Поверхностное уплотнение

Поверхностное уплотнение осуществляет либо путем свободного сбра­сывания на уплотняемую поверхность грунта трамбовки весом до 7 Кн диаметром до 1,8м с высоты 4-8 м либо путем послойной укатки при устройстве грунтовых подушек, устраиваемых взамен удаляемого грунта в пределах части или весей деформируемой зоны основания. Наибольший эффект уплотнения достигается при оптимальной влажности грунтов W0.

Уплотнение тяжелыми трамбовками производится для просадочных, а также для других недоуплотненных (с высокой пористостью) грунтов природного сложения, степень влажности которых менее 0,7. Диаметр рабочей поверхности трамбовки d должен быть таким, чтобы удельное стати­ческое давление на грунт было бы не менее 20 кН/м2 , Возможная глубина уплотнения hу зависит от природной пористости и влажности грунтов и принимается равной 1,5 d для …
глин, 1,8 d для суглинков и 2 d для супесей и песков. Грунт считается уплотненным при значении объемно­го веса скелета , не менее 16 Кн/м3 на нижней границе уплотнен­ной зоны

Поверхностное уплотнение тяжёлыми трамбовками производится до отказа, величина которого принимается равной 1-2 см для глинистых грунтов и 0,5 -I см для песчаных. Для уплотнения до отказа в зависимости от начального значения обычно требуется 6-10 ударов трамбов­ки по одному следу.

Величина понижения трамбуемой поверхности Δh и, следовательно, величина недобора грунта при отрывке котлована определяется по фор­муле:

 

 

где — среднее значение объемного веса скелета грунта в пределах hy до и после уплотнения, тс/м3; значение принимается не менее 16,5-17 кН/м3.

Уплотнение целесообразно, если величина Δh превышает 7-8 см. площадь уплотняемого основания должна иметь размеры, превышающие размеры подошвы запроектированного фундамента в каждом направлении не менее, чем на 0,5 м. При влажности уплотняемого грунта меньше оптимальной

целесообразно его доувлажнение, которое производится за сутки до начала трамбования расчетным количеством воды.

Расчет осадки фундамента на уплотненном тяжелыми трамбовками грунте производится как для двухслойного основания, состоящего из уп­лотненного грунта и залегающего ниже неуплотненного грунта природно­го сложения. Модуль деформации для уплотненных грунтов принимается не менее 20,0-25,0 МПа для суглинков и глин и 15,0-20,0 МПа для супесей и песков (первая цифра соответствует степени влажности Sr>0,85), для подстилающих грунтов природного сложения — на нижней границе hy.

Для устройства грунтовых подушек при замене слабых (сильносжимаемых) водонасыщенных или неравномерно сжимаемых грунтов следует исполь­зовать уплотненные средние, крупные или гравелистые пески (в отдель­ных случаях гравия, щебень); при замене слоя просадочных грунтов – местный уплотненный глинистый грунт. Применение грунтовых подушек по­зволяет уменьшить общую величину осадки (или просадки) основания и ее неравномерность за счет повышения несущей способности уплотненно­го грунта в верхней наиболее напряженной зоне основания.

1 – подушка;

2 — обратная засыпка;

3 — слабый грунт;

4 – подстилающий плотный грунт;

— угол устойчивого откоса в слабом грунте.

Рис.3.12. Схема вариантов устройства песчаной (гравийной) подушки при полной замене слабого грунта.

а) со шпунтовым ограничением котлована;

б) с незакреплённым откосом.

Если толщина слабого (сильносжимаемого) грунта под подошвой фундамента не превышает 2 м, то целесообразно произвести полную замену его песчаной (гравийной) подушкой. В этом случае размеры подушки понизу bn и ln будут определяться толщиной заменяемого слабого грунта hn и величиной угла (рис.3.12), который может ориентировочно принимается равным 35 и 40° для песков средних и крупных — 40 и 45 ° для гравелистых песков икрупнообломочных грунтов (гравийных, щебе­нистых).

При значительной толщине слабого слоя (до 5 – бм) высота песча­ной подушки находится путем подбора, исходя из условия обеспечения прочности подстилающего слабого слоя (рис. 3,13) на глубине z=hn,

то есть Poz+Pbz Rz, (3.66)

 

где Poz – дополнительное давление на глубине z от фундамента здания или сооружения, определяемое по формуле (3.54);

Pbz— давление от собственного веса грунта, равное (h+z) ;

Pz — расчетное давление на кровлю слабого грунта на глубине z.

Рис.3.13. Схема для определения толщины песчаной подушки, определяемой из условия обеспечения прочности подстилающего слабого слоя.

 

Расчетное давление Rz вычисляется для условного фундамента шириной bn ,которая равна

 

bn= 2 – a (3.67)

 

В формуле (3.67) обозначено

 

Fn= ; a= (3.68)

 

Где P -расчетная нагрузка (равнодействующая всех вертикальных нагрузок), передаваемая на основание проектируе­мым фундаментом;

l и b — соответственно длина и ширина bn проектируемого фундамен­та.

Величина Rz определяется по формуле

 

 

Rzc1γc2/ k[Mγkzbсл+Mq(h+hnII сл +McC IIсл] (3.69)

 

Где γc1, γc2, k — значения, принятые в формуле (3.11);

Mγ, Mq, Mc — безразмерные коэффициенты, определяемые по табл.3,2 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения слабого грунта ;

— расчетное значение объемного веса слабого грунта, залегающего ниже подоивы условного фундамента­ ( на глубине z );

h+hn — глубина заложения условного фундамента;

— среднее расчетное значение объемного веса грун­та, залегающего выше отметки подошвы условного фундамента и равное (см.рис.3.13)

 

= ; (3.70)

 

C||сл — расчетное значение удельного сцепления слабого грунта, за-легающего непосредственно под подошвой условного фундамен­та.

