Расчет и проектирование оснований и фундаментов одноэтажного промышленного здания

x1=Nmax I /(Rb?dсв) = 414,5/(11,5?103?0,3) = 0,12 м = 12 см;

x2=Nmin I /(Rb?dсв) = 91,78/(11,5?103?0,3) = 0,027 м = 2,7 см.

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона составляет для стали АIII и бетона В20 оR= 0,591.

Так как о1=x1/h0=12/27= 0,44 < оR принимаем значение x1 для дальнейших расчетов.

Так как о2=x2/h0=2,7/27= 0,1 < оR принимаем значение x2 для дальнейших расчетов.

Проверяем прочность сваи по формуле (36) СНиП 2.03.01-84:

, (7.16)

гn?Nmax I = 1,15?414,5 = 476,68 кН;

= (11,5?103?0,3?0,44?(0,27 - 0,5?0,44)+ +365?103?2,26?10-4?(0,27 - 0,03))/0,146=655,46 кН;

476,68 кН < 655,46 кН.

гn?Nmin I = 1,15?91,78 = 105,55 кН;

= (11,5?103?0,3?0,027?(0,27 - 0,5?0,027)+ +365?103?2,26?10-4?(0,27 - 0,03))/0,194= 225,21 кН;

105,55 кН < 225,21 кН.

Несущая способность обеих свай по прочности материала в наиболее нагруженных сечениях обеспечена.

7.18 Расчет осадки основания свайного фундамента

Определяем модуль сдвига и коэффициент Пуассона для слоёв в пределах погружения сваи:

, (7.17)

где н2, н3, н4 - коэффициенты Пуассона прорезаемых грунтов (супесь, суглинок, песок средней крупности);

h2, h3, h4 - толщина прорезаемых слоев;

н1=(0,3?3,67+0,35?1,31+0,3?2,97)/(3,67+1,31+2,97)=0,31.

, (7.18)

где G2, G3, G4 - модуль сдвига прорезаемых слоев грунта, МПа,

Gi = Ei?0,4, (7.19)

G2 = 7?0,4=2,8 МПа;

G3 = 9?0,4=3,6 МПа;

G4 = 12?0,4=4,8 МПа;

G1=(2,8?3,67+3,6?1,31+4,8?2,97) /(3,67+1,31+2,97)=3,68 МПа.

Диаметр поперечного сечения ствола сваи:

Определим осадку 3 сваи по формуле (7.40) [7]:

(7.20)

где s(N) - осадка одиночной сваи, определяемая по формуле:

(7.21)

где N - вертикальная нагрузка, передаваемая на сваю, кН, N=Nmax I=414,5 кН;

в - коэффициент, определяемый по формуле

(7.22)

где в' - коэффициент, соответствующий абсолютно жесткой свае (ЕА = ?), в' = 0,17ln(kv?G1l/G2?d)

б' - тот же коэффициент для случая однородного основания с характеристиками G1 и v1, б' = 0,17ln(kv1l/d)

ч - относительная жесткость сваи, ч = EA/G1l2

ЕА - жесткость ствола сваи на сжатие, EA=24 МН;

л1 - параметр, характеризующий увеличение осадки за счет сжатия ствола и определяемый по формуле

(7.23)

kv, kv1 - коэффициенты, принимаемые равными двум;

ij - коэффициенты, рассчитываемые по формуле в зависимости от расстояния между i-й и j-й сваями;

(7.24)

Nj - нагрузка на j-ю сваю.

