Проектирование фундаментов вычислительного центра железной дороги

Проектирование фундаментов вычислительного центра железной дороги

Реферат

Проектирование фундаментов вычислительного центра железной дороги.

Ключевые слова: инженерно-геологические условия, вариантное проектирование, фундаменты мелкого заложения, свайные фундаменты, определение размеров фундамента, определение осадок фундамента, определение осадки фундамента во времени, сваебойное оборудование, отказ сваи.

Структура пояснительной записки с нумерацией разделов и подразделов соответствует требованиям стандарта университета (БрГТУ).

Пояснительная записка содержит: определение инженерно-геологических условий строительной площадки, расчёты фундаментов на естественном основании и свайного фундамента, определение осадок методам послойного суммирования и эквивалентного слоя, технико-экономическое сравнение вариантов.

Введение

В курсе «Механика грунтов, основания и фундаменты» особое внимание уделяется вопросам внедрения новейших достижений теории в практику фундаментостроения, направленных на индустриализацию, удешевление, ускорение, и улучшение качества строительства.

Целью курсового проекта по этой дисциплине является ознакомление с принципами проектирования оснований и фундаментов и закрепление теоретических знаний. При выполнении курсового проекта необходимо научиться пользоваться строительными нормами, типовыми проектами, каталогами изделий для выполнения фундаментов, а также учебной, справочной и научной литературой; рекомендуется широко использовать вычислительную технику; должны найти отражение требования стандартов единой системы конструкторской документации (ЕСКД), технико-экономического анализа, предложения по производству работ нулевого цикла, вопросы техники безопасности.

Проектирование оснований и фундаментов выполняется в соответствии с ТКП -5.01-254-2011 (02250) Основания и фундаменты зданий и сооружений.

Выбор типа оснований или конструктивных решений фундаментов выполняется на основании технико-экономических показателей, получаемых с помощью вариантного проектирования.

Выбор основания производится в зависимости от инженерно-геологических условий площадки строительства, конструктивных особенностей проектируемого здания и сооружения, возможностей местных строительных организаций. Грунты основания должны обеспечивать надежную работу конструкций зданий и сооружений при минимальных объёмах строительных работ по устройству фундаментов и сроках их выполнения. Деформации и устойчивость грунтов основания зависят от особенностей приложения нагрузки, от размеров и конструкции фундамента и всего сооружения. В свою очередь, основные размеры, конструкция фундамента и конструктивная схема сооружения назначаются в зависимости от геологического строения строительной площадки, сжимаемости слагающих её грунтов, а также от давлений, которые грунты могут воспринять. При свайных фундаментах грунты основания должны позволять максимально использовать прочность материалов свай при минимальном их сечении, длине и заглублении подошвы ростверка.

При выборе основания зданий и сооружений необходимо учитывать специальные работы: планировочные работы, водопонижение и т.д. Выполнение этих работ требует дополнительного времени и затрат и может влиять на выбор конструкций.

1. Исходные данные

Данные по геологическим изысканиям представлены в табл.1.1.

Таблица 1.1 Результаты определения физических характеристик грунтов

Рисунок 1.1 Скважина №1, 2

Рисунок 1.2 Разрез 1-1 (Вычислительный центр)

Рисунок 1.3 Схема расположения скважин

Рисунок 1.4 План здания на отм.0.000 (Вычислительный центр)

Таблица 1.2 Сводная таблица расчётных сечений

2. Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки

Исходный материал для проектирования фундаментов - данные инженерно-геологических условий строительной площадки и физико-механические характеристики грунтов, используемых в качестве оснований, даны в табл.1.1.

Скважина №1

слой -почва (r=1.55 т/м3)

слой Глубина отбора 2.0м

. Наименование песчаного грунта определяем по табл.Б.1 [3].

Таблица 2.1 Гранулометрический состав грунта

Масса частиц крупнее 0.1 мм составляет более 80 % (а именно - 80%). Грунт - песок мелкий.

. Определяем плотность грунта в сухом состоянии по формуле:

 ,                                                                        (2.1)

где -плотность грунта, (табл.1.1);

-природная влажность, %(табл.1.1).

.

. Определяем коэффициент пористости грунта по формуле:

                                                                                         (2.2)

Где -плотность частиц грунта, (табл.1.1).

По табл.Б.3 [3] устанавливаем, что песок мелкий рыхлый, т.к. е=0.79 > 0.75.

. Определяем степень влажности по формуле:

                                                                                (2.3)

где rW = 1.0 т/м3 - плотность воды.

Согласно табл.Б.4 [3] - песок насыщенный водой, т.к. 0.8 ≤ Sr=0.95 ≤ 1.0.

. Определяем среднее значение по слою грунта динамического зондирования (согласно рис. 1.1):

.

По табл.Б.6 [3] устанавливаем, что песок мелкий, малопрочный, т.к.

 < 2.2МПа.

. По табл.Б.12 [3] определяем показатели прочности грунта:

jn; Cn не нормируются.

. Модуль общей деформации находим по табл.Б.14 [3]:

Е не нормируется.

. Определяем расчетное сопротивление R0 по табл.Б.15 [3]:

R0 не нормируется.

Вывод:

Песок мелкий малопрочный, для которого нормативные значения механических характеристик грунтов не нормируются.

3 слой Глубина отбора 5.0м

. Наименование глинистых грунтов определяем по числу пластичности:

 = wL - wP, %                                                                                (2.4)

где    wL-влажность на границе текучести , % (табл.1.1);

wP- влажность на границе раскатывания ,% (табл.1.1).

JP = 36.0 - 22.0 = 14% .

Согласно табл.Б.2 [3] данный глинистый грунт является суглинком, т.к.

< JP = 14 ≤ 17.

. По показателю текучести определяем состояние суглинка:

                                                                                    (2.5)

где -природная влажность, % (табл.1.1);

wP- влажность на границе раскатывания , % (табл.1.1);

wL- влажность на границе текучести, % (табл.1.1).

Согласно табл.Б.5 [3] суглинок полутвердый, т.к. 0 ≤ JL =0.21 ≤0.25.

. Определяем плотность грунта в сухом состоянии по формуле 2.1:

. Определяем коэффициент пористости грунта по формуле 2.2:

5. Определяем среднее значение по слою грунта динамического зондирования (согласно рис. 1.1):

.

По табл.Б.7 [3] устанавливаем, что суглинок, прочный, т.к. 2.8МПа < < 8.3МПа.

. По табл.Б.13 [3] определяем показатели прочности грунта:

jn = 19.3°; Cn=24кПа.

. Модуль общей деформации находим по табл.Б.14 [3]:

Е =13.3МПа

. Определяем расчетное сопротивление R0 по табл.Б.15 [3]:

R0 = 205кПа.

Вывод

Cуглинок полутвердый:

Е =13.3 МПа; jn = 19.3°; Cn = 24 кПа; R0 = 205кПа.

4 слой Глубина отбора 9.0м

. Наименование песчаного грунта определяем по табл.Б.1 [3].

Таблица 2.2 Гранулометрический состав грунта

Масса частиц крупнее 0.25 мм составляет более 50 % (а именно - 55%). Грунт - песок средней крупности.

. Определяем плотность грунта в сухом состоянии по формуле 2.1:

.

. Определяем коэффициент пористости грунта по формуле 2.2:

По табл.Б.3 [3] устанавливаем, что песок средней крупности средней плотности, т.к. 0.55 ≤е=0.59 ≤ 0.7.

. Определяем степень влажности по формуле 2.3:

Согласно табл.Б.4 [3] - песок влажный, т.к. 0.5 < Sr=0.77 ≤ 0.88.

