Расчет и проектирование основания и фундамента

 

Федеральное агентство по образованию ГОУ-ВПО

Уральский Государственный Технический Университет УПИ

Кафедра Основания и Фундаменты

Расчетно-графическая работа

Расчет и проектирование основания и фундаментов

Студент: Вохминцева Я.А

Группа: С-46031

Вариант: 04

Преподаватель: Лопашенко Н.А

Екатеринбург 2010г.

I. Исходные данные

Таблица 1.1 Вариант исходных данных

Вариант сооруж.Габарит. схемаL1,мL2,мН1, мН2, мhn, мQ1, тQ2, тtвн, градРайон строительстваMtSO, кПаWO, кПа04142-21,6--4,815-5Курган68,51,00,30

Инженерно-геологические условия площадки строительства установлены бурением четырех скважин до глубины 20 м (таблица 1.2). Подземные воды во всех скважинах расположены на глубине 0.8 м от отметок природного рельефа NL.

Таблица 1.2 Характеристика вариантов грунтовых условий

№dw, мНомер грунтовых слоевОтметки устьев скважин и толщина отдельных слоев грунтаСкважина 1Скважина 2Скважина 3Скважина 4n1n2n3отм. устья,мh1, мh2, мотм. устья,мh1, мh2, мотм. устья,мh1, мh2, мотм. устья,мh1, мh2, м070,8011183861,75,001,3060,95,301,5060,64,801,1060,05,001,40*толщина h3 третьего слоя бурением до глубины 20 м не установлена.

Таблица 1.3 Показатели физико-механических свойств грунтов

№ слояТип грунта?n, т/м3?I/?II, т/м3?s, т/м3W, %WL, %WP, %kф, см/сЕ, МПаCI/CII, кПа?I /?II,градГруппа по трудности разработки11суглинок1,881,83/ 1,852,7024,227,717,72,9× 10-711,014,0/ 21,016/18III18суглинок1,921,87/ 1,892,7228,132,920,91,4× 10-78,011,0/ 17,014/16III38песок мелкий1,931,88/1,902,6826,3--4,0× 10-318,00/225/28I

Таблица 1.4

Состав подземных вод по данным химического анализа воды

Показатель агрессивностиЗначение показателяБикарбонатная щелочность ионов HCO3; мг экв/л0,1Водородный показатель рН; мг экв/л5,0Содержание; мг/лагрессивной углеродистой кислоты СО249аммонийных солей, ионов NH4+16магнезиальных солей, ионов Mg2+920едких щелочей, ионов Na+ и K+-сульфатов, ионов SO4-22700хлоридов, ионов Cl-800

II. Определение нагрузок, действующих на фундамент

Расчет нормативных значений на уровне обреза фундаментов от нагрузок, воспринимаемых рамой каркаса (постоянная, снеговая, ветровая, крановая), выполняется на ЭВМ. Наиболее нагруженными являются фундаменты по оси А. Нормативные значения усилий для этих фундаментов приведены в таблице 2.1

Таблица 2.1 Нормативные значения усилий на уровне обреза фундаментов по оси «А» от нагрузок и воздействий, воспринимаемых рамой каркаса

УсилияРазмерн.ПостоянныеСнеговыеВетровыеКрановыеНормальные (Nn)кНN1=1295,4N2=252,0N3=338,1N4=0Моменты (Mn)кНмМ1= - 362,2M2=0M3= ± 142,4M4= ± 1226,5Горизонтальные (Qn)кНQ1= - 12,6Q2=0Q3= ± 5,0Q4= ± 104,6

Таблица 2.2 Нормативные значения усилий на уровне обреза фундамента для основных сочетаний нагрузок

УсилияРазмерн.Сочетания нагрузок(1)+(2)(1)+(3)(1)+(4)(1)+0,9·[(2)+(3)+(4)]Нормальные (Nn)кН1547,41633,51295,41826,5Моменты (Mn)кНм-362,2-219,8 -504,6-864,3 -1588,7+869,8 -1594,2Горизонтальные (Qn)кН-12,6-7,6 -17,6+92,0 -117,2+86,0 -111,2

Наиболее неблагоприятным является сочетание всех кратковременных 0,9·[(2)+(3)+(4)] нагрузок.

Для расчета по деформациям (?f = 1,0):

Ncol,II = Nn × ?f = 1826,5 × 1,0 = 1826,5 кН;

Mcol,II = Mn × ?f = 1594,2 × 1,0 = 1594,2 кНм;

Qcol,II = Qn × ?f = 111,2 × 1,0 = 111,2 кН;

Для расчетов по несущей способности (?f = 1,2):

Ncol,I = Nn × ?f = 1826,5 × 1,2 = 2191,8 кН;

Mcol,I = Mn × ?f = 1594,2 × 1,2 = 1913,1 кНм;

Qcol,I = Qn × ?f = 111,2 × 1,2 = 133,5 кН;

где ?f - коэффициент надежности по нагрузке;

III. Оценка инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства

Планово-высотная привязка здания на площадке строительства приведена на рис.2 Инженерно-геологические разрезы, построенные по заданным скважинам, показаны на рис. 3а, 3б, 3в.

Вычисляем необходимые показатели свойств и состояния грунтов по приведенным в таблице 1.3 исходным характеристикам.

Степень влажности

Sr = W×?s/(e×?w)

где ?w = 1 т/м3 - плотность воды;

Число пластичности Ip = WL - Wр ;

Плотность сухого грунта ?d =??n /(1 + 0,01×W);

Пористость n = (1 - ?d /?s)×100%;

Коэффициент пористости e = n/(100 - n);

Показатель текучести IL = ( W - Wр)/(WL - Wр);

Расчетные значения удельного веса и удельного веса частиц:

?I = ?I×g ?II = ?II×g ?s = ?s×g;

Удельный вес суглинка, расположенного ниже УПВ, с учетом взвешивающего действия воды

?sb =???s-??w)/(1+e)

где ?w = 10 кН/м3 - удельный вес воды.

Таблица 3.1 Показатели свойств и состояния грунтов

№ слоя?d, т/м3n, %eSrIP, %IL?I / ?II, кН/м3?s, кН/м3?sb, кН/м3Rусл, кПа11 (2)1,5144,10,7890,83100,6518,0 18,226,59,2185,35418 (3)1,5044,90,8150,94120,6018,4 18,526,79,2223,18638 (4)1,5342,90,7510,94--18,4 18,626,39,3466,270

) 11 (2) слой - по ГОСТ 25100-95: суглинок мягкопластичный;

·Число пластичности:

·Плотность сухого грунта:

·Пористость:

·Коэффициент пористости:

·Степень влажности:

·Показатель текучести:

Расчетные значения удельного веса грунта и удельного веса частиц:

Удельный вес грунта, расположенного ниже УПВ, с учетом взвешивающего действия воды:

где ?w = 10 кН/м3 - удельный вес воды.

Для определения условного расчетного сопротивления грунта по формуле (7) СНиП 2.02.01-83* примем условные размеры фундамента d1= dусл= 2м и bусл= 1м.

