Строительная классификация грунтов площадки.

По характеристике механических свойств грунта (, с, E) и значению расчетного сопротивления R_o можно судить о несущей способности, деформируемости грунта и возможности использования его в качестве основания фундамента.

Выбор типа и конструкции фундаментов.

Назначение глубины заложения фундамента.

Тип фундамента выбирается в зависимости от характера передачи нагрузки на фундамент. Под стены здания устраиваем ленточные фундаменты из сборных элементов.

Глубина заложения фундамента зависит от:

- инженерно-геологических и гидрологических условий площадки и положения несущего слоя грунта;

- конструктивных особенностей подземной части здания;

- глубины промерзания грунта.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта d_f у фундамента определяется по формуле:

d_f = k_n d_fn

где k_n - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания на глубину промерзания грунта у фундамента стен и колонн ( т.к . здание с подвалом температура в котором зимой равна +10 ^oC, то k_n=0,6 (СНБ 5.01.01.-99.))

d_fn - нормативная глубина сезонного промерзания грунта.

d_f = 0,6 1,7 = 1,02м.

Глубина заложения составит:

d_f = 3.17 м;

где 2,800 - отметка пола подвала; 0,17- стяжка под пол подвала; 0,3 - высота подошвы фундамента.

Нагрузки, учитываемые в расчетах оснований фундаментов.

Основания фундаментов, сложенные несколькими грунтами, рассчитываются по предельному состоянию второй группы, т.е. по деформациям.

Воздействия и нагрузки на основания должны устанавливаться расчетом, исходя из рассмотрения совместной работы сооружения с основанием с учетом перераспределения нагрузок надфундаментной конструкцией. Нагрузки допускается определить без учета их перераспределения надфундаментной конструкцией и принимать в соответствии со статической схемой без учета неразрезности конструкции.

Проектируемое здание имеет 14- этажей. Выполняется из сборного железобетона и имеет бескаркасную схему с поперечными и продольными несущими стенами. Основной шаг поперечных несущих стен 3,0 - 3,6м. Ограждающие конструкции - навесные стеновые панели из керамзитобетона.

Принятая конструктивная схема здания обеспечивает прочность, жесткость и устойчивость на стадии возведения и в период эксплуатации при действии всех расчетных нагрузок и воздействий.

Две поперечные внутренние стены спроектированы отдельными панелями, внутренние продольные стены располагаются так, чтобы объединять по возможности поперечные стены. Вертикальные нагрузки от перекрытий воспринимаются и передаются на фундамент основания поперечными и продольными стенами одновременно.

Стены подвала, расположенные со стороны грунта должны быть защищены сплошной обмазочной гидроизоляцией, под полом подвала устраивают рулонную гидроизоляцию. В первую очередь устраивают внешний водосток для отвода атмосферных вод с территории строительной площадки. После возведения подземной части устроить водонепроницаемую отмостку шириной не менее 1,0 м.

Район строительства город Гомель.

Определяем нагрузки на наружную стену:

Грузовая площадь: А=0,5*3,6*6,3=11,34 м²

Нормативные нагрузки на 1м стены :

Постоянная:

N_п = 1637,86/3,6=454,96 кН

Временная:

N_B =24,95/3,6=6,93 кН

Сумарная

N=454,96+6,93=461,89 кН

Расчетные нагрузки на 1 м стены:

Постоянная

N_п^р = 1829,13/3,6=508,1 кН

Временная

N_в^р = 33,23/3,6=9,23 кН

Сумарная

N^р = 508,1+9,23=517,33 кН

Таблица 3.2.2. Нормативная и расчетные нагрузки на фундамент под наружную стену

Определение размеров подошвы фундамента.

Размеры подошвы фундамента зависит от ряда связанных между собой параметров и устанавливаются путем последовательного приближения. Определяем размеры ленточного фундамента при следующих данных: глубина заложения фундамента d=3,45м; _II'=16кН/м³; _m'=20кН/м³; N^р =517,33 кН. В основании залегает песок мелкий с расчетными значениями характеристик: _II=31^o; С_II=2кПа; _II=19,1кН/м³.

