< R = 551 кПа

433 < R = 551 кПа

Для расчета осадки методом послойного суммирования вычислим напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы условного фундамента:

szg,0 = 17,05·0,8+8,21·3,35+8,51·1,7+8,95·1,9 = 72,6 кПа

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

szp 0 = P0 = PII mt - szg,0 = 250 – 72,6 = 177,4 кПа

Соотношение сторон подошвы фундамента:

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

Для удобства пользования указанной таблицей из условия:  принимаем толщину элемента слоя грунта hi = 0,2 × b = 0,2 × 2,4 = 0,480 м

Дальнейшие вычисления сводим в таблицу 11.

Определение осадки

Таблица 11

zi, м	ξ=2zi/b	zi + d, м	a	szp = a×P0, кПа	szg = szg,0 + + gsb, i × zi, кПа	0,2×szg, кПа	Е, кПа
0	0	7,00	1,000	177,40	72,6	14,52	16000
0,480	0,4	7,480	0,973	172,60	76,90	15,38	16000
0,960	0,8	7,960	0,852	151,14	81, 19	16,24	16000
1,440	1,2	8,440	0,690	122,40	85,49	17,10	16000
1,920	1,6	8,920	0,544	96,50	89,78	17,96	16000
2,400	2,0	9,400	0,426	75,60	94,08	18,81	16000
2,880	2,4	9,880	0,337	60,00	98,37	19,67	16000
3,360	2,8	10,360	0,271	48,08	102,67	20,53	16000
3,840	3,2	10,840	0,220	39,02	106,97	21,39	16000
4,320	3,6	11,320	0,182	32,28	111,26	22,25	16000
4,800	4,0	11,800	0,152	26,96	115,56	23,11	16000
5,280	4,4	12,280	0,129	22,88	119,86	23,97	16000
5,760	4,8	12,760	0,111	19,69	124,15	24,83	16000
6,240	5,2	13,240	0,096	17,03	128,45	25,69	16000

На глубине Hc = 5,280м от подошвы условного фундамента выполняется условие СНиП 2.02.01-83 (прил.2, п.6) ограничения глубины сжимаемой толщи основания (ГСТ): szp= 22,88 кПа » 0,2×szg = 23,97 кПа,

поэтому послойное суммирование деформаций основания производим в пределах от подош вы фундамента до ГСТ

Осадку основания определяем по формуле:

= 0,022 м = 2,2 см

Условие S = 2,2 см < Su = 12,0 см выполняется (значение Su = 12,0 см принято по таблице прил.4 СНиП 2.02.01-83).

7. Определение степени агрессивного воздействия подземных вод и разработка рекомендаций по антикоррозионной защите подземных конструкций

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

Для фундаментов и приямка 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 вода на подземные конструкции оцениваем в соответствии с табл.5, 6, 7 СНиП 2.03.11-85.

Коэффициент фильтрации глины, в котором расположены подземные конструкции, равен: Kf = 2,5 ×10-8 см/с × 86,4×103 с/сут = 0,216×10–2 см/сут = 2,16 × 10–2 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:

990 + 190×0,25 = 1038 мг/л

Дальнейшую оценку ведем в табличной форме (табл.12).

Анализ агрессивности воды для бетона на портландцементе

Таблица 12

Показатель агрессивности	Номер таблицы СНиП 2.03.11-85	Степень агрессивности среды по отношению к бетону марки W4
Бикарбонатная щелочность	5	отсутствует - неагрессивная
Водородный показатель	5	3,8< 4×1,3 – неагрессивная
Содержание агрессивной углекислоты	5	10=10 - слабоагрессивная
Содержание аммонийных солей	5	15 < 100×1,3 – неагрессивная
Содержание магнезиальных солей	5	360<1000·1.3– неагрессивная
Содержание едких щелочей	5	36<50000×1,3 - неагрессивная
Содержание сульфатов	6	190<250×1,3 –неагрессивная
Содержание хлоридов	7	500·1,3<1038 < 5000 × 1,3 – среднеагрессивная (в зоне капиллярного подсоса и переменногоУПВ)

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, водородного показателя, аммонийных и магнезиальных солей, едких щелочей, сульфатов слабоагрессивна по содержанию агрессивной углекислоты и по содержанию хлоридов среднеагрессивна.

