Материал: Двенадцатиэтажный жилой дом в г. Вологда

Определим f₃ при z₃=6,665 м для суглинка с I_L=0,8. При z_в=6 м f_в=8 кПа; при z_н=8 м f_н=8 кПа. Тогда

Определим f₄ при z₄=7,62 м для суглинка с I_L=0,41. При z_в=6 м f_в=31 кПа; при z_н=8 м f_н=33 кПа. Тогда

Определим f₅ при z₅=9,32 м для супеси с I_L=0,4. При z_в=8 м f_в=33 кПа; при z_н=10 м f_н=34 кПа. Тогда

Определим f₆ при z₅=11,32 м для супеси с I_L=0,4. При z_в=10 м f_в=34 кПа; при z_н=15 м f_н=38 кПа. Тогда

Определим f₇ при z₅=12,365 м для супеси с I_L=0,4. При z_в=10 м f_в=34 кПа; при z_н=15 м f_н=38 кПа. Тогда

Занесём результаты расчета в таблицу 2.5.

Определим несущую способность забивной висячей сваи:

, кН (2.6)

где g_c - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый g_c = 1;

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа (тс/м ²), полученное по формуле 2.4;

A - площадь опирания на грунт сваи, м ², принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто или по площади поперечного сечения камуфлетного уширения по его наибольшему диаметру, или по площади сваи-оболочки нетто;

Таблица 2.5 - Определение расчетного сопротивления по боковой поверхности забивной висячей сваи

Суглинок I_L=0,8 ℓ₁= 5 м               h₁= 2 м h₂= 2 м h₃= 0,51 м               

7,41

,82

Супесь I_L=0,4, ℓ₂= 5,03 м             h₅= 2 м h₆= 2 м h₇= 0,09м

33,7

,1

,967,4

,2

u - наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

f_i - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа (тс/м ²), принимаемое по табл.7.3 [1];

h_i - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

g_cR, g_cf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта и принимаемые по табл. 7.4 [1].

Определяем площадь сечения и периметр сваи: и=4∙b=4∙0,30=1,2 м.

А= b²=0,30²=0,09 м ², где b - ширина поперечного сечения сваи, дана в марке сваи в см, свая С 100.30, ℓ_св= 10 м, b=30 см.

Коэффициент условий работы сваи в грунте γ_с= 1. По табл.7.4 [8] определяем коэффициент условий работы грунта под нижним концом свай при погружении свай дизель-молотом γ_сR= 1. Коэффициент условий работы грунта по боковой поверхности свай γ_сf= 1.

F_d=1∙(1∙2640∙0,09+1,2∙1∙221,4)=503,3 кН.

Допускаемая нагрузка на сваю:

 =кН, (2.7)

где коэффициент надежности γ_k= 1,4, если несущая способность сваи определена расчетом по формулам и таблицам СНиП.

Определяем требуемое количество свай:

сваи.

где N_1-1 - расчетная нагрузка на фундамент по сечению 1-1.

Принимаем 3 сваи на 1м ростверка.

Расстояние между осями забивных висячих свай принимается с≥ 3b=3∙0,30=0,9 м. Окончательно принимаем шаг свай по сечению 1-1 равным 0,9 м, расставляя их в два ряда. Расстояние между рядами принимаем 0,9 м.

.1.3 Расчет осадки свайного фундамента

Расчет производим методом послойного суммирования. Расчет осадки производится по 2 группе предельных состояний на действие нормативных нагрузок по нормативным характеристикам.

Расчет осадки выполняется исходя из условия:

S £ S_u, (2.8)

где S - совместная деформация сваи, свайного фундамента и сооружения, определяемая расчетом.

S_{u -} предельное значение совместной деформации сваи, свайного фундамента и сооружения, S_u= 10см.

Полную осадку можно найти простым суммированием осадок всех элементарных слоев в пределах сжимаемой толщи:

S = β, м (2.9)

Расчет осадки элементарного слоя производим по формуле:

S_i=, м (2.10)

где β- безразмерный коэффициент, зависящий от коэффициента относительных поперечных деформаций, принимаемый равным 0,8;_i - высота i-го слоя;_i - модуль деформации i-го слоя грунта.