По таблице 3 СНиПа 2.02.01-83* принимаем коэффициенты ?С1 и ?С2:

Для суглинка мягкопластичного (IL>0,5) ?С1=1,0;

Для здания с гибкой конструктивной системой ?С2=1,0;

Коэффициент k=1 принимаем по указаниям пункта п.2.41 СНиП 2.02.01-83*;

По таблице 4 СНиПа 2.02.01-83* для ?II = 180 определяем:

М? = 0,43;

Мq = 2,73;

Мс = 5,31;

Удельный вес грунта выше подошвы условного фундамента до глубины dW принимаем без учета взвешивающего действия воды ?II = 18,2 кН/м3;

Ниже уровня УПВ, т.е. в пределах глубины d = dусл - dw и ниже подошвы фундамента, принимаем ?IIsb = 9,2 кН/м3;

Удельное сцепление CII берем из таблицы 1.3; CII = 21,0 кПа.

Е¹ = 11 МПа > 10 МПа - грунт малосжимаемый

) 18 (3) слой - по ГОСТ 25100-95: суглинок мягкопластичный;

·Число пластичности:

·Плотность сухого грунта:

·Пористость:

·Коэффициент пористости:

·Степень влажности:

·Показатель текучести:

Расчетные значения удельного веса грунта и удельного веса частиц:

Удельный вес грунта, расположенного ниже УПВ, с учетом взвешивающего действия воды:

где ?w = 10 кН/м3 - удельный вес воды.

Для определения условного расчетного сопротивления грунта примем условные размеры фундамента d1= dусл= 2м и bусл= 1м.

По таблице 3 СНиПа 2.02.01-83* принимаем коэффициенты ?С1 и ?С2:

Для суглинка мягкопластичного (IL>0,5) ?С1=1,0;

Для здания с гибкой конструктивной системой ?С2=1,0;

Коэффициент k=1 принимаем по указания пункта п.2.41 СНиП 2.02.01-83*;

По таблице 4 СНиПа 2.02.01-83* для ?II = 160 определяем:

М? = 0,36;

Мq = 2,43;

Мс = 4,99;

Удельное сцепление CII берем из таблицы 1.3; CII = 17,0 кПа.

Е² = 8 МПа > 5 МПа - грунт среднесжимаемый

) 38 (4) слой - по ГОСТ 25100-95: песок мелкий, рыхлый, водонасыщенный;

·Плотность сухого грунта:

·Пористость:

·Коэффициент пористости:

·Степень влажности:

Расчетные значения удельного веса грунта и удельного веса частиц:

Удельный вес грунта, расположенного ниже УПВ, с учетом взвешивающего действия воды:

где ?w = 10 кН/м3 - удельный вес воды.

Для определения условного расчетного сопротивления грунта примем условные размеры фундамента d1= dусл= 2м и bусл= 1м.

По таблице 3 СНиПа 2.02.01-83* принимаем коэффициенты ?С1 и ?С2:

Для песка мелкого ?С1=1,3;

Для здания с гибкой конструктивной системой ?С2=1,0;

Коэффициент k=1 принимаем по указания пункта п.2.41 СНиПа 2.02.01-83*;

По таблице 4 СНиПа 2.02.01-83* для ?II = 280 определяем:

М? = 0,98;

Мq = 4,93;

Мс = 7,40;

Удельное сцепление CII берем из таблицы 1.3; CII = 2,0 кПа.

Е³ = 18 МПа > 10 МПа - грунт малосжимаемый

Заключение

В целом площадка пригодна для возведения здания. Рельеф площадки спокойный с небольшим уклоном в сторону скважины 4. Грунты имеют слоистое напластование, с выдержанным залеганием пластов (уклон кровли не превышает 2%). Все грунты имеют достаточную прочность, невысокую сжимаемость и могут быть использованы в качестве оснований в природном состоянии. Грунтовые воды расположены на небольшой глубине, что значительно ухудшает условия устройства фундаментов: при заглублении фундаментов более 0,8 м необходимо водопонижение; возможность открытого водоотлива из котлованов, разработанных в суглинке, должна быть обоснована проверкой устойчивости дна котлована (прорыв грунтовых вод со стороны нижележащего слоя суглинка); суглинок, залегающий в зоне промерзания, в соответствии с табл.2 СНиП 2.02.01-83 является пучинистым грунтом, поэтому глубина заложения фундаментов наружных колонн здания должна быть принята не менее расчетной глубины промерзания суглинка df, а при производстве работ в зимнее время необходимо предохранение основания от промерзания.

Целесообразно рассмотреть следующие возможные варианты фундаментов и оснований:

) фундамент мелкого заложения на естественном основании - суглинке;

) фундамент на распределительной песчаной подушке (может быть достигнуто уменьшение размеров подошвы фундаментов и расчетных осадок основания);

) свайный фундамент из забивных висячих свай; несущим слоем для свай может служить слой 4.

Следует предусмотреть срезку и использование почвенно-растительного слоя при благоустройстве и озеленении застраиваемого участка (п.1.5 СНиП 2.02.01-83*).

IV. Расчет и проектирование варианта фундамента на естественном основании

Проектируется монолитный фундамент мелкого заложения на естественном основании по серии 1.412-2/77 под стальную колонну, расположенную по осям А-5, для исходных данных, приведенных выше.

.1 Определяем глубину заложения фундамента с учетом трех факторов

Первый фактор - учет глубины сезонного промерзания грунта.

Грунты основания пучинистые, поэтому глубина заложения фундамента d от отметки планировки DL должна быть не менее расчетной глубины промерзания df. Для tвн=50 и грунта основания, представленного суглинком, по п. 2.28 СНиП 2.02.01-83*

где kh=0,9 -коэффициент учитывающий влияние теплового режима со-

оружения, принят как уточненный при последующем расчете в соот-

ветствии с указаниями примечания к табл.1 СНиП 2.02.01-83* (рас-

стояние от внешней грани стены до края фундамента af=1,1м>0,5м).

df - расчетная глубина сезонного промерзания грунта;

Mt - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНиП по строительной климатологии и геофизике, а при отсутствии в них данных для конкретного пункта или района строительства - по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях с районом строительства;

d0 - величина, принимаемая равной для суглинка - 0,23 м.

Второй фактор - учет конструктивных особенностей здания.

Заданные размеры сечения колонны 1250х500 мм, площадь сечения подколонника 1500х1200 мм. Кроме того, высота фундамента стальной колонны должна составлять не менее чем lan +100мм:

lan =1200мм - глубина заделки анкерных болтов;ф ? 1200+100мм. Принимаем Hф=1500мм. Для заглубления базы стальной колонны обрез фундамента принимаем на отметке - 0,7 м

Таким образом, по второму фактору требуется: d =Hф+0,7-0,15=2,05 м.

Третий фактор - инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки.

С поверхности на большую глубину залегает слой 2, представленный достаточно прочным малосжимаемым суглинком (Rусл = 185,4 кПа; Е = 11 МПа). Подстилающие слои по сжимаемости и прочности не хуже среднего слоя. В этих условиях, учитывая высокий УПВ, глубину заложения подошвы фундамента целесообразно принять минимальную, однако достаточную из условий промерзания и конструктивных требований.

