Промышленного здания
 Скачать 7.5 Mb.
|
|
, где k - коэффициент надежности, назначаемый в зависимости от способа определения несущей способности сваи и равный k=1,4; 0 - коэффициент условий работы, учитывающий повышение однородности грунтовых условий при применении свайных фундаментов и равный k=1 при односвайном фундаменте и k=1,15 при кустовом расположении свай; n - коэффициент надежности по назначению сооружения, для рассматриваемого здания (II уровень ответственности) k=1,15.  .7.1.5. Определяется несущая способность сваи, работающей на сжатие, по условию прочности материала  , кН,где - коэффициент продольного изгиба, =1; c - коэффициент условий работы, для свай сечением менее 30x30 см с = 0,85, для сваи большого сечения с = 1; m- коэффициент условия работы бетона, для всех видов свай, кроме буронабивных, m=1, Rb - расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, принимаемое для свай из бетона класса В25 Rb = 14500 кПа; А - площадь поперечного сечения сваи, м2, А=0,3·0,3=0,09 м2; Rsc - расчетное сопротивление арматуры сжатию, кПа, в курсовом проекте принимается армирование сечения сваи 4 12 А-П, Rsc = 280000 кПа; Аа- площадь сечения рабочей арматуры, м2,  .Тогда  кН.В расчете окончательно принимается меньшая из полученных величин Р, Fdm, т.е. Р=492 кН. 7.1.6. Определяется ориентировочно количество свай в фундаменте (n) как (расчет выполняется по первой группе предельных состояний, прил. 2 блок-схема)  ,где 1,2 - коэффициент, увеличивающий число свай в фундаменте на 20% вследствие действия изгибающего момента и поперечной силы; NP - расчетное значение вертикальной нагрузки при коэффициенте надежности по нагрузке f=1,1· NР = 1,1·2354= 2589,4кН.  Принимается n = 6. 7.1.7. Производится размещение свай, и определяются размеры ростверка в плане. Расстояние между осями свай принимается от 3d до 6d , где d - сторона сечения сваи. Оптимальным считается расстояние, равное 3d. Расстояние от края ростверка до внешней грани сваи назначается не менее 20 см (чаще всего равно размеру сечения сваи). Размеры ростверка в плане должны быть кратными 0,1 м. Схема ростверка приведена на рис. 10. При выборе схемы расположения свай рекомендуется руководствоваться табл. 8.20 [7] или приложениями 9-11.  Рис.10. Расположение свай в фундаменте. 7.1.8. Определяется нагрузка на угловые сваи фундамента по формуле  , кН,где х - расстояние от главной оси до оси угловой сваи, м, х = 0,9 м; Gр - расчетная нагрузка от собственного веса ростверка и грунта на его ступенях, кН, ориентировочно определяемая при f = 1,1 как  кН;М - расчетное значение изгибающего момента относительно главной оси подошвы ростверка, кН м, при f = 1,1 определяемое как  кН м; - сумма квадратов расстояний от главной оси до оси каждой сваи фундамента, м2,  кН; кН.Проверяется выполнение условий:  ≤ Р; > 0.Не следует допускать недоиспользование несущей способности сваи более чем на 15%, перегрузку сваи от постоянных и длительных нагрузок более чем на 5%, от кратковременных нагрузок более чем на 20%. Разница между максимально и минимально нагруженными сваями не должно превышать соотношение 3:1. В данном случае ≤ Р, 756 кН > 492 кН - условие не выполняется; > 0, 151кН > 0 - условие выполняется.Так как одно из условий не выполняется, увеличиваем число свай в фундаменте до 8, располагая их, например, в шахматном порядке на расстоянии 3d = 0,9 м (рис. 10). В данном случае x = 1,56м.  Gр = 1,1·3,9∙1,6∙20∙1,5 = 205,9 кН. Вновь проверяется выполнение условий  кН. кН. ≤ Р, 505 кН < 492 кН - условие не выполняется, но перегрузка при этом составляет (505-492)/492=0,026=2,6%, что допускается. > 0, 194кН > 0 - условие выполняется.Соотношение И составляет 2,6:1, что не превышает рекомендуемое соотношение 3:1.Окончательно, принимается 8 свай в одном фундаменте. 