогично фундаменту на естественном основании назначаем глубину заложения фундамента d = 1,80 м. 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.
Определение требуемой площади подошвы фундамента
Для определения площади Атр подошвы фундамента принимаем расчетное сопротивление R0 = 500 кПа, материала песчаной подушки, среднезернистого песка.
Тогда Атр = 1583,7/(500−20,0?1,8) = 3,41 м2.
Выбор фундамента и определение нагрузки на грунт
В соответствии с требуемой величиной площади подошвы Атр = 3,41 м2. и высотой фундамента Нф = 1,8 м., подбираем типовой фундамент серии 1.412−2/77.
Принимаем фундамент ФД 8−2, размеры которого l = 2,7 м., b = 2,4 м., А = 6,48 м2., Нф = 1,8 м.; объем бетона Vfun = 5,7 м3.
Вычисляем расчетное значение веса фундамента и грунта на его уступах:
Gfun = Vfunbf = 5,7251 = 142,5 кН.;
Vg = lbd — Vfun = 2,72,41,80 — 5,7 = 5,96 м3.;
Gg II = Vg Kрз II f = 5,960,9518,71 = 105,88 кН.
Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:
Ntot II = 1583,7+142,5+105,88 = 1832,08 кН.;
Mtot II = 585,1 + 58,3 1,8 = 690,0 кНм.;
Qtot II = Qcol II = 58,3кН.
Расчетное сопротивление грунта
Уточняем расчетное сопротивление R песка подушки для принятых размеров фундамента (b = 2,4 м.; l = 2,7 м.; d = 1,80 м.):
R = 500(1 + 0,125 (2,4 — 1)/1)(1,8 + 2)/(22) = 558,13 кПа.
Давление на подушку под подошвой фундамента.
Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на распределительную песчаную подушку фундамента:
PII max=Ntot II /(l?b)+Mtot II /(l2 ?b)= 1832,08 /(2,7?2,4)+ 690 ?6/(2,72?2,4)=
=519,4 кПа.,
PII min=Ntot II /(l?b) — Mtot II /(l2 ?b)= 1832,08 /(2,7?2,4) — 690 ?6/(2,72?2,4)=
=46,1 кПа.,
PII max = 519,4 кПа. < 1,2?R = 1,2?558,13 = 669,76 кПа.,
PII min = 46,1 кПа. > 0,
PII mt = 1832,08 /(2,7?2,4) = 282,73 кПа. < R = 558,13 кПа.
Все требования по ограничению давлений выполнены.
Определение толщины распределительной подушки
Назначаем в первом приближении толщину песчаной подушки hп = 0,9 м. Проверяем выполнение условия zp + zg Rz, для этого определяем при z = hп = 0,9 м.:
а) zg = IIdw + sb II(d — dw) + sb н z = 18,7 0,7 + 9,3 (1,8 — 0,7) +
+ 10,7 0,9 = 32,95 кПа.;
б) zp = (PII mt — zg, 0) = 0,836 (282,73 — 23,32) = 216,87 кПа.,
где zg, 0 = II dw + sb II (d — dw)=18,7 0,7 + 9,3 (1,8 — 0,7) = 23,32 кПа.;
= 0,836 для и .
Коэффициент определен интерполяцией из табл. 1 прил. 2 к СНиП 2.02.0−83*.
в) Az = Ntot II /zp = 1832,08 /216,87 = 8,45 м2.;
м.; bz = (8,45+0,152)0,5 — 0,15=2,73 м.
Rz=(1,1?1/1)?(0,51?1?2,73?9,3+3,06 (0,7?18,7+1,1?9,3+0,9?10,7)+
+5,66?21)=255,83 кПа.
zg + zp = 32,95 + 216,87 = 249,82 кПа. < Rz = 255,83 кПа.
Условие проверки выполняется.
Расчет осадки методом послойного суммирования
Для расчета осадки фундамента методом послойного суммирования составляем расчетную схему, совмещенную с геологической колонкой по оси фундамента М-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)=18,7 0,7 + 9,3 (1,8 — 0,7) = 23,32 кПа.
Дополнительное вертикальное давление на основание от внешней нагрузки на уровне подошвы фундамента:
zp 0 = P0 = PII mt — zg, 0 = 282,73 — 23,32 = 259,41 кПа.
Соотношение сторон подошвы фундамента: .
Значения коэффициента устанавливаем по табл. 1 прил. 2 СНиП 2.02.01−83*.
Для удобства пользования указанной таблицей из условия: принимаем толщину элемента слоя грунта hi = 0,2 b = 0,2 2,4 = 0,48 м.
