Проектирование. НУР СУЛТАН ПРОЕКТ. 1. Оценка климатических, инженерногеологических и гидротехнических условий строительной площадки
 Скачать 0.62 Mb.
|
|
2.5 Конструирование фундаментов Для фундаментов мелкого заложения использую следующие марки фундаментов: - для наружной стены с подвалом (ряд А) с шириной подошвы фундамента 1,6м принимаю марку ФЛ16.12, G=12кН и устраиваю под него подушку b = 1,6м, l = 1,18 м, h = 0,3м. Блоки принимаю марки ФБС b = 0,4м, l = 1,18м, h = 0,28м. - для внутренней стены с подвалом (ряд Б) с шириной подошвы фундамента 2,4 м принимаю марку ФЛ24.12, G=28кН и устраиваю под него подушку b = 2,4м, l = 1,18м, h = 0,3м. Блоки бетонные для стен подвала принимаем марки ФБС b = 0,4м, l = 1,18м, h = 0,28м. 3. Расчет и конструирование свайных фундаментов 3.1 Выбор типа, способа погружения, размеров свай и типа ростверка Т.к. применение ленточных фундаментов мелкого заложения в части здания с подвалом не рационально, то расчет свайного фундамента произведем именно для части здания c подвалом в осях 5-9. Принимаем висячие, по виду - забивные призматические сваи квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой марки С6-30 на несущем слоя грунта - песок крупный плотный насыщенный водой. Предварительно назначаем длину свай 6 м (с учетом заделки в ростверк на 10 см и заглублением в слой крупного песка на 1м), сторону поперечного сечения сваи 0,30 м (с учетом допустимых свесов ростверка). Ростверк принимаем монолитный поперечным сечением 600х300мм. Определение несущей способности одиночной сваи. Несущая способность сваи Fd определяется по формуле:  ,c - коэффициент условий работы сваи в грунте, равный 1; cR - коэффициент работы грунта под нижним концом сваи, равный 1 для погружения свай с подмывом в песчаные грунты при исключении подмыва на последнем метре; cf - коэффициент работы грунта на боковых поверхностях сваи, равный 1; R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи (7300 кПа); A - площадь поперечного сечения сваи; u - наружный периметр поперечного сечения сваи; fi - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи; hi - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи. Расчетная нагрузка Nc находится по формуле:  ,где k = 1,4 - коэффициент условий работы сваи (для ленточного фундамента). Определение несущей способности одиночной сваи под ленточный фундамент для наружной стены с подвалом по ряду А. Схема сваи под ленточный фундамент для наружной стены с подвалом.  Значения величин для определения несущей способности сваи принимаются по СП [4]. Значения сведём в таблицу. Таблица 14
Площадь поперечного сечения сваи:  .Наружный периметр поперечного сечения сваи:  .Несущая способность сваи Fd определяется по формуле:  Расчетная нагрузка Nc:  .Определение несущей способности одиночной сваи под ленточный фундамент для внутренней стены с подвалом по ряду Б. Схема сваи под ленточный фундамент для наружной стены с подвалом. Значения величин для определения несущей способности сваи принимаются по СП [4]. Значения сведём в таблицу. Таблица 15
Площадь поперечного сечения сваи: .Наружный периметр поперечного сечения сваи: .Несущая способность сваи Fd определяется по формуле: Расчетная нагрузка Nc: .3.2 Определение количества свай и их размещение в свайном фундаменте Количество свай на 1 м длины ленточного свайного фундамента определяется по формуле:  ,где γk - коэффициент надежности, равный 1,4;  - заданная нагрузка на фундамент, взятая по I предельному состоянию;Fd - несущая способность сваи; a - коэффициент, зависящий от вида свайного фундамента (для ленточного фундамента по стену а=7,5); bc - сторона сечения (диаметр) сваи; d - глубина заложения подошвы ростверка; γmt - осредненное значение удельного веса ростверка и грунта. Размещение свай производится в рядовой и шахматном порядке, при этом должны быть соблюдены следующие конструктивные требования: расстояние между осями висячих свай должны быть в пределах  .Проверяем фактическую нагрузку, действующую на одну сваю:  ,где  - заданная нагрузка на фундамент, взятая по I предельному состоянию; - вес ростверка и фундамента по I предельному состоянию; - вес грунта на уступах ростверка по I предельному состоянию.Nc - принятая расчетная нагрузка на сваю. n - количество свай на 1м длины ленточного свайного фундамента. Заданная нагрузка на фундамент, взятая по I предельному состоянию:  ,где N0 - заданная нагрузка на фундамент. Вес ростверка и фундамента по I предельному состоянию:  ,где b и hр- ширина ростверка и высота ростверка; γb - удельный вес железобетона, принимаемый; γf - коэффициент надежности по нагрузке. Вес грунта на уступах ростверка по I предельному состоянию:  ,где b - ширина ростверка; bc - ширина бетонного блока для стен подвала; γII - удельный вес грунта; γf - коэффициент надежности по нагрузке. Определение количества свай под наружную стену с подвалом ряду А. Количество свай на 1 м длины ленточного свайного фундамента определяется по формуле:  .