7.1.9. Проверяются напряжения в грунте в плоскости нижних концов свай. При этом, свайный фундамент условно принимается за массивный жесткий фундамент глубокого заложения, контур которого ограничен сверху - поверхностью планировки, снизу - плоскостью, проходящей через нижние концы свай, с боков – вертикальными плоскостями, отстоящими от наружных граней свай на расстоянии  . Причем эта величина не должна превышать 2d в тех случаях, когда под нижним концом сваи залегают пылевато-глинистые грунты с показателем текучести JL>0,6 (d-диаметр или сторона поперечного сечения сваи).Для слоистой толщи определяется осредненное значение угла внутреннего трения грунта  ,где IIi, hi - соответственно расчетное значение угла внутреннего трения и толщина каждого слоя грунта в пределах расчетной длины сваи, град, м. В данном случае толщина слоя супеси пластичной h1 =2,3м, II1= 180 ,толщина слоя суглинка полутвердого h2 =2,7м, II2=160, толщина слоя песка средней крупности h3 = 1,7м, II3= 170. Тогда  ; ; tg4015 =0,0772.Исходя из этого, размеры подошвы условного фундамента в плане определяются как (рис. 11) lусл=1,56+1,56+0,15+0,15+2∙6,7∙0,0772=4,5м; bусл=0,9+0,15+0,15+2∙6,7∙0,0772=2,2м. Площадь подошвы условного фундамента Aусл=lусл∙bусл=4,5∙2,2=9,9м2. Определяется давление под подошвой условного фундамента (в плоскости нижних концов свай) от действия расчетных нагрузок соответствующих II группе предельных состояний, т.е. при f=1 по формуле  , кПа,где NP=1·2354 кН; Gусл - расчетная нагрузка от собственного веса свай, ростверка, грунта, столба воды в пределах условного фундамента, определяемая приближено для данных грунтовых условий как  .Gусл= 1·9,9(6,7+1,5)∙20=1624 кН. С учетом этого  . Рис.11. Схема к определению размеров условного фундамента. Определяется расчетное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента (или в плоскости нижних концов сваи) по формуле 5.7/6/, которая в принятых для свайного фундамента обозначениях записывается, как  ,где c1=1,4; k = 1,0; с2 = 1,0; Kz = 1,0; М, Мq, Мс - как и ранее, коэффициенты, принимаемые по табл. 5.5 /6/в зависимости от угла внутреннего трения основания подошвы условного фундамента, поскольку таковым является слой песка средней крупности с II = 170, М = 0,39, Мq= 2,57, Мс = 5,15; bусл= 2,2 м; 11 - расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы условного фундамента, кН/м3, в нашем случае, для песка средней крупности 11=10 кН/м3с учетом взвешивающего действия воды;  - среднее значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента до отметки планировки, определяемое как  ;IIi, hi- соответственно расчетное значение удельного веса и толщины каждого слоя грунта по высоте (hp + d1) условного фундамента, кН/м3, м,  кН/м3;с11- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой условного фундамента, кПа, для песка средней крупности с11=0. Таким образом,  кПаПроверяется выполнение условия p < R, 401,8 кПа < 543 кПа. Условие выполняется. В противном случае необходимо перепроектировать фундамент и добиться выполнения условия. 7.2. Расчет железобетонного ростверка. Расчет ростверка свайного фундамента производится на продавливание колонной, на продавливание угловой сваей, на поперечную силу в наклонных сечениях, на изгиб, на местное сжатие под торцом сборной колонны, на прочность сжатой части, на раскрытие трещин. В курсовом проекте производится только проверка ростверка на продавливание колонной по пирамиде, боковые стороны которой проходят от наружных граней колонны до внутренних граней сваи, наклонены к горизонту под углом не более угла, соответствующего пирамиде у которой с = 0,4Н0. Расчетная формула имеет вид  ,где N - расчетная продавливающая сила, равная, при внецентренно нагруженном фундаменте, удвоенной сумме реакций всех свай, расположенных с одной наиболее нагруженной стороны от оси колонны за пределами нижнего основания пирамиды продавливания. Подсчитывается от усилий, действующих в плоскости верха фундамента, кН, с учетом коэффициента надежности по нагрузке при расчете по I группе предельных состояний; H0- рабочая высота ростверка, принимаемая при сборной колонне от дна стакана до верха нижней рабочей арматуры сетки, м, Н0= 0,40 м (рис. 12); hc , bc - как и раньше, длина и