Дальнейшие вычисления сводим в таблицу.
zi, м. | zi + d, м. | zp = P0, кПа. | zg = zg, 0 + + sb, i ziт, кПа. | 0,2zg, кПа. | Е, КПа. | |||
0,00 | 1,80 | 259,41 | 23,32 | 4,66 | ||||
0,48 | 0,4 | 2,28 | 0,965 | 250,33 | 27,78 | 5,56 | ||
0,96 | 0,8 | 2,76 | 0,815 | 211,42 | 32,25 | 6,45 | ||
1,44 | 1,2 | 3,24 | 0,629 | 163,17 | 36,71 | 7,34 | ||
1,92 | 1,6 | 3,72 | 0,475 | 123,22 | 41,18 | 8,24 | ||
2,40 | 2,0 | 4,20 | 0,360 | 93,39 | 45,64 | 9,13 | ||
2,88 | 2,4 | 4,68 | 0,278 | 72,12 | 50,10 | 10,02 | ||
3,36 | 2,8 | 5,16 | 0,219 | 56,81 | 54,57 | 10,91 | ||
3,84 | 3,2 | 5,64 | 0,176 | 45,66 | 59,03 | 11,81 | ||
4,32 | 3,6 | 6,12 | 0,144 | 37,36 | 63,50 | 12,70 | ||
4,80 | 4,0 | 6,60 | 0,120 | 31,13 | 67,96 | 13,60 | ||
5,28 | 4,4 | 7,08 | 0,101 | 26,20 | 72,42 | 14,49 | ||
5,76 | 4,8 | 7,56 | 0,085 | 22,05 | 76,89 | 15,38 | ||
6,24 | 5,2 | 8,04 | 0,075 | 19,46 | 81,35 | 16,27 | ||
6,72 | 5,6 | 8,52 | 0,065 | 16,86 | 85,82 | 17,16 | 30000 | |
7,20 | 6,0 | 9,00 | 0,057 | 14,79 | 90,28 | 18,06 | ||
7,68 | 6,4 | 9,48 | 0,050 | 12,97 | 94,74 | 18,95 | ||
Граница распределительной подушки и верхнего слоя суглинка условна смещена до глубины zi = 0,96 м. от подошвы фундамента (фактическое положение на глубине z = 0,90 м.), граница верхнего и среднего слоев — до глубины zi = 3,84 м. (фактическое положение на глубине z = 3,8 м.), а граница суглинка и глины смещена до глубины zi = 5,23 м. от подошвы (фактическое положение на глубине z = 5,3). На глубине Hc = 6,72 м. от подошвы фундамента выполняется условие СНиП 2.02.01−83* (прил. 2, п.6) ограничения глубины сжимаемой толщи основания (ГСТ):
zp= 16,86 кПа. 0,2zg = 17,16 кПа.,
поэтому послойное суммирование деформаций основания производим в пределах от подошвы фундамента до ГСТ.
Осадку основания определяем по формуле:
S=??h???zp, i/Ei=0,8?0,48?[1/45 000?(259,41?0,5+250,33+211,42?0,5)+
+1/12 000??(211,42?0,5+163,17+123,22+93,39+72,12+56,81+45,66?0,5)+
+1/10 000?(45,66?0,5+37,36+31,13+26,20?0,5)+
+1/30 000?(26,20?0,5+22,05+19,46+16,86?0,5)]=0,028 м.=2,8 см.
Условие S =2,8 см. < Su = 8,0 см. выполняется (значение Su = 8,0 см. принято по таблице прил. 4 СНиП 2.02.01−83*).
Расчет и проектирование свайного фундамента
Рассмотрим вариант свайного фундамента из забивных свай сечением 300×300 мм., погружаемых дизельным молотом.
Глубина заложения подошвы ростверка
Назначаем глубину заложения подошвы ростверка:
Расчетная глубина промерзания грунта от поверхности планировки DL равна df = 1,45 м.
По конструктивным требованиям, также как и для фундамента на естественном основании верх ростверка должен быть на отметке — 0,150, размеры подколонника (стакана) в плане lcf x bcf = 2100×1200 мм., глубина стакана dp = 1250 мм. Если принять в первом приближении толщину дна стакана (в последующем она должна быть уточнена проверкой на продавливание колонной) равной hp =500 мм., то минимальная высота ростверка должна быть:
hr dp + hp = 1750 мм. = 1,75 м.
Для дальнейших расчетов принимаем большее из двух значений (1,58 м. и 1,75 м.), т. е. hr = 1,8 м. (кратно 150 мм.), что соответствует глубине заложения — 1,95 м. (абс. отм. +83,45).
Необходимая длина свай
В качестве несущего слоя висячей сваи принимаем песок мелкий (слой № 4), тогда необходимая длина сваи должна быть не менее:
lсв=h1+h2+h3=0,05+5,15+1 = 6,20 м.