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 среднеагрессивной среде и примененной арматуре классов А-II и А-III (группа 1 по табл.9 СНиП 2.03.11-85) требуется применение бетона пониженной проницаемости (марки W 6) либо оцинкованной арматуры (см. п.2.21 СНиП 2.03.11-85). Однако оцинкованная арматура дорога и дефицитна, а получение бетона пониженной проницаемости в условиях строительной площадки затруднено, поэтому необходимо выполнить специальную защиту фундаментов и приямка.

Для защиты подошвы фундамента и днища приямка при среднеагрессивной 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).

8. Определение технико-экономических показателей. Сравнение и выбор основного варианта системы основание-фундамент 8.1 Подсчет объемов работ

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

Размеры фундамента ФВ15-1: l = 4,8 м; b = 4,2 м

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

Грунт – глина, предельная крутизна откосов котлована 1: 0,25

Размеры котлована поверху: lв = 5,4 + 2×2,05×0,25 = 6,425 м; bв = 4,8 + 2×2,05×0,25 = 5,825 м

Размеры котлована по УПВ: lw = 5,4 + 2×(2,05-0,8) ×0,25 = 6,025 м

bw = 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 = 25,92 м2 – площадь котлована понизу

Sв = 37,43 м2 – площадь котлована поверху

Sw = 32,68 м2 – площадь котлована по УПВ

Объём котлована:  = 68 м³

Объем работ по водоотливу: = 29 м³

2) Объем грунта, разрабатываемого под фундамент на искусственном основании, в виде песчаной распределительной подушки. Размеры фундамента ФВ12-1: l = 4,2 м; b = 3 м

Размеры котлована понизу:

l= l + 1,0 = 4,2 + 1,0 = 5,2 м; b= b + 1,0 = 3 + 1,0 = 4,0 м

a = h*tg α = 0,9*tg 30° = 0,5 м

а = 30° – угол рассеивания напряжений в подушке

β = 60° - угол наклона откоса котлована к горизонту

a′ = h*ctg β = 0,9*ctg 60° = 0,5

L= l+ 2*a′ = 5,2 + 2*0,5 = 6,2 м; B= b+ 2*a′ = 4 + 2*0,5 = 5,0 м

Размеры котлована поверху: l = 5,2 + 2·2,95·ctg 60° = 8,4 м; b= 4 + 2·2,95·ctg 60° = 7,2 м

Размеры котлована по УПВ: l = 5,2 + 2·(2,95 – 0,8) ·ctg 60° = 7,6 м

b = 4 + 2·(2,95 – 0,8) ·ctg 60° = 6,4 м

Глубина котлована h = 2,95 м;

S = 20,8 м2 – площадь котлована понизу

S = 60,48 м2 – площадь котлована поверху;

S = 31,00 м2 – площадь котлована по верху песчаной подушки;

S = 48,64 м2 – площадь котлована по УПВ.

Объём котлована:  = 114 м³

Объем песчаной подушки:  = 23 м³

Объем работ по водоотливу:

 = 46 м³

3) Объем грунта, разрабатываемого под фундамент на сваях:

Размеры фундамента 3 х 1,8 м

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

Грунт – глина, предельная крутизна откосов котлована 1: 0,25

Размеры котлована поверху: l = 3,6 + 2·2,05·0,5 = 5,65 м; b = 2,4 + 2·2,05·0,5 = 4,45 м;

Размеры котлована по УПВ: l = 3,6 + 2·(2,05 – 0,8) ·0,5 = 4,85 м

b = 2,4 + 2·(2,05 – 0,8) ·0,5 = 3,65 м;

Глубина котлована с учетом бетонной подготовки: h = 2,15 м;

S = 8,64 м2 – площадь котлована понизу;

S = 25,14 м2 – площадь котлована поверху;

S = 17,7 м2 – площадь котлована по УПВ.

