Расчет и проектирование оснований и фундаментов промышленных зданий

отм. 44,35) (рис. 11).

2.

3.2 В качестве несущего слоя висячей сваи принимаем глину тугопластичную (слой 4-й), тогда необходимая длина сваи должна быть не менее lсв=h1+ h2+ h3=0,05+5,6+1=6,65 м (рис. 11).

Принимаем типовую железобетонную сваю С-8−30 (ГОСТ 19 804.

1−79*) квадратного сечения 300×300 мм, длиной L=8 м. Класс бетона сваи В20, арматура из стали класса А-III 4 Ø12, объем бетона 0,73 м³, масса сваи 1,82 т, толщина защитного слоя аb=20 мм.

2.

3.3 Определяем несущую способность одиночной сваи из условия сопротивления грунта основания по формуле 8 (3):

В соответствии с расчетной схемой сваи (рис. 11) устанавливаем из табл.

1 (3) для глины тугопластичной IL=0,30 при z=10,955 м расчетное сопротивление R=3595,5 кПа. Для определения fi каждый однородный пласт грунта (инженерно-геологический элемент) на слои толщиной li2 м и устанавливаем среднюю глубину расположения zi каждого слоя, считая от уровня природного рельефа. Затем по табл. 2 (3), используя в необходимых случаях интерполяцию, устанавливаем:

для суглинка при IL=0,2 и z1=4,190 м f1=53,6 кПа;

для суглинка при IL=0,2 и z2=6,055 м f2=58,2 кПа;

для глины при IL=0,71 и z3=7,845 м f3=9,8 кПа;

для глины при IL=0,3 и z4=9,765 м f4=45,8 кПа;

для глины при IL=0,3 и z5=10,955 м f5=47,0 кПа.

Площадь опирания сваи на грунт А=0,3×0,3=0,09 м², периметр U=0,3×4=1,2 м. Для сваи сплошного сечения, погружаемой забивкой дизельным молотом, по табл. 3 (3) γcR =γcf =1; γc=1.

Fd=1х[1×3595,5×0,09+1,2×1х (53,6×2+58,2×1,73+9,8×2+45,8×2+47×0,375)]= =727,7 кН.

2.

3.4 Определяем требуемое число свай в фундаменте в первом приближении по формуле:

где NcolII=Ncol, IIγf=2071 кН,

γк=1,4 — коэффициент надежности (по п. 3.10 (3);

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

d — глубина заложения подошвы ростверка от поверхности планировки, м;

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

γn= 0,95 — коэффициент надежности по назначению здания II класса.

N = .

Принимаем n равным 6.

2.

3.5 Размещаем сваи в кусте по типовой схеме. Окончательно размеры подошвы ростверка назначаем (рис. 12), придерживаясь размеров в плане, кратных 0,3 м, и по высоте — кратных 0,15 м.

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

3.1 Принципы сопоставимости Оценка вариантов проектных решений фундаментов производится путем сравнительного анализа их технико-экономических показателей. Основные методические принципы, позволяющие осуществить технико-экономическую оценку и выбор наиболее эффективных проектных решений, сводятся к следующему.

Для анализа технико-экономических показателей вариантов проектных решений системы основание-фундамент должна быть выбрана сопоставимая единица измерения. В качестве такой единицы принимаем 1 фундамент.

Сравниваемые варианты проектных решений фундаментов и оснований отвечают условиям сопоставимости, т. е, рассчитаны на одинаковые нагрузки, для одних и тех же грунтовых условий.

В качестве критерия при выборе и оценке лучшего проектного решения в соответствии с (10) принимается минимум приведенных затрат.

3.2 Определение технико-экономических показателей Разработка грунта под столбчатые фундаменты и ростверки при шаге колонн 12 м предусмотрена в виде отдельных котлованов под каждый фундамент. Размеры котлованов понизу приняты на 0,6 м больше соответствующих размеров подошвы фундамента, ростверка (рис. 13). Предельная крутизна откосов котлована (1:m) для суглинков — 1:0,5. В отвал разрабатывается грунт в объеме, необходимом для обратной засыпки с учетом остаточного разрыхления 5%, т. е. объем грунта в отвал равен разности в объемах грунта котлована и бетона фундамента (или песчаной подушки и фундамента, ростверка), деленной на 1,05. Остальной объем грунта вывозится со стройплощадки автосамосвалами. Подсчет объемов работ по каждому варианту выполнен в табл. 3.

