№ ИГЭ
|
Полное
наимено-вание грунта
|
Мощность слоя,
м
|
W
|
ρ, т/м3
|
ρs, т/м3
|
ρd, т/м3
|
е
|
Sr
|
γ, кН/м3
|
γsb, кН/м3
|
WP
|
WL
|
IL
|
с, кПа
|
φ, град
|
Е, МПа
|
Ro, кПа
|
1
|
Песок мелкий,
влажный, средней плотности
|
1,5
|
0,13
|
1,81
|
2,66
|
1,60
|
0,66
|
0,524
|
18,10
|
-
|
-
|
-
|
-
|
1,8
|
31,6
|
27
|
200
|
2
|
Песок мелкий,
влажный, плотный
|
4,4
|
0,15
|
1,97
|
2,66
|
1,71
|
0,56
|
0,713
|
19,70
|
-
|
-
|
-
|
-
|
3,8
|
35,6
|
37
|
300
|
3
|
Супесь,
пластичная (IP
= 0,06)
|
3,8
|
0, 20
|
1,80
|
2,70
|
1,50
|
0,80
|
0,675
|
18,00
|
-
|
0,18
|
0,24
|
0,33
|
6,5
|
12
|
8,5
|
-
|
4
|
Суглинок,
туго-пластичный (IP
= 0,1)
|
9,5
|
0,23
|
1,98
|
2,71
|
1,61
|
0,68
|
0,917
|
19,80
|
-
|
0, 20
|
0,30
|
0,30
|
26,5
|
21,7
|
17,5
|
234,6
|
5
|
Аргиллит
|
Скальный грунт
|
где W - влажность; r - плотность грунта; rs - плотность твердых
частиц грунта; rd - плотность сухого грунта; е - коэффициент
пористости грунта; Sr - степень водонасыщения; γ - удельный вес грунта; gsb - удельный вес грунта,
ниже уровня подземных вод; WР - влажность на границе раскатывания; WL
- влажность на границе текучести; IL - показатель текучести; Iр
- число пластичности; с - удельное сцепление грунта; φ - угол внутреннего трения; E - модуль деформации; Ro -
расчетное сопротивление грунта.
Для определения некоторых характеристик воспользуемся
формулами:
где ρw = 1 т/м3 -
плотность воды; γ = 10·ρ - удельный вес грунта.
Модуль деформации, расчетное сопротивление грунта, угол
внутреннего трения и удельное сцепление грунта определяются согласно табл.3
прил.1, табл.3 прил.3 табл.2 прил.1 [1] соответственно.
2. Анализ
грунтовых условий
1. С поверхности слабые грунты отсутствуют.
2. Имеется слабый подстилающий слой - супесь, на глубине
5,9м.
. Подземные воды не обнаружены. Грунты не пучинистые.
. Расчетная глубина сезонного промерзания равна: df
= df,n·kh = 310·0,7 = 217 см, где df,n -
нормативная глубина сезонного промерзания грунта: для Красноярска - 300 см для
песков мелких и пылеватых, kh = 0,7 - коэффициент, учитывающий
влияние теплового режима сооружения.
3. Выбор
глубины заложения фундамента
1. Здание не имеет подвалов и других заглубленных
помещений и сооружений.
2. Фундамент разрабатывается под колонны одноэтажного
промышленного здания серии 1.424-5, отметка низа типовых колонн - 1,0м, глубина
стакана принимается на отметке - 1,05м, отметка верха фундамента - 0,150 м.
. Глубина промерзания грунта: df = 0,7×3,1= 2,17 м.
Принимаем глубину заложения на отметке ( - 2,250) м, высота
фундамента - 2,1м.
4.
Определение предварительных размеров фундамента и расчетного сопротивления
1. Определим сумму вертикальных нагрузок на обрезе
фундамента в комбинации с Nk max:
где Nk maх - максимальная нагрузка на
колонну; Nст - нагрузка на стену.
. В первом приближении предварительно площадь подошвы
столбчатого фундамента определяем по формуле:
где A - площадь подошвы фундамента; gcp = 20кН/м3 - усредненный
удельный вес фундамента и грунта на его обрезах; d = 2,1м - глубина
заложения фундамента; R0 = 300 кПа - условно принятое расчетное
сопротивление в первом приближении.