Определяем приближенное значение размера подошвы фундамента по формуле:

т.к. фундамент ленточный, то b=A:

b=A=N_oII /R_{o m}d;

где N_oII - расчетная нагрузка в плоскости обреза фундамента для расчета основания по предельному состоянию второй группы, кН; R_o - расчетное сопротивление грунта, залегающего под подошвой фундамента, принимается по приложению 2(3), т.к. песок мелкий средней плотности насыщенный водой, то R_o = 200 кПа; _m - осредненное значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, принимается равным 20 кН/м³; d - глубина заложения фундамента от уровня планировки, равно 3,45м.

Таким образом получаем:

A = 517,33 / 200 -20 3.45 = 3,66м;

но т.к. максимальная ширина подошвы ленточного фундамента равна - 3,2м, то предварительный расчет считаем не верным. Мы будем определять ширину подошвы ленточного фундамента следующим образом: задаваясь определенным значением b, мы будем рассчитывать R - значение расчетного сопротивления грунта основания и сравнивать его со значением P - значение давления под подошвой фундамента таким образом, чтобы P было меньше R не более чем на 10 . При этом R будем рассчитывать по следующей формуле:

R = _c1c2 / k Mk₂b_II + M_qd_1II' + (M_q - 1)d_oII + M_cc_II;

где, _c1c2 - коэффициенты условий работы, принимаемые равными _c1=1,3, _c2=1,3;

k - коэффициент принимаемый равным 1,1;

k_z -коэффициент принимаемый равным при b10м - k_z=1;

M=1,24; M_q=5,95; M_c=8,24;

b - ширина подошвы фундамента принимаемая в зависимости от конкретного условия;

d₁ = 2,45;

d_b - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B 20м и глубиной свыше 2 м принимается d_b =2м);

Все данные берутся из СНБ 5.01.01.-99.

при b=1,2 м;

R = 1,53(1,24 1 1,2 19,1+5,95 2,45 16+4,95 2 16+8,24 2)=667,9 кПа;

при этом P будет определятся по формуле: P=N_0II / A + _m'd;

P=517,33 /1,2+20*2,45=480,1 кПа;

Отношение P к R определяем по формуле:

(R-P / R)100% 10%

Получим PR = 28 %; т.к. условие не выполняется, то величину b уменьшаем.

При b = 1 м

R = 1,53(1,24 1 1 19,1+5,95 2,45 16+4,95 2 16+8,24 2) = 660,65 кПа;

P = 517,33/1+20 2,45=566,33 кПа;

Получим PR = 28 %; т.к. условие не выполняется, то величину b уменьшаем.

При b = 0,8 м

R = 1,53(1,24 1 0,8 19,1+5,95 2,45 16+4,95 2 16+8,24 2) = 653,4 кПа;

P = 517,33/0,8+20 2,45=695,66 кПа;

PR = 5 %; условие не выполняется, поэтому в дальнейший расчет принимаем ширину фундамента Ф1 равной 1,0 м.

Рис 3.2.2. Расчетная схема фундамента Ф1 под наружную стену здания с подвалом.

Вычислим следующие характеристики:

_б' =_II'h_пр*tg²(45-/2);

_б' =16 0,6tg²(45-24/2)=3,12кПа;

Боковое давление на отметке подошвы фундамента:

_б=_II'(d+h_пр)tg²(45-/2);

_б=16(2,45+0,6)tg²(45-24/2)=15,61кПа;

Равнодействующая бокового давления грунта засыпки на стену подвала расчетной длиной 1,0м, будет равной:

E_oII=(_б'+_б/2)d;

где _б' - боковое давление грунта на отметке планировки,

_б - боковое давление грунта на отметке подошвы фундамента.

E_oII = ( 3,12 + 15,61 / 2 ) 2,45 = 22.95 кПа;

Точка приложения равнодействующей:

d_e= d/3 (2_б'+_б)/(_б'+_б)=2,45/3 (2 3,12 + 15,61 ) / ( 3,12 + 15,61 ) = 0,95 м;

Теперь необходимо рассчитать нормальную вертикальную нагрузку и момент в плоскости подошвы фундамента.