1.

Таблица 3.1

Подсчет объемов работ

№ п/п Наименование работ, эскиз Ед. изм Расчетная формула и вычисление Кол-во 1-й вариант 1 Разработка котлована м3 Vk=[(2а+а1)b+(2а1+а)b1]=

2,35[(2×3,6+5,95)х4,8+(2×5,95+3,6)х7,15]/6 68,1 2 Устройство фундамента м3 Vф 8,3 3 Обратная засыпка м3 Vо= (Vk — Vф)/1,05=(68,1−8,3)/1,05 57 4 Вывоз грунта м3 Vв= Vk — Vо=68,1−57 11,1 2-й вариант 1 Разработка котлована м3 Vk=[(2а+а1)b+(2а1+а)b1]=

2,95[(2×3+5,95)х3,6+(2×5,95+3)х6,55]/6 69,1 2 Устройство песчаной подготовки м3 Vп 8,9 3 Устройство фундамента м3 Vф 4,9 4 Обратная засыпка м3 Vо= (Vk — Vф — Vп)/1,05=(69,1−4,9−8,9)/1,05 52,7 5 Вывоз грунта м3 Vв= Vk — Vо=69,1−52,7 16,4 3-й вариант 1 Разработка котлована м3 Vk=[(2а+а1)b+(2а1+а)b1]=

2,35[(2×2,1+4,45)х2,4+(2×4,45+2,1)х4,75]/6 28,6 2 Устройство набивных свай м3 Vсв 4,32 3 Устройство ростверка м3 Vр 3,51 4 Обратная засыпка м3 Vо= (Vk — Vр)/1,05=(28,6−3,51)/1,05 23,9 5 Вывоз грунта м3 Vв= Vk — Vо=28,6−23,9 4,7

Подсчитанные объемы работ используются для определения сметной стоимости и капитальных вложений в основные производственные фонды строительной индустрии, а также трудозатрат на выполнение каждого варианта фундамента (табл. 3.2, 3.3, 3.4).

Таблица 3.2

Сметная себестоимость, трудозатраты и капитальные вложения (1-й вариант)

№ п/п № расценок, сметных норм и др. Наименование работ и затрат Единица измерения Количество Стоимость, руб. Затраты труда, чел-ч Капитальные вложения, руб./год единицы общая на единицу всего Удельные на ед. изм. всего 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 СНиП 4.02−91 Сб.1 Разработка грунта с погрузкой на автосамосвалы экскавторами 1 м³ 11,1 0,22 2,44 0,035 0,39 1,5 16,65 2 СНиП 4.02−91 Сб.1 Разработка грунта в отвал экскаваторами-драглайн 1 м³ 57 0,14 8,15 0,027 1,54 0,85 48,45 3 СНиП 4.02−91 Сб.6 Фундаменты под здания и сооружения до 10 м³ 1 м3 8,3 4,01 33,28 4,93 40,92 6,21 51,54 4 СНиП 4.02−91 Сб.1 Работа на отвале 1 м³ 57 0,023 1,31 0,007 0,40 0,23 13,11 5 СНиП 4.02−91 Сб.1 Засыпка котлованов бульдозерами 1 м³ 57 0,05 2,85 0,009 0,51 0,41 23,37 Всего С=48,08 Ч=43,76 К=153,12 Накладные расходы от прямых затрат, %=48,08×0,08=3,84 руб.

Сметная стоимость Сс=48,08+3,84=51,92 руб.