Принимаем типовую железобетонную сваю С-7−30 (ГОСТ 19 804.1−79*) квадратного сечения 300×300 мм., длиной L = 7 м. Класс бетона сваи В20. Арматура из стали класса 4 10АIII, объем бетона 0,64 м3., масса сваи 1,60 т., толщина защитного слоя ав = 20 мм.
Несущая способность одиночной сваи
Определяем несущую способность одиночной сваи из условия сопротивления грунта основания по формуле (8) СНиП 2.02.03−85*:
Fd = C (CR R A + ucf fi hi).
В соответствии с расчетной схемой сваи устанавливаем из табл. 1 СНиП 2.02.03−85* для песков при z = 10,15 м. расчетное сопротивление R=4075 кПа. Для определения fi расчленяем каждый однородный пласт грунта (инженерно-геологический элемент) на слои Li 2 м. и устанавливаем среднюю глубину расположения zi каждого слоя, считая от уровня природного рельефа (отн. отм. +1,250). Затем по табл. 2 СНиП 2.02.03. — 85*, используя в необходимых случаях интерполяцию, устанавливаем:
для суглинка при JL = 0,45 и z1 = 4,20 м. f1 = 23,5 кПа.;
для суглинка при JL = 0,45 и z2 = 6,025 м. f2 = 26,50 кПа.;
для суглинка при JL = 1,2 и z3 = 7,60 м. f3 = 6,00 кПа.;
для песков и z4 = 9,25 м. f4 = 62,75 кПа.
Площадь опирания сваи на грунт А=0,3×0,3=0,09 м2., периметр U=0,34=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:
Fd=1[140 750,09 + 1,21(23,52,0 + 26,501,65 + 6,0001,50 +62,751,80)]= =609,50 кН.
Требуемое число свай
Определяем требуемое число свай в фундаменте в первом приближении при Ncol I = 1900,4 кН.:
n=1900,4 ?1,4?1,3?0,95/[609,50 — 20?1,8?(3?0,3)2?1,4]=5,79.
Принимаем n = 6.
Размещение свай в кусте
Размещаем сваи в кусте по типовой схеме. Окончательно размеры подошвы ростверка назначаем, придерживаясь унифицированных размеров в плане, кратных 0,3 м., и по высоте, кратных 0,15 м.
Вес ростверка и грунта на его уступах
Определим вес ростверка и грунта на его уступах.
Объем ростверка: Vr = 31,80,9 + 2,11,2 0,9 = 7,13 м3.;
Объем грунта: Vgr = 32,11,8 — Vr = 4,21 м3.
Вес ростверка и грунта:
Gr+Ggr=(Vrb + VgrKрзII) f =(7,1325 + 4,210,9518,7) 1,2 = 303,65 кН.
Определение окончательных нагрузок
Все действующие нагрузки приводим к центру тяжести подошвы ростверка:
Ntot I = Ncol I + Gr I + Ggr I = 1900,4 + 303,65 = 2204,1 кН.;
Qtot I = Qcol I = 70,0 кН.;
Mtot I = Mcol I + Qtot IHr = 702,1 + 70 1,8 = 828,1 кН.м.
Проверка нагрузок на крайние сваи
Определяем расчетные нагрузки, передаваемые на крайние сваи в плоскости подошвы ростверка по формуле (3) СНиП 2.02.03−85*:
NI max = 2204,1 /6+828,1 ?1,25/4?1,252 = 532,97 кН.;
NI min = 2204,1 /6−828,1 ?1,25/4?1,252 =201,73 кН.
Проверяем выполнение условий:
NI max = 532,974 кН.<1,2? Fd /k?n = 1,2?609,50 /1,4?0,95=549,9 кН.;
NI mt = 367,35 кН.< Fd /k?n = 609,50 /1,4?0,95 = 458,27 кН.;
NI min = 201,73 кН. > 0
Коэффициент надежности по назначению здания n = 0,95 принят в соответствии со СНиП 2.01.07−85* «Нагрузки и воздейсвия».
Предварительная проверка все сваи по прочности материала
Выполним предварительную проверку сваи по прочности материала по графикам и указаниям учебного пособия.
Определяем коэффициент деформации :
.
Начальный модуль упругости бетона класса В20, подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении, по табл. 18 СНиП 2.03.01−84*, Еb=24103МПа. Момент инерции поперечного сечения сваи:
.
Условная ширина сечения сваи bp = 1,5dсв + 0,5 = 1,50,3 + 0,5 = 0,95 м. Коэффициент пропорциональности k по табл. 1 прил. 1 к СНиП 2.02.03−85* для песков (е = 0,65), принимаем k = 17МН./м4. Коэффициент условий работы с = 1.