ч = 24?109?0,09/(3,68?106?82) = 9,17;

л1 = 2,12?9,173/4/(1+2,12?9,173/4) = 0,92;

б' = 0,17?ln(2?8/0,34) = 0,66;

в' = 0,17?ln(2?3,68?8/(4,8?0,34)) = 0,61;

в = 0,61/0,92+(1-0,61/0,66)/9,17 = 0,67;

s = 0,67?414,5/(3680?8)=0,009 м = 0,9 см

Расчитаем дополнительные осадки от j-ых свай:

Для 1 сваи ( a= 2,5 м):

31=0,17?ln(2,45)=0,15;

Для 2 сваи ( a= 1,25 м):

34=0,17?ln(4,91)=0,27;

Для 4 сваи ( a= 1,984 м):

34=0,17?ln(3,09)=0,19

Для 5 сваи ( a= 0,902 м):

35=0,17?ln(6,8)=0,33

Для 6 сваи ( a= 2,818 м):

36=0,17?ln(6,8)=0,13

Для 7 сваи ( a= 2,818 м):

37=0,17?ln(3,4)=0,21

Для 8 сваи ( a= 1,3 м):

34=0,17?ln(4,7)=0,26;

Итоговая дополнительная осадка от j-ых свай:

?(ij?Ni/(G1?l))=(0,15?91,78 + 0,27?253,14+0,19?172,46+0,33?333,82+ +0,13?91,78+0,21?253,14+0,26?414,5)/(3680?8)=0,014 м.

Итоговая осадка куста сваи составляет:

S = 0,9 + 1,4 = 2,3 см.

S ? Su;

2,3 < 15 (по прил. Д [3]) => осадка в пределах нормы.

8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ, СРАВНЕНИЕ И ВЫБОР ОСНОВНОГО ВАРИАНТА СИСТЕМЫ: «ОСНОВАНИЕ - ФУНДАМЕНТ»

8.1 Подсчет объемов работ

Объем грунта, разарбатываемого под фундамент на естественном основании.

Размеры фундамента: l = 5,4 м; b = 5,4 м;

Размеры котлована понизу: l = 5,4+ 0,6?2 = 6,6 м; b = 5,4 + 0,6?2= 6,6 м;

Грунт - супесь, предельная крутизна откосов котлована 1:0,67;

Размеры котлована поверху: lv = 6,6+2?1,37=9,34 м; bv = 6,62+2?1,37=9,34 м;

Глубина котлована h = 2,05 м;

Формула для определения объёмов грунта

V=h?(S+(S?Sv)1/2+Sv)/3

где S - площадь котлована понизу, S=6,6?6,6=43,56 м2;

Sv - площадь котлована поверху, Sv =9,34?9,34=87,24 м2;

V=2,05?(43,56+(43,56?87,24)1/2+87,24)/3=131,5 м3;

Объем грунта, разрабатываемого экскаватором: 131,5 м3.

Объем работ по водоотливу

Vвод=h?(S+(S?SУГВ)1/2+SУГВ)/3,

где S - площадь котлована понизу, S=6,6?6,6=43,56 м2;

Sv - площадь котлована в УГВ, SУГВ =7,5?7,5=56,25 м2;

Vвод=1,35?(43,56+(43,56?56,25)1/2+56,25)/3=67,19 м3;

Объем грунта, разарбатываемого под фундамент на искусственном основании.

Размеры фундамента: l = 3 м; b = 2,4 м;

Размеры котлована на уровне подошвы фундамента: l = 3+0,6?2 =4,2 м; b=2,4+0,6?2= 3,6 м;

Грунт - супесь, предельная крутизна откосов котлована 1:0,67;

Глубина котлована h = 2,05+1,8=3,85 м;

Размеры котлована понизу: lн=3+0,6=3,6 м; bн=2,4+0,6=3 м.

Размеры котлована поверху: lv = 3,6+2?2,58=8,76 м; bv = 3+2?2,58=8,61 м;

Площадь котлована понизу: S=3,6?3=10,8 м2;

Площадь котлована поверху: Sv =8,76?8,61=75,42 м2;

Объем грунта, разрабатываемого экскаватором: 147,27 м3.