Таблица 3.3

Сметная себестоимость, трудозатраты и капитальные вложения (2-й вариант)

№ п/п № расценок, сметных норм и др. Наименование работ и затрат Единица измерения Количество Стоимость, руб. Затраты труда, чел-ч Капитальные вложения, руб./год единицы общая на единицу всего Удельные на ед. изм. всего 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 СНиП 4.02−91 Сб.1 Разработка грунта с погрузкой на автосамосвалы экскавторами 1 м³ 16,4 0,22 3,61 0,035 0,57 1,5 24,6 2 СНиП 4.02−91 Сб.1 Разработка грунта в отвал экскаваторами-драглайн 1 м³ 52,7 0,14 7,38 0,027 1,42 0,85 44,8 3 СНиП 4.02−91 Сб.1 Устройство песчаной подушки 1 м³ 8,9 1,8 16,02 0,014 0,12 2,6 23,14 4 СНиП 4.02−91 Сб.6 Фундаменты под здания и сооружения до 5 м³ 1 м3 4,9 6,85 33,57 5,66 27,7 6,21 30,4 5 СНиП 4.02−91 Сб.1 Работа на отвале 1 м³ 52,7 0,023 1,21 0,007 0,37 0,23 12,12 6 СНиП 4.02−91 Сб.1 Засыпка котлованов бульдозерами 1 м³ 52,7 0,05 2,64 0,009 0,47 0,41 21,61 Всего С=64,43 Ч=30,65 К=156,67 Накладные расходы от прямых затрат, %=64,43×0,08=5,15 руб.

Сметная стоимость Сс=64,43+5,15=69,58 руб.

Таблица 3.4

Сметная себестоимость, трудозатраты и капитальные вложения (3-й вариант)

№ п/п № расценок, сметных норм и др. Наименование работ и затрат Единица измерения Количество Стоимость, руб. Затраты труда, чел-ч Капитальные вложения, руб./год единицы общая на единицу всего Удельные на ед. изм. всего 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 СНиП 4.02−91 Сб.1 Разработка грунта с погрузкой на автосамосвалы экскавторами 1 м³ 4,7 0,22 1,03 0,035 0,165 1,5 7,05 2 СНиП 4.02−91 Сб.1 Разработка грунта в отвал экскаваторами-драглайн 1 м³ 23,9 0,14 3,35 0,027 0,654 0,85 20,3 3 СНиП 4.02−91 Сб.6 Ростверки до 5 м³ 1 м3 3,51 7,14 25,06 6,23 21,87 8,54 30,0 4 СНиП 4.02−91 Сб.5 Свайные работы 1 м³ 4,32 41,42 178,9 6,31 27,26 52,7 227,7 5 СНиП 4.02−91 Сб.1 Работа на отвале 1 м³ 23,9 0,023 0,55 0,007 0,167 0,23 5,5 6 СНиП 4.02−91 Сб.1 Засыпка котлованов бульдозерами 1 м³ 23,9 0,05 1,2 0,009 0,22 0,41 9,8 Всего С=210,1 Ч=50,34 К=300,35 Накладные расходы от прямых затрат, %=210,1×0,08=16,8 руб.

Сметная стоимость Сс=210,1+16,8=226,9 руб.

Так как грунты, лежащие выше УПВ, расположены в зоне капиллярного увлажнения (на 1 м — для суглинков) они относятся к мокрым сильно налипающим на стенки и зубья ковша. Поэтому к стоимости разработки грунтов и к нормам затрат труда вводится коэффициент, равный 1,1.

Стоимость и норма затрат труда водоотливных работ входит в стоимость и норму затрат труда разработки грунта.

Варианты решений системы основание-фундамент необходимо сравнить по приведенным затратам, себестоимости, затратам труда, объему земляных и бетонных работ. Указанные технико-экономические показатели вариантов и соотношение между ними (в процентах по отношению к показателям основного варианта, имеющего минимальный показатель приведенных затрат) записываются в табл. 3.

5.