С учетом всех трех факторов принимаем глубину заложения от поверхности планировки (DL) d=2,05 м, Нф=1,5 м (см. рис. 4). Абсолютная отметка подошвы фундамента (FL) составляет + 58,60 м, что обеспечивает выполнение требований п. 2.1.1.2: в самой низкой точке рельефа (см. рис. 3а, скв. 4) заглубление в несущий слой 2 составляет 59,70 - 58,60 = 1,10 м > 0,5 м.

.2 Определение площади Атр

Определяем требуемое значение площади подошвы фундамента Атр, в первом приближении как центрально нагруженного. Пока не найдены размеры подошвы фундамента b*1, неизвестными являются его вес, вес грунта на его уступах и величина расчетного сопротивления грунта основания R, которая также зависит от неизвестной ширины b фундамента.

Это вынуждает решить задачу последовательным приближением, принимая для первого приближения расчетное сопротивление грунта несущего слоя R=Rусл (залегающего непосредственно под подошвой) и используя формулу:

где NcolII = 1826,5 кН;

gmt = 20 кН / м3 - средний удельный вес материала (бетона) фундамента и грунта на его уступах;

d - глубина заложения фундамента от уровня планировки, м.усл - расчетное сопротивление грунта основания для условных (предварительных) размеров фундамента b=1 и d=2м.

.3 Принимаем фундамент ФВ13-1 с размерами подошвы l = 4,2 м, b=3,6 м

Тогда A = l×b = 4,2×3,6 = 15,12 м2; Нф= 1,5 м; объем бетона Vfun=9,3 м3;

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах:

GfunII = Vfun ×gb × gf = 9,3 × 25×1 = 232,5 кН;= l×b×d - Vfun = 4,2 × 3,6 × 2,05 - 9,3 = 21,7 м3;= Vg × kpз × gII × gf = 21,7 × 0,95 × 18,2 × 1 = 375,2 кН.

где Gfun - расчетное значение веса фундамента;

GgII - расчетное значение грунта на его уступах;

Vg - объем грунта на уступах;

?f =1 - коэффициент надежности по нагрузке;

?b=25кН/м3 - удельный вес для бетона фундамента;

?II = 18,2 кН/м3 - удельный вес грунта, идущего на обратную засыпку, в природном состоянии;

kрз = 0,95 - коэффициент разрыхления.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II = 1826,5 + 375,2 + 232,5 = 2434,2 кН;II = Mcol II + Qtot II · Нф = 1594,2 + 111,2 × 1,5 = 1761,0 кНм;II = Qcol II = 111,2 кН.

Уточняем R для принятых размеров фундамента

(l=4,2м; b=3,6м; d=2,05м)

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента:

где W - момент сопротивления площади подошвы фундамента;

Условия ограничения давлений не выполнены. Увеличиваем площадь подошвы фундамента.

4.4. Принимаем фундамент ФВ15-1 с размерами подошвы l = 4,8м, b=4,2м

Тогда A = l×b = 4,2×4,8 = 20,16м2; Нф= 1,5 м; объем бетона Vfun=11,7м3;

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах

GfunII = Vfun ×gb × gf = 11,7 × 25×1 = 292,5 кН;= l×b×d - Vfun = 4,8 × 4,2 × 2,05 - 11,7 = 29,6 м3;= Vg × kpз × gII × gf = 29,6 × 0,95 × 18,2 × 1 = 511,8 кН.

где Gfun - расчетное значение веса фундамента;

GgII - расчетное значение грунта на его уступах;

Vg - объем грунта на уступах;

?f =1 - коэффициент надежности по нагрузке;

?b=25кН/м3 - удельный вес для бетона фундамента;

?II = 18,2 кН/м3 - удельный вес грунта, идущего на обратную засыпку, в природном состоянии;

kрз = 0,95 - коэффициент разрыхления.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II = 1826,5 + 511,8 + 292,5 = 2630,8 кН;II = Mcol II + Qtot II · Нф = 1594,2 + 111,2 × 1,5 = 1761,0 кНм;II = Qcol II = 111,2 кН.

Уточняем R для принятых размеров фундамента

(l=4,8м; b=4,2м; d=2,05м):

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента

где W - момент сопротивления площади подошвы фундамента;

Условия ограничения давлений не выполнены. Увеличиваем площадь подошвы фундамента.

Принимаем фундамент ФВ16-1 с размерами подошвы l = 5,4м, b=4,2м.

Тогда A = l×b = 5,4×4,2 = 22,68м2; Нф= 1,5 м; объем бетона Vfun=13,3м3;

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах:

GfunII = Vfun ×gb × gf = 13,3 × 25×1 = 332,5 кН;= l×b×d - Vfun = 5,4 × 4,2 × 2,05 - 13,3 = 33,2 м3;= Vg × kpз × gII × gf = 33,2 × 0,95 × 18,2 × 1 = 574,0 кН.

где Gfun - расчетное значение веса фундамента;

GgII - расчетное значение грунта на его уступах;

Vg - объем грунта на уступах;

?f =1 - коэффициент надежности по нагрузке;

?b=25кН/м3 - удельный вес для бетона фундамента;

?II = 18,2 кН/м3 - удельный вес грунта, идущего на обратную засыпку, в природном состоянии;

kрз = 0,95 - коэффициент разрыхления.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II = 1826,5 + 574,0 + 332,5 = 2733,0 кН;II = Mcol II + Qtot II · Нф = 1594,2 + 111,2 × 1,5 = 1761,0 кНм;II = Qcol II = 111,2 кН.

Уточняем R для принятых размеров фундамента

(l=5,4м; b=4,2м; d=2,05м):

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента:

где W - момент сопротивления площади подошвы фундамента;

т.к. грузоподъемность крана Q1 = 15т < 75т, то отношение PIImax / PIImin проверять не требуется.

Все условия ограничения давлений выполнены.

Эпюра контактных давлений на подошве фундамента приведена на рис. 5.

.5 Для расчета осадки фундамента методом послойного суммирования составляем расчетную схему, совмещенную с геологической колонкой по оси фундамента

Напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента при планировке срезкой в соответствии с п.1 прил.2 СНиП 2.02.01-83*

szg 0 = [gII×dw + gIIsb ×(d - dw)] = [18,2 × 0,8 + 9,2 × (2,05 - 0,8)] = 26,1 кПа;

Дополнительное вертикальное давление на основание от внешней нагрузки на уровне подошвы фундамента:

szp 0 = P0 = PII mt - szg,0 = 120,5 - 26,1 = 94,4 кПа;

Соотношение сторон подошвы фундамента:

? = l / b = 5,4 / 4,2 = 1,286.

Значение коэффициента ? устанавливаем по таблице 1 приложения 2 СНиП 2.02.01-83*.

Для удобства пользования указанной таблицей из условия ? = 2hi / b = 0,4 принимаем толщину элементарного слоя грунта hi = 0,2b = 0,2×4,2 = 0,84м.