ширина сечения колонны, hc = 0,8 м, bс = 0,5 м; с1,с2 - расстояние от соответствующих граней колонн до внутренних граней ближайших свай, расположенных за пределами нижнего основания пирамиды продавливания, м, принимаемые от 0,4H0 до Н0, с1=0,23м, что больше 0,4H0=0,4∙0,4=0,16м, назначается с2= 0,16 м; 1 , 2 - безразмерные коэффициенты, равные = H0/сi и принимаемые в пределах от 2,5 до 1, 1 = 0,4 / 0,23 = 1,7, 2 = 0,4 / 0,16 = 2,5; Rbt - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению, кПа, для предельного состояния I группы принимаемое с учетом коэффициента условий работы в2 =1,1, для заданного в проекте класса бетона В12.5 Rbt= 750∙1,1= 825 кПа. Реакция одной сваи фундамента может быть определена как  кН,где Gр =205,9 кН– расчетная нагрузка отсобственного веса ростверка и грунта на его ступенях (п. 7.1.8). За пределами нижнего основания пирамиды продавливания, в данном случае, с одной стороны находятся 3 сваи, поэтому расчетная продавливающая сила N = Pф∙6 = 352∙3·2 = 2112 кН. В правой части условия имеем: 2∙825∙0,40·[1,7(0,5 + 0,16) + 2,5(0,8 + 0,23)] = 2443,3 кН. Проверяем выполнение условия: 2443,3кН > 2112кН. Условие выполняется, следовательно, продавливание ростверка колонной не произойдет. Если условие не выполняется, необходимо: 1) увеличить глубину заложения подошвы ростверка (возрастет H0), скорректировать длину свай, пересчитать число свай, выполнить проверку расчетного сопротивления грунта в оснований свай и т.п.); 2) по возможности, повысить класс бетона ростверка, установить поперечную арматуру по расчету и т.п. Предпочтительно выполнить мероприятия по п. 1).  Рис.12. Свайный фундамент со стаканным ростверком. 7.4. Стоимость возведения фундамента. Объем земляных работ в курсовом проекте рассчитывается для котлована под отдельный фундамент. Глубина котлована равняется глубине заложения ростверка. Размеры котлована понизу превышают размеры подошвы ростверка на 0,2 м с каждой стороны. Крутизна откоса котлована назначается по приложению 12. В случае, если в пределах высоты котлована располагаются несколько слоев грунта, крутизна откоса назначается по наименьшему значению, определенному для каждого из этих слоев. Объем ростверка определяется за вычетом стаканной части. Толщина бетонной подготовки под ростверк принимается равной 100 мм. В данном случае объем земляных работ при разработке котлована – 23,7 м3, расход монолитного бетона – 5,02 м3, объем сборного железобетона свай – 5,04 м3, расход бетона на устройство подготовки толщиной 100 мм – 0,86 м3. Полученные значения заносятся в таблицу 6. 8. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ В качестве критерия при оценке и выборе основного варианта фундаментов принимается наименьшие приведенные затраты. Показатель полных приведенных затрат определяется в общем случае с учетом себестоимости возведения фундаментов, капитальных вложений в материально техническую базу строительства, эксплуатационных затрат, фактора дефицитности материальных ресурсов и экономического эффекта, который может быть получен в случае сокращения продолжительности строительства. При отсутствии информации о продолжительности и трудоемкости устройства фундаментов по сравниваемым вариантам и других данных, необходимых для определения показателей приведенных затрат, на ранних стадиях проектирования могут быть использованы показатели сметной стоимости /7/. В курсовом проектировании расчет сметной стоимости производится по укрупненным показателям (табл. 4) условно для одного отдельного фундамента каждого из вариантов в табличной форме. Для определения объемов работ и материалов в пояснительной записке вычерчиваются фрагменты профилей котлованов сравниваемых вариантов фундаментов, дается их обоснование. Проставляются их характерные размеры и отметки. Как видно из табл. 5, целесообразно использовать свайный фундамент, для которого выполняется расчет по II группе предельных состояний. Таблица 5. Удельные показатели стоимости основных видов работ по устройству фундаментов.
