Проектирование фундамента под колонну одноэтажного промышленного здания

Основным критерием проектирования свайных фундаментов является условие :

Nсв

.

А при наличии моментов от ветровых и крановых нагрузок дополнительно:

Nсв кр

;

Nсв кр ³ 0,

где Nсв кр – нагрузка на сваю крайнего ряда, кН.

Нагрузка на сваю Nсв кр , при  действии моментов в одном направлении определяется:

,

где y – расстояние от оси свайного куста до оси сваи, в которой определяется усилие, м;

yi – расстояние от оси куста до оси каждой сваи, м.

Определяем нагрузки на сваи:

Для I комбинации:

1,4

2,5

3,6

Для II комбинации:

1,4

 

 

2,5

1,4

 

Условие Nсв 1,2∙ = 506,8∙1,2 = 608,16 кН   выполняется.

 

Допустимые расчетные нагрузки на каждую сваю приведены в таблице 8.

 

Таблица – Расчетные нагрузки на сваи

Комбинация	№ сваи	Нагрузки, кН
		Nсв	Qсв
I	1,4	328,5	14,3
	2,5	582,61
	3,6	600,21
II	1,4	250,13	12,5
	2,5	414,33
	3,6	578,53

 

Производим расчет свай на горизонтальную нагрузку.

Коэффициент К = 4000 кН/м4 (для насыпного грунта по наихудшим значениям IL = 1 ).

Единичное перемещение от Qсв=1 кН ɛн=0,64 мм.

Общее горизонтальное перемещение:

 Up = 0,64∙14,3=9,15 мм.

Значение Up < UU = 10 мм и грунты непучинистые, поэтому можно принять свободное опирание свай с ростверком.

При свободном опирании единичный момент в сопряжении Мн = 1,6 кН∙м  (при длине свай l ≥ 7 м., К=4000 кН/м4) , а общий Мсв = 1,6∙14,3 = 22,88 кН∙м – во I комбинации нагрузок, Мсв = 1,6∙12,5 = 20 кН∙м – в II комбинации нагрузок.

Для сваи длиной 7 м типовая продольная арматура 4ø14АIII при классе бетона B20. При значении Nсв,  указанных в таблице и названных выше моментах, прочность такой сваи достаточна (точка пересечения Nсв и Мсв лежит ниже графика, соответствующего типовому армированию сваи на рис. 11б [1]).

 

3.6 Расчет на продавливание  ростверка колонной

 

Размеры подколонника в плане назначаем типовыми – для колонны сечением 400х400 мм они составляют 900х900 мм. Учитывая, что размеры ростверка в плане 1,8 х 3,0м, вылеты ступеней с двух сторон составят:

(l - lcf)/2 = (3 – 0,9)/2 = 1,05 м = 1050 мм;

(b - bcf)/2 = (1,8 – 0,9)/2 = 0,45 м = 450 мм.

       Рисунок   – Схема работы ростверка на продавливание колонной

Проверка производится из условия

где F – расчетная продавливающая сила, кН;

  – расчетное сопротивление бетона растяжению, кПа;

 – рабочая высота сечения ростверка, м., принимается равной от дна стакана до плоскости рабочей арматуры плитной части;

 – коэффициент, учитывающий частичную передачу продольной силы N через стенки стакана.

, – размеры сечения колонны, м.;

, – расстояние от граней колонны до граней основания пирамиды продавливания, м, принимаются не более и не менее 0,4

Усилия определяются от нагрузок N и M, приложенных к обрезу ростверка:

Для I комбинации:

N = 2400 + 120 = 2520 кН;

М = 603 - 120ˑ0,45 = 549 кНˑм.

Для II комбинации:

N = 2100 + 120 =2220 кН;

М = 752 - 120ˑ0,45 = 698 кНˑм.

Рассчитываем усилия в сваях без учета нагрузки от ростверка.

Для I комбинации:

  1,4

  2,5

  3,6

 

 

Для II комбинации:

1,4

2,5

3,6

Таблица  – Усилия в сваях без учета нагрузки от ростверка

№ сваи	Усилия в сваях, кН
	I комбинация	II комбинация
1,4	323,2	242,1
2,5	437,6	387,6
3,6	552	533,1

Продавливающая сила F определяется как удвоенная сумма усилий в сваях с более нагруженной стороной ростверка и принимаем для расчета силу по I комбинации, как большую:

Класс бетона ростверка принимаем B20 с Rbt=900 кПа; h0p=1,35-1,05-0,05=0,25 м; с1= 0,25 м; с2= 0,4 = 0,4ˑ0,25 = 0,1 м.

Коэффициент α, учитывающий частичную передачу продольной силы N через стенки стакана, определяем по формуле:

 

Принимаем α=0,85.

  кН.

Условие не выполняется.

Принимаем глубину заложения ростверка dp = -1,65 м, высоту 1,5 м. Тогда h0p=0,5 м; с1= 0,45 м; с2= 0,4 = 0,4ˑ0,55 = 0,22 м.

 

 кН.

Условие выполняется.

Производим проверку на продавливание угловой сваей.