Дальнейшие вычисления сводим в таблицу 4.1.

площадка расчет фундамент антикоррозийный подземный

Таблица 4.1

zb, м? = 2hi/bzi+d, м??zp= ?p0, кПа?zg = ?zg,0 + ??sb,i×zit, кПа0,2?zg, кПаЕ, кПа002,051,00094,426,15,2110000,840,42,890,96991,533,86,8110001,680,83,730,83478,741,68,3110002,521,24,570,66062,349,39,9110003,361,65,410,50848,057,011,4110004,202,06,250,39237,064,712,980005,042,47,090,30628,972,514,580005,882,87,930,24322,980,816,2180006,723,28,770,19618,588,617,7180007,563,69,610,16115,296,419,3180008,404,010,450,13512,7104,220,818000

Граница первого и второго слоев условно смещена до глубины zi = 3,36 м от подошвы (фактическое положение на глубине z = 3,74 м).

Граница второго и третьего слоев условно смещена до глубины zi = 5,04 м от подошвы (фактическое положение на глубине z = 5,08 м).

На глубине Нс = 6,72 м от подошвы фундамента выполняется условие СНиП 2.02.01-83* (прил.2, п.6) ограничения глубины сжимаемой толщи основания (ГСТ): szp = 18,5 кПа ? 0,2 szg = 0,2 × 88,6 = 17,7 кПа, поэтому послойное суммирование деформаций основания производим в пределах от подошвы фундамента до ГСТ. Осадку основания определяем по формуле

Условие S = 2,66 см < Su = 12,0 см выполняется; значение Su = 12,0 см принято по таблице прил. 4 СНиП 2.02.01-83* для производственных и гражданских одноэтажных и многоэтажных зданий с полным стальным каркасом.

V. Расчет и проектирование фундамента на искусственном основании в виде песчаной распределительной подушки

.1 Глубина заложения фундамента

Аналогично фундаменту на естественном основании назначаем глубину заложения фундамента d = 2,05 м (см. п. 4.1.). Принимаем для устройства подушки песок среднезернистый, плотный, имеющий проектные характеристики: E = 45 МПа; е = 0,50; g II = 20,2 кН/м3; gn,sb = 10,7 кН/м3.

.2 Определение площади Атр

Принимаем расчетное сопротивление R0, кПа, материала песчаной подушки - среднезернистого песка по табл.2. прил.3 СНиП 2.02.01-83*. Для плотного песка средней крупности R0 = 500 кПа.

.3 В соответствии с требуемой величиной площади подошвы Атр = 3,98м2 и высотой фундамента Нф = 1,5 м2 подбираем типовой фундамент серии ФВ5-1, размеры которого l = 2,4 м, b = 1,8 м, объем бетона Vfun = 3,6 м3

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах

GfunII = Vfun ×gb × gf = 3,6 × 25 × 1 = 90,0 кН;= l×b×d - Vfun = 2,4 × 1,8 × 2,05 - 3,6 = 5,26 м3;= Vg × kpз × gII × gf = 5,26 × 0,95 × 18,2 × 1 = 90,95 кН.

где GfunII - расчетное значение веса фундамента;

GgII - расчетное значение грунта на его уступах;

Vg - объем грунта на уступах;

?f =1 - коэффициент надежности по нагрузке;

?b=25кН/м3 - удельный вес для бетона фундамента;

kрз = 0,95 - коэффициент разрыхления.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II = 1826,5 + 90,95 + 90,0 = 2007,45 кН;II = Mcol II + Qtot II · Нф = 1594,2 + 111,2 × 1,5 = 1761,0 кНм;II = Qcol II = 111,2 кН.

Уточняем R для принятых размеров фундамента

(l = 2,4 м; b = 1,8 м; d = 2,05м>2м):

где g /II - расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м3;

k1 - коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, кроме пылеватых песков, k1 = 0,125;

k2 - коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, k2 = 0,25.

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента:

где W - момент сопротивления площади подошвы фундамента;

Условия ограничения давлений не выполнены. Увеличиваем площадь подошвы фундамента.

.4 В соответствии с требуемой величиной площади подошвы Атр = 3,98м2 и высотой фундамента Нф = 1,5 м2 подбираем типовой фундамент серии ФВ6-1, размеры которого l = 2,4 м, b = 2,1 м, объем бетона Vfun = 3,8 м3

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах:

GfunII = Vfun ×gb × gf = 3,8 × 25 × 1 = 95,0 кН;= l×b×d - Vfun = 2,4 × 2,1 × 2,05 - 3,8 = 6,53 м3;= Vg × kpз × gII × gf = 6,53 × 0,95 × 18,2 × 1 = 112,9 кН.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II = 1826,5 + 112,9 + 95,0 = 2034,4 кН;II = Mcol II + Qtot II · Нф = 1594,2 + 111,2 × 1,5 = 1761,0 кНм;II = Qcol II = 111,2 кН.

Уточняем R для принятых размеров фундамента

(l = 2,4 м; b = 2,1 м; d = 2,05м > 2м):

где k1 = 0,125; k2 = 0,25.

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента

где W - момент сопротивления площади подошвы фундамента;

Условия ограничения давлений не выполнены. Увеличиваем площадь подошвы фундамента.

В соответствии с требуемой величиной площади подошвы Атр = 3,98м2 и высотой фундамента Нф = 1,5 м2 подбираем типовой фундамент серии ФВ7-1, размеры которого l = 2,7 м, b = 2,1 м, объем бетона Vfun = 4,1 м3;

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах:

GfunII = Vfun ×gb × gf = 4,1 × 25 × 1 = 102,5 кН;= l×b×d - Vfun = 2,7 × 2,1 × 2,05 - 4,1 = 7,52 м3;= Vg × kpз × gII × gf = 7,52 × 0,95 × 18,2 × 1 = 130,0 кН.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II = 1826,5 + 130,0 + 102,5 = 2059,0 кН;II = Mcol II + Qtot II · Нф = 1594,2 + 111,2 × 1,5 = 1761,0 кНм;II = Qcol II = 111,2 кН.

Уточняем R для принятых размеров фундамента

(l = 2,7 м; b = 2,1 м; d = 2,05м > 2м):

где k1 = 0,125; k2 = 0,25.

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента:

где W - момент сопротивления площади подошвы фундамента;

Условия ограничения давлений не выполнены. Увеличиваем площадь подошвы фундамента.

В соответствии с требуемой величиной площади подошвы Атр = 3,98м2 и высотой фундамента Нф = 1,5 м2 подбираем типовой фундамент серии ФВ8-1, размеры которого l = 2,7 м, b = 2,4 м, объем бетона Vfun = 4,7 м3;

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах:

GfunII = Vfun ×gb × gf = 4,7 × 25 × 1 = 117,5 кН;= l×b×d - Vfun = 2,7 × 2,4 × 2,05 - 4,7 = 8,58 м3;= Vg × kpз × gII × gf = 8,58 × 0,95 × 18,2 × 1 = 148,35 кН.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II = 1826,5 + 148,35 + 117,5 = 2092,35 кН;II = Mcol II + Qtot II · Нф = 1594,2 + 111,2 × 1,5 = 1761,0 кНм;II = Qcol II = 111,2 кН.