?? = (17?0,95/1?24?103?0,675?10-3)0,2 = 0,999 м-1.;
Глубина расположения условной заделки сваи от подошвы ростверка:
l1 = 2/?? = 2/0,999 = 2,00 м.
В заделке действуют усилия: продольная сила NI max = 532,97 кН.; изгибающий момент МI = Qtot I?l1/n = 70 ?2,00/6 = 23,33 кН.м.
Точка, соответствующая значениям указанных усилий, лежит на графике ниже кривой для принятой сваи (сечение 300×300, бетон класса В20, продольное армирование 410АIII), следовательно, предварительная проверка показывает, что прочность сваи по материалу обеспечена.
Расчет ростверка на продавливание колонной
Класс бетона ростверка принимаем В20, тогда Rbt = 0,90 МПа. (табл. 13 СНиП 2.03.01−84*). Рабочую высоту сечения принимаем h0 = 50 см.
Расчетное условие имеет следующий вид:
;
Размеры bcol = 600 мм., hcol = 1400 мм., c1 = 400 мм. и c2 = 200 мм. показаны на рис., коэффициент надежности по назначению n = 0,95.
Определяем коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы на плитную часть ростверка через стенки стакана, для чего предварительно определяем площадь боковой поверхности заделанной в стакан части колонны Аf (по наружному обводу обоих ветвей).
Af = 2 (bcol + hcol) hg = 2 (0,6 + 1,4)1,25 = 5,00 м2.;
?=1−0,4?Rbt?Аf/Ncol I=1−0,4?0,9?103?5,00 /2649,6 =0,32<0,85.
Принимаем = 0,85.
Значения реакций по верхней горизонтальной грани:
а) в первом ряду от края ростверка со стороны наиболее нагруженной его части:
F1=NcolI/n+McolI?y1/?yi2=1900,4 /6+702,1 ?1,25/4?1,252=457,15 кН.
Величина продавливающей силы определяется по формуле:
Fper =2??Fi =2?(F1+2?F2)=2?(457,15 +2?0)=914,3 кН.
Предельная величина продавливающей силы, которую может воспринять ростверк с принятой толщиной дна стакана:
F= (2?h0?Rbt/?)?[h0?(bcol + c2)/c1 +h0?(hcol + c1)/c2] =
=(2?0,5?0,9?103/0,85)?[0,5?(0,6+0,2)/0,4+0,5?(1,4+0,4)/0,2]=
=5823,4 кН.> n? Fper = 0,95? 914,3 =868,59 кН.,
т.е. прочность ростверка на продавливание колонной обеспечена.
Расчет свайного фундамента по деформациям
Выполним расчет свайного фундамента по деформациям на совместное действие вертикальной и горизонтальной нагрузок и момента по формуле 14 прил. 1 к СНиП 2.02.03−85*:
проверяем выполнение условия:
Горизонтальная нагрузка на голову сваи равна:
H1=QtotI ?n /n =70/6=11,67 кН.
Коэффициент деформации ?? = 0,999 м-1. Условная ширина сечения сваи bp = 0,95 м. Прочностной коэффициент пропорциональности, для суглинка мягкопластичного (JL = 0,45), по табл. 1 прил. 1 СНиП 2.02.03−85* равен: a = 64,4 кН./м3.
Приведенное значение продольной силы для приведенной глубины погружения сваи в грунт = l ?? = 6,950,999 = 6,95 > 4 определяем по табл. 2 прил. 1 к СНиП 2.02.03−85* (шарнирное сопряжение сваи с ростверком) при l = 4 и zi = 0. Получаем = 0,409, тогда:
Hel=0,409?64,4?0,95/0,9992 =25,07 кН.
Так как сила Hel = 25,07 кН. > nHI = 11,67 кН., то расчет ведем по первой (упругой) стадии работы системы свая-грунт.
При шарнирном опирании низкого ростверка на сваи М0=0 и =0, следовательно, формулы (30) и (31) по п. 12 прил. 1 к СНиП 2.02.03−85* примут вид:
Определяем перемещение в уровне подошвы ростверка от единичной горизонтальной силы НII =1:
?нн = А0/??3?Еb?I= 2,441/0,9993?24?106?0,675?10-3 =0,151 м./кН.,
?мн = В0/??3?Еb?I= 1,621/0,9993?24?106?0,675?10-3 =0,100 м./кН.,
где безразмерные коэффициенты А0 и В0 приняты по табл. 5 прил. 1 к СНиП 2.02.03−85* для приведенной глубины погружения сваи = 4 м.