В первом приближении принимаем размеры подошвы фундамента:
b = 2,4 м и l = 3,3 м; l/b = 1,38 < 1,65; А = 7,92 м2.
Тогда среднее расчетное сопротивление грунта основания:
где gс1 =1,3 и gс2 = 1,0 -
коэффициенты условия работы, принятые по табл.3. [3]; k = 1,1 - коэффициент, учитывающий надежность определения
характеристик с и j; Mg = 1,76, Mg = 8,03, Mc =
9,88 - коэффициенты зависящие от j, принятые по табл.4 [3]; kz - коэффициент, принимаемый равным 1,0 при
ширине фундамента b < 10м; gII = 19,70
- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже
подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего
действия воды), кН/м3; = (0,6·19,7 + 1,5∙18,1) /2,1 = 18,60 - то же, залегающих
выше подошвы, кН/м3; сII = 3,8 кПа - расчетное значение
удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой
фундамента.
3. Поскольку R = 513кПа > R0 = 300кПа, определим
площадь подошвы фундамента во втором приближении:
Во втором приближении принимаем размеры подошвы фундамента:
b = 2,1 м и l = 2,4 м; l/b = 1,14 < 1,65; А = 5,04 м2.
Тогда среднее расчетное сопротивление грунта основания:
. При значении R=501 кПа определим
требуемую площадь подошвы фундамента:
Принимаем размеры подошвы фундамента: b = 2,1 м и l = 2,4 м, А = 5,04 м2.
5. Приведение
нагрузок к подошве фундамента
I комбинация:
II комбинация:
6.
Определение давлений на грунт и уточнение размеров фундамента
Проверим выполнения условий при R = 501 кПа:
фундамент столбчатый свайный подошва
I комбинация:
Условия не удовлетворяются, поэтому увеличиваем l, принимая l = 2,7 м.
Выполним пересчет нагрузок с учетом увеличения веса фундамента.
I комбинация:
II комбинация:
Определим давления на грунт.
I комбинация:
II комбинация:
Условия выполняются, окончательно принимаем размеры подошвы
фундамента: b
= 2,1 м и l
= 2,7 м с А = 5,67 м2.
7. Расчет
осадки
Расчет осадок приведен в таблице 2.
Расчет выполняется методом послойного суммирования.
. Разделяем грунт под подошвой фундамента на слои.
2. Определяем природное давление на уровне подошвы
фундамента:
где
= (1,5·18,10 + 0,6∙19,70) /2,1 = 18,557 кН/м3 -
удельный вес грунта выше подошвы фундамента, d - высота фундамента - 2,1м.
3. Определяем природное давление на границе слоев:
,
где gi и hi - соответственно удельный вес и мощность для каждого слоя.
4. Определим дополнительное давление под подошвой
фундамента:
,
где
Рср - большее из двух комбинаций среднее давление от
фундамента.
5. Определим напряжение на границе слоев:
,
где αi -
коэффициент рассеивания, принимаемый по табл.5 [3], в зависимости от отношения l/b = 2,7/2,1 =
1,29 и 2zi/b (zi - глубина расположения i-го слоя ниже подошвы фундамента).
. Построим эпюры напряжений с правой стороны оси фундамента и эпюру природных давлений слева.
. Определим условную границу сжимаемой толщи ВСТ, до
которой следует учитывать дополнительные напряжения и возникающие при этом
осадки. Она находится там, где удовлетворяется условие:
,
или , если в пределах сжимаемой толщи находится слабый грунт с модулем
деформации Е ≤ 10МПа.
8. Для каждого слоя в пределах сжимаемой толщи
определяем среднее давление:
. Определим осадку каждого слоя по формуле:
где Ei - модуль деформации i-го слоя кПа, b - коэффициент,
принимаемый равным 0,8.
. Суммируем осадку слоев переделах сжимаемой толщи и
сравниваем полученный результат с предельно допустимым:
где Sи = 15 см - предельная осадка фундамента для
промышленного одноэтажного здания.