Проверка производится по формуле:

где – наибольшее усилие в угловой свае, кН, определяемое от нагрузок в уровне подошвы ростверка;

 – расчетное сопротивление бетона растяжению, кПа;

 – рабочая высота ступени ростверка, м;

, – расстояние от внутренней грани свай до наружных граней ростверка, м;

, – расстояние от внутренней грани свай до подколонника, м;

, – коэффициенты, принимаемые по табл. 3 [1].

Nсв=600,21 кН; h01=0,7 м при высоте ступени 0,75 м; с01=0,4∙h01=0,4∙0,7=0,28 м; с02=0,7 м; β1=1; β2=0,6.

Условие выполняется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок    – Схема работы ростверка на продавливание угловой сваей

 

3.6.1 Конструирование ростверка

 

Моменты в сечениях ростверка определяются по формулам:

Мхi = Nсвiˑxi;

Мyi = Nсвiˑyi,

где Nсвi – расчетная нагрузка на сваю, кН;

xi, yi – расстояние от центра каждой сваи в пределах изгибаемой консоли до рассматриваемого сечения, м.

Определяем моменты в сечениях:

М1-1 = 600,21∙2∙0,3 = 360,13 кН∙м;

М2-2 =600,21∙2∙0,85 = 1020,36 кН∙м;

М1’-1’ = (250,13 + 414,33+578,53)∙0,4 = 497,2 кН∙м;

Расчет сечения арматуры производим аналогично расчету арматуры в столбчатом фундаменте. Результаты сводим в таблицу 10.

Таблица – Расчет арматуры плитной части ростверка

Сечение	М, кН∙м	αm	ξ	h0i, м	AS, см2
1-1	360,13	0,025	0,987	0,70	14,28
2-2	1020,36	0,018	0,991	1,45	19,45
1’-1’	497,2	0,011	0,994	1,45	9,45

 

 

 

Конструируем сетку С-1. Принимаем арматуру нижней сетки С-1 в одном направлении 9ø18АIII с площадью Аs=22,4 см2 > 19,45 см2, в другом направлении 14ø14АIII (диаметр арматуры принимается не менее 10 см) с площадью Аs=21,55 см2.

Подколонник армируем двумя сетками С-2, принимая рабочую (продольную) арматуру конструктивно ø12А-III с шагом 200 мм, поперечную ø6А-I с шагом 600, причем предусматриваем ее только на участке от дна стакана до подошвы.

Стенки стакана армируем сетками С-3, диаметр арматуры принимаем ø8А-I. Сетки С-3 устанавливаем следующим образом: защитный слой у верхней сетки 50 мм, расстояние между верхней и второй сеткой 50 мм, расстояние между следующими сетками соответственно 100, 100, 200 и 200 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок    – Чертежи арматурных сеток

Таблица   – Спецификация элементов

Позиция	Обозначение	Наименование	Количество	Масса, кг
	Сваи железобетонные
	ГОСТ 19804-91	С 70.30	6	1600
	Ростверк монолитный РСм
1	ГОСТ 23279-84	С-1	1	81,02
2	То же	С-2	2	8,1
3	То же	С-3	6	2,69
	Детали
1	ГОСТ 5781-82	Ø14А-III l=2950	9	32,07
2	То же	ø18А-III l=1750	15	48,95
3	То же	ø12А-III l=1450	12	15,45
4	То же	ø6А-I l=850	4	0,75
5	То же	ø8А-I l=850	48	16,14
	Материалы	Бетон B20	м3	3,84

 

 

 

Таблица   – Ведомость расхода стали

Марка элемента	Расход арматуры, кг, класса					Всего, кг	Общий расход, кг
	А-I		A-III
	ø6	ø8	ø12	ø14	Ø18
С-1	-	-	-	32,07	48,95	81,02	81,02
С-2	0,375	-	7,725	-	-	8,1	16,2
С-3	-	2,69	-	-	-	2,69	16,14
Итого: 113,36

 

3.7 Подбор сваебойного оборудования

 

Критерием контроля несущей способности свай при погружении являются глубина погружения и отказ  Sa, который определяется по формуле:

Sa = ,

где Ed – расчетная энергия удара для выбранного молота, кДж;

h – коэффициент, для ж/б свай, принимаемый 1500 кН/м2;

Fd  – несущая способность сваи;

A  – площадь поперечного сечения сваи;

m1 – полная масса молота, т;

m2 – масса сваи; 

m3 – масса наголовника.

 

Выбираем для забивки свай механический молот. Отношение массы ударной части молота m4 к массе сваи m2 должно быть не менее 1,5 (как для грунтов средней плотности). Так m2 = 1,6 т, принимаем массу молота m4 = 2,4 т.

Несущая способность сваи Fd = 506,8ˑ1,4 = 709,52 кН, энергия удара Ed=10∙2,4∙1=24 кДж, полную массу молота m1 = m4 = 2,4 т, массу наголовника m3 = 0,2 т. Отказ сваи определяем по формуле:

> 0,2

Значит молот выбран правильно

 

3.8. Определение объемов  и стоимости работ

 

Таблица   – Стоимость и трудоемкость возведения свайного фундамента