а). Нормальная вертикальная нагрузка:

N_II =N_oII + G_фII + G_грII ;

G_фII = V_{ф б} =((1,0 0,3 1) + (2 0,6 0,6 1) + (1,6 0,38 1))23 = 48,5 кН; строительство многоэтажный жилой дом

G_грII =V_гргр' =((2,43-0,3)0,1 1 + 0,1 1 0,4)16 =4,1 кН;

таким образом

N_II =517,33+48,5+4,1 = 566,11 кН;

б).Момент в плоскости подошвы:

M_II = G_грII e₁+M_eII;

M_eII - расчетное значение момента в сечении на отметке подошвы фундамента:

M_eII =(_б(d+h_пр)²/15)1,0 = (15,61(2,45+0,6)²/15)1,0 =3,68;

Таким образом получаем:

M_II = G_грII e₁+M_eII = 4,048 0,35+3,68 = 5,1 кНм;

Проверка напряжений в основании и уточнение размеров подошвы фундамента.

Принятые в первом приближении размеры подошвы фундамента Ф1 уточняются исходя из требований СНБ 5.01.01.-99, выражаемых неравенствами:

P R;

P_max 1,2R;

P_min >0;

где P - среднее давление под подошвой фундамента, кПа, P = N_II /A;

P_max и P_min - соответственно максимальное и минимальное значения краевого давления по подошве нагруженного фундамента, определяемые по формуле внецентренного сжатия:

P_max,min= N_II /A M_II /W;

где W -момент сопротивления площади подошвы фундамента определяемый по формуле:

W = bh²/6 = 1,0 ² 1,18/6 = 0,196;

P_max= N_II /A + M_II /W = 566,11/1,0 + 5,1/0,196= 592,13 кПа;

P_min= N_II /A - M_II /W =566,11/1,0 - 5,1/0,196 = 540,09 кПА;

P = 566,11 кПа;

Так как данные СНБ требования выполняются, то окончательно принимаем плиту железобетонную для ленточного фундамента Ф10 со следующими размерами: l = 2380 мм, b = 1000мм, c = 200 мм, h = 300 мм.

Расчет конструкции фундамента по предельным состояниям.

В качестве материала фундамента берем бетон В 7,5.

а=3,5 см; рабочая высота сечения h₀ = 0,3+0,035=0,335 см.

Определим расчетные нагрузки от веса фундамента и грунта на его обрезах:

G_ф^р = 1,1 48,5=53,13 кН;

G_гр^р = 1,1 4,1=4,51 кН;

М_g^р = 1,2 3,68=4,416 кН;

Найдем максимальное давление под подошвой фундамента от действия расчетных нагрузок по формуле:

Р_max =(517,33+53,13+4,51)/1,0*1(63,8-53,13+25,31)6/1,0 ²1 = 790,79 кПа;

Напряжения в грунте под подошвой фундамента у грани стены по формуле:

Р_i = N/A + M l_i/W 0.5l = (517.33+53,13+4.51)/(1,0 1) + ((25.31+63.8-30.4) 6/(1,0 1)) 0.3/(0.5 1,0) = 786,27 кПа

Поперечная сила у грани стены:

Q= b (0.5l-l_i) (P_max+P_i)/2 = 1,0 (0.5 1,0-0.3) (790,79+786,27)/2 = 157,7 кН

Проверим выполнение условий:

Q_{I b3} R_bt b h_o;

_b3 = 0,6; R_bt = 0,48 кПа; 639>0,6 0,48 2,8 0,335 = 431 кПа;;

Q_{II b3} R_bt b h_o^I; Q_II = Р_ср^р = b*(l-l₁)/2

Найдем среденее давление под подошвой фундамента от действия расчетных нагрузок:

Р_ср ^р=(517,33+53,13+4,51)/1,0 1=574,9 кПа;

Проверим выполнение условия по среденему давлению под подошвой фундамента:

Q=Р_cр^р (0,5 (l-l_k)-c) b1.5 R_bt b h_o^”/c;

Q = 574,9*(0.5*(1,0-0.6)-0.565)*1,0=209,8<1,5*0,48*1,0*0,535²/0,335=1574 кН;