При расчете оптимальной высоты подушки, ее значения рекомендуется приниматъ в интервале (0,3 — 0,5 ) b.

По найденному значений hn устанавливают размеры подушки, как и в предыдущем случае

для hn 2 м по углам и ует (см. рис. 3.12).

 

Значение устойчивого угла откоса для слабого грунта находятся подбором по формуле

tg =tg + (3.71)

В песчаных грунтах значение .

При толщине слабого слоя более 6 м применение песчаных (гравийных) подушек, как правило, не экономично.

Плотность песка (гравия) в уплотненной подушке должна быть не ниже = 16,5 – 17,0 кН/м3. Для этого грунт отсыпается слоями по 15-30 см с уплотнением катками. Для уплотнения подушек могут при­меняться и тяжелые трамбовки. В этом случае подушка отсыпается на половину или сразу на всю высоту. Модуль деформации подушки в зависи­мости от принимается от 30,0 до 40,0 МПа. Расчет осадки фун­дамента на песчаной подушке производится как для двухслойного основа­ния.

При устройстве грунтовых подушек из местных уплотненных глинис­тых грунтов в просадочных грунтах необходимая толщина подушки определяется из условия полного или частичного устранения просадочных свойств в пределах деформируемой зоны основания.

При частичном устранении просадочных свойств грунтов в пределах деформируемой зоны толщина подушки определяется расчетом по деформациям исходя из того, что суммарные осадки и просадки фундаментов не должны превышать предельных по СНиП II-15-74 величин. Толщина грунто­вой подушки определяется по формуле

 

hn= b , (3.72)

Р- среднее давление на грунт по подошве фундамента, кгс/см;

Рпр — величина начального просадочного давления грунта, залегающего ниже грунтовой подушки, кгс/см2;

b — ширина фундамента, см.

Размеры грунтовых подушек в плане назначается в зависимости от размеров фундаментов, их конфигурации в плане, расстояния между фун­даментами, целевого назначения подушек, удобства производства работ и т.п. Размеры грунтовой подушки понизу bnи ln допускается опре­делять по формулам

 

bn=b(1+2kп) , (3.73)

ln=l+2bkп , (3.74)

 

 

где b и l соответственно ширина и длина фундамента или соору­жения, см ;

kn — коэффициент, учитывающий характер распределения го­ризонтальных деформаций в основании фундаментов при просадке грунта и принимаемый равным при Р =15-20 МПа; kn =0,3; P =25-30 МПа , kn=0,35; P=35-40МПа, kn=0,4.

Минимальная ширина грунтовой подушки поверху должна быть не менее чем на 0,6 м больше ширины фундамента, а понизу не менее чем на 0,4 м. Уплотнение грунта в подушке осуществляет послойной укаткой или тяжелыми трамбовками до заданной плотности.

3.3.2. Глубинное уплотнение грунтовыми сваями

Сущность глубинного уплотнения грунтов заключается в том, что при помощи инвентарной пустотелой сваи (или другим методом) пробивается скважина, а вытесненный объем заполняется с уплотнением мест­ным глинистым грунтом (при уплотнении просадочных) или песком (при уплотнении рыхлых песчаных и слабых глинистых водонасыщенных грунтов). Соответственно первые называет грунтовыми сваями, а вторые — песчаные сваи — дрены, поскольку они не только способствует уплотненно, но и ускоряет процесс консолидации водонасыщенного грунта.

Глубинное уплотнение просадочных грунтов (при степени влажности Sr<0,75) грунтовыми сваями выполняется с целью:

· устранения проселочных свойств грунтов в пределах просадочной толщи;

· создания в основании зданий сплошного маловодопроницаемого экрана из уплотненного грунта;

· устройство противофильтрационных завес из уплотненного грунта.

Расстояния lскв между центрами скважин определяется по формуле

 

lскв=0.95d , (3.75)

 

где d — диаметр скважин (грунтовых свай), м, принимаемый равным при пробивке их стаканами ударноканатного бурения d=0.5 м , а при использовании энергии взрыва – d=0.4 м;

и — аналогичные формуле (3.65).

На площадках с I типом грунтовых условий по просадочности уплотнение грунтовыми сваями осуществляют в пределах всей глубины дефор­мируемой зоны hдеф, а при hдеф > Н — в пределах всей величины проселочной толщи Н , причем после уплотнения принимают равным 16,5 кН/м3. На площадках со || типом грунтовых условий по просадочности уплотнение производят на всю величину проселочной толщи Н , причем в верхней половине ее после уплотнения 16,5 кН/м3 , а в нижней — I7,0- кН/м3.

Количество грунтового материала по весу (в кН/м) при оптимальной влажности, необходимое для набивки 1м длины грунтовой сваи, опреде­ляется по формуле

q=kc (1+Wуп) , (3.76)

где kc — коэффициент, зависящий от вида уплотняемого грунта и принимаемый равным 1,4 для супесей и 1,1 для суглинков и глин;

— площадь поперечного сечения сваи при проектном диаметре скважины d;

— обьемный вес уплотненного грунта в теле грунтовой сван, равный 17,5 кН/м3;

Wуп — влажность грунта, засыпаемого в скважину.