. Определяем среднее значение по слою грунта динамического зондирования (согласно рис. 1.1):

.

По табл.Б.6 [3] устанавливаем, что песок средней крупности, средней прочности, т.к. 2.8МПа ≤ ≤ 14МПа.

. По табл.Б.12 [3] определяем показатели прочности грунта:

jn = 35.2°; Cn=1.15кПа.

. Модуль общей деформации находим по табл.Б.14 [3]:

Е =23МПа

. Определяем расчетное сопротивление R0 по табл.Б.15 [3]:

R0 = 356.4кПа.

Вывод

Песок средней крупности средней прочности влажный:

Е =23МПа; jn = 35.2°; Cn = 1.15 кПа; R0 = 356.4кПа.

5 слой Глубина отбора 13.0м

. Наименование глинистых грунтов определяем по числу пластичности по формуле 2.1:

JP = 38.0 - 23.0= 15.0%.

Согласно табл.Б.2 [3] данный глинистый грунт является суглинком, т.к. 7 < JP = 15.0 ≤ 17

. По показателю текучести определяем состояние суглинка по формуле 2.2:

.

Согласно табл.Б.5 [3] суглинок полутвердый, т.к. 0 ≤ JL =0.2 ≤0.25.

. Определяем плотность грунта в сухом состоянии по формуле 2.1:

.

. Определяем коэффициент пористости грунта по формуле 2.2:

5. Определяем среднее значение по слою грунта динамического зондирования (согласно рис. 1.1):

.

По табл.Б.7 [3] устанавливаем, что суглинок, прочный, т.к. 2.8МПа < < 8.3МПа.

. По табл.Б.13 [3] определяем показатели прочности грунта:

jn = 20.3°; Cn=25.5кПа.

. Модуль общей деформации находим по табл.Б.14 [3]:

Е =14.5МПа

. Определяем расчетное сопротивление R0 по табл.Б.15 [3]:

R0 = 225кПа.

Вывод

Суглинок полутвердый, для которого

Е =14.5 МПа; jn = 20.3°; Cn = 25.5 кПа; R0 = 225кПа.

Таблица 2.3 Сводная таблица физико-механических характеристик грунтов

После проведения оценки инженерно-геологических условий площадки строительства можно сделать вывод. Как видно из инженерно-геологического разреза залегание грунтов согласное, отсутствуют включения структурно неустойчивых, посадочных и слабых грунтов.

ü  Первый слой представлен почвенным слоем.

ü  Вторым слоем является песок мелкий малопрочный, не имеет физико-механических характеристик, значит, в этот слой нельзя заглублять фундаменты на естественном основании. Но можно выполнить фундамент на искусственном основании.

ü  Третьим слоем является суглинок полутвердый прочный, который может служить основанием под фундаменты на естественном и искусственном основании. Этот слой грунта может служить основанием под свайный фундамент.

ü  Четвертый слой - песок средней крупности средней прочности влажный.

ü  Пятый слой - суглинок полутвердый прочный. Этот слой грунта является водоупором. Может служить основанием под свайный фундамент и рассматривается как неэкономичный вариант для фундаментов мелкого заложения и фундаментов на искусственном основании.

Построение инженерно-геологического разреза

Инженерно-геологический разрез представляет собой изображенное на бумаге вертикальное сечение верхней части земной коры, на котором показана последовательность залегания, мощность грунтов разного металогического состава, а также уровень подземных вод.

Исходные данные для построения инженерно-геологического разреза находятся в таблице 1.1 исходных данных.

Разрез строится по 2 скважинам, расположение которых и, соответственно, расстояние между которыми даны на плане строительной площадки (рис. 1.3).

Результат бурения и полевых визуальных определений представлены в виде геологических разрезов скважин (колонок).

Скважины расположены друг от друга на расстоянии 36,0 м. Принимаем планировочную отметку земли исходя из равенства объемов выемки и насыпки 154.25 м, что соответствует относительной отметке -0.500м.

фундамент свайный мелкий заложение

3. Расчет фундаментов мелкого заложения на естественном основании

.1 Сечение 2-2

Т.к. расчетное сечение расположено от скважины №1на расстоянии 18.0м, то отметка земли 154.25м, мощности слоев принимаем согласно инженерно-геологического разреза.

NII=1916.4кН, MII=83.5кНм, QII=31.5кН.

3.1.1 Определение глубины заложения

Глубина заложения фундамента устанавливается с учетом инженерно-геологических условий площадки строительства, необходимости исключения возможности промерзания пучинистого грунта под подошвой фундаментов и конструктивных особенностей возводимого здания. Минимальная глубина заложения подошвы фундамента во всех грунтах, кроме скальных, должна быть, как правило, на 0,5 м ниже уровня планировки.

. Определяем нормативную глубину сезонного промерзания для города Ростов на Дону по рис. В.1 [3]:

где отношение 0.28/0.23 принято для песка мелкого.

Определяем расчётную глубину промерзания по формуле:

 м                                                                                 (3.1)

где kh - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения:

по табл. 5.3[6] при t=15°С в здании с подвалом коэффициент:

kh=0.6x1.15=0.69;

.15 - повышающий коэффициент при температуре выше 10°С;

df1=0.69x1,09=0.76м.

2. Глубина заложения фундаментов для отапливаемых сооружений из условия недопущения морозного пучения грунтов основания должна назначаться для фундаментов внутренних колонн независимо от расчетной глубины промерзания.

3. Т.к. 1 слой (песок мелкий малопрочный) является ненесущим, заглубление принимаем во 2 слой (суглинок полутвердый JL=0.21) на 0.2м.

. Принимаем верхний обрез фундамента на отметке -3.100м.

Минимальная высота фундамента: с учётом глубины заделки колонны сечением 0.4х0.6м в стакан (0.6м), возможности рихтовки (0.05м) её, минимальной высоты ступени 0.3м.

Нmin=0.6+0.05+0.3=0.95м.

Вывод.

Заглубляемся во 2 слой на 0.2м. Тогда отметка низа подошвы фундамента -4.700м. Высота фундамента:

H=4.7-3.1 = 1.6м > Нmin=0.95м.

Окончательно принимаем глубину заложения фундаментов:

.

Рисунок 3.1.1 Определение глубины заложения

3.1.2 Определение размеров подошвы фундамента

Определяем площадь подошвы фундамента в плане по формуле

,м2                                                                            (3.2)

где NII - расчётная нагрузка по обрезу фундамента, кН (табл.1.2);

R0 - расчётное сопротивление грунта основания, кПа (табл. 2.3);

gср - среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах ( принимаем gср=20…22кН/м3);

При определении размеров подошвы прямоугольного фундамента поступаем следующим образом:

а) задаемся коэффициентом отношения сторон в пределах 1.2…1.6 :

;

б) определяем ширину фундамента по формуле

                                                                                             (3.3)

Определяем расчётное сопротивление грунта по формуле:

,кПа   (3.4)

·    При вычислении R значения характеристик j||, g||,с|| и коэффициентов gc1, gc2 принимаем для слоя грунта, находящегося под подошвой фундамента до глубины zr=0.5b=0.5×3.6=1.8м;

·    gc1, gc2 - коэффициенты условий работы (табл. В.2[3]) :

gc1 = 1.25 для суглинка при JL=0.21 < 0.25,

gc2 =1.1 при L/H=36.0/26.4=1.36;

·    Mg, Mq ,Mc - коэффициенты, принимаемые в зависимости от угла внутреннего трения (табл. 2.3):

 по табл. B.3 [3]: Mg= 0.484, Mq=2.937, Mc=5.53;

·    kz - коэффициент, принимаемый равным 1 при bÐ10м;

·        k = 1 - коэффициент надёжности, т.к. значения j и с определены непосредственными испытаниями;

·        g|| - осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м3 :

кН/м3;

·    c|| - расчётное значение удельного сцепления грунта, кПа (табл.2.3):

 24.0кПа;

·    g||‘ - расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м3 :

·        - приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, м;

                                                                             (3.5)

где hs- толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м (рис.3.1.1):

hcf- толщина конструкции пола подвала, м(рис.3.1.1):

γcf- расчетное значение удельного веса материала пола подвала, кН/м3;

·        db - глубина подвала (-т.к. ширина подвала менее 20м, а глубина более 2м);

Уточняем значение ширины подошвы при R = 425.8кПа по ф-ле 3.2 и 3.3:

Уточняем значение R по формуле 3.4:

Определяем длину фундамента:

Принимаем длину фундамента 3.0м.