Таким образом, следовательно, осадка не превышает предельно допустимого
значения.
8. Проверка
слабого подстилающего слоя
Произведем проверку слабого подстилающего слоя (пластичной
супеси) в основании столбчатого фундамента:
,
где - вертикальные напряжения на кровле слабого слоя (ила), кПа, - расчетное сопротивление слабого слоя.
Суммарное напряжение определяем из таблицы 2 на кровле слоя:
Расчетное сопротивление ила определяем по формуле:
где
gс1 =1,25 и
gс2 = 1,0 - коэффициенты условия работы; k = 1,1 - коэффициент, учитывающий надежность определения
характеристик с и j; Mg = 0,23, Mg = 1,94, Mc =
4,42 - коэффициенты зависящие от j, принятые по табл.4 [3]; kz - коэффициент, принимаемый равным 1,0 при
ширине фундамента b < 10м; gII = 18,00
- удельный вес грунта, кН/м3; = = 113,83/5,9 = 19,3 - то же, вышележащего грунта, кН/м3;
dz = 5,9 м - глубина залегания кровли супеси;
сII = 6,5 кПа - расчетное значение удельного сцепления грунта;
Тогда расчетное сопротивление супеси составит:
Итак, проверка слабого подстилающего слоя удовлетворяется:
9.
Конструирование столбчатого фундамента
Колонна одноветвевая сечением 400х600мм с отметкой нижнего
торца - (-1,000) м, отметка верха фундамента - (-0,150) м.
Рисунок 2. Схема с обозначением размеров фундамента.
bk, lk - размеры сечения колонны: bk = 400мм, lk (hk) = 600мм;
dс -
глубина заделки колонны в стакан: dс = 1000 - 150 = 850 мм;
bp, lp - размеры стакана понизу: bp = bk + 2∙50 = 400 + 100 = 500 мм; lp = lk + 2∙50 = 600 + 100 = 700 мм;
bp1, lp1 - размеры стакана поверху: bp1 = bk + 2∙75
= 400 + 150 = 550мм; lp1
= lk + 2∙75 = 600 + 150 = 750мм;
dр -
глубина стакана: dр = dс + 50 = 850 + 50 = 900 мм;
bcf, lcf - размеры сечения подколонника: bcf = 1200мм, lcf = 1200мм.
hcf - высота подколонника: hcf = 1500мм.
b, l - размеры сечения подошвы фундамента: b = 2100мм, l = 2700мм.
h - высота фундамента: h =
2100мм.
Со стороны l:
c1 = 300мм,
c2 = 450мм - вылеты ступеней, h1, h2 = 300 мм - высоты ступеней.
Со стороны b:
c1' = 450
мм - вылет ступени, h1' = 600 мм - высота ступени.
Рисунок 3. Опалубочный чертеж.
10. Расчет
столбчатого фундамента
1. На продавливание.
Определим тип фундамента:
hcf - dр = 1,5 - 0,9 = 0,6 м > 0,5 (lcf - lk) = 0,5 (1,2 - 0,6) = 0,3
м.
Следовательно, фундамент высокий выполняем расчет на
продавливание подколонником:
где F - сила продавливания, Rbt - расчетное сопротивление, для бетона
класса В12,5 Rbt = 660 кПа, - рабочая высота пирамиды продавливания.
Сила продавливания составит:
где
,
Где
где = 25кН/м3 - удельный вес железобетона, = 1,1 - коэффициент надежности по нагрузке. Так как
,
то
Таким образом,
Итак, условие выполняется.
11. Расчет
армирования плитной части фундамента
Рассчитаем и запроектируем арматуру плитной части фундамента.