U0=Up=QtotII??нн/n =70 ?0,151/6=0,0018 м.,
?0=?p =QtotII??мн/n =70 ?0,100/6=0,0012 рад.
Так как Up = 0,18 см. < Uu = 1 см., условие ограничения горизонтального перемещения головы сваи выполнено.
Расчет устойчивости основания
Выполним расчет устойчивости основания, окружающего сваю по условию (25) прил. 1 к СНиП 2.02.03−85*, ограничивающему расчетное давление ?z, передаваемое на грунт боковыми поверхностями сваи:
Здесь расчетный удельный вес грунта с учетом взвешивания в воде (для слоя 2)I = sb = 9,3 кН./м3.; ?I = 180; cI = 14 кПа.; коэффициент = 0,6 (для забивных свай); коэффициент ?1 = 0,7. При установлении значения коэффициента ?2 по формуле (26) прил. 1 к СНиП 2.02.03−85*, используем данные табл. 5, из которой следует, что момент от внешних постоянных нагрузок в сечении на уровне нижних концов свай составит для оси Л:
Мс = 117,8 + 10,6 8,75= 210,55 кН.м.
Момент от временных нагрузок в том же сечении составит:
Мt = 99,8 + 324,9 + 27,9 + (1,9 + 50,4 + 0,7) 8,75 = 916,35 кН.м.;
?2 = (Мс +Мt)/(n?Мс +Мt)= (210,55 +916,35)/(2,5?210,55 +916,35)=0,80
Расчетное давление на грунт ?z, кПа., определяем по формуле (36) и указаниям п. 13 прил. 1 к СНиП 2.02.03−85*:
для глубины, так как > 2,5;
откуда Z=0,85/0,999=0,85, а = 0,85.
Для этой приведенной глубины по табл. 4 прил. 1 СНиП 2.02.03−85* имеем:
А1 = 0,996; В1 = 0,849; С1 = 0,363; D1 = 0,103.
?z = (17 000/0,999)?0,85?(1,8?10-3?0,996−1,2?10-3?0,849/0,999+
+0+11,92?0,103/0,9993?24?106?0,675?10-3) = 12,28 кПа.
Как видно, n??z=0,95?12,28=11,67 кПа.<(?z)u=
=(0,7?0,80?4/cos180)?(9,3?0,85?tg180+0,6?14)=
=25,98 кПа.,
т. е. устойчивость грунта, окружающего сваю, обеспечена.
Несущая способность сваи по прочности материала
Определим несущую способность сваи по прочности материала. Характеристики сваи: Rb =11,5 МПа.; Rsc = Rs = 365 МПа.; b=dсв =30 см.; а=а'=3 см.; h0 = dсв — а' = 30 — 3 = 27 см.; Аs = Аs' = 4,52/2 = 2,26 см2.
Из формулы (37) прил. 1 к СНиП 2.02.03−85* для указанных характеристик сваи получаем следующее выражение для определения моментов Мz в сечениях сваи на разных глубинах z от подошвы ростверка:
Mz=34,92?A3-23,30?B3+14,32?D3.
Результаты дальнейших вычислений, имеющих целью определение Мz max, сводим в табл., причем при назначении Z используем соотношение = Z, в котором значения Z принимаем по табл. 4. прил. 1 к СНиП 2.02.03−85*.
Результаты вычислений изгибающих моментов
Zi, м. | A3 | B3 | D3 | Mz, кН.м. | ||
0,48 | 0,48 | — 0,021 | — 0,005 | 0,999 | 11,48 | |
0,96 | 0,96 | — 0,167 | — 0,083 | 0,975 | 13,70 | |
1,43 | 1,43 | — 0,455 | — 0,319 | 0,866 | 10,08 | |
1,91 | 1,91 | — 1,118 | — 1,074 | 0,385 | 5,37 | |
2,39 | 2,39 | — 2,141 | — 2,663 | — 0,949 | 1,94 | |
Как видно из таблицы, МzmaxI=13,7 кН.м. действует на глубине z =0,96 м.
Эксцентриситеты продольной силы для наиболее и наименее нагруженных свай составляют соответственно:
е01= Мz max I / N max I = 13,7/532,97 = 2,5 см.,
е02= Мz max I / N min I = 13,7/201,73= 6,8 см.
Определим значения случайных эксцентриситетов по п. 1.21.СНиП 2.03−01−84* для расчетной длины l1 = 2/?? = 2/0,999 = 2 м. и поперечного размера сваи dсв = 30 см.:
еa1= l1/600 =200/600 = 0,33 см.,
Так как полученные значения эксцентриситетов е01 и е02 больше еai, оставляем эти значения для дальнейшего расчета свай по п. 3.20 СНиП 2.03.01−84*.