Проверяем выполнение условий по формуле:

                                                         (3.6)

;

;

.6%<10%;

Условия, необходимые для расчёта по деформациям выполняются. Недонапряжение составляет менее 10%.

Следовательно, размеры фундамента подобраны верно.

.1.3 Конструирование тела фундамента

Принимаем конструкцию стаканного типа с подколонником. Толщину стенок стакана назначаем по верху 225мм, что больше 150мм для фундаментов с армированной частью.

Зазор между колонной и стаканом 75мм. Т.к. размеры колонны в плане 0.6x0.4м, то размеры подколонника в планеcf =400+2x225+ 2x75= 1000мм,

ℓcf =600+2x225+ 2x75= 1200мм.

Глубину стакана назначаем 650мм.

Вынос ступени:

С1 = (ℓ - ℓcf)/ 2= (3.0 - 1.2)/ 2= 0.9м,

С2 = (b - bcf)/ 2= (2.0 - 1.0)/ 2= 0.5 м.

Принимаем 2 ступени высотой 0.3м.

Конструкция тела фундамента см. рис. 3.1.2.

Рисунок 3.1.2 Фундамент монолитный (опалубочный чертеж)

.1.4 Расчёт фундаментов по деформациям

Расчёт осадки фундамента производится исходя из условия

 м                                                                               (3.7)

где    S - величина конечной осадки отдельного фундамента, определяемая расчётом, см;

Su- предельная величина осадки основания фундаментов зданий и сооружений, см (по табл.В.4 [3] Su =10см).

Для определения осадки фундамента составляем схему, показанную на рис. 3.1.3.

Рисунок 3.1.3 К определению осадок

Для расчёта используем метод послойного суммирования.

Определяем вертикальные напряжения от собственного веса грунта на границе слоёв в характерных горизонтальных плоскостях по формуле:

кПа                                                                            (3.8)

где    gI - удельный вес грунта i-го слоя, кН/м3 (табл.2.3);

hi - толщина i-го слоя грунта, м (рис.3.1.3).

·    На подошве растительного слоя:

·    На отметке уровня грунтовых вод:

·    На подошве 1-го слоя (песок мелкий) с учётом взвешивающего действия воды:

, кН/м3                                                                         (3.9)

где еi - коэффициент пористости i-го слоя (табл.2.3);

gsi - удельный вес частиц грунта i-го слоя, кН/м3(табл.2.3);

gw = 10кН/м3 - удельный вес воды.

;

·    Ниже залегает суглинок полутвердый, который является водоупором, т.е. необходимо учесть давление столба воды.

·    На подошве фундамента :

·    На подошве 2-го слоя (суглинок полутвердый):

·    На подошве 3-го слоя (песок средней крупности):

·    На кровле 4-го слоя (суглинок полутвердый):

Определяем дополнительное (к природному) вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента и строим эпюру ;

, кПа                                                                          (3.10)

где среднее давление на уровне подошвы фундамента, кПа.

Толщу грунта ниже подошвы фундамента разбиваем на слои, не более :

Значения рассчитываются по формуле:

,кПа                                                                             (3.11)

где коэффициент, принимаемый по таб. В.5[3] в зависимости от формы подошвы фундамента и относительной глубины

Определяем осадку каждого слоя основания по формуле:

,см                                                                              (3.12)

где безразмерный коэффициент для всех видов грунтов

среднее дополнительное вертикальное напряжение в том слое грунта, кПа.

Вычисления сводим в таблицу 3.1.1.

Таблица 3.1.1 К расчёту осадок

Нижняя граница сжимаемой зоны (В.С.) находится на горизонтальной плоскости, где соблюдается условие:

                                                                                       (3.13)

Это условие соблюдается на глубине от подошвы фундамента.

Осадка основания

3.1.5 Расчёт осадки фундамента во времени

Осадку, происходящую за определённое время, определяем по формуле:

= S×u, (см)                                                                             (3.14)

где S - конечная осадка, см ();- степень уплотнения, определяемая по табл. 5.15 [10].

Определяем расчётную схему:

ф1 = 11×10-3м/с > kф2 =8×10-8м/с < kф3 =19×10-3м/с,

где kфi - коэффициент фильтрации i-го слоя грунта, м/с (табл.1.1).

Т.к. в пределах сжимаемой толщи залегают слои хорошо фильтрующего грунта наименьшей водонепроницаемостью обладает средний слой, считаем, что вода отжимается вверх и вниз и расчет ведем по первой схеме.

Путь фильтрации воды при двухсторонней фильтрации составит:=0.5H=0.5x4.9 =2.45м.

Определяем коэффициент фильтрации грунта для слоистого основания:

                                                                              (3.15)

где Н - сжимаемая толща грунта, м (рис.3.1.3).

Определяем коэффициент консолидации по формуле:

                                                                         (3.16)

 - коэффициент относительной сжимаемости, МПа-1 определяется по формуле:

                                                                                 (3.17)

Т.к. в пределах сжимаемой толщи находится несколько слоев грунта, то коэффициент относительной сжимаемости определяем как средневзвешенный по формуле:

                                                                        (3.18)

                                                                                    (3.19)

где  - коэффициент Пуасcонна, для песка, супеси-0.3, для суглинка-0.35, для глины-0.4, принимаем согласно(8).

.

Определяем значение показателя Т:

                                                                                  (3.20)

.

Полученные данные сводим в таблицу 3.1.2.

Таблица 3.1.2 К расчёту осадки фундамента во времени

По полученным данным строим зависимость осадки во времени - рис.3.1.4.

Рисунок 3.1.4. Построение зависимости осадки во времени

3.1.6 Армирование фундамента

Фундамент выполняем из бетона класса С 16/20.

Толщина защитного слоя бетона для рабочей арматуры подошвы фундаментов принимается равной 80 мм. Армирование подколонника осуществляем пространственными самонесущими каркасами, собираемыми из плоских сеток С3.

Поперечное армирование подколонника осуществляем в виде сеток С2, расстояние между которыми не более четверти глубины стакана (0.25d = 0.25×0.65 =0.1625мм) и не более 200мм.

Принимаем шаг сеток 150мм и количество 5шт. Диаметр арматуры сеток должен быть не менее 8мм и 0.25d продольной арматуры. Принимаем 4Ø8 S240. Армирование подошвы фундамента осуществляем сварной сеткой из арматурной стали класса S400 - в продольном и поперечном направлении Ø10 S 400 с шагом 200мм. Арматурная сетка С1 устанавливается с защитным слоем 35мм. Продольная арматура 4Æ12 S400 стенок стакана устанавливается внутри ячеек сеток поперечного армирования.