Площадь уплотняемого основания определяют, принимая ширину до­полнительной полосы за контуром подошвы фундамента в каждую сторону:

· при I типе грунтовых условий по просадочности на 0,2b, но не менее 0,8 м;

· при П типе — 0,2 Н .

Грунтовые сваи в уплотненном массиве размещают в шахматном по­рядке — по вертикали равностороннего треугольника, причем число ря­дов не должно быть менее трех. Во всех случаях число грунтовых свай непосредственно под фундаментами колонн здания или сооружения долж­но быть не менее восьми.

Уплотнение грунтовыми сваями выполняется в котлованах, размера­ми на 3 м большими в каждую сторону размеров уплотняемой площади. От­метка дна котлованов назначается с учетом последующей частичной срез­ки буферного слоя из того расчета, чтобы оставшаяся толщина его не превышала I,5 м. Доуплотнение буферного слоя осуществляется тяжелыми трамбовками.

Толщина буферного слоя hв принимается в зависимости от диаметра скважины d равной

hв = кв d

где кв – коэффициент пропорциональности, принимаемый равным 4 для супесей, 5 – для суглинков, 6 – для глин.

Для изготовления песчаных свай- дрен используют вибропогружатель или свайный молот с помощью которого погружается до заданной отметки обсадная труба диаметром 400-500мм с инвентарным раскрывающимся наконечником. После заполнения обсадной трубы песком и заливки его водой наконечник раскрывается. В процессе подъёма обсадной трубы краном с помощью вибратора ( или вибропогружателя), установленного на верхней части обсадной трубы, происходит уплотнение песка в скважине.

Уплотнение грунта производится с отметки, превышающей отметку подошвы фундамента на 1 м. Этот буферной слой затем убирается. При уплотнении глинистых водонасыщенных грунтов на уплотнение основание отсыпается песчаная (до 25), либо гравийная или щебеночная (10-15) подготовка, выполняющую функцию горизонтального дренажа.

Расчёт песчаных свай заключается в определении их количества и веса засыпаемого в скважины песка. Отношение площади сечения песчаных свай к 1м2 уплотняемого основания определяется величиной w, значение которой устанавливают по формуле:

 

W= e-уen/ 1+e , (3.78)

 

Где e- среднее значение коэффициента пористости грунта в пределах уплотняемой толщи;

eyn— то же для уплотняемого грунта, принимается равным 0,6 для рыхлых песчаных и 0,65 для глинистых водонасыщенных грунтов

 

Общее число свай в уплотняемом основании состовляет

N= w*F/ Ω , (3.79)

Где Ω- площадь поперечного сечения сваи;

F- площадь уплотняемого основания, определяемая по формуле:

 

F= 1.2 ( L+0.2b) (3.80)

Где L и b — соответственно длина и ширина фундамента

 

Количество засыпаемого в скважину песка q по весу на 1м длины сваи определяют по формуле:

Q=Ω γs / 1+Lyn (3.81)

Где γs — удельный вес засыпаемого песка;

Ω, Lynwyn — обозначения, принятые в формуле (3.81)

 

 

Размещение песчаных свай в плане производится по аналогии с грунтовыми сваями. Расстояние между осями скважины Lскв принимают в зависимости от целей уплотнения. При использовании песчаных свай для повышения несущей способности величину Lскв возможно определять по формуле (3.75) В тех случаях, когда песчаные сваи выполняют функцию вертикальных дрен, то значение Lскв определяют специальным расчётом в зависимости от величины степени консолидации в горизонтальном и вертикальном направлениях; последние зависят от соответствующих значений коэффициентов фильтрации. Допускается принимать Lскв для свай- дрен в глинистых грунтах 2-2,5 м и в песчаных 2,5-3м.

При расчёте оснований, уплотнённых грунтовыми или песчаными сваями, допускается руководствоваться следующими соображениями.

1. Условные расчётные давления R0 на основания для уплотненных грунтовыми сваями просадочных грунтов следует принимать не менее 250кПа , для уплотнённых песчаными сваями песчаных грунтов- 300кПа и глинистых водонасыщенных — 250кПа.

2. Нормативные значения удельного сцепления, угла внутреннего трения и модуля деформации следует принимать по табл. 1-3 приложения 2 СНиП 2.02.01-83 в зависимости от вида и состояния по влажности по влажности уплотняемого основания, а также среднего значения по влажности уплотняемого основания, а также среденего значения коэффициента пористости в пределах уплотнённой толщи eyn . Величина eyn при заданном в проекте среднем значении объёмного веса скелета уплотнённого грунта γск.yn определяется по формуле

 

eyn= γsск.yn -1 (3.82)

 

 

4. Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов

4.1. Подсчет объемов работ

Выбор наиболее экономичного варианта фундамента производится на основе технико-экономического сравнения, исходя из конструктивных особенностей фундаментов с учетом принятого способа производства работ нулевого цикла. В курсовом проекте при сравнении вариантов принимаются лишь общие схемы производства работ, приемлемые для данных инженерно-геологических условий и конструкций фундаментов. Для сравниваемых вариантов подсчитываются объемы основных работ (земляных, бетонных, гидроизоляционных), их стоимость и трудоемкость.

Для фундаментов мелкого заложения подсчет объемов работ ведется согласно вычерченному в масштабе поперечному профилю котлована с указанием типа крепления стен и способа подготовки основания. На этом же чертеже пунктирной линией наносится контур фундамента. Для облегчения подсчета объемов работ вычерчивается план котлована и фундамента.