Находим расстояния от точек приложения продольных сил NmaxI и NminI до равнодействующей усилий в арматуре S:
е1= е01+(h0-а')/2 = 2,5+(27−3)/2 = 14,5 см.,
е2= е02+(h0-а')/2 = 6,8+(27−3)/2 = 18,8 см.
Определим высоту сжатой зоны бетона по формуле (37) СНиП 2.03.01−84*:
X1=N max I/Rb?dсв=532,97 /11,5?103?0,3=0,1645 м.=16,45 см.,
X2=N min I/Rb?dсв=201,73 /11,5?103?0,3=0,058 м.=5,8 см.
Граничное значение относительной высоты сжатой зоны по табл. 2.2 п. 2.3.12 учебного пособия, составляет для стали А-III и бетона В20 R=0,591.
При 1=X1/h0=16,45/27=0,609 см.> R = 0,591, уточняем значение X1:
n=N max I/Rb?dсв?h0=532,97 /11,5?103?0,3?0,27=0,572,
?=Rs?Аs/Rb?dсв?h0=365?103?2,26?10-4/11,5?103?0,3?0,27=0,088,
?'1=(n?(1-R)+2???R)/(1-R+2??)=
=(0,572?(1−0,591)+2?0,088?0,591)/(1−0,591+2?0,088)=0,578,
откуда X1=?'1?h0= 0,578?27=15,6 см.
Проверяем прочность сечения сваи по формуле (36) СНиП 2.03.01−84*:
n?N max I=0,95?532,97 =506,32 кН.<
=[11,5?103?0,3?0,156?(0,27−0,5?0,156)+365?103?2,26?10-4?(0,27−0,03)]/0,145 = 849,16 кН.
n?N min I=0,95?201,73 =191,64 кН.<[11,5?103?0,3?0,058? (0,2−0,5?0,058)+
+3,65?103?2,26?10-4?(0,27−0,03)]/0,188=194,72 кН.
Несущая способность свай по прочности материала в наиболее нагруженных сечениях обеспечена.
Расчет осадки основания свайного фундамента
Определяем размеры и вес условного фундамента (по указаниям п. 7.1. СНиП 2.02.03−85*).
=(20?3,25+19?1,20+35?1,40)/(3,25+1,20+1,40)=230.
Размеры свайного поля по наружному обводу:
l=2?1,25+0,3=2,8 м.,
b=2?0,625+0,3=1,6 м.
Размеры площади подошвы условного массива:
lусл =l+2?lсв?tg (?IImt/4)=2,8+2?6,95?tg (23/4)=4,20 м.,
bусл =b+2?lсв?tg (?IImt/4)=1,6+2?6,95?tg (23/4)=3,00 м.
Площадь подошвы условного массива Аусл = 12,60 м2.
Объём условного массива Vусл = Aусл hусл — Vr = 12,68,75−7,13 = 103,12 м3.
Вычислим средневзвешенное значение удельного веса грунта выше подошвы условного фундамента:
?IImt=??IIi?hi/?hi =
=(18,7?0,7+9,3?4,75+8,89?1,50+9,88?1,80)/(0,7+4,75+1,50+1,80)=10,20 кН./м3.
Вес грунта в объёме условного фундамента: Ggr = Vусл II mt = 1052,1 кН.
Вес ростверка GrII = Vr b f = 7,13 241 = 171,1 кН.
Вес свай Gсв II = 1,60 9,8181 = 125,57 кН.
Расчетная нагрузка по подошве условного фундамента от веса грунта, ростверка и свай:
GII = 1052,1 + 171,1 + 125,57 = 1348,8 кН.
Проверяем напряжения в плоскости подошвы условного фундамента.
Ntot II = Ncol II + GII = 1583,7 + 1348,8 = 2932,5 кН.
Mtot II = Mcol II + Qcol II Hr = 585,1 + 58,3 1,8 = 690,0 кН.м.
Расчетное сопротивление грунта основания условного фундамента в уровне его подошвы определим по формуле (7) СНиП 2.02.01−83*:
Принимаем: c1 = 1,4 для песков, c 2 = 1,2; k = 1; II 4 = 35; cII 4 =1,0 кПа., M = 1,68, Mq =7,71, Mc = 9,58, II mt = 10,20 кН./м3.
R=(1,4*1,2/1)*(1,68*1*3*9,88+7,71*8,75*10,20+9,58*1)=1255,8 кПа.
Среднее давление PII mt по подошве условного фундамента:
PIImt = Ntot II/Aусл= 2932,5 / 12,60 = 232,73 кПа.< R=1255,8 кПа.
Максимальное краевое давление P II max:
PIImax = Ntot II/Aусл + Mtot II/Wусл ?R,
Wусл = l2усл ?bусл /6= 4,22?3,0 /6=8,82 м3.