Рисунок 3.1.5 Фундамент монолитный (арматурный чертеж)

3.2 Сечение 3-3

Т.к. расчетное сечение расположено от скважины №1на расстоянии 12.0м, то отметка земли 154.35м, мощности слоев принимаем согласно инженерно-геологического разреза (рис.2.1).

NII=370.2кН/м.п.

.2.1 Определение глубины заложения

Рисунок 3.2.1 Определение глубины заложения

1. Глубина заложения фундаментов для отапливаемых сооружений из условия недопущения морозного пучения грунтов основания должна назначаться для фундаментов внутренних стен независимо от расчетной глубины промерзания.

. Принимаем заглубление в несущий слой на 0.2м.

. Принимаем верхний обрез фундамента на отметке -0.350.

Высота фундамента составит: 6 стеновых блоков высотой 0.6м, 1 стеновой блок высотой 0.3м, монолитный пояс высотой 0.1м, фундаментная плита высотой 0.3м.

Нф=0.6×6+0.3+0.1+0.3=4.3м.

Подошва фундамента находится на отм. -4.650м, т.е. глубина заложения составит:

df = 4.65 - 0.5 = 4.15м.

.2.2 Определение размеров подошвы фундамента

Определяем площадь подошвы фундамента в плане по формуле3.1.1:

Ширина ленточного фундамента под стену, когда подсчет нагрузок производится на 1 пог. м длины фундамента равна:

, м                                                                                          (3.21)

Определяем расчётное сопротивление грунта по формуле3.4:

·  zr=0.5b=0.5x3.0=1.5м.

·        gc1 = 1.25 для суглинка при JL=0.21 < 0.25,

·        gc2 =1.04 при L/H=36.0/12.0=3.0;

·        по табл. В.3[3]: Mg= 0.484, Mq=2.937, Mc=5.53;

·        кН/м3;

·        24.0кПа;

·       

·        .

Уточняем значение ширины подошвы при R = 332.0кПа по формуле 3.2 и 3.21:

Уточняем значение R по формуле 3.4:

Проверяем выполнение условие по формуле 3.6:

Условие, необходимое для расчёта по деформациям выполняется. Недонапряжение составляет менее 10%.

Т.к. ширина подошвы не соответствует стандартной, необходимо проектировать прерывистый фундамент.

3.2.3. Расчет на прерывистость

Коэффициент повышения расчетного сопротивления kd =1.0 по табл. 5.14[5].

Коэффициент превышения расчетного сопротивления kd =1.07 по табл. 5.15[5].

Принимаем kd =1.0.

Площадь фундамента А=Lхb =37.2x1.3=48.36м2.

Суммарная площадь плит Ав= А/ kd =48.36/1.0=48.36м2.

Число плит в прерывистом фундаменте:

 шт.

Принимаем n=15шт.:

шт. - ФЛ 14.24-3, 1шт. - ФЛ 14.12-3.

Расстояние между плитами:

м <0.7x1.18=0.826м (0.9м).

Фактическое давление под подошвой фундаментной плиты:

кПа.

Фактический коэффициент превышения расчетного сопротивления:

Принимаем фундаментную плиту ФЛ 14.24-3.

Рисунок 3.2.2 Фундаментная плита ФЛ 14.24-3 (опалубочный чертеж)

3.2.4 Расчёт фундаментов по деформациям

Расчёт осадки фундамента производится исходя из условия 3.7.

Для определения осадки фундамента составляем схему, показанную на рис. 3.2.3.

Для расчёта используем метод послойного суммирования. Определяем вертикальные напряжения от собственного веса грунта на границе слоёв в характерных горизонтальных плоскостях по формуле 3.8:

Рисунок 3.2.3 К определению осадок

·  На подошве растительного слоя:

·  На отметке уровня грунтовых вод:

·  На подошве 1-го слоя (песок мелкий) с учётом взвешивающего действия воды:

;

·  Ниже залегает суглинок полутвердый, который является водоупором, т.е. необходимо учесть давление столба воды.

·  На подошве фундамента :

·  На подошве 2-го слоя (суглинок полутвердый):

·  На подошве 3-го слоя (песок средней крупности):

·  На кровле 4-го слоя (суглинок полутвердый):

Определяем дополнительное (к природному) вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента и строим эпюру  по формуле 3.10:

Толщу грунта ниже подошвы фундамента разбиваем на слои, не более :

Значения рассчитываются по формуле 3.11.

Определяем осадку каждого слоя основания по формуле 3.12.

Вычисления сводим в таблицу 3.2.1.

Таблица 3.2.1 К расчёту осадок

Условие (3.13) соблюдается на глубине от подошвы фундамента.

Осадка основания .

3.2.5 Расчёт осадки фундамента во времени

Осадку, происходящую за определённое время, определяем по формуле 3.14.

Путь фильтрации воды при двухсторонней фильтрации составит:=0.5H=0.5x6.0 =3.0м.

Определяем коэффициент фильтрации грунта для слоистого основания по формуле 3.15:

Определяем коэффициент консолидации по формуле 3.16…3.19:

.

Определяем значение показателя Т по формуле 3.20:

.

Полученные данные сводим в таблицу 3.2.2.

Таблица 3.2.2 К расчёту осадки фундамента во времени

Используя полученные данные, строим зависимость осадки во времени - рис.3.2.4.

Рисунок 3.2.4. Построение зависимости осадки во времени

.2.6 Армирование фундамента

Фундаментная плита выполняется из бетона класса С16/20.

Плиты армируются отдельными сварными сетками с рабочей арматурой класса S400 и распределительной класса S240. Защитный слой бетона 80мм.

Рисунок 3.2.5 Фундаментная плита ФЛ 14.24-3 (арматурный чертеж)

3.3 Технология производства работ

. До начала земляных работ по разработке котлована срезаем растительный слой и планируем строительную площадку бульдозером Д-271, возводим временные здания и сооружения, необходимые на период производства работ, устраиваем временное электроосвещение строительной площадки. Плодородный слой почвы перемещаем в специально выделенные места, где складируем для последующего использования.

. Геодезическую разбивочную основу создаем выносом на местность продольных и поперечных осей, определяющих положение на местности возводимого здания. В качестве этих осей принимают главные от здания. Разбивка земляного сооружения в плане выполняется по разбивочному чертежу, привязанному к сетке координат или другой основе.

. Разработка котлована

Рисунок 3.3.1 Разработка котлована

В данном проекте разработка грунта под фундамент выполняется в виде котлованов под монолитный фундамент ФМ1 (отметка низа котлована -4.450…-4.950) и в виде котлована под подвал (Ñ-4.450…-4.950). Ширина по дну с учетом ширины конструкции фундаментов и необходимостью спуска людей с добавлением 0,6м. Котлован и траншеи разрабатываются экскаватором Э-5015А, оборудованным обратной лопатой с ковшом ёмкостью 0.65 м3.

Допустимая недоработка грунта в основании котлована экскаватором Э-5015А - 15 см.

. Так как уровень грунтовых вод высокий необходимо выполнить водопонижение 1000…1200мм.

Рисунок 3.3.1 Схема иглофильтрового способа понижения уровня грунтовых вод

Водопонижение выполняем при помощи иглофильтров. Иглофильтровый способ искусственного понижения УГВ основан на использовании иглофильтровых установок, состоящих из стальных труб с фильтрующим звеном в нижней части (иглофильтр), водосборного коллектора на поверхности земли c самовсасывающего вихревого насоса с электродвигателем. Стальные трубы погружают в обводненный грунт по периметру котлована или вдоль траншеи.