Указанные чертежи выполняются схематически (без деталировки) непосредственно в пояснительной записке в масштабе от 1:50 до 1:200. На
всех разрезах и профилях обязательно показываются границы грунтовых
слоев, их наименование, горизонт грунтовых вод.
Подсчет объемов производится в табличной форме.

Таблица 4.1.

Подсчет объемов работ

п/п   Наименование работ Единица измерения Формула подсчета Объем работ

 

 

4.2. Составление сметно-финансового расчета и подсчет трудозатрат

В курсовом проекте объединяются в одну таблицу сметно-финансовый расчет на сооружение фундамента и подсчет затрат труда (табл.4.2.). Стоимость работ принимается по укрупненным расценкам, а затраты труда по укрупненным показателям в человеко-днях (Приложение1).

Сметно-финансовый расчет на общестроительные работы по сооружению фундамента

(к варианту № )

 

Таблица 4.2

п/п № расце- нок Наименование работ   Ед. изме-рения Коли-чество Стоимость в грн. Затраты труда в чел.-дн.
Единицы Общая На единицу Всего
                 

 

4.3. Выбор варианта фундамента

 

Вариантные решения необходимо сопоставить по стоимости и трудозатратам. Технико-экономические показатели и расхождение между ними в % (по отношению к первому варианту) записываются в табличной форме (таб­лица 4.3).

 

Технико-экономические показатели сравниваемых вариантов фундаментов

 

Таблица 4.3.

п/п Тип фундамента Сметная стоимость Затраты труда
В грн. Расхождение в % В чел.-дн. Расхождение в %
           

 

Для детальной разработки принимается вариант фундамента, отличающийся наибольшей экономичностью, а при равных экономических показателях принимается вариант, обладающий технологическими и другими техническими достоинствами: индустриальностью, механизацией основных строительных работ, непрерывностью технологического процесса и др. Все эти технико-экономические показателя, достоинства и недостатки вариантов должны быть обстоятельно продуманы и отражены в пояснительной записке.

 

 

Приложение 1

СМЕТНЫЕ НОРМЫ К УСТРОЙСТВУ ФУНДАМЕНТОВ В ЦЕНАХ НА 1/1-2008 г

 

п/п Шифр по ЕРЕР Наименование работ Единица измерения Цена в грн. Затраты труда в чел./дн.
        1-36       Земляные работы Разработка котлованов в грунте 1 группы эксковаторами, драглайнами с ковшом емкостью 1м3 отвал.   100м3     53,27       0,132  
1-37 То же, в грунте || группы. 70,14 0,162
1-38 То же, в грунте

Группы. — 89,35 0,206     1-274     Разработка котлованов в грунте | группы эксковаторами-драглайнами с ковшом емкостью 1м3 с перемещением автосамосвалами 5т на расстояние до 1км.     —     450,9     0,16 1-275 То же, в грунте || группы. — 467,6 0,21 1-276 То же, в грунте