Объём котлована:  = 35 м³

Объем работ по водоотливу:  = 13 м³

Объемы работ

Таблица 13

№ п/п	Наименование работ	Единица измерения	Объем работ	Количество
I. Фундамент на естественном основании (грунт I группы)
по расчету принят фундамент ФВ15-1
1	Разработка грунта экскаватором - обратная с ковшом вместимостью 0,5 м3 в отвал	1000 м3	68	0,068
2	Водопонижение с помощью иглофильтров (ориентировочно)	100 м3	29	0,29
3	Засыпка траншей и котлованов с перемещением грунта до 10 м бульдозером	1000 м3	51,5	0,0515
4	Бетонная подготовка толщиной 100 мм из бетона В 3,5 под монолитным фундаментом	м3	2,2	2,2
5	Установка фундамента с подколонником	м3	11,7	11,7
II. Фундамент на искусственном основании (грунт II группы)
по расчету принят фундамент ФВ12-1
1	Разработка грунта экскаватором – обратная с ковшом вместимостью 0,5 м3 в отвал	1000 м3	114	0,114
2	Водопонижение с помощью иглофильтров (ориентировочно)	100 м3	46	0,46
3	Засыпка траншей и котлованов с перемещением грунта до 10 м бульдозером	1000 м3	101	0,101
4	Установка подушки под фундамент	м3	23	23
5	Установка фундамента с подколонником	м3	7,8	7,8
III. Свайный фундамент (грунт I группы)
по расчету принят ростверк 3 x 1,8 м; свая С7-30
1	Разработка грунта экскаватором – обратная с ковшом вместимостью 0,5 м3 в отвал	1000 м3	35	0,035
2	Водопонижение с помощью иглофильтров (ориентировочно)	100 м3	13	0,13
3	Засыпка траншей и котлованов с перемещением грунта до 10 м бульдозером	1000 м3	26,6	0,0266
4	Бетонная подготовка толщиной 100 мм из бетона В 3,5 под монолитным фундаментом	м3	0,64	0,64
5	Установка ростверка	м3	6,37	6,37
6	Погружение дизель – молотом на тракторе железобетонных свай длиной 8м в грунт II группы	м3	3,15	3,15

 

8.2 Сметная себестоимость, трудозатраты и капитальные вложения

I. Фундамент на естественном основании (грунт II группы)

Таблица 14

№	№ пункта ЕНиР	Наим. работ	Единицы измер.	Кол-во	Стоимость, руб.		Затраты, чел. – ч.		Кап. вложения, руб.
					Един.	Общая	На един.	Всего	Уд. дин.	Всего
1	1-57	1I	1000м3	0,068	202,686	13,78	126,280	5,58	218,35	14,84
2	синтез	2I	100м3	0,29	84,000	24,36	8,000	2,32	9,00	2,61
3	1-261	3I	1000м3	0,0515	22,350	1,15	10,660	0,55	25,00	1,28
4	6-1	4I	м3	2,2	23,400	51,48	3,310	7,28	14,85	32,67
5	6-10	5I	м3	11,7	42,360	495,61	7,780	91,02	28,81	337,07
Всего:						586,38		106,75		388,47

Накладные расходы (15%) равны: 87,95 руб. Сметная стоимость Сс = 674,33 руб.

II. Фундамент на искусственном основании (грунт II группы)

Таблица 15

№	№ пункта ЕНиР	Наим. работ	Единицы измер.	Кол-во	Стоимость, руб.		Затраты, чел. – ч.		Кап. вложения, руб.
					Един.	Общая	На един.	Всего	Уд. дин.	Всего
1	1-57	1II	1000м3	0,114	202,686	23,10	126,280	14,39	218,35	24,89
2	синтез	2 II	100м3	0,46	84,000	38,64	8,000	3,68	9,00	4,14
3	1-261	3 II	1000м3	0,101	22,350	2,25	10,660	1,07	25,00	2,52
4	30-2	4 II	м3	23	10,550	242,65	2,150	49,45	10,46	240,58
5	6-1	5 II	м3	7,8	42,320	330,10	6,070	47,34	33,00	257,4
Всего:						636,74		115,93		529,53

Накладные расходы (15%) равны: 95,51. Сметная стоимость Сс = 732,25 руб.

III. Свайный фундамент (грунт II группы)

Таблица 16

№	№ пункта ЕНиР	Наим. работ	Единицы измер.	Кол-во	Стоимость, руб.		Затраты, чел. – ч.		Кап. вложения, руб.
					Един.	Общая	На един.	Всего	Уд. дин.	Всего
1	1-57	1III	1000м3	0,035	202,686	7,09	126,280	4,41	218,35	7,64
2	синтез	2 III	100м3	0,13	84,000	10,92	8,000	1,04	9,00	1,17
3	1-261	3 III	1000м3	0,0266	22,350	0,59	10,660	0,28	25,00	0,66
4	6-1	4 III	м3	0,64	23,400	14,97	3,310	2,11	14,85	9,5
5	6-7	5 III	м3	6,37	42,320	269,5	6,070	38,6	33,00	210,2
6	5-3	6III	м3	3,15	101,640	320,1	22,640	71,31	100,120	315,37
Всего:						623,17		117,75		544,54

Накладные расходы (15%) равны: 93,47. Сметная стоимость Сс = 716,64 руб.