Удаление атмосферных осадков с поверхности дна котлована обеспечиваем устройством продольного уклона - 0.003.

. Выполняем крепление стенок деревянными щитами с опорными стойками. Опорные стойки крепят с помощью металлических оттяжек или деревянными схватками с анкерными сваями, забиваемых за пределами призмы обрушения.

. Автомобили-самосвалы, подаваемые под погрузку грунта, устанавливают по заранее поставленным вешкам с таким расчётом, чтобы угол поворота экскаватора для разгрузки ковша при рытье котлована был не более 40°.

. Под возведение монолитных железобетонных столбчатых фундаментов после разработки грунта устанавливается опалубка. Конструкция опалубки должна обеспечить достаточную прочность, надёжность, простоту монтажа, демонтажа её элементов, возможность укрупнённой сборки.

. Монтаж арматуры выполняем укрупнёнными элементами. После установки арматуры должны быть обеспечены предусмотренные проектом толщина защитного слоя и расстояние между рядами арматуры. Арматура фундаментов монтируется из сеток, заранее изготовленных в арматурном цехе.

. При бетонировании смесь подаем прямо из самосвала в виброметатель и затем по вибролатку или виброхоботу транспортируем непосредственно в опалубку. После того, как бетонная смесь попала в опалубку фундамента, её необходимо уплотнить. В процессе твердения необходим тщательный уход за бетоном.

. При распалубке железобетонных конструкций необходимо плавно демонтировать опалубку, предварительно ослабляя клинья или винты под стойками и сохраняя для дальнейшего использования элемента инвентарной опалубки. Распалубливание конструкции фундамента производим при достижении бетоном 50% - й проектной прочности (3 суток).

. Фундаментные блоки складываем в штабеля не более чем в 4 ряда. Общая высота штабеля должна быть не более 2,5 м. Штабели располагаем вне призмы обрушения, но не ближе 1 м от бровки котлована. Расстояние от складируемых элементов до края дорог должно быть также не менее 1 м. Расстояние между смежными штабелями должно быть не менее 20 см. В продольном направлении устраиваем через каждые два штабеля проходы шириной не менее 0,7 м. Поперечные проходы шириной 1 м устраиваем не реже чем через 25 м.

Монтаж сборных элементов подземной части здания выполняется стреловым краном КС5363. При монтаже конструкций подземной части здания монтажные элементы перед началом их установки раскладываем на открытой приобъектной площадке около стоянки крана.

Монтаж начинаем с установки маячных блоков по углам и в местах пересечения стен на расстоянии 20-30 м друг от друга. правильность установки по осям маячных блоков проверить по осевым рискам. После укладки маячных блоков шнур-причалку (натянутый на грани фундаментной ленты) поднимаем до уровня верхнего наружного ребра блоков и по ней распологаем все промежуточные блоки.

Ленточные фундаменты доставляем на объект с завода ЖБИ. Все элементы ленточных фундаментов укладываем на цементном растворе толщиной 20мм.

. До нанесения гидроизоляционных покрытий выравниваем неровности, заделываем раковины и углубления цементным раствором. Изолируемые поверхности высушиваем в естественных условиях.

Вертикальную гидроизоляцию поверхностей стен в подземной части здания, соприкасающихся с грунтом, осуществляем нанесением горячего битума за два раза при помощи универсальной удочки.

. После устройства вертикальной гидроизоляции засыпаем пазухи котлована бульдозером Д-271 на базе трактора С-80 с тщательным послойным уплотнением грунта пневматическими трамбовками с квадратными башмаками.

Засыпку пазух дна котлована выполняем только после подписания акта о сдаче работ нулевого цикла.

4. Расчет свайных фундаментов

.1 Сечение 2-2

Т.к. расчетное сечение расположено от скважины №1на расстоянии 18.0м, то отметка земли 154.25м, мощности слоев принимаем согласно инженерно-геологического разреза (рис.2.1).

NII=1916.4кН, MII=83.5кНм, QII=31.5кН.

.1.1 Определение глубины заложения ростверка, длины сваи

Рисунок 4.1.1 К определению глубины заложения ростверка и несущей способности сваи

Глубина заложения ростверка устанавливается аналогично п.3.1.1, не зависит от грунтовых условий и определяется по конструктивным соображениям.

Верхний обрез фундамента на отм.-3.100м.

Высоту ростверка принимаем с учетом заделки колонны 0.65м и высоты плитной части 0,3м. Принимаем высоту ростверка 950мм.

Тогда отметка низа подошвы фундамента -4.050м.

Глубина заложения     d=4.05 - 0.5 = 3.55м.

Определяем длину сваи по формуле:

                                                                                 (4.1)

где  глубина заделки сваи в ростверк,  (принимаем заделку свай  и 250мм заделку выпусков арматуры сваи).

 расстояние от подошвы ростверка до кровли несущего слоя грунта (песок средней крупности),

 заглубление в несущий слой, м .

4.1.2 Определение несущей способности сваи

Несущую способность забивной, защемленной в грунте сваи, работающей на сжимающую нагрузку, по результатам ударного динамического зондирования (Fd), кН, определяем по формуле:

 кН                                                                                (4.2)

где Fu - частное значение предельного сопротивления сваи в точке зондирования, кН,- число точек зондирования (n=1), шт;

γg - коэффициент безопасности по грунту, устанавливаемый в зависимости от изменчивости полученных частных значений предельных сопротивлений сваи (Fu) γg=1.

Частное значение предельного сопротивления защемленной в грунте сваи в точке ударного динамического зондирования (Fu), кН, определяем по формуле:

 кН                                                                       (4.3)

где  - среднее значение предельного сопротивления грунта под нижним концом сваи по данным ударного динамического зондирования в рассматриваемой точке, МПа;

А - площадь поперечного сечения забивной сваи, м2:

- среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи по данным ударного динамического зондирования в рассматриваемой точке, МПа (ф-ла 4.5);

h     - глубина погружения сваи в грунт, м (рис.4.1.1);     - периметр поперечного сечения ствола сваи, м:

.

Среднее значение предельного сопротивления грунта под нижним концом сваи по данным ударного динамического зондирования в рассматриваемой точке (), МПа, определяем по формуле:

 МПа                                                                                   (4.4)

где qdi - удельное сопротивление i-го слоя грунта в пределах участка (z) под нижним концом забивной сваи, МПа, определяемое в зависимости от полученного из опыта условного динамического сопротивления грунта (pd) по таблице Г.8 [3];

zi - толщина i-го слоя грунта в пределах участка z, м (рис.4.1.1);

z - участок, расположенный в пределах одного диаметра (d=0.4м) выше и четырех диаметров (4d=1.6м) ниже отметки нижнего конца проектируемой сваи, м (рис.4.1.1).

Среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи по данным ударного динамического зондирования в рассматриваемой точке (), МПа, определяем по формуле:

 МПа                                                                         (4.5)

Где - среднее значение удельного сопротивления грунта i-го слоя в пределах участка (h) на боковой поверхности сваи, МПа, определяемое в зависимости от полученного из опыта условного динамического сопротивления грунта (рd) по таблице Г.8 [3];

hi - толщина i-го слоя грунта в пределах глубины h погружения на боковой поверхности сваи, м (рис.4.1.1);

h - глубина погружения сваи, м (h =4.7м, рис.4.1.1).