Группы. — 492,65 0,26 1-427 Обратная засыпка котлованов бульдозером грунтом | группы с перемещением до 5м.     —     14,59     0,111 1-428 То же, в грунте || группы. — 20,46 0,156 1-429 То же, в грунте группы. — 26,80 0,205     34-3   Фундаменты в открытых котлованах Песчаные подушки под фундаменты   1м3 подушки   67,64   0,31 34-4 Гравийные подушки под фундаменты   —   60,20   0,31   34-1   Бетонная подготовка из бетона М-150   1м3   153,64   0,51 34-2 Щебеночная подготовка — 53,77 0,35 6-94 Фундаменты бетонные ленточные 1м3 кладки   225,45   0,74 6-93 Фундаменты бетонные — 203,74 0,76 6-24 Фундаменты столбчатые монолитные   —   336,51   2,22 6-2 Устройство ленточных фундаментов из сборных ж/б блоков   —   264,7   0,22 6-95 Устройство бетонных башмаков под колонны   —   270,54   1,0 5-29 Гидроизоляция боковых поверхностей стен и фундаментов битумом     1м2     4,83     0,03 5-30 Боковая оклеечная гидроизоляция гидроизолом   —   10,86   0,10       Приложение 2 Пример расчета Рассчитать и запроектировать основания и фундаменты многоэтажно­го промышленного корпуса со следующими характеристиками (рис.1): 1) ширина пролетов А-Б-12 м, Б-В-6 м, В-Г-9м; 2) количество этажей в пролетах А-Б-6, Б-В-8, В-Г-3 этажа с подвалом; 3) наружные стены из утепленных железобетонных панелей толщиной 0,3 м объемным весом 17 кН/м3;несущие внутренние стены из кирпича 0,51м; 4) нормативные нагрузки на перекрытия и покрытия приводятся в таблице (в кН/м2). Вид нагузки q1 q2 q3 q4 q5 q6 Постоянные 0,3 0,4 0,35 0,45 0,3 0,45 Временные по СНиП 2.02.01-83 0,45 по СНиП 2.02.01-83 0,1 по СНиП 2.02.01-83 0,6 5) сечение колонн: по ряду А — 800×600 мм, по ряду Б – 800х600мм, по ряду В — 400×400 мм; 6) нагрузка на фундаменты от кирпичных стен по рядам Б, В передается через фундаментные балки. По ряду А стеновые панели навесные.По ряду Г – несущая кирпичная стена опирается на ленточный; 7) район строительства — г.Днепропетровск. Наименование грун­та и (уровень грунтовых вод) Мощности слоя, м Удельный вес грунта Удельный вес скелета грунта Влажность в %   Прочностные хар. грунта Коэффициент Пуассона Данные испытания грунта квадр. штампом площа- дью F=5000см2     h1 h2 W WL WP C кПа Р МПа Sсм Растительный слой 0,9-0,6 16,2 — 0,13 — — — — — — — Песок среднезернистый 4,5-3,9 17,8 26,5 0,11 — — — — 0,28 — — Песок пылеватый   6,7-7,2 16,8 26,4 0,18 — — 26° 0,29 0,1 0,2 0,3 0,4     0,4 0,8 1,2 2,0 Глина четвертичная Ур. грунт. вод 7,0 м   12-14   19,7   27,4   0,25   0,44       0,20   —   —   0,42 —   —     Определение нагрузок на фундаменты Фундамент по ряду А Наименование констук-тивных элементов и на-грузок Нормативная, кН/м2 Коэффициент перегрузки Расчетная, кН/м2 Количество этажей Общая нагрузка, кН/м2 От перекрытий   Собственный вес перекрытий     1,1   4,4     Полезная нагрузка 4,5 1,2 5,4   От покрытий   Железобетонная пли-та покрытия           1,1     3,3         3,3 Утеплитель 1,1 1,1 1,1 Пароизоляция 0,5 1,1 0,55 0,55 Цементная стяжка и рулонная кровля   0,5   1,1   0,55     0,55 Снеговая нагрузка 0,5 1,4 0,7 0,7 Всего распределен-ная по площеди               55,2   Грузовая площадь Fгр для фундаментов ряда А (за исключением крайних) равна 6 х 6 = 36 м2 . Сосредоточенная нагрузка от покрытая и перекрытия на колонну   Рn=Fгрq=36*5,52=1987,2 кН. Собственный вес колонны: · нормативная Рkн=Fh ng=0,8*6,б*4,2*2,5*6=302,5 кН. · расчетная Pk=Pkнn=30,25:1,1 =333 кН. · нагрузка от стеновых панелей Рстн=b h ng= б*0,3*4,2*1,7*6 = 831 кН. · расчетная Рст=Рстнn=83,1*1,1 = 914 кН. Общая вертикальная нагрузка передаваемая на фундамент ряда А составит: 198,72+33,3+91,4=3234,2 кН.   Фундамент по ряду Б На фундаменты ряда Б передаются нагрузки от половины пролета А-Б и половины пролета Б-В. Нагрузка от половины пролета А -Б составляет от перекрытий и покрытия 1987,2кН. Нагрузка от пролета Б-В   Наименование кон-структивных элементов и нагрузок Нормативная, кН/м2 Коэффициент перегрузки Расчетная, кН/м2     Количество этажей Общая нагрузка, кН/м2 От перекрытий Собственный вес перекрытий   4,5   1,1   4,95     34,65 Полезная нагрузка 1,2   От покрытия Ж/б плита покрытия   3,5     1,1   3,85       3,85 Утеплитель 1,1 1,1 1,1 Пароизоляция     0,5   1,1   0,55     0,55 Цементная стяжка и рулонная кровля     0,5     1,1     0,55         0,55 Снеговая нагрузка 0,5 1,4 0,7 0,7 Всего распределенная по площади             125,4   Грузовая площадь Fгр для фундаментов ряда Б (за исключением крайних) составит 6 х 3 = 18 м2 . Сосредоточенная нагрузка от покрытия и перекрытий на колонну Рn=Fгрq= 18*12,54 = 2257,2 кН. Нагрузка от колонны Рk = 333 кН. Нагрузка от стены Pст=b h n ng= 6*0,51*4,2*1,7*1 ,1*8 = 192 5 кН. Нагрузка от фундаментной балки Р =bhl =0,6*1,0*б*2,5*1,1 = 100 кН. Общая нагрузка на фундамент ряда Б составит: Р6=198,72 + 33,3 + 225,72 + 192,5 + 10 = 6642,5 кН.         