Таблица 6  9. РАСЧЕТ ОСНОВАНИЯ ПО ДЕФОРМАЦИЯМ (II группа предельных состояний) Расчет основания по деформациям сводится к определению расчетной величины стабилизированной осадки фундамента и сравнению ее с предельными значениями для данного здания /6/. При этом в курсовом проекте необходимо добиваться выполнения следующего условия: Smax ≤ Smах, u , где Smах - максимальная величина осадки фундамента здания, полученная расчетом, см; Smах, u - предельно допустимое значение абсолютной осадки фундамента, определяемая по прил. 4 /6/. При несоблюдении этого условия, необходимо увеличивать размеры фундаментов (ширину, глубину заложения) или перейти на другой тип фундамента и добиться выполнения необходимых условий. 9.1. Расчет осадки методом послойного элементарного суммирования. Осадка основания фундамента определяется с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства методом послойного суммирования. Для этого прежде всего, строится графическая схема, на которой изображаются контуры проектируемого фундамент, напластование грунтов, эпюры природного и осадочного давлений, нижняя граница сжимаемой толщи. 9.1.1. Построение эпюры природного давления грунта. Природным давлением называется вертикальное напряжение от веса вышележащих слоев грунта, определяемое по формуле zgi=IIi∙hi, где IIi - удельный вес грунта, кН/м3; hi - мощность слоя грунта, м. Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, должен приниматься с учетом взвешивающего действия воды по формуле (при коэффициенте фильтрации кф ˃1·10-5 м/сут и IL˃0,25)  ,где s - удельный вес скелета грунта, кН/м3; - удельный вес воды равный 10 кH/м3; е - коэффициент пористости грунта. При расположении ниже уровня подземных вод слоя грунта с коэффициентом фильтрации кф ˂ 1·10-5 м/сут и IL˂0,25, его удельный вес принимается без учета взвешивающего действия воды (1 м/сут≈1,2·10-3 см/сек). Для определения zgi в этом слое и ниже его следует учитывать давление столба воды, расположенного выше этого слоя. Ординаты эпюры zgiвычисляются для всех характерных точек (от отметки природного рельефа или отметки планировки): отметки подошвы фундамента, отметки границ слоев грунта, отметки уровня грунтовых вод. При планировке подсыпкой ординаты эпюры zgi вычисляются от отметки планировки, при планировке срезкой – от отметки природного рельефа. Строят эпюры природных давлений обычно слева от вертикальной оси, проходящей через середину подошвы фундамента. Кроме этого, вычисляются ординаты вспомогательной эпюры 0,2 zg0 . В данном случае построение ведется от отметки природного рельефа. Таким образом: на поверхности земли zg0 = 0; 0,2zg0 =0; на контакте 1 и 2 слоев (мощность 0,9 м) zg1=h1∙II1=0,9∙16 = 14,4 кПа, 0,2∙zg1=0,2∙14,4 = 2,9кПа; на уровне грунтовой воды во 2 слое (мощность 2,8 м) zg2=zg1+h2∙II2 =14,4+ 2,8 ∙ 20 = 70,4кПа, 0,2∙zg2 =0,2∙70,4 = 14кПа; на контакте 2 и 3 слоев (мощность 1 м)  =zg2+h3∙IIsb2 =70,4+ 1∙10,12 = 80,52кПа, ;0,2∙zg2 =0,2∙80,52 = 16,1кПа; |