Заданная нагрузка на фундамент, взятая по I предельному состоянию:  .Вес ростверка и фундамента по I предельному состоянию:  .Вес грунта на уступах ростверка по I предельному состоянию:  .Проверяем фактическую нагрузку, действующую на одну сваю: ; .Условие первого предельного состояния выполняется. По найденному значению nc определяем шаг свай t:  .Назначаем шаг свай с учетом условий:  .Принимаем шаг свай t = 1м. Свес ростверка при однорядном расположении свай:  .Находим ширину плиты ростверка:  .Принимаем ширину плиты ростверка bр = 0,6м. Определение количества свай под внутреннюю стену с подвалом по ряду Б. Количество свай на 1м длины ленточного свайного фундамента определяется по формуле:  .Заданная нагрузка на фундамент, взятая по I предельному состоянию:  .Вес ростверка и фундамента по I предельному состоянию: .Вес грунта на уступах ростверка по I предельному состоянию: .Проверяем фактическую нагрузку, действующую на одну сваю: ; .Условие первого предельного состояния выполняется. По найденному значению nc определяем шаг свай t:  .Назначаем шаг свай с учетом условий: .Принимаем шаг свай t = 1м. Свес ростверка при однорядном расположении свай: .Находим ширину плиты ростверка: .Принимаем ширину плиты ростверка bр = 0,6м. 3.3 Расчет условного свайного фундамента по расчетному сопротивлению грунта основания (II предельное состояние) Среднее давление Р определяем по подошве условного фундамента и сопоставляют его с расчетным сопротивлением грунта R по подошве условного фундамента по формуле:  ,где  - расчетная нагрузка второй группы предельных состояний (при γf =1) от веса сооружения; - вес ростверка по второй группе предельных состояний; - вес сваи по второй группе предельных состояний; - вес грунта по второй группе предельных состояний; - площадь подошвы условного фундамента; - расчетное сопротивление грунта основания условного фундамента.Расчётное сопротивление грунта основания определяется по формуле:  ,где c1 и c2 — коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 5.4 СП [2]; k = 1,1 – т.к. прочностные характеристики грунта (с и ) приняты по таблицам Б.1, Б.2 рекомендуемого приложения СП [2]; M, Mq, Mc - коэффициенты, принимаемые по табл. 5.5 СП [2] в зависимости от II; kz = 1, т.к. ширина подошвы фундамента b< 10 м; II - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;  - то же, залегающих выше подошвы фундамента;cII - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента; d1 - глубина заложения фундаментов без подвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:  ,где hs - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала; hcf - толщина конструкции пола подвала; cf - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала; db - глубина подвала (расстояние от уровня планировки до пола подвала). Площадь подошвы условного фундамента:  ,где  - ширина условного фундамента; - длина условного ленточного фундамента.Ширина условного фундамента:  .Длина условного фундамента:  ,где  - длина сваи от низа ростверка; - угол распределения напряжений в основании под свайным фундаментов.Осредненное расчетное значение угла внутреннего трения слоев грунта, прорезаемых сваями, определяется по формуле:  ,где  - расчетное значение углов внутреннего трения для отдельных слоев грунта толщиной hi пройденных свай; - глубина погружения свай в грунт.Расчет условного свайного фундамента под наружную стену с подвалом по ряду А. Осредненное расчетное значение угла внутреннего трения слоев грунта:  .Угол распределения напряжений в основании под свайным фундаментов:  .Ширина условного фундамента:  .Длина условного фундамента:  .Площадь подошвы условного фундамента:  .Расчётное сопротивление грунта основания определяется по формуле: ; .Среднее давление по подошве условного фундамента: ; .Условие выполняется. Можно проводить расчет осадки на основе модели линейного деформирования. Расчет условного свайного фундамента под внутреннюю стену с подвалом по ряду Б. Осредненное расчетное значение угла внутреннего трения слоев грунта: .Угол распределения напряжений в основании под свайным фундаментов: .Ширина условного фундамента: .Длина условного фундамента: .Площадь подошвы условного фундамента: .Расчётное сопротивление грунта основания определяется по формуле: ; .Среднее давление по подошве условного фундамента: ; .Условие выполняется. Можно проводить расчет осадки на основе модели линейного деформирования. 3.4 Определение осадок условного свайного фундамента Расчет осадки выполняется методом элементарного послойного суммирования. Метод основан на том, что осадка основания фундамента определяется как сумма осадок отдельных элементарных слоев грунта, на которые разбивается сжимаемая толща Hc в пределах каждого геологического слоя. Осадка фундамента рассчитывается по формуле:  ,где  - число слоев в пределах сжимаемой толщи; - толщина i-того слоя грунта. - напряжение в середине каждого элементарного слоя; - модуль деформации i-того слоя грунта; - безразмерный коэффициент, принимаемый 0,8.Стена с подвальной частью здания по ряду А, Б. Эпюра напряжения от собственного веса грунта:  ; ; ; ; .Разбиваем сжимаемую толщу на элементарные слои толщиной:  .Дополнительное вертикальное давление на основание:  .Таблица 15 - Расчетные значения напряжений от фундамента σzpi