Схема действия нагрузок на фундамента по ряду Б     Фундамент по ряду В На фундамент ряда В передаются нагрузки от половины пролета Б-В и половины пролета В-Г. Нагрузка от половины пролета Б-В составляет: от перекрытий и покрытий Рn=2257,2 кН.; от стены Рст=1925 кН. Нагрузка от пролета В-Г Наименование конст-руктивных элементов и нагрузок Нормативная, кН/м2 Коэффициент перегрузки Расчетная, кН/м2 Количество этажей Общая нагрузка, кН/м2   От перекрытий   Собственный вес перекрытий     4,5     1,1     4,95         4,85 Полезная нагрузка 1,1 6,6 19,8 От покрытия   Ж/б плита покрытия     3,5     1,1     3,85         3,85 Пароизоляция 0,5 1,1 0,55 0,55 Утеплитель 1,1 1,1 1,1 Цементная стяжка и рулонная кровля   0,5   1,1   0,55 0,55 Снеговая нагрузка 0,5 1,4 0,7 0,7 Всего распределенная по площади             41,4 Грузовая площадь Fгр для фундаментов ряжа В (за исключением крайних) составляет Fгр= 6 х 4,5=27 м2. Сосредоточенная нагрузка от покрытия и перекрытий составляет Рn=Fгрq=27*4,14=1117,8 кН. Нагрузка от колонны Рк=0,16*12,6*2,5*1,1=55,5 кН. Нагрузка от фундаментной балки 100 кН. Общая нагрузка на фундамент ряда В составит Рb=225,72 + 192,5 + 111,78 + 5,55 + 10=5455,5 кН.     Схема действия нагрузок на фундамент по ряду В. Нагрузка на фундамент по ряду Г определяется аналогично. Ветровая нагрузка Согласно ДБН 1.2.2.-2006 «Нагрузки и воздействия» для г. Днепропетровска скоростной напор ветра qо на высоте 10 м над поверхностью земли составляет 450Н/м2 . Так как здание строится в черте города, тип местности "Б" (см. табл.7 ДБН), то для высот более 10 м коэффициент измене­ния скоростного напора ветра К принимается равным до глубины h=10м К=0,65; h=20м К =0,9; h=40м К=1,2. Таким образом, горизонтальная ветровая нагрузка действующая на поперечник раны будет равна при 0 h 10 м qo= 45*0,65 = 292,5 Н/м2; 10 h 20 м qo= 45*0,9 = 405 Н/м2; 20 h 30 м qo= 45*1,2 = 540 Н/м2.         5. Определение размеров подошвы фундамента   Предварительно площадь фундамента без учета его собственного веса и грунта на уступах определяется по условному расчетному давлению R0, определяемому по табл. 1.2 (прил.4) СНиП 2.02.01.-83, или по начальному критическому давлению Ркр , определяемому по формуле 3.11. R=γc1γc2/ k[Mγkzbγ11+(Mq-1)dbγ11+McC11] По табл. 3.11 настоящих указаний находим: γc1=1,4; γ2=(при LH= <1,5) γc2=1,4 Для =35° по табл.3.2 настоящих указаний определяем коэффициенты Mγ ,Mg ,Mc Mγ= 1,68; Mg = 7,73; Mc = 9,6. h = 2 м для рядов А, Б и 3,75 м для рядов В, Г. = =17,2 кН/м3 для рядов А, Б; =17,5 кН/м3 для рядов В, Г. С=0,01 кг/см2=1кПа. ho= ho-hn ; ho=h1+h2 где h1 — мощность слоя грунта от подошвы фундамента до пола подвала, принимается равной 0,7 м; h2 — толщина пола подвала, принимается конструктивно h2 =0,2 м; — объемный вес материала пола =22 кН/м3. Тогда hn =0,7+0,2 =0,95 м; ho=3,75-0,95=2,8 м. Таким образом критическое давление по рядам А и Б составит Ркр= (7,73*2,0*17,2+9,6*1)=484,6 кН/м2; по рядам В, Г Ркр= (7,73*3,75*17,5+9,6*1,1-17,5*2,8)=835 кН/м2.   Учитывая, что в поперечнике рамы расчет отдельных фундаментов повторяется, то для примера приводим расчет фундаментов ряда Б и как наиболее нагруженных и расположенных на разных отметках. Предварительная площадь фундамента составит: · для фундамента ряда Б F`Б = = =13,7 м2 · для фундамента ряда В F`В= = =6,5 м2. Ширина подошвы фундамента соответственно составит: по ряду Б b`Б= = =3,25 м, по ряду В b`В= = =2,55 м. По вычисленному предварительному значению ширины фундамента определяем расчетное давление на грунт основания по формулам 3.10, 3.11: · для фундамента ряда Б RБ = ( 1,68*3,25*17,8+7,73*20*17,2+9,6*1)=666 кН/м2 · для фундамента ряда В RВ = ( 1,68*2,55*17,8+7,73*3,75*17,5+(9,6-1)-17,5*2,8)=989 кН/м2 Определяем площадь фундамента с учетом его собственного веса грунта на уступах по формуле 3.13: FБ = =10,5 м2; FВ = =6,4 м2. Определяем размеры фундамента в плане (соотношение сторон определяем по соотношению сечения колонн) nБ= =1,33; nВ=1.     