Под давлением отпора грунта фундамент изгибается, в сечениях
возникают моменты, которые определяют, считая ступени работающими как консоль,
защемленная в теле фундамента, по формуле:
где N = = 2125 + 141 = 2266 кН - расчетная нагрузка на основание без
учета веса фундамента и грунта на его обрезах, = М/N = 467,12/2266 = 0, 206 м - эксцентриситет
нагрузки при моменте М, приведенном к подошве фундамента и равном - вылеты ступеней. Изгибающие моменты в сечениях, действующих в
плоскости, параллельной меньшей стороне фундамента b:
По величине моментов в каждом сечении определим площадь рабочей
арматуры:
где - рабочая высота каждого сечения, м, определяется как расстояние
от верха сечения до центра рабочей арматуры:
для сечения 1-1:
для сечения 2-2:
для сечения 3-3:
для сечения 1’-1’:
для сечения 2’-2’:
- расчетное сопротивление растяжению, для арматуры А-III - = 365 МПа;
- коэффициент, определяемый в зависимости от величины:
- ширина сжатой зоны сечения:
в направлении х:
для сечения 1-1:
для сечения 2-2:
для сечения 3-3:
в направлении y:
для сечения 1’-1’:
для сечения 2’-2’:
- расчетное сопротивление на осевое сжатию, для бетона В12,5 - Rb = 7,5 МПа;
Результаты расчета приведены в табл.3, сечения, в которых
рассчитывалась арматура, показаны на рис.4, армирование фундамента представлено
на листе 1 графической части.
Рисунок 4. Схема к расчету армирования плитной части фундамента.
Таблица 3. Результаты расчета армирования плитной части
фундамента.
Сече-ние
|
Вылет, , мМ, кН·м, мAs,
см2
|
|
|
|
|
|
|
|
1-1
|
0,30
|
37,77
|
1,424
|
53,78
|
0,0546
|
0,9719
|
0,25
|
6,06
|
2-2
|
0,75
|
236,04
|
1,373
|
324,08
|
0,1190
|
0,9367
|
0,55
|
17,23
|
3-3
|
1,05
|
462,64
|
1,339
|
619,48
|
0,0328
|
0,9834
|
2,05
|
8,42
|
1’-1’
|
0,45
|
109,25
|
1
|
0,0178
|
0,9911
|
0,55
|
5,49
|
2’-2’
|
0,85
|
389,81
|
1
|
389,81
|
0,0069
|
0,9985
|
2,05
|
5,22
|
Конструируем сетку С-1. Шаг арматуры в обоих направлениях
принимаем 200мм, таким образом сетка С-1 имеет в направлении l - 11ø16 А-III с As = 22,11 см2 (> 17,23 см2), в
направлении b - 14ø10 А-III с As = 10,99 см2
(> 5,49 см2). Длины стержней принимаем соответственно 2630мм и
2030мм.
Подколонник армируем двумя сетками С-2, принимая продольную
арматуру конструктивно с шагом 200 мм - 6ø12 А-III с As = 7,88 см2 с
каждой стороны подколонника, l = 2330 мм; поперечную с шагом 600 - 3ø6 А-I с As = 0,85 см2, l = 1130 мм,
предусматривая ее только на участке от дна стакана до подошвы.
Стенки стакана армируем сеткой С-3, диаметр арматуры
принимаем - ø8 А-I, длину всех стержней
1130. Сетки С-3 устанавливаются следующим образом: защитный слой у верхней
сетки - 50мм; расстояние между сетками - 50, 100, 100, 200 и 200мм.
12. Подсчет
объемов работ и стоимости
Номер расценок
|
Наименование
работ и затрат
|
Единицы
измерения
|
Объем
|
Стоимость, руб.
|
Трудоемкость,
чел∙ч
|
|
|
|
|
Ед. изм.
|
Всего
|
Ед. изм.
|
Всего
|
1-168
|
Разработка
грунта 1 гр. экскаватором
|
1000м3
|
0,0769
|
91,2
|
7,01
|
8,33
|
0,64
|
1-935
|
Ручная
доработка грунта 1 гр.