с = 0,5 (l-l_r - 2 h_o) = 0.5 (1,0-0.6-2 0.335) = 0.335;

Условия не выполняются, поэтому увеличиваем класс бетона фундамента приняв его В15 с R_bt = 0.75 Mпа, и вновь проверяем условие :

Q=639.1 кН<0,6 0,75/2,8 0,335= 674,3 кН;

Q=265 кН<1,5 0,75 2,8 0,335² = 900 кН;

Условия выполняются, следовательно при классе бетона В15 применение поперечных стержней не требуется. Средний периметр пирамиды продавливания и расчетную продавливающую силу определим по формуле :

U_m = 0.5 (b_k + b_н ); F=P_ср^р А; А=0,5b (l - l_k-2h₀);

U_m = 0.5 (1,0 + 1)=1 м;

F=517.33/1,0 1 (0.5 (1,0-0.6-2 0.335))=87.98 кН;

Проверяем выполнение условия на продавливание:

F _b R_bt U_m h_o;

F = 87.98 кН=0,088 МН<1 0,75 1,9 0,565=0,805 МН;

Условие выполняется, следовательно прочность фундамента на продавливание обеспечена. Найдем изгибающий момент в сечении у грани стены по формуле:

M_i = b (0.5 l - l_i)² ( (2 P_max+P_i)/6);

M_i = 1,0 (0.5 1,0-0,3)² ( (2 790,79+786,27)/6)=361 кНм;

В качестве рабочих стержней примем арматуру класса А-II с сопротивлением R_s= 280 Мпа. Требуемая площадь сечения арматуры:

A_s = M_I/0.9 h_o R_s;

A_s = 361/0.9 0.335 280 = 26.8 см²;

Принимаем 10 стержней диаметром 20, с A_s = 29,45 см² класса AII.

Шаг стержней U = 3 см. Площадь распределительной арматуры:

A_sp = 0.1 29.45 = 2.945 cм²;

Так как в ленточном фундаменте работают две консольные части сечения фундамента, то требуемое количество распределительной арматуры следует увеличить вдвое, т.е

A_sp = 2 2.945 = 5,89 cм²;

Тогда примем 8 стержней диаметром 10 мм из стали класса АIII с A_sp=6.79, шаг равен U=10 cм.

Напряжение в грунте под подошвой фундамента у грани стены от нормльных нагрузок:

P= 186.3 + 25.31 / 1.54 = 202.7 кПа.

Изгибающий момент у грани стены от нормативных нагрузок:

М=1,0 (0,5 1,0 - 0,3)² (2 790,79 + 786,276) = 366 кНм;

Находим модуль упругости бетона и арматуры: E_s =210000 Мпа; E_б =23000 МПА ( для В15) и определим соотношение n=210000/23000=9.13.

Коэффициент армирования сечения:

₁= A_s/bh=29.5/100 30=0.0021=0.21%>0.05%

Упругопластический момент сопротивления сечения:

W_pl= (0.292+0.75(₁+2 ₁ n))bh²;

W_pl= (0.292+1,5 0,0021 9,13)) 1,0 0,25 = 0,225 м³;

По таблице находим значение расчетного сопротивления бетона растяжению при расчете по второй группе предельных состояний R_btn = R_btser =1.15 Мпа и определим момент трещинообразования сечения фундамента.

M_crc = R_btser W_pl = 1.15 0.025 = 0.259 МНм;

Проверяем выполнение условия: M M_crc;

M=366 кНм = 0,366МНм > M_crc = 0.259 MНм,

Условие не выполняется, проверяем ширину раскрытия трещин:

D_cre = _e n (_s/E_s) 20 (3.5-100 ) =1 1.15 1 (244/210000) 20 (3.5 - 100 0.0021) = 0.28<0.3 мм; _s/E_s = M/A_s z;

Z=h_o (1-/2); = 1 / 1.8 + (1 + 5 L ) / 10 h; L = M / R_bn b h_o²;

Найдем коэффициент армирования:

=29,45/45,5 280=0,002;

Находим прочность бетона на сжатие для расчетов по второй группе предельных состояний R_bn=11 Мпа;

Вспомогательная характеристика:

L=0,366/11,0 1,0 0,335² = 0,042;

Относительная высота сжатой зоны бетонного сечения:

=1/1.8+(1+5 0,042 ) / 10 0,00211 9,13 = 0,123;

Плечо внутренней пары сил:

Z = 0,335 ( 1 - 0,123 / 2 ) = 0,502 м;

Следовательно ширина раскрытия трещин меньше предельно допустимой. Приняли для класса бетона В25, т.к. 0,28<0.3 мм - условие выполняется.