по ряду Б bБ= = =2,8 м; Lб =bn=2,8*1,33=3,75; FБ=2,8*3,75=10,1 м2. по ряду В Lв = bВ= = =2,54 м. Проверяем сходимость размеров сторон фундаментов по первому и второму приближению по условию: = 5% ; = — 0,138 = 13,8% > 5%; = = 0,004 = 0,4% < 5%. По данным сходимости размеров фундаментов первого и второго приближения заключаем, что размеры фундамента ряда В близки к оптимальным и практически не требуют их уточнения повторным расчетом, а размеры фундамента ряда Б первого и второго приближения отличаются более чем на 5%. Поэтому для уточнения размеров требуется повторный перерасчет. Расчетное давление на грунт основания с учетом новых размеров составляет: RБ = (1,68*2,8*17,8+7,73*2,0*17,2+9,6*1) = 640 кН/м2. Площадь фундамента с учетом собственного веса и грунта на усту­пах составит FБ = = 11,1 м2. Размеры подошвы фундамента ряда Б составляют bБ = = 2,9 м; lБ=bh= 1,33*2,9 = 3,85 м. Сходимость размеров П-го и Ш-го приближения = = 0,036 = 3,6% < 5%. Таким образом, размеры фундамента в плане по ряду Б близки к оптимальным. Для дальнейшего расчета окончательно принимаем следующие размеры фундаментов: по ряду Б bБ = 2,9 м , lБ = 3,9 м , FБ = 11,3 м2 ; по раду В bБ = 2,6 м , lБ = 2,6 м , FБ = 6,75 м2. Проверка контактных давлений по подошве фундамента производится по формуле 3.17 настоящих указаний Рmax(min) = Фундамент ряда Б. Максимальное контактное давление по подошве фундамента составит: Pmax = = 610+134 = 744 кН/м2 условие Pmax 1,2 R выполнено, т.к. 744тс/м2 < 666*1,2 = 800 кН/м2 .   Минимальное контактное давление по подошве Фундамента   Pmin= 610-134 = 476 кН/м2. Условие Pmin 0 выполнено, т.к. 476 > 0 Таким образом, принятые размеры фундамента ряда Б b = 2,9 м; l = 3,9 м удовлетворяет требованиям. Фундамент ряда В. Максимальное, контактное давление по подошве фундамента составит Pmax = = 884+157,5 = 1041,5 кН/м2. Условие Pmax 1,2 R выполнено, т.к. 1041,5 < 989*1,2 = 1180 кН/м2. Минимальное контактное давление по подошве фундамента ряда В соотавляет Pmin =884-157,5 = 726,5 кН/м2. Условие Pmin > 0 выполнено. Таким образом, принятые размеры фундамента ряда В удовлетворяют требованиям.   6. Конструирование фундамента. Отметка верха фундамента назначается на 0,15 м ниже условной отметки чистого пола принятый равный 0,00. Так как отметка поверхности земли согласно прилагаемой схеме находится на 0,15 м ниже пола первого этажа, то отметка подошвы фундамента ряда Б относительно пола первого этажа составляет — 2,15м, а высота фундамента -2 м; для фундамента ряда В высота фундамента–3,75м. Принимаем размеры подколонников в плане из расчета, что толщина стенки стакана должна бить не менее 200 мм, зазоры поверху между стенкой стакана и гранью колонны не менее 75 мм . Отсюда размеры подколонников в плане составят: по ряду Б: bпк = 0,6+2,0(0,325+0,75) = I,4 м; bпк = 0,8+2,0(0,225+0,75) = I,4 м; по ряду В: bпк = 0,4+2,0(0,225+0,75) =1,4 м; bпк = 0,4+2,0(0,225+0,75) = 1,00 м. Рабочая высота фундамента Но или высота плитной части Кпл. из условия напродавливания определяется по формулам (3.26) настоящих показаний. Определяем коэффициенты и Для ряда Б = 1,81 Для ряда В = 0,81 = 2,6   По вычисленным параметрам формулы (3.26) получаем требуемую высоту фундамента или его плитной части фундамент ряда Б   Ho 0,5*1*4 -1 = 0,50 м ,       для ряда В Hпл = 0,6 м . Назначаем две ступени; высота каждой ступени по 0,3 м . Вынос ступеней назначаем соглано табл.3.4 настоящих указаний из условия, что класс бетона фундамента В15 и давление под подош­вой Ргр > 600 кПа вынос ступеней не должен превышать 1,7 hст ступени. Таким образом, вынос нижней ступени принимаем равным 0,5 м .     Конструкция фундамента по ряду В   7. ПРОВЕРКА ЖЕСТКОСТИ ФУНДАМЕНТА   Фундамент ряда Б: bпр = bпк+2Но*tg = 1,4+2*0,75*1,0 = 2,9 м, lпр = lпк+2Но*tg = 1.4+2*0,75*1,0 = 2,9 м ,   т.к. bпр = b, то по стороне b фундамент жесткий. lпр = l ; 2,9 < 3,9 , то по стороне l фундамент гибкий. Фундамент ряда В: lпр = bпр = bпк+2Но*tg =1,00+2*0,6 = 2,2 м , т.к. lпр = bпр =2,2 м < I =b = 2,6 м, то фундамент ряда В гибкие.     8. ПРОВЕРКА ФУНДАМЕНТА НА ПРОДАВЛИВАНИЕ Высота фундамента или его плитной части для фундаментов с подколонником проверяется по условию h = , где Fo = 0,5 b(l-lпк-2ho)-0,25(b-bпк-2ho)2 , bср= или .   Для фундамента ряда Б. Площадь продавливания составляет: Fo = 0,5(3,9-1,4-2*0,75)*2,9-0,25(2,9-1,4-1,5)2 = 1,45 м. Средний периметр пирамиды продавливания bср = = = 2,15 м . Необходимая высота фундамента h = 0,715 м . Принятая в расчете высота фундамента ряда Б=0,75 м удовлетворяет условию продавливания. Размеры пирамиды продавливания по ряду Б Фундамент ряда В. Условная площадь продавливания F0 равняется F0 = 0,5*2,6(2,6-1,0-2,06)-0,25(2,6-1,00-2*0,6)2 = 0,516 м2 Средний периметр пирамиды продавливания составляет bср = Необходимая высота фундамента h= Условие на продавливание выполнено так как Но Размеры пирамиды продавливания фундамента по ряду В 9. ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ ФУНДАМЕНТА НА РАСКАЛЫВАНИЕ Проверку прочности фундамента на раскалывание от действия нор- мальной силы N производят по формулам 3.33, если по формуле З.З4, если . Фундамент ряда Б. Вычисляем соотнесения сторон сечения колонны (подколенника) и соотношение площадей раскалывания: = = 0,75 ; = 0,885 . Fb = 1,25*1,4+0,45*2,9+0,30*3,9-1,2*0,95 = 3,16 м2, Fb = 1,25*1,4+0, 45*2,3+0,3*2,9-1,2*0,75 = 3,05 м2 . Так как , то проверку на раскалывание фундамента ряда Б выполняем по формуле 3.33 настоящих указаний. Условие прочности на раскалывание имеет вид N < Np Np = (1+ )*0,75*1,3*3,46*1150 = 6790 кН. Rp — нормативное сопротивление бетона растяжению принимается по табл.11 СНиП 2.03.01-84* Так как N < Np (6790 > 6642,5 кН) — условие на раскалывание выполнено.   Расчет фундамента по ряду В на раскалывание производится анало­гично. Рабочая площадь раскалывания фундамента по ряду Б 10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕЧЕНИЯ АРМАТУРЫ ПОДОШВЫ ФУНДАМЕНТА Площадь арматуры в сечениях по граням колонны (подколонника) и граням ступеней определяется по формуле Рb = Эпюра контактных давлении фундамента ряда Б Определяем контактное давление P3 в сечениях 1-1, П-П . В сечении 1-1 P3 = P1 + = 610+ = 658 кН/м2 . В сечении П-П P3 = P1 + = 610+ = 702,5кН/м2 Параллельно стороне b (из плоскости ремы) давление подошвой принимается равным среднему давлению P1 = 610 кН/м2 Изгибающий момент в сечении 1-1 составляет на 1м.п. фундамента М1-1 = (l-hn)2(P3+2P2) = (390-140) 2(6,58+14,68) = 54000000н.см . Площадь арматуры вычисляется по формуле (3.43) F1 = = 34,8 см2 .   Эпюра контактных давлений фундамента ряда Б   Принимаем 7¢25 АП . Fа = 34,36 см2/м.   Изгибающий момент в сечения П-П составляет МП-П = (l-ln)2(P3+2P2) = (39О-290)2(70,15-146,8) = 9250000н.см . Площадь арматуры составит FП = =15,3 см2/м. 1 Принимаем 4¢25 АП . Fа = 19,63 см2/м, т.е. обрываем стержни сечения 1-1 через один. Параллельно стороне b. Изгибающий момент в сечении 1-1. М1-1 = (b-bn)2 = = 17200000Нсм. Площадь арматуры в сечении 1-1 параллельно стороне b равна F1-1 = = 10,9 см2 . Принимаем 6¢16 АП . Fа = 12,06 см2/м. Изгибающий момент в сечении П-П. МП-П = = = 2750000 Н*м. Площадь арматуры в сечении П-П составит: FП-П = = 5,7 см2 . Принимаем 3¢16 АП . Fа =6,03 см2/м , обрываем стержни сечения1-1 через один. Расчет арматуры фундамента по ряду В производится аналогично.   II. РАСЧЕТ ОСАДКИ ФУНДМЕНТ0В Осадку основания фундамента определяем по расчетной схеме ли­нейно- деформируемого полупространства – способом элементарного суммирования. Расчет ведем в следующей последовательности.Фундамент ряда Б. 1) Среднее давление под подошвой фундамента Рср = 610 кН/м2 . 2) Бытовое давление на глубине заложения фундамента Pb = 16,2*0,75 + 17,8*1,25 = 34,5 кН/м2 . 3) Дополнительное давление под подошвой фундамента Рo = 610 – 34,5 = 575,5 кН/м2 . 4) Толщина элементарного слоя принимается 0,2 b и равна 0,58 м. 5) Шаг коэффициента относительной глубины m равняется 6) По табл. 1 прил. З СНиП 2.02.01-83 определяем коэффициент рас­сеивания напряжений по глубине — Результаты определений сжимающих дополнительных давлений под подошвой фундамента и расчет осадки сводим в таблицу:   m : z : Ро кн/м2 Pср кн/м2 Рbi = hi E МПа : Sм   1,000 565,5 557,6   34,5 30,00 0,00862   0,4 0,58 0,972 545,5 44,8 30,00 0,00792   514,6     0,8 1,16 0,848 479,5 55,1 30,00 0,00666   432,6   1,2 1,74 0,682 385,7 65,5 30,00 0,00528   343,3     1,6 2,32 0,532 300,8 75,8 30,00 0,00417   271,1   2,0 2,90 0,414 234,1 86,1 30,00 0,00322   208,9     2,4 3,48 0.325 183,8 95,9 16,02 0,00478   165,5   2,8 4,06 0,260 147,1 195,7 14,70 0,00419   133,0     3,2 4,64 0,210 118,8 115,4 14,70 0,00341   108,3     3,6 5,22 0,173 97,8 123,0 14,70 0,00283   89,9   4,0 5,80 0,145 82,0 126,9 14,70 0,00238   75,5     4,4 6,38 0,122 69,0 130,8 14,70 0,00202   64,2     4,8 6,96 0,105 59,4 134,7 14,70 0,00151   55,4   5,2 7,54 0,091 51,5 138,6 14,70 0,00133   48,1     5,6 8,12 0,079 44,7 142,5 14,70 0,00117   42,2     6,0 8,70 0,070 39,6 146,4 14,70 0,00104   37,3   6,4 9,28 0,062 35,1 150,3 14,70 0,00   33,1   6,8 9,86 0,055 31,1 154,2 14,70         7,2 10,44 0,049 27,7 158,1 Si = 0,06227 м = 6,23 см       7,6 11,02 0,044   161,0       8,0 11,6 0,040             ЛИТЕРАТУРА 1.Строительные нормы и правила. "Основания зданий и сооружений". СНиП 2.02.01-83 Госстрой СССР 1986. 2.Строительные нормы и правила. "Нагрузки и воздействия". ДБН.В.1.2.2-2006 Киев Минстрой Украины 2006. 3. Строительные нормы и правила. "Бетонные и железобетонные конст­рукции". СНиП 2.03.01-84 4. Руководство по проектированию оснований зданий и сооружений. М., Стройиздат, 1978.