Уточняем R для принятых размеров фундамента

(l = 2,7 м; b = 2,4 м; d = 2,05м > 2м):

где k1 = 0,125; k2 = 0,25.

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента

где W - момент сопротивления площади подошвы фундамента;

Условия ограничения давлений не выполнены. Увеличиваем площадь подошвы фундамента.

В соответствии с требуемой величиной площади подошвы Атр = 3,98м2 и высотой фундамента Нф = 1,5 м2 подбираем типовой фундамент серии ФВ9-1, размеры которого l = 3,0 м, b = 2,4 м, объем бетона Vfun = 4,9 м3;

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах:

GfunII = Vfun ×gb × gf = 4,9 × 25 × 1 = 122,5 кН;= l×b×d - Vfun = 3,0 × 2,4 × 2,05 - 4,9 = 9,86 м3;= Vg × kpз × gII × gf = 9,86 × 0,95 × 18,2 × 1 = 170,48 кН.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II = 1826,5 + 170,48 + 122,5 = 2119,48 кН;II = Mcol II + Qtot II · Нф = 1594,2 + 111,2 × 1,5 = 1761,0 кНм;II = Qcol II = 111,2 кН.

Уточняем R для принятых размеров фундамента

(l = 3,0 м; b = 2,4 м; d = 2,05м > 2м):

где k1 = 0,125; k2 = 0,25.

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента:

где W - момент сопротивления площади подошвы фундамента;

Условия ограничения давлений не выполнены. Увеличиваем площадь подошвы фундамента.

В соответствии с требуемой величиной площади подошвы Атр = 3,98м2 и высотой фундамента Нф = 1,5 м2 подбираем типовой фундамент серии ФВ10-1, размеры которого l = 3,3 м, b = 2,7 м, объем бетона Vfun = 6,0 м3;

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах:

GfunII = Vfun ×gb × gf = 6,0 × 25 × 1 = 150,0 кН;= l×b×d - Vfun = 3,3 × 2,7 × 2,05 - 6,0 = 12,27 м3;= Vg × kpз × gII × gf = 12,27 × 0,95 × 18,2 × 1 = 212,15 кН.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II = 1826,5 + 212,15 + 150,0 = 2188,65 кН;II = Mcol II + Qtot II · Нф = 1594,2 + 111,2 × 1,5 = 1761,0 кНм;II = Qcol II = 111,2 кН.

Уточняем R для принятых размеров фундамента

(l = 3,3 м; b = 2,7 м; d = 2,05м > 2м):

где k1 = 0,125; k2 = 0,25.

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента

где W - момент сопротивления площади подошвы фундамента;

Условия ограничения давлений не выполнены. Увеличиваем площадь подошвы фундамента.

.5 В соответствии с требуемой величиной площади подошвы Атр = 3,98м2 и высотой фундамента Нф = 1,5 м2 подбираем типовой фундамент серии ФВ11-1, размеры которого l = 3,6 м, b = 3,0 м, объем бетона Vfun = 6,8 м3

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах

GfunII = Vfun ×gb × gf = 6,8 × 25 × 1 = 170,0 кН;= l×b×d - Vfun = 3,6 × 3,0 × 2,05 - 6,8 = 15,34 м3;= Vg × kpз × gII × gf = 15,34 × 0,95 × 18,2 × 1 = 265,23 кН.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II = 1826,5 + 265,23 + 170,0 = 2261,73 кН;II = Mcol II + Qtot II · Нф = 1594,2 + 111,2 × 1,5 = 1761,0 кНм;II = Qcol II = 111,2 кН.

Уточняем R для принятых размеров фундамента

(l = 3,6 м; b = 3,0 м; d = 2,05м > 2м):

где k1 = 0,125; k2 = 0,25.

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента

где W - момент сопротивления площади подошвы фундамента;

Условия ограничения давлений не выполнены. Увеличиваем площадь подошвы фундамента.

В соответствии с требуемой величиной площади подошвы Атр = 3,98м2 и высотой фундамента Нф = 1,5 м2 подбираем типовой фундамент серии ФВ12-1, размеры которого l = 4,2 м, b = 3,0 м, объем бетона Vfun = 7,8 м3;

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах:

GfunII = Vfun ×gb × gf = 7,8 × 25 × 1 = 195,0 кН;= l×b×d - Vfun = 4,2 × 3,0 × 2,05 - 7,8 = 18,03 м3;= Vg × kpз × gII × gf = 18,03 × 0,95 × 18,2 × 1 = 311,74 кН.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II = 1826,5 + 311,74 + 195,0 = 2333,24 кН;II = Mcol II + Qtot II · Нф = 1594,2 + 111,2 × 1,5 = 1761,0 кНм;II = Qcol II = 111,2 кН.

Уточняем R для принятых размеров фундамента

(l = 4,2 м; b = 3,0 м; d = 2,05м > 2м):

где k1 = 0,125; k2 = 0,25.

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента

где W - момент сопротивления площади подошвы фундамента;

Условия ограничения давлений не выполнены. Увеличиваем площадь подошвы фундамента.

В соответствии с требуемой величиной площади подошвы Атр = 3,98м2 и высотой фундамента Нф = 1,5 м2 подбираем типовой фундамент серии ФВ13-1, размеры которого l = 4,2 м, b = 3,6 м, объем бетона Vfun = 9,3 м3;

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах

GfunII = Vfun ×gb × gf = 9,3 × 25 × 1 = 232,5 кН;= l×b×d - Vfun = 4,2 × 3,6 × 2,05 - 9,3 = 21,70 м3;= Vg × kpз × gII × gf = 21,70 × 0,95 × 18,2 × 1 = 375,19 кН.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II = 1826,5 + 375,19 + 232,5 = 2434,19 кН;II = Mcol II + Qtot II · Нф = 1594,2 + 111,2 × 1,5 = 1761,0 кНм;II = Qcol II = 111,2 кН.

Уточняем R для принятых размеров фундамента

(l = 4,2 м; b = 3,6 м; d = 2,05м > 2м):

где k1 = 0,125; k2 = 0,25.

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента.

где W - момент сопротивления площади подошвы фундамента;

Условия ограничения давлений не выполнены. Увеличиваем площадь подошвы фундамента.

В соответствии с требуемой величиной площади подошвы Атр = 3,98м2 и высотой фундамента Нф = 1,5 м2 подбираем типовой фундамент серии ФВ13-1, размеры которого l = 4,8 м, b = 3,6 м, объем бетона Vfun = 10,2 м3;

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах:

GfunII = Vfun ×gb × gf = 10,2 × 25 × 1 = 255,0 кН;= l×b×d - Vfun = 4,8 × 3,6 × 2,05 - 10,2 = 25,22 м3;= Vg × kpз × gII × gf = 25,22 × 0,95 × 18,2 × 1 = 436,12 кН.