Расчет осадки фундамента.

Значение конечной осадки определяем по методу последовательного суммирования по формуле:

S = _i=1ⁿS_i =_i=1ⁿ (_zpi - h_i )/ E_i ;

где S - конечная осадка фундамента;

S_i - осадка i-го слоя грунта основания;

- безразмерный коэффициент =0,8;

n - число слоев, на которые разбита сжимаемая толщина основания;

_zpi - среднее значение дополнительного напряжения в i-ом слое грунта;

h_i - толщина i-го слоя;

E_i - модуль деформации i-го слоя грунта.

Толщину слоя принимаем в пределах 0,4 ширины фундамента (h_i0,4b).

Вычисляем значения вертикального напряжения от собственного веса грунта на границах выделенных слоев по оси z, проходящей через центр подошвы фундамента:

_zg = _zg,o+_i=1ⁿ _ih_i ;

где _zg,o='d_II - напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента;

' - удельный вес грунта, залегающего выше подошвы фундамента;

d_II - глубина заложения фундамента от поверхности природного рельефа;

_ih_i - соответственно удельный вес и толщина i-го слоя грунта.

Определяем дополнительные вертикальные напряжения на границах выделенных слоев по оси z, проходящей через центр подошвы фундамента:

_zp = p_o ,

где - коэффициент, принимаемый по табл. СНБ 5.01.01.-99;

p_o = (p - _zg,o) - дополнительное вертикальное давление на основание;

p - среднее давление под подошвой фундамента.

Рассчитываем осадки фундамента Ф1:

- глубина заложения фундамента d=2,45м;

- ширина подошвы фундамента b=1,0 м;

- напряжения от собственного веса грунта в уровне подошвы фундамента

_zg,o =46.79;

- дополнительное вертикальное давление на основание p_o=566,11-46,79=523,11 кПа;

Расчет осадки сводим в таблицу 3.

Таблица 3.2.3. Расчет осадки фундамента Ф1.

S=S_i=2,4 см

В результате проведенных расчетов получили значения осадок меньше, чем допустимое значение осадки, рекомендованной СНБ 5.01.01.-99. , следовательно, выбранный фундамент отвечает всем требованиям расчета.

Рис. 2.2.3. Эпюры напряжений в основании фундамента

4. Проект производства работ

4.1 Паспорт объекта

Наименование обьекта - 224 квартирный 4-х секционный жилой дом.

Город строительства - Гомель .

Площадь застройки - 1521 м2

Строительный обьем - 70906м3.

Этажность жилого дома - 16 этажей.

Сметная стоимость жилого дома - 80474100 тыс. рублей.

4.1.1 Номенклатура работ

Номенклатура работ устанавливается в зависимости от вида здания или сооружения и охватывает весь комплекс работ по строительству объекта. Все работы принимаются по укрупненным циклам.

1)Нулевой цикл.

Планировка площадки с отдельной срезкой и накоплением растительного слоя, разработка котлованов и траншей, устройство бетонных конструкций здания, устройство фундаментов под технологическое оборудование, монтаж фундаментных балок, обратная засыпка грунтом пазух, разравнивание и уплотнение грунта под полы, устройство систем теплоснабжения с вводами сетей и устройством необходимых каналов.

2)Надземная часть здания.

Монтаж колонн, монтаж подкрановых балок, монтаж шатра, монтаж стеновых панелей, оконных и дверных блоков, кирпичная кладка внутренних стен, укладка подкрановых путей, устройство кровли, устройство подготовки под полы, окраска фасада, остекление, внутренняя штукатурка, устройство чистых полов, внутренние малярные работы, сантехнические работы, электромонтажные работы, монтаж технологического оборудования, КИП и пуск технологического оборудования.