Объем работ по водоотливу

Vвод=h?(S+(S?SУГВ)1/2+SУГВ)/3

где S - площадь котлована понизу, S=10,8 м2;

Sv - площадь котлована в УГВ, SУГВ =7,82?7,22=56,46 м2;

Vвод=3,15?(10,8+(10,8?56,46)1/2+56,46)/3=96,55 м3;

Объем песчаной подушки

Vпп=h?(S+(S?Sфун)1/2+Sфун)/3

где Sфун - площадь котлована на уровне подошвы фундамента, Sфун=32,51м2;

Vпп=1,8(10,8+(10,8?32,51)1/2+32,51)/3=37,23 м3.

Объем грунта, разрабатываемого под фундамент на сваях:

Размеры ростверка: 3?1,8 м;

Размер котлована понизу: l = 3+0,6?2 =4,2 м; b=1,8+0,6?2= 3 м;

Грунт - супесь, предельная крутизна откосов котлована 1:0,67;

Размеры котлована поверху: lv = 4,2+2?1,37=6,94 м; bv = 3+2?1,37=5,74 м;

Глубина котлована: h=2,05 м;

Площадь котлована понизу: S=12,6 м;

Площадь котлована поверху: S=39,84 м;

Объем грунта, разрабатываемого экскаватором: 51,14 м3;

Объем работ по водоотливу: 21,74 м3.

№ п/п	Наименование работ	Единицы измерения	Объем работ	Количество
Фундамент на естественном основании (грунт I группы)
1	Разработка грунта экскаватором - обратная с ковшом вместимостью 0,5 м3 в отвал	1000 м3	131,5	0,1315
2	Водопонижение с помощью иглофильтров (ориентировочно)	100 м3	67,19	0,6719
3	Засыпка траншей и котлованов с перемещением грунта до 10 м бульдозером	1000 м3	119,66	0,1197
4	Бетонная подготовка толщиной 100 мм из бетона В 3,5 под монолитным фундаментом	100 м3	3,03	3,03
5	Установка фундамента	100 м3	17,82	17,82
Фундамент на искусственном основании (грунт I группы)
1	Разработка грунта экскаватором - обратная с ковшом вместимостью 0,5 м3 в отвал	1000 м3	147,27	0,14727
2	Водопонижение с помощью иглофильтров (ориентировочно)	100 м3	96,55	0,9655
3	Засыпка траншей и котлованов с перемещением грунта до 10 м бульдозером	1000 м3	105,13	0,10513
4	Установка подушки под фундамент	100 м3	37,23	37,23
5	Бетонная подготовка толщиной 100 мм из бетона В 3,5 под монолитным фундаментом	100 м3	0,68	0,68
6	Установка фундамента	100 м3	4,91	4,91
Свайный фундамент (грунт I группы)
1	Разработка грунта экскаватором - обратная с ковшом вместимостью 0,5 м3 в отвал	1000 м3	51,14	0,05114
2	Водопонижение с помощью иглофильтров (ориентировочно)	100 м3	21,74	0,2174
3	Засыпка траншей и котлованов с перемещением грунта до 10 м бульдозером	1000 м3	49,28	0,04928
4	Бетонная подготовка толщиной 100 мм из бетона В 3,5 под монолитным ростверком	100м3	0,589	0,589
5	Установка ростверка	100м3	4,32	4,32
6	Погружение дизель - молотом на тракторе железобетонных свай длиной 8 м в грунт I группы	м3	5,84	5,84

8.2 Средняя себестоимость, трудозатраты и капитальные вложения сравниваемых вариантов фундаментов

I. Фундамент на естественном основании (грунт I группы)

№	№ пункта ФЕР	Наимен. работ	Ед. измер.	Кол-во	Стоимость, руб
					Един.	Общая
1	01-01-003-1	1I	1000 м3	0,1315	2333,63	306,87
2	01-02-68-2	2I	100м3	0,6719	1767,48	1187,57
3	01-01-033-1	3I	1000м3	0,1197	465,88	55,76
4	6-01-001-1	4I	100 м3	0,0303	57787,79	1750,97
5	6-01-001-8	5I	100 м3	0,1782	90323,31	16095,61
Всего:	19396,78
С учетом инфляции на IV квартал 2012	5,64	109397,8