|
м3
|
0,667
|
0,69
|
0,46
|
1,25
|
0,83
|
6-2
|
Устройство
подбетонки
|
м3
|
0,667
|
39,10
|
26,08
|
4,50
|
3,00
|
6-6
|
Устройство
монолитного фундамента
|
м3
|
4,68
|
40,94
|
191,60
|
5,17
|
24, 20
|
|
Стоимость
арматуры
|
т
|
0,10804
|
240
|
25,93
|
-
|
-
|
1-255
|
Обратная
засыпка 1 гр. грунта бульдозером
|
1000м3
|
0,0719
|
14,9
|
1,07
|
-
|
-
|
Итого:
|
252,15
|
|
28,67
|
Проектирование
свайного фундамента
1. Выбор
глубины заложения ростверка и длины свай
Глубину заложения ростверка dp принимаем минимальной из
конструктивных требований: - 1,0м - 0,05м - 0,40м = - 1,45м (-1,0м - отметка
низа колонны, 0,05м - зазор между колонной и стаканом, 0,40м - минимальная толщина
стакана), высота ростверка hp = dp-0,15 должна быть кратной
300мм, следовательно, принимаем hp = 1,5 м, dp= - 1,65 м.
Отметку головы сваи принимаем на 0,3м выше подошвы ростверка
- 1,35м.
В качестве несущего слоя принимаем суглинок тугопластичный, так
как свая должна прорезать слой слабого грунта - пластичной супеси - от которого
следует ожидать значительные деформации при применении более коротких свай.
Заглубление свай в суглинок тугопластичный должно быть не
менее 1м, поэтому длину свай принимаем 10 м (С100.30).
Отметка нижнего конца сваи - 11,350м.
Заглубление в суглинок составит - 1,5м.
Сечение сваи принимаем 300´300 мм.
Рисунок 5. ИГР и отметки ростверка и свай.
2.
Определение несущей способности свай
Так как свая опирается на сжимаемый грунт, она является
висячей сваей, работающей за счет сопротивления грунта под нижним концом и за счет
сопротивления грунта по боковой поверхности.
Несущая способность висячих свай определяется по формуле:
где - коэффициент условия работы сваи в грунте, принимаемый равный
1,0; R - расчетное сопротивление грунта под
нижним концом сваи, принимаемый 3620кПа, согласно табл.2 [2]; А = 0,09 м2
- площадь поперечного сечения сваи; - коэффициент условия работы грунта под нижним концом сваи,
принимаемый для свай, погруженных забивкой, равный 1,0; и = 1,2 м - периметр
поперечного сечения сваи; - коэффициент условия работы по боковой поверхности сваи,
принимаемый для свай, погруженных забивкой, равный 1,0; - расчетное сопротивление грунта по боковой поверхности сваи в
пределах i-го слоя грунта, кПа, принимаемый по
табл.3 [2]; - толщина i-го слоя
грунта, м.
Данные для расчета несущей способности свай приведены в табл.4.
Таблица 4. Определение несущей способности свай.
Допускаемая нагрузка на сваю согласно расчету составит где = 1,4 - коэффициент надежности сваи по нагрузке. Так значение
допускаемой нагрузки не превышает значения, принимаемые в практике
проектирования для глинистых грунтов с IL=0,2-0,5, то значение допускаемой нагрузки
на сваю принимаем равное расчетному, = 400*1,4=560 кН.
3.
Определение количества свай и размещение их в фундаменте
Допускаемая нагрузка на сваю составит:
Количество свай в кусте определяем по формуле:
где кН - расчетная нагрузка, - допускаемая нагрузка на сваю, - нагрузка, приходящаяся на одну сваю, м2, - площадь ростверка, приходящаяся на одну сваю, м2, = 1,65м - глубина заложения ростверка, = 20 кН/м - усредненный средний вес ростверка и грунта на его
обрезах.
Расстановку свай в кусте принимаем так, чтобы расстояние между
осями не превышало 900мм. Размеры ростверка с учетом свеса его за наружные
грани свай 150мм, - 3000х2100мм.
Рисунок 6. Схема расположения свай в кусте.
4. Приведение
нагрузок к подошве ростверка
I комбинация:
II комбинация:
5.
Определение нагрузок на сваи и проверка несущей способности свай
Рисунок 7. Схема к определению нагрузок на сваю.
Проверим выполнение условий:
где - нагрузка на сваю крайнего ряда.
где n - количество свай в кусте; - расстояние от оси свайного куста до оси сваи, в которой
определяется усилие, м; - расстояние от оси куста до каждой сваи, м.
.