3)Прочие работы.

Наружное благоустройство и озеленение, неучтенные работы, сдача объекта в эксплуатацию.

4.1.2 Ведомость объемов работ

Таблица 4.1.1. Ведомость объемов работ.

Потребность в строительных конструкциях, деталях , полуфабрикатах, материалах для постройки здания находим исходя из объемов их поступления на объект (табл.2.2.3)

Таблица 4.1.2 Потребность в строительных конструкциях, деталях, полуфабрикатах, материалах.

4.1.3 Методы производства строительно-монтажных работ

Перед началом производства работ на строительной площадке выполняется комплекс подготовительных работ: снос старых строений, расчистка территории, геодезические разбивочные работы и т.д.

Производство земляных работ начинается с рекультивации растительного слоя, включающей снятие грунта бульдозерами, погрузку его в автосамосвалы и вывоз в отвалы для последующего использования при благоустройстве территории по завершению строительства.

После окончания указанных работ выполняется следующий комплекс - по инженерному оборудованию территории, в который входят: разработка грунта в траншеях, устройство дорог, укладка сетей и т.д.

Разработка котлована и траншей выполняется экскаваторами типа "обратная лопата". Вынутый грунт вывозится автосамосвалами.

Монолитные железобетонные ростверки и отдельные фундаменты бетонируют стреловыми самоходными кранами. Подача бетона в конструкции осуществляется поворотными бункерами вместимостью 0,8 м³.

Обратная засыпка грунта осуществляется автосамосвалами с последующим выравниванием бульдозером и уплотнением грунта пневмотрамбовщиками.

Сборные конструкции монтируются двумя башенными кранами на двух захватках.

Антикоррозийная защита закладных деталей и сварных швов выполняется в процессе монтажа сборных железобетонных элементов. Заделка горизонтальных и вертикальных швов производится с навесных люлек вслед за монтажом и окончательным закреплением конструкций.

Кровельные работы выполняются с использованием подъемников, специальных установок для подачи мастики, механизмов для подготовки и наклейки рулонных материалов, сушки основания кровли. Нанесение грунтовок производится с помощью установок, состоящих из компрессора, нагнетательного бочка и пистолета-распылителя.

Устройство гидроизоляционного покрытия начинается с отделки деталей кровли - карнизов, водосточных воронок и примыканий.

4.1.4 Трудоемкость

На основе номенклатуры и объемов подготовительных, вспомогательных и дополнительных работ составляем ведомость трудоемкости (табл.2.4.)

Таблица 4.1.3.Ведомость трудоемкости

Далее производим оценку полученных результатов и делаем соответствующую корректировку.

1. Оценка полученных результатов.

Выводы :

· Полученная в результате прямых расчетов сметная стоимость примерно равна, рассчитанной на 1м3.

· Средняя выработка на общестроительные работы для данного типа здания должна быть в пределах 3000….3700. Полученный результат завышен и нуждается в корректировке.

· Трудоемкость по результатам расчета занижена. Производим проверку объемов.

Оптимальная трудоемкость составит 78345472 / 3700 = 21251 чел. - дни

Реальная трудоемкость составляет 9082,1чел.-дней,

разница 21251 - 9082,1 = 12540чел.-дней - относим к неучтенным работам.

12540 / 21251 = 0,58 > 0,1 процент неучтенных работ превышает допустимого значения, делаем соответствующую корректировку трудоемкости.

Корректировка трудоемкости : Распределяем трудоемкость из условий

· На неучтенные работы должно приходиться 10%от всей трудоемкости.

· Остальную трудоемкость распределяем по разделам , так чтобы выработка была в пределах допустимой.

Таблица 4.1.4. Итоговая ведомость трудоемкости работ.

Также помимо итоговой ведомости трудоемкости основных работ составляем итоговую ведомость трудоемкости специальных работ.

Таблица 4.1.5. Итоговая ведомость трудоемкости специальных работ.

Мы получили все необходимые показатели для составления календарного плана выполнения работ.

4.1.5 Организационно-технологическая схема возведения объекта