PIImax =232,73 +690 /8,82=310,96 кПа.< R=1255,8 кПа Для расчета осадки методом послойного суммирования вычислим напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы условного фундамента:
zg, 0=18,7?0,7+9,3?4,75+8,89?1,50+9,88?1,80=78,05 кПа.
Дополнительное вертикальное давление на основание от внешней нагрузки на уровне подошвы условного фундамента:
zp 0 = P0 = PII mt — zg, 0 = 232,73 — 78,05 = 154,68 кПа.
Соотношение сторон подошвы фундамента:
?=2,8/1,6=1,75
Значения коэффициента устанавливаем по табл. 1 прил. 2 СНиП 2.02.01−83*.
Для удобства пользования указанной таблицей из условия: принимаем толщину элемента слоя грунта hi = 0,2 b = 0,2 1,6 = 0,32 м.
Определение осадки
zi, м. | zi + d, м. | zp = P0, кПа. | zg = zg, 0 + + sb, i zi, кПа. | 0,2zg, кПа. | Е, КПа. | |||
8,75 | 154,68 | 78,05 | 15,61 | |||||
0,32 | 0,4 | 9,07 | 0,975 | 150,81 | 81,21 | 16,24 | ||
0,64 | 0,8 | 9,39 | 0,864 | 133,64 | 84,37 | 16,87 | ||
0,96 | 1,2 | 9,71 | 0,713 | 110,29 | 87,53 | 17,51 | ||
1,28 | 1,6 | 10,03 | 0,572 | 88,48 | 90,70 | 18,14 | ||
1,60 | 2,0 | 10,35 | 0,457 | 70,69 | 93,86 | 18,77 | ||
1,92 | 2,4 | 10,67 | 0,368 | 56,92 | 97,02 | 19,40 | ||
2,24 | 2,8 | 10,99 | 0,299 | 46,25 | 100,18 | 20,04 | ||
2,56 | 3,2 | 11,31 | 0,246 | 38,05 | 103,34 | 20,67 | ||
2,88 | 3,6 | 11,63 | 0,205 | 31,71 | 106,50 | 21,30 | ||
3,20 | 4,0 | 11,95 | 0,172 | 26,60 | 109,67 | 21,93 | ||
3,52 | 4,4 | 12,27 | 0,147 | 22,74 | 112,83 | 22,57 | ||
3,84 | 4,8 | 12,59 | 0,127 | 19,64 | 115,99 | 23,20 | ||
4,16 | 5,2 | 12,91 | 0,110 | 17,01 | 119,15 | 23,83 | ||
На глубине Hc = 3,84 м. от подошвы условного фундамента выполняется условие СНиП 2.02.01−83* (прил. 2, п.6) ограничения глубины сжимаемой толщи основания (ГСТ):
zp= 19,64 кПа. 0,2zg = 23,20 кПа.,
поэтому послойное суммирование деформаций основания производим в пределах от подошвы фундамента до ГСТ.
Осадку основания определяем по формуле:
S=??h???zp, i/Ei=0,8?0,32?[1/30 000?(154,68?0,5+150,81+133,64+110,29+
+88,48+70,69+56,92+46,25+38,05+31,71+26,6+22,74+19,64?0,5)]=
=0,0074 м. = 0,74 см.
Условие S = 0,74 см. < Su = 8,0 см. выполняется (значение Su = 8,0 см. принято по таблице прил. 4 СНиП 2.02.01−83*).
Определение технико-экономических показателей, сравнение и выбор основного варианта системы: «основание — фундамент»
Подсчет объемов работ
1) Объем грунта, разрабатываемого под фундамент на естественном основании.
Размеры фундамента ФД13−2: l = 4,2 м.; b = 3,6 м.
Размеры котлована понизу: l = 4,2 + 0,6 = 4,8 м.; b = 3,6 + 0,6 = 4,2 м.
Грунт — суглинок, предельная крутизна откосов котлована 1:0,5.
Размеры котлована поверху: lv = 4,8 + 0,9 = 5,7 м.; bv = 4,2 + 0,9 = 5,1 м.
Глубина котлована h = 1,8 м.
Формула для определения объёмов грунта, где
S = 20,16 м2. — площадь котлована понизу;
Sv 29,07 м2. — площадь котлована поверху.
Объём грунта, разрабатываемого экскаватором: 44,06 м3.
Объем работ по водоотливу: 13,22 м3.
2) Объем грунта, разрабатываемого под фундамент на искусственном основании, в виде песчаной распределительной подушки.
Фундамент ФД 8−2, размеры которого l = 2,7 м., b = 2,4 м.