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II = 1826,5 + 436,12 + 255,0 = 2517,62 кН;II = Mcol II + Qtot II · Нф = 1594,2 + 111,2 × 1,5 = 1761,0 кНм;II = Qcol II = 111,2 кН.

Уточняем R для принятых размеров фундамента

(l = 4,8 м; b = 3,6 м; d = 2,05м > 2м):

где k1 = 0,125; k2 = 0,25.

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента

где W - момент сопротивления площади подошвы фундамента;

т.к. грузоподъемность крана Q1 = 15т < 75т, то отношение PIImax / PIImin проверять не требуется.

Все условия ограничения давлений выполнены.

Эпюра контактных давлений на подошве фундамента приведена на рис. 7.

.6. Назначаем в первом приближении толщину песчаной подушки hn=0,9 м. Проверяем выполнение условия szp + szg £ Rz , для этого определяем при z = hn = 0,9 м

а). szg = gII × dw + gIIsb × (d - dw) + gsb,n· z; кПа

szg = 18,2 × 0,8 + 9,2 × (2,05 - 0,8) + 10,7 × 0,9 = 35,7 кПа;

б). szp = ? · (PII mt - szg,0);

где szg,0 = gII×dw + gIIsb (d - dw) = 18,2×0,8 + 9,2×(2,05 - 0,8) = 26,1 кПа;

Значение коэффициента ? устанавливаем по интерполяции из таблицы 1 прил. 2 СНиП 2.02.01-83* в зависимости от значений ? и ?: ? = 0,937.

szp = ? · (PII mt - szg,0) = 0,937 · (145,7 - 26,1) = 112,1 кПа;

в).

szp+szg = 112,1 + 35,7 = 147,8 кПа < Rz = 227,85 кПа;

Условие проверки выполняется.

.7 Конструируем распределительную подушку

Угол рассеивания напряжений в подушке ? = 300;

- Угол наклона откоса котлована к горизонту ? = 500, для суглинков и глин туго- и мягкопластичных.

Следует обеспечить уширение подушки в плане по сравнению с размерами фундамента в обоих направлениях на величину (а = 0,1b) ? 0,5 м.

5.8 Расчет осадки методом послойного суммирования

Для расчета осадки фундамента методом послойного суммирования составляем расчетную схему, совмещенную с геологической колонкой по оси фундамента А-5.

Напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента при планировке срезкой в соответствии с п.1 прил.2 СНиП 2.02.01-83:

szg,0 = gII × dw + gsb II × (d - dw) = 18,2×0,8 + 9,2×(2,05 - 0,8) = 26,1 кПа;

Дополнительное вертикальное давление на основание от внешней нагрузки на уровне подошвы фундамента:

szp,0 = P0 = PII mt - szg,0 = 145,7 - 26,1 = 119,6 кПа

Соотношение сторон подошвы фундамента ? = l/b = 4,8/3,6 = 1,33

Коэффициент a устанавливаем по табл.1 прил.2 СНиП 2.02.01-83.

Для удобства пользования указанной таблицей из условия ? = 2hi / b = 0,4 принимаем толщину элемента слоя грунта hi = 0,2b = 0,2 × 3,6 = 0,72 м.

Дальнейшие вычисления сводим в таблицу 5.1.

Таблица 5.1.

zb, м? = 2hi/bzi+d, м??zp= ?p0, кПа?zg = ?zp,0 + ??sb,i×zit, кПа0,2?zg, кПаЕ, кПа0,000,002,051,000119,626,15,2450000,720,402,770,970116,033,86,8450001,440,803,490,840100,539,47,9110002,161,204,210,66980,046,09,2110002,881,604,930,51862,052,610,5110003,602,005,650,40047,859,211,8110004,322,406,370,31337,465,813,280005,042,807,090,25029,972,514,580005,763,207,810,20124,079,715,9180006,483,608,530,16619,986,417,3180007,204,009,250,13916,693,118,6180007,924,409,970,11714,099,820,0180008,644,8010,690,10012,0106,521,3180009,365,2011,410,08710,4113,222,61800010,085,6012,130,0759,0119,824,01800010,806,0012,850,0678,0126,525,318000

Граница первого и второго слоев условно смещена до глубины zi = 3,60 м от подошвы (фактическое положение на глубине z = 3,74 м).

Граница второго и третьего слоев условно смещена до глубины zi = 5,04 м от подошвы (фактическое положение на глубине z = 5,08 м).

На глубине Нс = 7,20 м от подошвы фундамента выполняется условие СНиП 2.02.01-83* (прил.2, п.6) ограничения глубины сжимаемой толщи основания (ГСТ): szp = 16,6 кПа ? 0,2 szg = 0,2 × 93,1 = 18,6 кПа, поэтому послойное суммирование деформаций основания производим в пределах от подошвы фундамента до ГСТ.

Осадку основания определяем по формуле

Условие S = 2,61 см < Su = 12,0 см выполняется;

значение Su = 12,0 см принято по таблице прил. 4 СНиП 2.02.01-83* для производственных и гражданских одноэтажных и многоэтажных зданий с полным стальным каркасом.

VI. Расчет и проектирование свайного фундамента

Рассмотрим вариант свайного фундамента из забивных висячих свай сечением 300×300мм, погружаемых дизельным молотом.

.1 Назначаем глубину заложения подошвы ростверка

Расчетная глубина промерзания грунта от поверхности планировки DL:

где kh = 0,8 - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения.

d0 - величина, принимаемая равной для суглинка - 0,23 м.

По конструктивным требованиям, также как и для фундамента на естественном основании верх ростверка должен быть на отметке - 0,700;

Размеры подколонника (стакана) в плане lcf x bcf = 1500 x 1200 мм; глубина стакана dp=900мм. Если принять в первом приближении толщину дна стакана (в последующем она должна быть уточнена проверкой на продавливание колонной) равной hp=500мм, то минимальная высота ростверка должна быть hr ³ dp+ hp =1,4 м. Для дальнейших расчетов принимаем большее из двух значений (1,5 и 1,4 м), т.е. hr = 1,5 м (кратно 150 мм), что соответствует глубине заложения -2,05м (абс. отм. 63,35).

.2 Необходимая длина свай

В качестве несущего слоя принимаем песок (слой 4). Тогда необходимая длина сваи вычисляется по формуле.

lсв = h1 + h2 + h3 = 0,05 + 5,075 + 1 = 6,125 м;

где h1 = 5 см, - размер заделки сваи в ростверк при свободном (шарнирном) опирании ростверка на сваи;

h2 = 5,075м, - толщина прорезаемых сваей слабых слоев грунта;

h3 = 1м, - требуемое заглубление нижних концов свай в несущий слой по п. 8.4 СНиП 2.02.03-85.

Принимаем типовую железобетонную сваю С7-30 (ГОСТ 19804.1-79*) квадратного сечения 300х300 мм, длиной L = 7 м. Класс бетона сваи В20. Арматура из стали класса А-III 4 Æ12, объем бетона 0,64 м3, масса сваи 1,6 т, толщина защитного слоя аb = 20 мм.