Среднее напряжение i-го элементарного слоя:

, кПа (2.11)

Дополнительное вертикальное давление на основание (избыточное давление):

Р_о=Р-g_sb´d, кН/м ² (2.12)

где g_sb - удельный вес грунта

Р- среднее давление под подошвой фундамента:

Р = n/А_усл, кН/м ² (2.13)

где А_усл- условная площадь подошвы фундамента, м ², равная:

А_усл=1´b_усл, м ² (2.14)

где b_усл - условная ширина подошвы, определяемая графически, м (рисунок 2.3). Для ее определения необходимо рассчитать среднее значение угла внутреннего трения.

j_ср= (h₁j₁+ h₂j₂+ h₃j₃)/(h₁+ h₂+ h₃); (2.15)

где h₁; h₂; h₃- мощность слоев грунта, прорезаемых сваей, м;

j₁; j₂; j₃ - углы внутреннего трения соответствующих слоев, град.

j_ср=(4,51´19+24´1,4+26´4,09)/(4,51+1,4+4,09)=22,6⁰

j_ср/4=5,6 ⁰

b_усл = 3,06 м

А_усл=1´3,06=3,06 м ²

n- погонная нагрузка на свайный фундамент, с учетом веса фундамента в виде массива грунта со сваями, кН/м.

E - значения модуля деформации, кПа, грунта в пределах сжимаемой толщи, определяемые по [8].

n= N₀+ N_гр+ N_ф=833+22´12,41´3,06=1668,4 кН/м

Р = 1668,4/3,06=545,2 кН/м ²

Р_о=545,2-(20∙1,92+5∙26,58+27,4∙1,4+27,4∙4,09) = 223,5 кН/м ²

Построим эпюру природного бытового давления s_zq (рисунок 2.3)

s_zqi = g´z_i; (2.16)

На поверхности земли σ_zg= 0, на границе 1 и 2 слоев:

σ_{zg 0} = γ₁d = 20·1,92 = 38,4 кПа;

s_zq1 = (26,58´5,0)+38,4= 171,3 кПа

s_zq2 = (27,4´1,4)+171,3=209,7 кПа

s_zq3 = (27,4´5,03)+130,4= 347,5 кПа

s_zq4 = (26,6´8,0)+347,5= 560,3 кПа

Построим эпюру избыточного давления (рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 - Определение осадки свайного фундамента

Для построения эпюры s_zp разбиваем грунт под нижним концом сваи на слои, толщина которых должна удовлетворять следующему условию:

h_i £ 0,4´b_усл (2.17)

h_i £ 1,2 м

Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента: s_zp - по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента

s_zp = a Р_о, кПа (2.18)

где a - коэффициент, принимаемый по таблицам Пособия по проектированию свайных фундаментов в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, равной: x = 2z/b

x = 0 s_zp = 1´ 223,5=223,5 кПа

x = 0,61 s_zp = 0,927´223,5 =207,1 кПа

x = 1,4 s_zp = 0,699´223,5 =156,1 кПа

x = 2,18 s_zp = 0,517´ 223,5 =115,6 кПа

x = 2,98 s_zp = 0,399´223,5 =89,2 кПа

x = 3,75 s_zp = 0,325´223,5=72,6 кПа

x = 4,54 s_zp = 0,272´223,5=60,9 кПа

x = 5,32 s_zp = 0,234´223,5=52,3 кПа

x = 5,84 s_zp = 0,214´223,5 =47,8 кПа

Толщина активного слоя Н_ак= 4,56 м - находится графически как расстояние от подошвы фундамента до места пересечения эпюр.

Для ИГЭ 5 E = 28 МПа, для ИГЭ 4 Е=34 МПа

По формулам (2.11) и (2.10) среднее напряжение i-го элементарного слоя и осадка послойно будет равна:

, S₁=

, S₂=

, S₃=

, S₄=

Суммарная осадка будет равна 1,92 см.

,92 см £ 10 см - условие выполняется, осадка свайного фундамента меньше предельно допустимой.

.2 Конструирование ростверка

Сопряжение сваи с ростверком жёсткое, т.к стволы свай располагаются на слабых грунтах. В таком случае высота ростверка определяется заделкой головы сваи в ростверк на глубину, равную длине анкеровки арматуры сваи.