8.3 Технико-экономические показатели сравниваемых вариантов фундаментов (на один фундамент)

Таблица 17

Вариант	Приведенные затраты		Себестоимость		Затраты труда
системы	руб.	%	руб.	%	Чел. – ч.	%
I	720,94	100	674,33	100	106,75	100
II	795,79	109	732,25	108	115,93	108
III	781,98	108	716,64	106	117,75	109

Приведенные затраты определяются по формуле:

З = Сс + Ен К, где

Сс – себестоимость устройства фундаментов.

Ен– 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).

9. Учет влияния примыкающих и заглубленных подземных конструкций

При наличии вблизи фундамента приямка следует устроить подбетонку с тем, чтобы выполнялось условие: Δh ≤ a × tgψ

tgψ = tgφI +  = tg 6 +  = 0, 208

PI = 1,2 × PIImt = 1,2 × 153 = 183,6 кПа; a = 1,45 м; a × tgψ = 1,45 × 0, 208 = 0,302 м

Принимаем Δh = 0,3 м

9.1 Расчет приямка

Определение активного бокового давления в пределах глубины Нпр

Hпр = 3 м; ln = 24 м; bn = 4 м

Характеристика грунта нарушенной структуры:

γ`I = 0,95 × γI = 0,95 × 16,85 = 16 кН/м3

φ`I = 0,9 × φI = 0,9 × 6 = 5,4°

γ`sb = γsb = 8,21 кН/м3

Горизонтальные составляющие активного давления

От веса грунта:

Eah = 1× γfa× = = 51,7 кН

= = 10,28

γfa = 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке для бокового давления грунта

От полезной нагрузки:

Eqh = 1× γtg× qn × Hпр × = = 58,32 кН

γfg = 1,2– коэффициент надежности по нагрузке от qn

qn = 20 кПа – полезная нагрузка

От давления воды:

Ew = 1× γfw×= = 26,62 кН

γfw = 1,1– коэффициент надежности по нагрузке для давления воды

Изгибающий момент и поперечная сила всех горизонтальных сил относительно оси, проходящей через центр тяжести сечния 1-1

M1-1 = Eah×+ Eqh×+ Ew×= = 158,7 кНм

Q1-1 = Eah + Eqh + Ew = 51,7 + 58,32+ 26,62 = 136,64 кН

dn = Hпр + 0,4 + Δh = 3 + 0,4 + 0,3 = 3,7 м

0,4 – толщина днища приямка

E`ah = 1× γfa× = = 62,7 кН

E`qh = 1× γtg× qn × dn × = = 71,92 кН

E`w = 1× γfw×= = 49,5 кН

N1-1 = E`ah + E`qh + E`w = 62,7+71,92+49,5 =18,12 кН

М = =

= 52,25 + 104,28 + 28,05 = 184,58кН×м

GI = ((ln + 2×bст) ×(bn + 2×bcт) ×(dn + 0,5) – ln × bn· Hпр)) × 2,5 × 9,81 × γfb =

= ((24 + 2×0,4) ×(4 + 2×0,4) ×(3,7 + 0,5) – 24 × 4 × 3) × 2,5 × 9,81 × 0,9 = 4678 кН собственный вес приямка

bcт = 0,4 м – толщина стен приямка

ln = 24 м – длинна приямка

γfb = 0,9 – коэффициент надежности по нагрузке

Fw = Aw × γw × (dn – dw) × γfw = 119,04× 10 × (3,7 – 0,8) × 1,1 = 3808 кН сила всплытия

Aw = (bn + 2 × bст) (lст + 2 × bст) = (4 + 2 × 0,4) (24 + 2 × 0,4) = 119,04 м2 площадь основания приямка

Так как вес приямка GI больше силы всплытия Fw, то равномерно распределенная нагрузка q считается по формуле:

q = = = 3,7 Н/м2

pw = γw×(dn – dw) = 10 × (3,7 – 0,8) = 29 кН/м2 гидростатическое давление подземных вод

M2-2 = M += 184,58 + = 189,5 кНм

9.2 Расчет приямка на всплытие

 - условие невсплытия

γem = 1,2 – коэффициент надежности от всплытия

GI = 4678 кН; Fw = 3808 кН

Условие выполняется, приямок не всплывет

Литература

Инструктивно-нормативная и справочная литература.

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

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

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

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

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

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

7. Аверьянова Л.Н. Механика грунтов, основания и фундаменты. УГТУ-УПИ, 1994.