Для наглядности сведем полученные данные в табл.5.
Таблица 5. Нагрузки на сваи.
№сваи
|
I комбинация
|
II комбинация
|
(), кН
|
|
Nсв, кН
|
Qсв, кН
|
Nсв, кН
|
Qсв, кН
|
|
1
|
251,2
|
21
|
554,8
|
-22,7
|
(480)
|
2,3
|
303,8
|
21
|
420,2
|
-22,7
|
400
|
4
|
356,4
|
21
|
347,1
|
-22,7
|
400
|
5,6
|
409,1
|
21
|
274,1
|
-22,7
|
400
|
7
|
461,7
|
21
|
139,5
|
-22,7
|
(480)
|
|
|
|
|
|
|
Из таблицы видно, что несущая способность свай не обеспечена.
Увеличим количество свай до 8ми.
Рисунок. Схема расположения свай в кусте.
.
Для наглядности сведем полученные данные в табл.6.
Таблица 6. Нагрузки на сваи.
№сваи
|
I комбинация
|
II комбинация
|
(), кН
|
|
Nсв, кН
|
Qсв, кН
|
Nсв, кН
|
Qсв, кН
|
|
1,2
|
241,7
|
18,4
|
409,3
|
-19,9
|
(480)
|
3
|
276,8
|
18,4
|
352,5
|
-19,9
|
400
|
4,5
|
311,9
|
18,4
|
303,8
|
-19,9
|
400
|
6
|
347,0
|
18,4
|
255,1
|
-19,9
|
400
|
7,8
|
382,1
|
18,4
|
206,4
|
-19,9
|
(480)
|
Из таблицы видно, что несущая способность свай обеспечена.
6. Расчет на
горизонтальные нагрузки
Произведем расчет на горизонтальную нагрузку. Таким образом,
проверим сваи по деформациям и прочность свай по материалу. На основе данного
расчета определим тип сопряжения свай с ростверком: если - проектируют свободное опирание на сваи, если - жесткое.
;
где uр, yp - расчетные значения соответственно
горизонтального перемещения головы сваи, м, и угла ее поворота, рад,
определяемые согласно указаниям п.5 [2]; иu, yu - предельные значения соответственно
горизонтального перемещения головы сваи, м, и угла ее поворота, рад.
Перемещение допускается определять по графикам представленным на рис.8 и 9
[4]. Определим значение коэффициента пропорциональности - К = 19600 кН/м4
и единичное перемещение от = 1 кН, , таким образом, общее горизонтальное перемещение составит: . Поэтому можно применяем гибкое сопряжение свай с ростверком.
Прочность свай определяют по графикам, как внецентренно-сжатых
элементов проверяют по графикам, представленным на рис.10 и 11 [4].
Сначала по графикам, приведенным на рис.10, определим значение
максимальных моментов MН от действия единичной нагрузки = 1 кН. MН = 1,15 кН∙м.
Mсв = .
Затем проверим прочность типовой сваи по графику на рис.11. [4].
Класс бетона сваи - В20, продольная арматура - 4ø12А - III. Так как согласно графику точка пересечения Mсв и Nсв лежит ниже графика, соответствующего
типовому армированию сваи С100.30.
7.
Конструирование ростверка
Глубина заложения ростверка dp= - 1,65 м, высота
ростверка - hp = 1,5 м.
Размеры подколонника в плане назначаем типовыми - для колонны
сечением 400х500мм они составляют 1200х1200мм.
Высота ступени - 450мм, высота подколонника составит - hcf = 1500 - 450 = 1050 мм.
Глубина заделки колонны в стакан: dс = 1000 - 150 = 850 мм,
глубина стакана: dр = dс + 50 = 900 мм.
Размеры ростверка в плане 3000х2100 мм.
Вылеты ступеней с одной стороны c1 = (3000-1200) /2 = 900
мм, с другой c2 = (2100-1200) /2 = 450 мм.
Рисунок 8. Опалубочный чертеж ростверка.
8. Расчет
ростверка на продавливание колонной
Рисунок 9. Схема продавливания.
Суть проверки заключается в том, чтобы продавливающая сила не
превысила прочности бетона на растяжение по граням пирамиды продавливания.