Таблица 16 - Расчет осадки фундамента
Сравнение расчётной и предельной осадки:  .Т.к выполняется условие  => данный фундамент удовлетворяет условиям по II п.с.Рассчитав предельную деформацию основания фундаментов, можно сделать вывод, что свайный фундамент на несущем слое песок крупный средней плотности насыщенные водой подходит для данного здания.  3.5 Конструирование свайного фундамента Свайный фундамент образован висячими ж/б сваями призматического сечения с ненапрягаемой арматурой, скрепленной поверху ростверком, и работающими с ним как единая конструкция. Сваи фундамента заходят в слой в следующий слой – песок крупный средней плотности насыщенный водой, являющийся надежным. Марку сваи для фундамента принимаю С 6-30. Сваи располагаются в один ряд с шагом 1м – для фундаментов под наружную стену с подвалом. Ростверк – монолитный железобетонный высотой 0,3м. При жестком соединении верхняя часть головы сваи разбивается и обнаженная арматура замоноличивается в железобетонный ростверк, заделки сваи составляют 0,1м. Для предотвращения капиллярного движения влаги по фундаменту и для предотвращения ее проникновения в подвал через его стены в проекте принята: - вертикальная - обмазка наружной поверхности заглубленной стены гидроизоляционной мастикой («Гермокрон-гидро») на 2 раза; - горизонтальная - прокладка рулонной гидроизоляции в стене на уровне пола подвала («Гермокрон-гидро»). В данных инженерно-геологических условиях считаю, что свайный фундамент является оптимальным вариантом, т.к. несущий слой, на который опирается свайный фундамент, надежнее, чем несущий слой фундамента мелкого заложения. К тому же, производство свайного фундамента будет экономически выгоднее в виду повторяемости элементов. 3.6 Подбор оборудования для погружения свай. Определение расчетного отказа свай Подбор молота для погружения свай. От правильности выбора дизель-молота зависит успешное погружение свай в проектное положение. В первом приближении дизель-молот можно подобрать по отношению веса его ударной части к весу сваи, которое должно быть для штанговых дизель-молотов и молотов одиночного действия не менее 1,5 при плотных грунтах, 1,25 при фунтах средней плотности и 1,0 при слабых водонасыщенных грунтах. Минимальная энергия удара, необходимая для понижения свай, определяется но формуле:  ,где  - коэффициент, равный 25; - расчетная нагрузка, допускаемая на сваю;Пользуясь техническими характеристиками дизель-молотов, подбирают такой молот, энергия удара которого соответствует минимальной. Проверка пригодности принятого молота производится по:  ,где  - расчетная энергия удара; - полный вес молота; - вес сваи и наголовника; – коэффициент, принимаемый при использовании железобетонный свай. Принимается 6 для трубчатый дизель молотов и 5 - для штанговых дизель-молотов.Расчетная энергия удара для штанговых дизель-молотов принимается:  .Расчетная энергия удара для трубчатых дизель-молотов принимается:  ,где  - вес ударной части молота; - высота падения ударной части молота.Для штанговых дизель-молотов при весе ударной части 12,5; 18; 25 кН -  Подбор дизель-молота для нагружения железобетонной сваи типа С6-30. Проектная несущая способность сваи  .Минимальная энергия удара, необходимая для погружения:  .По техническим характеристикам принимаем трубчатый дизель-молот С-996 с энергией удара 27кДж. Полный вес молота  вес ударной части  Вес сваи С6-30 13800Н. Вес наголовника примем 2000Н. Расчетная энергия удара дизель молота С-996:  .Проверяем условие:  .Условие соблюдается. Следовательно, принятый трубчатый дизель-молот -996 обеспечивает погружение свай С6-30. Определение расчетного отказа свай. В проекте свайного фундамента должен быть определен проектный отказ свай. Проектный отказ свай необходим для контроля несущей способности сваи в процессе производства работ, если фактический отказ при испытании сваи динамической нагрузкой окажется больше проектного, то несущая способность сваи может оказаться необеспеченной. Формула для определения проектного отказа имеет вид:  ,где  - коэффициент, принимаемый для железобетонный свай   - площадь поперечного сечения ствола сваи; - коэффициент равный 1; - коэффициент надежности, принимаемый при определении несущей способности сваи, равный 1,4; - расчетная энергия удара; - расчетная нагрузка, допускаемая на сваю; - масса молота; - масса сваи и наголовника; - масса подбабка; - коэффициент восстановления удара, принимаемый при забивке железобетонных свай, равный 0,2.Для наружной стены с подвалом по ряду А, Б: Определим проектный отказ сваи С6-30 с поперечным сечением 0,3х0,3м. Проектный отказ сваи:  | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||