Определяем предельное удельное сопротивление грунта под нижним концом сваи (Rd) по данным динамического зондирования в рассматриваемой точке по формуле 4.1.7:

pd=5.4кПа (см. п.2 слой 4) по табл. Г.8 [3] для песчаных грунтов qd= 3.667МПа;

Определяем среднее значение предельного удельного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи  по формуле 4.5:

pd=1.2кПа (см.п.5, слой 2) по табл. Г.8[3]       fd2= 0.68×10-2МПа;

pd=3.2кПа (см.п.5 слой 3) по табл. Г.8[3]        fd2= 3.975×10-2МПа;

pd=5.4кПа (см.п.5 слой 4) по табл. Г.8[3]        fd3= 2.56×10-2МПа;

Определяем частное значение предельного сопротивления забивной висячей сваи в точке зондирования по формуле 4.3:

Fu = 3.667 · 0,16 + 3.28·10-2 · 4.7 · 1,6 = 0,8336 МН,

так как произведено одно испытание, то Fu = Fd = 833.6кН;

Определяем расчётное усилие на сваю по материалу:

м = φ(gc·gm·fcd ·Ab + ga· fyd ·As)                                                 (4.6)

где j - коэффициент продольного изгиба, принимаемый равным j = 1;

gс - коэффициент условий работы (gс = 1,0 для свай с размером поперечного сечения более 300 мм);

gm - коэффициент условий работы бетона, принимаемый gm =1;

fcd - расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, зависящее от его класса, кПа (таблица Г.12[3]):

С16/20

Ab - площадь поперечного сечения (бетона) сваи, м2

fyd - расчетное сопротивление сжатию арматуры, кПа (таблица Г.13[3]):

АS - площадь поперечного сечения сжатой арматуры, м2 (таблица Г.14[3]):

Определив расчетные (допускаемые) нагрузки на сваю по грунту и материалу, для дальнейших расчетов принимаем меньшую из двух.

Расчётная допустимая нагрузка на сваю по формуле:

кН                                                                                       (4.7)

где    gк =1.3 - коэффициент надежности для промышленных и гражданских зданий (п.5.9 [11]).

4.1.3 Определение количества свай в кусте

Предварительно количество свай в фундаменте определяют по формуле:

                                                                                            (4.8)

где NI - расчетная нагрузка на фундамент, кН (табл.1.2).

где gf =1,2, т.к. определение нагрузки на сваю производится из расчета несущей способности грунта.

Количество свай для отдельно стоящих фундаментов округляют до целого числа.

Количество свай для отдельно стоящих фундаментов округляем до целого числа. Оставляем для дальнейших расчётов 4 сваи.

Расстояние между сваями .

Расстояние от края ростверка до геометрической оси сваи принимаем:

Ширину ростверка принимаем B=1.8м.

Длина ростверка         L=1.8м

Проектируем ростверк с подколонником. Толщину стенок поверху назначаем . Зазор между колонной и стаканом  Т.к. размеры колонны , то размеры подколонника в плане:

Глубина стакана:

Принимаем высоту плиты ростверка 300мм.

Рисунок 4.1.2. Расположение свай в ростверке

Определим нагрузку на голову сваи по формуле:

                            (4.9)

где

-расстояние от главной центральной оси подошвы ростверка до оси наиболее удаленной сваи, м (у =0.6м);-расстояние от главной центральной оси подошвы ростверка до оси каждой сваи, м (yi =0.6м);

Условие выполняется.

При заглублении сваи в следующий слой (суглинок полутвердый прочный) по расчету проходит свая С 100.40-6, т.к. сечение сваи в меньшую сторону не меняются, размеры ростверка остаются те же, для дальнейших расчетов оставляем сваю С 50.40-6.

.1.4 Армирование ростверка

Рисунок 3.1.3 Монолитный ростверк (арматурный чертеж)

Ростверк выполняем из бетона класса С 16/20.

Толщину защитного слоя бетона для рабочей арматуры подошвы фундаментов принимаем равной 80 мм.

Армирование подколонника осуществляем пространственными самонесущими каркасами, собираемыми из плоских сеток С3.

Поперечное армирование подколонника осуществляем в виде сеток С2, расстояние между которыми не более четверти глубины стакана (0.25d = 0.25x0.65 =0.1625мм) и не более 200мм. Принимаем шаг сеток 150мм и количество 5шт. Диаметр арматуры сеток должен быть не менее 8мм и 0.25d продольной арматуры. Принимаем 4Ø8 S240.

Армирование подошвы фундамента осуществляем сварной сеткой из арматурной стали класса S400 - в продольном и поперечном направлении Ø10 S 400 с шагом 200мм. Арматурная сетка С1 устанавливается с защитным слоем 35мм. Продольная арматура 4Æ14 S400 стенок стакана устанавливается внутри ячеек сеток поперечного армирования.

.1.5 Проверка условного фундамента по деформациям

Расчёт осадок свайного фундамента выполним методом эквивалентного слоя. При слоистом напластовании в пределах длины сваи lo расчетное значение угла внутреннего трения грунта jII ср принимается средневзвешенным:

,                                                                         (4.10)

Определяем ширину условного фундамента (см. рис. 4.1.3) по формуле:

                                (4.11)

Определяем вес условного фундамента по формуле:

усл = G1 + G2 + G3, кН                                                                (4.12)

где G1 , G2 , G3 - вес отдельного слоя грунта в массивном фундаменте, вес свай и ростверка, кН

Определяем расчётное сопротивление для условного фундамента по формуле 3.4:

·        для песка средней крупности; при L/H=1.36;

·       

Рисунок 4.1.4 Определение осадки

·        по т. В.3 [3]

·        d1= 4.7+0.95+0.1x22/19.27=5.76м, db=2.0м.

Проверяем выполнение условия по формуле 4.10:

 ; (кПа)                                             (4.13)

т.е. условие выполняется.

Среднее давление по подошве условного массивного фундамента по формуле:

                                                          (4.14)

 т.е. условие выполняется.

Максимальная осадка фундамента определяется по формуле:

см                                                                           (4.15)

где

при  (для песка);

По таблице 5.14 [10]

Нижняя граница сжимаемой зоны:

кПа                                                                          (4.16)

напряжение от собственного веса грунта на подошве условного фундамента, кПа.

.1.6 Расчёт осадки фундамента во времени

Осадку, происходящую за определённое время, определяем по формуле 3.14.

Т.к. в пределах сжимаемой толщи залегают слои хорошо фильтрующего грунта наименьшей водонепроницаемостью обладает средний слой, считаем, что вода отжимается вверх и вниз и расчет ведем по первой схеме.

Путь фильтрации воды при двухсторонней фильтрации составит:=0.5H=0.5x4.8 =2.4м.

Определяем коэффициент фильтрации грунта для слоистого основания по формуле 3.15:

Определяем коэффициент консолидации по формуле 3.16…3.19:

.

Определяем значение показателя Т по формуле 3.20:

.

Полученные данные сводим в таблицу 4.1.1.

Таблица 4.1.1. К расчёту осадки фундамента во времени

Используя полученные данные строим зависимость осадки во времени - рис.4.1.5.

Рисунок 4.1.5 Построение зависимости осадки во времени

4.1.7 Выбор сваебойного оборудования и определение отказа сваи

Исходя из принятой в проекте расчетной нагрузки, допустимой на сваю, определяется минимальная энергия удара по формуле:

кДж                                                                          (4.17)

где 25 Дж/кН - эмпирический коэффициент;

несущая способность сваи по грунту, кН.