II. Фундамент на искусственном основании (грунт I группы)

№	№ пункта ФЕР	Наимен. работ	Ед. измер.	Кол-во	Стоимость, руб
					Един.	Общая
1	01-01-003-1	1II	1000 м3	0,14727	2333,63	343,67
2	01-02-68-2	2II	100м3	0,9655	1767,48	1706,5
3	01-01-033-1	3II	100м3	1,0513	465,88	489,78
4	01-02-05-1	4II	1000 м3	0,3723	440,28	163,92
5	6-01-001-1	5II	100 м3	0,0068	57787,79	392,96
6	6-01-001-5	6II	100 м3	0,0491	98000,64	4811,83
Всего:	7908,66
С учетом инфляции на IV квартал 2012	5,64	44604,8

III. Свайный фундамент (грунт I группы)

№	№ пункта ФЕР	Наимен. работ	Ед. измер.	Кол-во	Стоимость, руб
					Един.	Общая
1	01-01-003-1	1III	1000 м3	0,05114	2333,63	119,34
2	01-02-68-2	2III	100м3	0,2174	1767,48	384,25
3	01-01-033-1	3III	1000м3	0,04928	465,88	22,959
4	6-01-001-1	4III	100 м3	0,00589	57787,79	340,37
5	6-01-001-5	5III	100 м3	0,0432	98000,64	4233,6
6	5-01-001-3	6III	м3	5,84	528,22*	2958,72
7	Стоимость сваи		1 шт.	8	1443,67	11549
Всего:	19608,63
С учетом инфляции на IV квартал 2012	5,64	110592,66

*стоимость свай учитывается отдельно

Вывод: По технико-экономическим показателям наиболее выгодным вариантом является фундамент на распределительной песчаной подушке (II вариант).

9. УЧЕТ ВЛИЯНИЯ ПРИМЫКАЮЩИХ И ЗАГЛУБЛЕННЫХ ПОДЗЕМНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

9.1 Расчет подбетонки

При наличии вблизи фундаментов приямка следует устроить подбетонки с тем, чтобы выполнить условие:

Дh ? a?tgш, (9.1)

где Дh - превышение отметки подошвы фундамента или низа подбетонка над отметкой дна котлована под приямок, м, Дh=5,1 - 4,4= 0,7 м (см. рис 9.1);

a - расстояние в свету между краем фундамента и наружной гранью стены приямка, a=2,05 м;

tgш = tg(цI)+сI/PI, (9.2)

где сI, цI - расчетные значения соответственно удельного веса сцепления, кПа, и угла внутреннего трения, град, грунта основания;

PI - среднее давление под подошвой фундамента, кПа, от расчетных нагрузок (для расчета основания по несущей способности).

PI = 1,2?PIImt =1,2?256,35=307,62 кН.

tgш =tg(17)+4/307,62=0,32;

2,25?0,32=0,72 м > 0,7 м.

9.2 Расчет приямка на всплытие

Расчет проводится из условия

, (9.11)

где гem - коэффициент надежности от всплытия;

GI - собственный вес приямка с учетом коэффициента надежности по нагрузке гfb = 0,9;

GI = ((ln+ 2?bст)?(bn+ 2?bcт)?(dn+ 0,5) - ln?bn?Hпр )?2,5?9,81= =((24+2?0,8)?(4+2?0,8)?(5+0,5) - 24?4,2?4) ?2,5?9,8?0,9=8495,42 кН;

Fw - сила всплытия, кН.

Fw = Aw?гw?(dn - dw)?гfw , (9.12)

где Aw= (bn + 2?bст)(lст + 2?bст) = (4+2?0,8)?(24+2?0,8)=143,36 м2;

Fw =143,36?10?(5-1) ?1,1 = 6307,84.

8495,42/6307,84 = 1,35 > 1,2 => условие выполняется => приямок не всплывет.