Таблица 3.5

Технико-экономические показатели сравниваемых вариантов фундаментов (на 1 фундамент)

№ п/п Вариант системы основание-фундамент Приведенные затраты Себестои-мость Затраты труда Объем земляных работ Объем бетонных работ руб. % руб. % чел.-ч % м3% м3% 1 Фундамент на естественном основании 70,29 100 48,08 100 43,76 100 68,1 100 8,3 100 2 Фундамент на песчаной подушке 88,38 126 64,43 134 30,65 70 78 115 4,9 59 3 Свайный фундамент 262,94 374 210,1 437 50,34 115 28,6 42 7,83 94 Приведенные затраты определяются по формуле:

З=Сс+ЕнК, где Сс — себестоимость устройства фундаментов;

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

К — капитальные вложения в базу строительства.

Наивысшим экономическим эффектом (минимум приведенных затрат) отличается вариант фундамента на естественном основании.

4. Учет особых условий проектирования и строительства

4.

1.1 Для заглубленных помещений типа приямков выполним три расчета:

а) по схеме плоской задачи определим активное боковое давление грунта и воды;

б) оценим устойчивость против всплытия;

в) определим усилия для расчета прочности стенок и днища приямка.

4.

1.2 Активное боковое давление грунта на вертикальные стены ограждений допускается определять без учета сцепления, так как обратная засыпка выполняется грунтом нарушенной структуры. Характеристики этого грунта определяются через характеристики грунта ненарушенного сложения следующими соотношениями:

Горизонтальные составляющие активного давления Е, кН (на 1 пог.

м. длины стены), в пределах глубины, равной Нпр, м, определяются по формулам:

От веса грунта, кН:

от полезной нагрузки, кН:

от давления воды, кН:

где — средневзвешенное значение удельного веса грунта в пределах глубины приямка Нпр, кН/м3; γfaкоэффициент надежности по нагрузке для бокового давления грунта; γfgто же для нагрузки qn; γfwто же для давления воды (учет возможности местного повышения УПВ).

Толщина стен приямка определяется по изгибающему моменту всех горизонтальных сил относительно оси, проходящей через центр тяжести сечения 1−1 (см. рис. 14), кНм:

и поперечной силе, равной сумме всех горизонтальных сил выше сечения 1−1, кН:

Расчет прочности днища (полоса шириной 1 м рассматривается как внецентренно сжатый элемент) производится по усилиям N2−2 и M2−2, расчетном сечении 2−2 (см. рис. 14), кН:

где рассчитаны по тем же формулам, что, но вместо Нпр подставляем dn= Нпр+0.4, м, здесь 0,4 — ориентировочная толщина днища приямка, кНм.

где М — момент сил, относительно оси, проходящей через центр тяжести сечения 2−2, кНм.

Равномерно распределенная нагрузка q, кН/м2, принимается равной отпору грунта под днищем приямка:

Толщина стен принята bст=0,4 м.

4.

1.3 Расчет приямка на всплытие производится из условия:

где G1=7784,6 кН — собственный вес приямка с учетом коэффициента надежности по нагрузке γfb=0,9;

γст=1,2 — коэффициент надежности от всплытия;

Fw=(bn+2bcm)(ln+2bcm)γw (dn-dw)γfw=4190,2 кН — сила всплытия.

Условие выполняется, поэтому окончательно принимаем толщину стенки приямка равную 0,4 м.

Литература

ГОСТ 25 100–95 Грунты. Классификация.

СНиП 2.

02.01−83* Основания зданий и сооружений.-М., 2003.

СНиП 2.

02.03−85 Свайные фундаменты.-М., 1986

СНиП 2.

01.01−82 Строительная климатология и геофизика.

СНиП 2.

03.01−84* Бетонные и железобетонные конструкции.

Справочник проектировщика. Основания, фундаменты и подземные сооружения./Горбунов-Посадов; под общ ред А. С. Сорочана. Стройиздат.:М Расчет оснований и фундаментов промышленного здания. Методические указания к курсовому проектированию. НГАС, 1995

Пособие по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.

03.01−84). Госстрой СССР.

Пособие по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.

03.01−84). Госстрой СССР.

10. СНиП 2.

03.11−85 Защита строительных конструкций от коррозии.

Приложение Этот лист не печатать, а приложить сюда рисунки из автокада