По табл. Г.15, Г.16 [3] подбираем молот, энергия удара которого соответствует расчетной минимальной. Выбираем трубчатый дизель-молот с водяным охлаждением С-996. Затем, используя таблицы Г.15[3] и Г.16[3], вычисляют расчетную энергию удара молота Эр и принимают технические характеристики дизель-молота, исходя из условия Эр ≥Э.

Для трубчатых дизель-молотов расчетная энергия удара определяется:

 кДж                                                                        (4.18)

где вес ударной части молота, кН;

-фактическая высота падения ударной части для трубчатого молота, м.

Для контроля несущей способности свайных фундаментов и окончательной оценки применимости выбранного молота, определяем отказ сваи:

                              (4.19)

где остаточный отказ, равный значению погружения свай от одного удара молота, м ();

-коэффициент, принимаемый по табл. 7.1[11];

площадь сечения сваи, м2

расчетная энергия удара молота, кДж ();

несущая способность сваи, кН ();

коэффициент, принимаемый при забивке свай молотами ударного типа равный 1 (п.7.10 [11]);

 вес молота, кН ();

вес сваи и наголовника, кН.

вес масса подбабка, кН( );

 коэффициент восстановления удара при забивке железобетонных свай молотами ударного действия с применением наголовника с деревянным вкладышем  (п.7.10 [11]);

Условие выполняется.

.2 Сечение 3-3

Т.к. расчетное сечение расположено от скважины №1на расстоянии 12.0м, то отметка земли 154.35м, мощности слоев принимаем согласно инженерно-геологического разреза (рис.2.1).

NII=370.2кН/м.п.

4.2.1 Определение глубины заложения ростверка, длины сваи

Глубина заложения ростверка устанавливается аналогично п.3.1.1, не зависит от грунтовых условий и определяется по конструктивным соображениям. Глубина заложения принимается на 0,5м ниже пола подвала (п.5.2.1 [10]).

Рисунок 4.2.1 Определение глубины заложения ростверка и несущей способности сваи

Принимаем верхний обрез фундамента на отметке -0,350.

Высота фундамента составит: 4 стеновых блоков высотой 0.6м, 1 стеновой блок высотой 0.3м, монолитный пояс т.150мм, монолитный ростверк высотой 0.3м.

Нф=0.6x4+0.3+0.15+0.3=3.15м.

Подошва фундамента находится на отм. -3.500м, т.е. глубина заложения составит:

df = 3.5 - 0.5 = 3.0м.

Определяем длину сваи по формуле 4.1.1:

 заглубление в несущий слой, м .

Сваи по характеру работы принимаем конечной жесткости - по табл. Г.1 [3] С50.40-6, т.к.глубина нижнего конца сваи 9d = 9х0.4 = 3.6м <8.4м < 40d = 40х0.4 =16м.

4.2.2 Определение несущей способности сваи

Несущую способность забивной, защемленной в грунте сваи, работающей на сжимающую нагрузку, по результатам ударного динамического зондирования (Fd), кН, определяем по формуле4.2.

Частное значение предельного сопротивления защемленной в грунте сваи в точке ударного динамического зондирования (Fu), кН, определяем по формуле 4.3.

Среднее значение предельного сопротивления грунта под нижним концом сваи по данным ударного динамического зондирования в рассматриваемой точке (), МПа, определяем по формуле 4.4:

pd=5.4кПа (см. п.2 слой 4) по табл. Г.8 [3] qd= 3.667МПа;

Среднее значение предельного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи по данным ударного динамического зондирования в рассматриваемой точке (), МПа, определяем по формуле 4.5:

(см. п.5 слой 2) по табл. Г.8 [3] fd1= 0.68×10-2МПа;

pd=3.2кПа (см. п.5 слой 3) по табл. Г.8 [3] fd2= 3.975×10-2МПа;

pd=5.4кПа (см. п.5 слой 4) по табл. Г.8 [3] fd3= 2.5608×10-2МПа;

Определяем частное значение предельного сопротивления забивной висячей сваи в точке зондирования по формуле 4.3:

Fu = 3.667 · 0,16+ 3.06·10-2 · 4.9 · 1.6 = 0,8268МН,

так как произведено одно испытание, то Fu = Fd = 826.8кН;

Определяем расчётное усилие на сваю по материалу по формуле 4.1.9:

Определив расчетные (допускаемые) нагрузки на сваю по грунту и материалу, для дальнейших расчетов принимаем меньшую из двух.

Расчётная допустимая нагрузка на сваю по формуле 4.7:

Предварительно количество свай в фундаменте определяют по формуле 4.8:

Расстояние между сваями .

Расстояние от края ростверка до геометрической оси сваи принимаем:

Рисунок 4.2.2. Расположение свай в ростверке

Ширину ростверка принимаем B=0.5м.

Определим нагрузку на голову сваи:

                                                                    (4.20)

Условие выполняется.

Поэтому для дальнейших расчетов оставляем сваю С 50.40-6.

.2.3 Армирование ростверка

Ростверк выполняем из бетона класса С 16/20.

Защитный слой бетона 80мм. Армирование ростверка осуществляется плоскими каркасами, которые устанавливаются в продольном направлении ростверка. Длина каркасов принимается в пределах 6..9м, исходя из длины поставляемой стержневой арматуры и технологичности изделия. Каркасы соединяются в одно изделие с помощью накладок на сварке. Верхняя арматура - f14 S400 и нижняя - f12 S400, поперечная арматура -f6 S240 с шагом равным 0.75h =0.75x0.3 =0.225м. Все каркасы соединяются в поперечном направлении ростверка арматурой f6 S240.

При заделке верхних концов свай в плиту ростверка на высоту 50мм поперечную арматуру уложить сверху на оголовки свай.

Рисунок 4.2.3 Монолитный ростверк (арматурный чертеж)

.2.4 Проверка условного фундамента по деформациям

Рисунок 4.2.4 Определение осадки

Расчёт осадок свайного фундамента выполним методом эквивалентного слоя.

При слоистом напластовании в пределах длины сваи lo расчетное значение угла внутреннего трения грунта jII ср принимается средневзвешенным по формуле 4.10:

Определяем ширину условного фундамента (см. рис.4.2.3) по ф-ле 4.11:

Определяем вес условного фундамента по формуле 4.12:

Среднее давление по подошве условного массивного фундамента по формуле 4.14:

Определяем расчётное сопротивление по формуле 3.4:

·        для песка средней крупности; при L/H=3;

·       

·       

·        по т. В.3[3]

·        d1=4.9+0.4+0.1×22/19.28=5.414м, db=2.0м;

 т.е. условие выполняется.

Максимальная осадка фундамента определяется по формуле 4.15:

 (для песка);

По таблице 5.14 [10]

Нижняя граница сжимаемой зоны

.2.5 Расчёт осадки фундамента во времени

Осадку, происходящую за определённое время, определяем по формуле 3.14. Путь фильтрации воды при двухсторонней фильтрации составит:=0.5H=0.5x5.7 =2.85м.

Определяем коэффициент фильтрации грунта для слоистого основания по формуле 3.15:

Определяем коэффициент консолидации по формуле 3.16…3.19:

.

Определяем значение показателя Т по формуле 3.20:

.

Полученные данные сводим в таблицу 4.2.1.

Таблица 4.2.1. К расчёту осадки фундамента во времени

Используя полученные данные строим график зависимости осадки от времени - рис.4.2.5.

4.2.6 Выбор сваебойного оборудования и определение отказа сваи

Исходя из принятой в проекте расчетной нагрузки, допустимой на сваю, определяется минимальная энергия удара по формуле 4.17:

- По табл. Г.15, Г.16 [3] подбираем молот, энергия удара которого соответствует расчетной минимальной. Выбираем трубчатый дизель-молот с водяным охлаждением С-996.