Проверка производится из условия:
где F = 2 () = 2245 кН - расчетная продавливающая сила; = 900 кПа - расчетное сопротивление бетона растяжению для класса
бетона В20; - рабочая высота ступени ростверка; - коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы N через стенки стакана, определяемый по формуле:
Принимаем
, - размеры сечения колонны, м; , - расстояние от граней колонны до граней основания пирамиды
продавливания, м, принимаются не более = 0,45 - 0,05 = 0,40 м и не менее 0,4 = 0,16 м. Принимаем = = 0,550 м, = 0,400 м.
Условие выполняется.
9. Проверка
ростверка на продавливание угловой сваей
Производим проверку на продавливание угловой сваей.
Проверка производится по формуле:
где
= 409,3 - наибольшее усилие в угловой свае, кН; = 900 кПа - расчетное сопротивление бетона растяжению для класса
бетона В20; = 0,4 - рабочая высота ступени ростверка; = = 0,45 - расстояние от внутренних граней сваи до наружных граней
ростверка, м; , - расстояние от внутренней грани свай до подколонника, м, при
расстоянии более , принимаем =, при расстоянии менее 0,4, принимаем =; , - коэффициенты, принимаемые по табл.3 [4].
Таким образом,
1, = 0,6.
= 2,5, = 1,0.
Увеличим высоту ступени до 600 мм.
Условие удовлетворяется.
10. Расчет
ростверка на изгиб
Рассчитаем и запроектируем арматуру плитной части фундамента.
Под давлением отпора грунта фундамент изгибается, в сечениях
возникают моменты, которые определяют, считая ступени работающими как консоль,
защемленная в теле фундамента, по формуле:
где - расчетная нагрузка на сваю, кН; - расстояние от центра каждой сваи в пределах изгибаемой консоли
до рассматриваемого сечения.
По величине моментов в каждом сечении определим площадь рабочей
арматуры:
где - рабочая высота каждого сечения, м, определяется как расстояние
от верха сечения до центра рабочей арматуры:
для сечения 1-1:
для сечения 2-2:
для сечения 1’-1’:
для сечения 2’-2’:
- расчетное сопротивление растяжению, для арматуры А-III - = 365 МПа;
- коэффициент, определяемый в зависимости от величины:
- ширина сжатой зоны сечения.
- расчетное сопротивление на осевое сжатию, для бетона В20 - Rb = 11,5 МПа.
Результаты расчета приведены в табл. 7.
Рисунок 10. Схема к расчету ростверка на изгиб.
Таблица 2. Результаты расчета армирования плитной части
фундамента.
Сечение
|
мМ, кН·м, мAs, см2
|
|
|
|
|
|
1-1
|
0,60
|
686,46
|
0,1644
|
0,910
|
0,55
|
37,58
|
2-2
|
0,90
|
1054,00
|
0,1090
|
0,942
|
1,45
|
21,14
|
1’-1’
|
0,15
|
140,36
|
0,0034
|
0,983
|
0,55
|
2,70
|
2’-2’
|
0,55
|
514,64
|
0,035
|
0,982
|
1,45
|
9,90
|
Конструируем сетку С-1. Шаг арматуры в обоих направлениях
принимаем 200мм, таким образом сетка С-1 имеет в направлении l - 11ø22 А-III с As = 41,80 см2 (>37,58 см2), в
направлении b - 15ø10 А-III с As = 11,78 см2
(> 9,81 см2). Длины стержней принимаем соответственно 2930мм и
2030мм.
Подколонник армируем двумя сетками С-2, принимая продольную
арматуру конструктивно с шагом 200 мм - 6ø12 А-III с As = 7,88 см2 с
каждой стороны подколонника, l = 1430 мм; поперечную с шагом 600 - 2ø6 А-I с As = 0,57 см2, l = 1130 мм,
предусматривая ее только на участке от дна стакана до подошвы.
Стенки стакана армируем сеткой С-3, диаметр арматуры
принимаем - ø8 А-I, длину всех стержней
1350. Сетки С-3 устанавливаются следующим образом: защитный слой у верхней
сетки - 50мм; расстояние между сетками - 50, 100, 100, 200 и 200мм.
11. Подбор
сваебойного оборудования и расчет отказа
Критериями контроля несущей способности свай при погружении
являются глубина погружения и отказ.
Для забивки свай выбираем подвесной механический молот.
Отношение массы ударной части молота (m4) к массе
сваи (m2) должно быть не менее 1,5 при забивке свай в грунты средней
плотности. Так как масса сваи m2=2,28 т, принимаем массу молота m4=4т.
Расчетный отказ сваи желательно должен находится в пределах 0,005-0,01м.
Отказ определяем по формуле:
где
- энергия удара для подвесных дизелей молотов, m4 = 4
т - масса молота, = 1м - высота подъема молота; - коэффициент, принимаемы для железобетонных свай 1500 кН/м2;
A = 0,09м2 - площадь поперечного сечения сваи; Fd = 560
кН - несущая способность сваи; m1 = m4 = 4 т - полная
масса молота для механических молотов; m2 = 2,28 т - масса сваи; m3
= 0,2 т - масса наголовника.
Расчетный отказ сваи находится в пределах 0,005-0,01м
. Подсчет
объемов и стоимости работ
Номер расценок
|
Наименование
работ и затрат
|
Единицы
измерения
|
Объем
|
Стоимость, руб.
|
Трудоемкость,
чел∙ч
|
|
|
|
|
Ед. изм.
|
Всего
|
Ед. изм.
|
Всего
|
1-230
|
Разработка
грунта 1 гр. бульдозером
|
1000м3
|
0,050
|
33,8
|
1,69
|
-
|
-
|
1-935
|
Ручная
доработка грунта 1 гр.
|
м3
|
0,738
|
0,69
|
0,51
|
1,25
|
0,92
|
|
Стоимость свай
|
пог. м.
|
80
|
7,68
|
614,4
|
-
|
-
|
5-9
|
Забивка свай в
грунт 1гр.
|
м3
|
7,2
|
16,5
|
118,8
|
2,70
|
19,44
|
5-31
|
Срубка голов
свай
|
свая
|
8
|
1, 19
|
0,96
|
7,68
|
6-2
|
Устройство
подбетонки
|
м3
|
0,736
|
39,10
|
28,78
|
4,50
|
3,31
|
6-6
|
Устройство
монолитного ростверка
|
м3
|
4,8
|
42,76
|
205,25
|
6,66
|
31,97
|
|
Стоимость
арматуры ростверка
|
т
|
0,15267
|
240
|
36,64
|
-
|
-
|
1-255
|
Обратная
засыпка 1 гр. грунта бульдозером
|
1000м3
|
0,045
|
14,9
|
0,67
|
-
|
-
|
Итого:
|
1016,26
|
-
|
63,32
|
13. Сравнение
вариантов фундамента
Столбчатый фундамент более экономичный по стоимости и менее
трудоемок по сравнению со свайным. В виду отсутствия подземных вод мелкий
песок, залегающий на поверности и являющийся несущим слоем для столбчатого
фундамента, не является пучинистым. Таким образом, главным критерием в данном
случае будет экономичность фундамента, поэтому предпочтение отдаем фундаменту
неглубокого заложения. Однако следует отметить, что при строительстве и
дальнейшей эксплуатации здания следует не допускать замачивания несущих слоев
грунта, что в свою очередь требует серьезного подхода к проектированию систем
инженерного обеспечения здания.
Библиографический
список
1. СНиП
2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений/Минстрой РФ. - М: ГУП ЦПП, 1995. -
89с.
2. СНиП
2.02.03-85. Свайные фундаменты/Госстрой СССР. - М.: Изд-во стандартов, 1985. -
78с.
. Козаков
Ю.Н., Шишканов Г.Ф. Проектирование фундаментов неглубокого заложения:
Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. Красноярск. -
КрасГАСА, 2002. - 60с.
. Козаков
Ю.Н., Шишканов Г.Ф. Проектирование свайных фундаментов из забивных свай:
Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. Красноярск. -
КрасГАСА, 2003. - 54с.