.3 Несущая способность одиночной сваи

Определяем несущую способность одиночной сваи из условия сопротивления грунта основания по формуле из СНиП 2.02.03-85:

В соответствии с расчетной схемой сваи (рис. 7) устанавливаем из таблицы 1 СНиП 2.02.03-85 для мелкого песка при z = 8,47 м расчетное сопротивление R = 2494 кПа. Для определения ft расчленяем каждый однородный пласт грунта (инженерно-геологический элемент) на слои толщиной li ? 2 м и устанавливаем среднюю глубину расположения zi каждого слоя, считая от уровня природного рельефа. Затем по таблице 2 СНиП 2.02.03-85, используя в необходимых случаях интерполяцию, устанавливаем

для суглинка приIL = 0,65иz1 = 2,12 мf1 = 9,7 кПа;для суглинка приIL = 0,65иz2 = 3,32 мf2 = 11,5 кПа;для суглинка приIL = 0,65иz3 = 4,52 мf3 = 13,0 кПа;для суглинка приIL = 0,65иz4 = 5,19 мf4 = 13,6 кПа;для суглинка2 приIL = 0,6иz1 = 5,86 мf1 = 17,9 кПа;для суглинка2 приIL = 0,6иz2 = 6,53 мf2 = 18,3 кПа;для песка мелк. приz3 = 7,20 мf3 = 43,2 кПа;для песка мелк. приz4 = 8,13 мf4 = 44,1 кПа;

Площадь опирания сваи на грунт А = 0,3 × 0,3 = 0,09 м2;

Периметр U = 0,3 × 4 = 1,2 м.

Для сваи сплошного сечения, погружаемой забивкой дизельным молотом, по табл.3 СНиП 2.02.03-85 gCR = gCf =1, gС = 1. Тогда:

.4 Определение требуемого числа свай

где ?k = 1,4 - коэффициент надежности (по п. 3.10 СНиП 2.02.03-85);

?mt = 20 кН/м3 - среднее значение удельного веса материала ростверка и грунта на его уступах;

(3dсв)2 - площадь подошвы ростверка, приходящаяся на одну сваю при минимальном расстоянии между сваями 3dсв;

d - глубина заложения подошвы ростверка от пов-ти планировки;

k = 1,3 - коэффициент увеличения числа свай, косвенно учитывающий влияние момента и поперечности силы;

?n = 0,95 - коэффициент надежности по назначению;

?g - коэффициент надежности по грунту.

Принимаем n равным 9.

VII. Определение степени агрессивного воздействия подземных вод и разработка рекомендаций по антикоррозийной защите подземных конструкций

Для железобетонных фундаментов на естественном основании серии 1.412-2/77, принятых на основе технико-экономического сравнения вариантов, установим наличие и степень агрессивного воздействия подземных вод по данным химического анализа для соответственных грунтовых условий.

Для фундаментов предусматриваем бетон с маркой по водопроницаемости W4 на портландцементе по ГОСТ 10178-76, арматуру классов А-II и А-III.

Фундаменты каркаса и приямок расположены ниже УПВ лишь частично, однако за счет возможных изменений УПВ и капиллярного подъема до 1,2 м над УПВ все поверхности фундамента и технологического приямка могут эксплуатироваться под водой, либо в зоне периодического смачивания. Степень агрессивного воздействия воды на подземные конструкции оцениваем в соответствии с табл. 5, 6, 7 СНиП 2.03.11-85.

Коэффициент фильтрации суглинка, в котором расположены подземные конструкции, равен: kf = 2,5×10-7 см/с × 86,4×103 с/сут = 2,16×10-4 м/сут < 0,1 м/сут, поэтому к показателям агрессивности, приведенным в табл. 5, 6, 7 СНиП 2.02.11-85, необходимо вводить поправки в соответствии с примечаниями к указанным таблицам.

Определяем суммарное содержание хлоридов в пересчете на ионы Cl -, мг/л, в соответствии с прим.2 к табл.7 СНиП 2.03.11-85:

+ 2700×0,25 = 1475 мг/л

Дальнейшую оценку ведем в табличной форме (табл.7.1.).

Таблица 7.1

Анализ агрессивности воды для бетона на портландцементе

Показатель агрессивности№ таблицы СНиП 2.03.11-85Степень агрессивности среды по отношению к бетону марки W4Бикарбонатная щелочность5среда неагрессивнаяВодородный показатель55 < =4-5 - среднеагрессивнаяСодержание агрессивной углекислоты549 > 40 - среднеагрессивнаяСодержание аммонийных солей516 < 100×1,3 - неагрессивнаяСодержание магнезиальных солей5920 < 1000·1.3- неагрессивнаяСодержание едких щелочей50 - неагрессивнаяСодержание сульфатов62700 > 1000×1,3 - сильноагрессивнаяСодержание хлоридов7500 < 1475 < 5000 - среднеагрессивная (в зоне капиллярного подсоса и переменного УПВ)

Заключение

При бетоне нормальной (Н) проницаемости (марка по водонепроницаемости W4 по табл.1 СНиП 2.03.11-85) в конструкциях фундаментов и приямка вода неагрессивна по содержанию бикорбанатной щелочности, аммонийных и магнезиальных солей, едких щелочей; среднеагрессивна по содержанию водородного показателя, агрессивной углекислоты и среднеагрессивна по содержанию хлоридов, сильноагрессивна по содержанию сульфатов.

Рассмотрим возможность обеспечения стойкости конструкций фундаментов и приямка за счет назначения проектных требований к материалам (первичная защита). Как следует из табл.11 СНиП 2.03.11-85, при сильноагрессивной среде и примененной арматуре классов А-II и А-III (группа 1 по табл.9 СНиП 2.03.11-85) требуется применение бетона особо низкой проницаемости - марки W 8: водопоглощение до 4,2%, водоцементное отношение В/Ц не более 0,45. (см. п.2.21 СНиП 2.03.11-85).

Для защиты подошвы фундамента и днища приямка при сильноагрессивной среде предусматриваем в соответствии с п.2.33 СНиП 2.03.11-85 устройство битумобетонной подготовки толщиной не менее 100 мм из втрамбованного в грунт щебня с поливкой битумом до полного насыщения.

Для защиты днища (по бетонной подготовке) и боковых поверхностей и гидроизоляции приямка в целом (в соответствии с указаниями п.2.34 и табл.13, а также рекомендациями прил.5 к СНиП 2.03.11-85) необходимо выполнить покрытие III группы - оклеечную гидроизоляцию из 3 слоев гидроизола на горячей битумной мастике с последующим устройством защитной стенки в 1/4 кирпича, пропитанного битумом.

Для защиты боковых поверхностей фундаментов выполнить полимерное покрытие на основе лака ХII-734 (хлорсульфированный полиэтилен).

Фундаменты и приямок выполнить из бетона нормальной (Н) проницаемости (марка по водонепроницаемости W4; водопоглощение не более 5,7% по массе; водоцементное отношение В/Ц не более 0,6).