Определим ширину ростверка при двухрядном расположении свай:

b_рост= 4b+2∙0,2b, м, (2.19)

где 0,2b -предельное отклонение свай от проектного положения. Ширину ростверка принять в сторону увеличения кратно 50мм

b_рост= 4∙0,3+2∙0,2∙0,3 =1,32 м

Ширину ростверка принимаем равной 1,4 м.

2.2.1 Расчет ростверка по сечению 1-1

Конструкция ростверка по сечению 1-1 представлена на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 - Конструкция свайного ростверка по сечению 1-1

Ростверк рассчитывают как железобетонную многопролетную балку с опорами на головы свай. Расчетная нагрузка на 1пог. м ростверка с учетом его собственного веса (из п. 2.1.1) q=833 кН/м.

Максимальный изгибающий момент:

,

где ℓ =0,9 м - расстояние между осями свай соседних рядов.

Армирование ростверка производится пространственными арматурными каркасами из арматуры класса А 400. Для монолитного ростверка применяем бетон класса В 15. Определяем расчетные характеристики материалов: R_b u R_s, кПа, по таблицам 5.2 и 5.12 [20]: R_b=8,5 МПа u R_s=355 МПа.

Рисунок 2.5- Расчетная схема ростверка по сечению 1-1

Ростверк укладывают по бетонной подготовке класса В 3,5. Толщина защитного слоя h_з.сл≥ 35 мм. Расчетное сечение ростверка - прямоугольное. Рабочая высота сечения h₀ = h_р- а, где а=50 мм. Тогда h₀=500-50=450 мм.

Рисунок 2.6- Расчетное сечение ростверка

Определим табличный коэффициент:

 (2.20)

По табл.4 приложения 9 [10] определяем коэффициент η; η=0,986.

Площадь рабочей арматуры:

, см ² (2.21)

Принимаем по сортаменту 8 Ø12 А 400 с Аs=9,05 см ² с запасом. В каркасе ростверка рабочей является и верхняя, и нижняя продольная арматура.

Диаметр поперечной арматуры Ø6 А 240. Шаг поперечных стержней:

мм, S ≤ 300 мм.

Принимаем шаг поперечных стержней 200 мм. Плоские каркасы объединяются в пространственный соединительными стержнями с шагом S= 300…500 мм. Принимаем шаг соединительных стержней 400 мм. Эскиз арматурного каркаса представлен на рисунке 2.6.

Рисунок 2.7- Каркас ростверка

3. Технологический раздел

.1 Область применения

Технологическая карта разработана на работы нулевого цикла 12-и этажного жилого дома в г. Вологде. Здание выполнено с продольными и поперечными несущими стенами, имеет подвал. Размер дома в плане 31.66х 18.54 м, высота здания 43.55 м.

Технологическая карта предназначена для использования при разработке Проектов производства работ (ППР), Проектов организации строительства (ПОС), другой организационно-технологической документации, а также с целью ознакомления рабочих и ИТР с правилами производства работ по устройству свайного поля.

Цель создания представленной технологической карты дать рекомендуемую схему технологического процесса по работам нулевого циклы.

.2 Состав работ

Работы по устройству свайных фундаментов осуществляются в следующей последовательности: планировка площадки; разбивка осей здания и рядов свай, пробная забивка свай и испытание их динамической и статической нагрузкой; погружение свай; сдача и приемка погруженных свай; срубка голов свай и подготовка их под ростверк; устройство ростверка; сдача и приемка ростверка.

Технологическая карта разработана на основании чертежей с учетом требований [11], [12], [14],[15].

3.3 Используемые механизмы

В качестве ведущего механизма используется копер на базе трактора КН-2-12, грузоподъемностью 10т, обеспечивающий забивку железобетонных свай до 12 м c дизельным молотом МД-1800, массой ударной части 1800 кг и регулируемой высотой подъема от 0,1 до 1,2 м, общая масса молота составляет 3,9 т; автомобильный кран марки СМК-7 (Lстр=8,5м); автосамосвал ЗИЛ-555.

Выбор молота для забивки свай производим исходя из следующих условий:

Требуемая минимальная энергия удара молота:

Е_h = 0,045N, (3.1)

где N - несущая способность сваи, предусмотренная в проекте, кН;

N=833 кН