Размеры котлована понизу: l = 5,1 м.; b = 4,8 м.
Размеры котлована поверху: lv = 14,25 м.; bv = 13,11 м.
Глубина котлована h = 2,7 м.
S = 22,48 м2. — площадь котлована понизу; Sv = 186,82 м2. — площадь котлована поверху.
Объём грунта, разрабатываемого экскаватором: 246,69 м3.
Объем песчаной подушки: 32,75 м3.
Объем работ по водоотливу: 127,20 м3.
3) Объем грунта, разрабатываемого под фундамент на сваях.
Размеры фундамента: 3,0×1,8 м.
Размеры котлована понизу: l = 3,0 + 0,6 = 3,6 м.; b = 1,8 + 0,6 = 2,4 м.
Грунт — суглинок, предельная крутизна откосов котлована 1:0, 5.
Размеры котлована поверху: lv =4,5 м.; bv = 3,3 м.
Глубина котлована h = 1,8 м.
S = 8,64 м2. — площадь котлована понизу; Sv = 14,85 м2. — площадь котлована поверху.
Объём грунта, разрабатываемого экскаватором: 20,89 м3.
Объем работ по водоотливу: 10,45 м3.
Объемы работ
№ п./п. | Наименование работ. | Единица измерения. | Объем работ. | Кол-во. | |
I. Фундамент на естественном основании | |||||
по расчету принят фундамент ФД13−2. | |||||
Разработка грунта экскаватором — обратная с ковшом вместимостью 0,5 м3. в отвал. | 1000 м3. | 44,06 | 0,044 | ||
Водопонижение с помощью иглофильтров (ориентировочно). | 100 м3. | 13,22 | 0,132 | ||
Засыпка траншей и котлованов с перемещением грунта до 10 м. бульдозером. | 1000 м3. | 26,02 | 0,026 | ||
Бетонная подготовка толщиной 100 мм. из бетона В3,5 под монолитным фундаментом. | м3. | 2,27 | 2,27 | ||
Установка фундамента с подколонником. | м3. | 10,9 | 10,9 | ||
II. Фундамент на искусственном основании | |||||
по расчету принят фундамент ФД8−2. | |||||
Разработка грунта экскаватором — обратная с ковшом вместимостью 0,5 м3. в отвал. | 1000 м3. | 246,69 | 0,246 | ||
Водопонижение с помощью иглофильтров (ориентировочно). | 100 м3. | 127,20 | 1,272 | ||
Засыпка траншей и котлованов с перемещением грунта до 10 м. бульдозером. | 1000 м3. | 208,24 | 0,208 | ||
Установка подушки под фундамент. | м3. | 32,75 | 32,75 | ||
Бетонная подготовка толщиной 100 мм. из бетона В 3,5 под монолитным фундаментом. | м3. | 0,60 | 0,60 | ||
Установка фундамента с подколонником. | м3. | 5,5 | 5,5 | ||
III. Свайный фундамент | |||||
по расчету принят ростверк 3,0×1,8 м.; свая С-7−30. | |||||
Разработка грунта экскаватором — обратная с ковшом вместимостью 0,5 м3. в отвал. | 1000 м3. | 20,89 | 0,021 | ||
Водопонижение с помощью иглофильтров (ориентировочно). | 100 м3. | 10,45 | 0,105 | ||
Засыпка траншей и котлованов с перемещением грунта до 10 м. бульдозером. | 1000 м3. | 13,76 | 0,014 | ||
Бетонная подготовка толщиной 100 мм. из бетона В 3,5 под монолитным фундаментом. | м3. | 0,75 | 0,75 | ||
Установка ростверка. | м3. | 7,13 | 7,13 | ||
Погружение дизель — молотом на тракторе железобетонных свай длиной 7 м. в грунт. | м3. | 4,95 | 4,95 | ||
Сметная себестоимость, трудозатраты и капитальные вложения сравниваемых вариантов фундаментов.
I. Фундамент на естественном основании
№ | № пункта ЕниР. | Наим. работ. | Единицы измер. | Кол-во. | Стоимость, руб. | Затраты, чел.-ч. | Кап. вложения, руб. | ||||
Един. | Общая. | На един. | Всего. | Уд. дин. | Всего. | ||||||
1−57 | 1I | 1000 м³ | 0,044 | 202,686 | 8,92 | 126,280 | 5,56 | 218,350 | 9,61 | ||
синтез | 2I | 100 м³ | 0,132 | 84,000 | 11,09 | 8,000 | 1,06 | 9,000 | 1,19 | ||
1−261 | 3I | 1000 м³ | 0,026 | 22,350 | 0,58 | 10,660 | 0,28 | 25,000 | 0,65 | ||
6−1 | 4I | м3 |