Для трубчатых дизель-молотов расчетная энергия удара определяется по формуле 4.18:

Для контроля несущей способности свайных фундаментов и окончательной оценки применимости выбранного молота, определяем отказ сваи по формуле 4.19:

Условие выполняется.

.3 Технология производства работ

1. Подготовительные работы

Осуществляем планировку площадки с учетом уклонов водостока, срезаем и вывозим растительный слой мощностью 0.1-0.3м, осуществляем геодезическую разбивку осей рядов свай.

Оси выносим за пределы котлована и закрепляем на обноске. Затем нумеруем и составляем схему расположения знаков разбивки и привязки к опорной сети. Места погружения каждой сваи закрепляем инвентарными металлическими штырями.

Вертикальные отметки голов и низа ростверков контролируем по специально установленным реперам, которые привязаны к государственной геодезической сети.

. Разработка грунта.

Грунт разрабатываем механизированным способом, применяя землеройные машины- одноковшовый экскаватор.

Допустимая недоработка грунта в основании котлована экскаватором Э-4321 - 10-15 см.

Сначала экскаватором отрываем котлован, а затем бульдозером ДЗ-42 зачищаем дно котлована. Грунт при разработке котлована вывозим автомобилями-самосвалами за пределы строительной площадки и частично используем для засыпки пазух.

Глубину котлована под отдельный фундамент устанавливаем независимо от глубины промерзания грунта, т.к. dw> d1+2 для песка мелкого. Принимаем отметку подошвы - 1.250м. Глубина котлована 500…1000мм, следовательно крепление котлована досками выполнять не требуется.

Глубина котлована в части здания под подвал: под отдельный фундамент 3450…3950мм, под ленточный фундамент 3000…3500мм. В части здания под подвал необходимо выполнить водопонижение до 500мм (см. п.3.3). Необходимо выполнить крепление котлована досками.

Рисунок 4.3.1 Разработка котлована

. Транспортирование и раскладка свай

Сваи раскладываем комплектами в зоне действия копра в соответствии со схемой его движения.

На рабочем месте укладываем их в один ряд по длине. Рабочее место подготовливаем так, чтобы сваю можно было располагать без подкладок и соблюдать безопасность при подтаскивании ее к копру.

Железобетонные сваи укладываем рядами в штабеля высотой 3 - 4 ряда на деревянные прокладки размерами 10´6´20 см, располагаемые под монтажными петлями. Для подачи сваи к копру используем сваеустановщик.

Рисунок 4.3.2 Схема складирования свай

. Подготовка свай к погружению

В процессе подготовки свай к погружению проверяем документацию, производим внешний осмотр свай, выполняем их сборку и обустройство, делаем разметку. Металлический шпунт перед погружением проверяем на прямолинейность и сохранность замковых соединений, срубаем наплывы, обеспечиваем жесткое соединение сваи с погружателем.

. Погружение свай забивкой

Забивку свай С50.40-6, С80.40-6 выполняем дизель-молотом С996.

Процесс погружения сваи:

подтягивание и подъем сваи с одновременным заведением ее головной части в гнездо наголовника в нижней части молота;

установка сваи в направляющих в месте забивки;

забивка сваи сначала несколькими легкими ударами с последующим увеличением силы ударов до максимальной;

передвижение копровой установки и срезание сваи по заданной отметке.

Чтобы обеспечить правильное направление сваи, первые удары производим с небольшой высоты подъема молота (0.4-0.5м). В конце забивки, когда острие сваи погружено приблизительно до проектной отметки или получен проектный отказ, забивку производим «залогами» по 10 ударов в каждом.

Забивку свай ведем до получения заданного проектом отказа Sa=0.008м.

. Бетонные работы

Монтаж опалубки начинаем с забивки кольев. Расстояние между кольями вдоль ленты ростверка - не менее 2 м. Для точной их разметки натягиваем шнуры обноски, отвечающие внешнему и внутреннему контуру стен дома. Для устройства монолитного железобетонного ростверка срубаем головы свай до заданного проектом уровня.

Транспортирование бетонной смеси осуществляем авто-бетоносмесителями с разгрузкой в поворотные бункеры вместимостью 2м3. Количество автосамосвалов принимаем в зависимости от дальности транспортирования бетонной смеси.

Процесс армирования и бетонирования ленты-ростверка выполняем одновременно. В качестве арматуры используем арматуру диаметром 10…16мм (длину арматуры назначают такой, чтобы в углах она не доходила до поперечных стенок опалубки на 4….10 см). Перед укладкой нижнего слоя арматуры укладываем "лепешки" бетонного раствора, на которые позднее укладываем нижние прутки арматуры. Расстояние между "лепешками" - около 1,5 м. После укладки нижних прутков арматуры приступают к заполнению опалубки бетоном.

Бетонную смесь укладываем горизонтальными слоями толщиной 0,3...0,5 м.

Бетонную смесь уплотняем глубинными вибраторами, а в углах и у стенок опалубки производим дополнительное штыкование ручными шуровками.

Укладку каждого последующего слоя выполняем до начала схватывания предыдущего слоя. При этом конец рабочей части вибратора погружаем в ранее уложенный слой бетона на глубину не менее 5…10 см.

Разборку опалубки производим после достижения бетоном проектной прочности (1...1,5 МПа).

Монтаж сборных элементов подземной части здания и гидроизоляция выполняем также, как для варианта на естественном основании.

5. Технико-экономическое сравнение вариантов

Укрупнённые единичные расценки на земляные работы, устройство фундаментов принимаем по табл. Д.1 [3].

Рисунок 5.1 Технико-экономическое сравнение вариантов

Таблица 5.1 Технико-экономическое сравнение вариантов

Список используемой литературы

1.     Берлинов М.В., Ягулов Б.А, Примеры расчета оснований и фундаментов.- М.: Стройиздат, 1986-173с.

2.      Далматов Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. - М.: Стройиздат, 1981. - 319 с.

3. Задания к курсовому проекту по дисциплине «Механика грунтов, основания и фундаменты» для студентов специальности 1-70 02 01 «Промышленное и гражданское строительство». - Брест: БрГТУ, 2011.

4.     Методические указания к курсовому проекту по дисциплине «Механика грунтов, основания и фундаменты» для студентов специальности 1-70 02 01 «Промышленное и гражданское строительство». - Брест, 2011-58 с.

5.     Основания, фундаменты и подземные сооружения (М.И. Горбунов-Посадов, В.А. Ильичев, В.И. Крутов и др.) - М.: Стройиздат, 1985. - 480 с.

6.    Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений. - М.: Стройиздат, 1986. - 415 с.

7.     Стандарт университета. Оформление материалов курсовых и дипломных проектов (работ), отчетов по практике. Общие требования и правила оформления. СТ БГТУ-01-02-Брест, 2002 - 32с.

8.     ТКП 45 5.01-254-2011 (02250) Основания и фундаменты зданий и сооружений. Основные положения. Строительные нормы проектирования”

9.     Строительные нормы и правила. Строительная климатология и геофизика. СНиП 2.02.01-82. - М.: Стройиздат, 1983.

10.   ТКП 45 -5.01-256-2011 (02250) Основания и фундаменты зданий и сооружений. Забивные сваи. Правила проектирования и устройства.

11.   ПОСОБИЕ П9-2000 к СНБ 5.01.01-99. Проектирование оснований и фундаментов в пучинистых при промерзании грунтах. Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь Рига 2001, с.22