9.3 Определение активного бокового давления грунта и воды

Активное боковое давление грунта на вертикальные стены ограждений допускается определять без учета сцепления, так как обратная засыпка выполняется грунтом нарушенной структуры. Характеристика этого грунта определяется через характеристики грунта ненарушенного сложения по формулам:

гI'=0,95? гI = 0,95?17,54=16,66 кН/м3,

цI'=0,95? цI = 0,95?17=16,15 град,

г`sb = гsb =8,9 кН/м3.

Горизонтальные составляющие активного давления E, кН (на 1 п.м. длинны стены), в пределах глубины, равной Hпр, м, определяется по формулам:

· От веса грунта:

Eah = гfa, (9.3)

гfa - коэффициент надежности по нагрузке для бокового давления грунта, гfa =1,1;

гI mt - средневзвешенное значение удельного всеа грунта в пределах глубины приямка Hпр;

, (9.4)

гI mt = (16,66?0,75+8,9?(4,2 - 0,75))/4,2 = 10,29.

Eah = 1,1?10,29?4,22?tg2(45-16,15/2)/2 =56,38 кН.

· От полезной нагрузки:

Eqh = гfg?qn?Hпр ?, (9.5)

где гfg - коэффициент надежности по нагрузке от распределенного давления qп, гfg =1,2;

Eqh = 1,2?15?4,2? tg2(45-16,15/2)=42,69 кН.

· От давления воды:

Ew = гfw?, (9.6)

где гfw = 1,1- коэффициент надежности по нагрузке для давления воды;

Ew = 1,1?10?(4,2 - 0,75)2/2=65,46 кН.

Толщина стенки приямка должна определяться по изгибающему моменту всех горизонтальных сил относительно оси, проходящей через центр тяжести сечения 1-1:

M1-1 = Eah?+ Eqh?+ Ew?, (9.7)

M1-1 = 56,38?+ 42,69?+65,46?= 243,86 кН?м;

И по поперечной силе:

Q1-1 = Eah + Eqh + Ew, (9.8)

Q1-1 =56,38+42,69+65,46 = 164,53 кН.

9.4 Расчет прочности днища

Расчет прочности днища производится по усилиям N2-2 и М2-2, в расчетном сечении 2-2.

N2-2 = E`ah + E`qh + E`w , (9.9)

где E`ah, E`qh, E`w определяются по формулам (9.3), (9.5), (9.6), в которые вместо Нпр подставляют dп=Нпр+0,8=4,2+0,8=5 м. (0,8 м - ориентировочная толщина днища приямка).

M2-2 = (9.10)

где qg - равномерно распределенная нагрузка, кН/м2. Так как вес приямка больше силы всплытия, qg определяется по формуле:

qg = (9.11)

pw - гидростатическое давление подземных вод, определяемое по формуле:

pw = гw?(dn - dw) = 10?(4,2-0,7) = 35 кН/м3;

qg = 8495,42/((4+2?0,8)(24+2?0,8)) - 35= 59,26 - 35 = 24,26 кН/м3;

Eah = 1,1?10,29?52?tg2(45-16,15/2)/2 = 79,91 кН;

Eqh = 1,2?15?5? tg2(45-16,15/2) = 50,83 кН;

Ew = 1,1?10?(5 - 0,75)2/2=99,34 кН.

N2-2 = 79,91+50,83+99,34 = 230,08 кН;

M2-2 = 341,31 кН?м.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия

2. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация

3. СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений

4. Методические указания по курсу «Механика грунтов, основания и фундаменты»

5. СП 28.13330.2012 Защита строительных конструкций от коррозии.

6. Методические указания «механика грунтов, основания и фундаменты»

7. СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты.

8. Руководство по проектированию свайных фундаментов. Сорочан Е.А.

9. СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции

10. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты

11. ГОСТ 19804-91. Сваи железобетонные. Технические условия.

Размещено на Allbest.ru