VIII. Технико-экономическое сравнение и выбор основного варианта системы основание-фундамент

.1 Подсчет объемов работ

). Объем грунта, разрабатываемого под фундамент на естественном основании:

Размеры фундамента ФВ16-1: l = 5,4 м; b = 4,2 м;

Размеры котлована понизу: l = 5,4 + 0,6 = 6,0 м; b = 4,2 + 0,6 = 4,8 м;

Грунт - суглинок, предельная крутизна откосов котлована 1: 0,5

Размеры котлована поверху: lв = 6,0 + 2×2,05×0,25 = 7,025 м;в = 4,8 + 2×2,05×0,25 = 5,825 м;

Размеры котлована по УПВ: lw = 6,0 + 2 (2,05 - 0,8)×0,25 = 6,625 м;w = 4,8 + 2(2,05 - 0,8)×0,25 = 5,425 м;

Глубина котлована с учетом бетонной подготовки: h = 2,05+0,1=2,15 м;

Формула для определения объёмов грунта:

где S = l × b = 28,8 м2 - площадь котлована понизу;

Sв = lв × bв = 40,9 м2 - площадь котлована поверху;

Sw = lw × bw = 35,9 м2 - площадь котлована по УПВ;

Объем работ по водоотливу:

). Объем грунта, разрабатываемого под фундамент на искусственном основании, в виде песчаной распределительной подушки:

Размеры фундамента ФВ13-1: l = 4,8 м; b = 3,6 м; h= 0,9 м;

Размеры котлована понизу: ln = l + 1,0 = 4,8 + 1,0 = 5,8 м;

bn = b + 1,0 = 3,6 + 1,0 = 4,6 м;

a = hn × tg ? = 0,9 × tg 30° = 0,52 м;

a? = hn × ctg ? = 0,9 × ctg 50° = 0,76 м;

где а = 30° - угол рассеивания напряжений в подушке;

? = 50° - угол наклона откоса котлована к горизонту;

Ln = ln + 2 × a? = 5,8 + 2 × 0,76 = 7,32 м;

Bn = bn + 2 × a? = 4,6 + 2 × 0,76 = 6,12 м;

Глубина котлована h = 2,95 м;

Размеры котлована поверху: lв = 5,8 + 2 × 2,05 × ctg 50° = 9,2 м;в= 4,6 + 2 × 2,05 × ctg 50° = 8,0 м;

Размеры котлована по УПВ: lw = 5,8 + 2(2,05+0,9 - 0,8) × ctg 50° = 9,4 м;w = 4,6 + 2(2,05+0,9 - 0,8) × ctg 50° = 8,2 м;

S = 26,7 м2 - площадь котлована понизу;

Sв = 73,6 м2 - площадь котлована поверху;

Sn = 44,8 м2 - площадь котлована по верху песчаной подушки;

Sw = 77,1 м2 - площадь котлована по УПВ.

Подсчет объемов работ.

Таблица 8.1

№ п/пНаименование работЕдиница измеренияОбъем работКоличествоI. Фундамент на естественном основании (грунт I группы)по расчету принят фундамент ФВ17-11Разработка грунта экскаватором - обратная с ковшом вместимостью 0,5 м3 в отвал1000 м374,60,0752Водопонижение с помощью иглофильтров (ориентировочно)100 м369,40,6943Засыпка траншей и котлованов с перемещением грунта до 10 м бульдозером1000 м358,40,0584Бетонная подготовка толщиной 100 мм из бетона В 3,5 под монолитным фундаментомм32,22,25Установка фундамента с подколонникомм313,313,3II. Фундамент на искусственном основании (грунт II группы)по расчету принят фундамент ФВ10-11Разработка грунта экскаватором - обратная с ковшом вместимостью 0,5 м3 в отвал1000 м3142,20,1422Водопонижение с помощью иглофильтров (ориентировочно)100 м3146,71,4673Засыпка траншей и котлованов с перемещением грунта до 10 м бульдозером1000 м395,40,0954Установка подушки под фундаментм331,831,85Установка фундамента с подколонникомм310,210,2

.2 Сметная себестоимость, трудозатраты и капитальные вложения:

I. Фундамент на естественном основании (грунт II группы)

Таблица 8.2

№№ пункта ЕНиРНаим. работЕдиницы измер.Кол-воСтоимость, руб.Затраты, чел. - ч.Кап. вложения, руб.Един.ОбщаяНа ед.ВсегоУд. дин.Всего11-571I1000м30,075202,68615,20126,2809,47218,35016,382синтез2I100м30,69484,00058,308,0005,559,0006,2531-2613I1000м30,05822,3501,3010,6600,6225,0001,4546-14Iм32,223,40051,483,3107,2814,85032,6756-105Iм313,342,360563,397,780103,4728,810383,17Всего:689,7126,4439,9

Накладные расходы (15%) равны: 103,5 руб;

Сметная стоимость Сс = 793,2 руб.

II. Фундамент на искусственном основании (грунт II группы)

Таблица 8.3

№№ пункта ЕНиРНаим. работЕдиницы измер.Кол-воСтоимость, руб.Затраты, чел. - ч.Кап. вложения, руб.Един.ОбщаяНа един.ВсегоУд. дин.Всего11-571II1000м30,142202,68628,78126,28017,93218,35031,012синтез2 II100м31,46784,000123,238,00011,749,00013,2031-2613 II1000м30,09522,3502,1210,6601,0125,0002,38430-24 IIм331,810,550335,492,15068,3710,460332,6356-15 IIм310,242,320431,666,07061,9133,000336,60Всего:921,3161,0715,8

Накладные расходы (15%) равны: 138,2 руб;

Сметная стоимость Сс = 1059,5 руб.

.3 Технико-экономические показатели сравниваемых вариантов фундаментов

Таблица 8.4

Вариант системыПриведенные затратыСебестоимостьЗатраты трударуб.%руб.%Чел. - ч.%I846,0100793,2100126,4100II1145,41351059,5134161,0127

Приведенные затраты определяются по формуле

З = Сс + Ен К

где Ен = 0,12 - нормативный коэффициент сравнительной эффективности капитальных вложений = 0,12;

К - капитальные вложения в базу строительства.

ВЫВОД: По технико-экономическим показателям наиболее выгодным является фундамент на естественном основании (Вариант I).

Список литературы

Инструктивно-нормативная и справочная литература

1.СНиП 2.02.01.-83*. Основания зданий и сооружений /Госстрой СССР. М.: Стройиздат, 1995.

2.СНиП 2.02.03.-85*. Свайные фундаменты./ Госстрой СССР. М.: Стройиздат, 1985.

.СНиП 2.02.01.-84*. Бетонные и железобетонные конструкции/ Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1995.

.СНиП 2.01.07.-85*. Нагрузки и воздействия/ Госстрой СССР. М.:Стройиздат, 1996.

.СНиП 2.03.11-85. Защита строительных конструкций от коррозии/ Госстрой СССР. М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1986.

Методические пособия.

.Аверьянова Л.Н. Расчет и проектирование оснований и фундаментов промышленных зданий и сооружений. УГТУ-УПИ, 2000.

Федеральное агентство по образованию ГОУ-ВПО Уральский Государственный Технический Университет УПИ Кафедра Основания и Фундаменты

Больше работ по теме: