Разработка гидроизоляции в подвальных помещениях и фундаментах

Осадка вычисленная методом суммирования, равна

S=0,8∑Ơi*hi/Еi=0,8*0,48/8000*(226,32/2+213,36+170,69+103,44+46,45+15,61/2)=0,0314=3,14см.

Определим осадку фундамента по оси АI:

Давление от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента:

δzg = γ × d1 = 19,4*2,8 = 54,32 кПа

Дополнительное давление по подошве фундамента равно:

δдоп = δср - δzg = 208,48-54,32 = 154,16 кПа

Вычисление осадки фундамента сведена в таблицу, где

-основание ниже подошвы фундамента разбивается на слои толщиной ZI = 0,2b;

- коэффициент  для фундаментов прямоугольных с соотношением сторон  = l/b=2,2/2,2=1, (Таблица 1,приложение 2 СНиП 2.02.01-83 );

-нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается на глубине где соблюдается следующее условие δzg × 0,2 ⋲ δzN ;

- δzN = δдоп × 

Осадка вычисленная методом суммирования, равна

S=0,8∑Ơi*hi/Еi=0,8*0,44/8000*(154,16/2+147,99+118,39+71,74+32,21+10,82/2)=0,0199=1,99 см.

4. Расчет свайного фундамента

1) Определение несущей способности висячей призматической сваи С 8-30 по оси Б.

Несущую способность висячей призматической сваи определяют по формуле:

Fd = gc*(gcR*R*A+U∑gcf* fi* hi), где

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

R -              расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа (тс/м2), принимаемое по табл.1 (СНиП 2.02.03-85);

A -              площадь опирания на грунт сваи, м2;

U -              наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

fi -              расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа (тс/м2), принимаемое по табл.2 (СНиП 2.02.02-85);

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

gcR, gcf -              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. 3 (СНиП 2.02.02-85).

Данные для расчета:

gc = 1

gcR, gcf= 1

A =0,3*0,3=0,09 м2

U=0,3*4=1,2 м

R9,1=3400+(3650-3400)/(10-7)*(9,1-7)=3575 кПа

для глубины погружения острия сваи от уровня природного рельефа на 9,1 м.

1)     при IL=0,5; z1 =2,15м→f1 = 17,45 кПа;

2)     при IL=0,43; z2 =3,9м→f2 = 25,3 кПа;

3)     при IL=0,43; z3=5,2м→f3 = 27,84 кПа;

4)     при IL=0,29; z4=6,5м→f4 = 44,15 кПа;

5)     при IL=0,29; z5=8,3м→f5 = 46,32 кПа;

При определении fi слои грунтов следует разбить на однородные слои толщиной не более 2м.

Несущая способность сваи составит:

Fd =1,0*(1*3575*0,9+1*1,2*(17,45*1,5+25,3*2+27,84*0,6+44,15*2+46,32*1,6))

=321,75+307,07=628,82 кН.

Несущая способность нижнего конца сваи по грунту составила 321,75 кН.

Несущая способность боковой поверхности сваи составила 307,07 кН.

2) Определение количества свай в фундаменте и их расположения.

Требуемое количество свай определим по формуле:

m=Nр*gk/ Fd=1472,74*1,4/628,82=3,28 сваи, где

gk = 1,4 коэффициент надежности;

Fd = 628,82 кН - расчетная несущая способность сваи по грунту;

Nр = 1472,74 кН – расчетное значение вертикальной нагрузки.

Учитывая, что на фундамент действует горизонтальная нагрузка и момент, увеличиваем их количество на 20%, тогда

m=3,28*1,2 =3,94=4 сваи.

Принимаем 4 сваи со схемой их размещения через 3d.

Тогда размеры ростверка будут L=2,1 м; b=1,5 м.

Для уточнения нагрузок, приходящихся на каждую сваю, необходимо определить вес ростверка и грунта на его уступах.

G1=L*b*d*g*gf , где

l и b –соответственно длина и ширина ростверка, м;

d = 1,4 м. - глубина заложения подошвы ростверка;

g = 20 кН/м3 – среднее значение удельного веса материала ростверка и грунта на его уступах;

gf = 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке

GI =2,1*1,5*1,4*20*1,1 = 97 кН

Суммарная вертикальная нагрузка равна:

FV = Nр+GI = 1472,74+97=1569,74 кН ,

Суммарный изгибающий момент на уровне подошвы ростверка равен:

Mx = M1+Fгор. *d’=186,24+4,83*1,2=192 кН*м.

Проверка нагрузки, приходящейся на каждую сваю

N=∑Nр/m±∑M*x/∑xi2 , где

х – расстояние от осей ростверка до сваи, для которой вычисляется нагрузка;

хi2  - сумма квадратов расстояний от осей ростверка до оси каждой сваи фундамента;

Для свай 2 и 3

N2=N3=1472,74/4+192*0,45/2*0,752=434,3 кН;

Для свай 1 и 4

N1=N4=1472,74/4-192*0,45/2*0,752=280,7 кН.

Сумма реакций нагруженных свай равна ∑N=1472,74 кН.

Для наиболее нагруженных свай 2 и 3 допускается перегрузка до 20%.

N2=N3=434,3 кН≤1,2*628,82/1,4=539 кН.

Расчет и конструирование ростверка по оси Б.

Расчетом на продавливание определяется высота ростверка (Нр). Высоту ростверка принимаем от верха ростверка до оси нижней арматуры при монолитном сопряжении колонны с ростверком, а так же если ширина стенки стакана (аст)≥0,5*hст (hст – высота стенки стакана).

Если это соотношение меньше, то высота ростверка принимается равной расстоянию от дна стакана до оси нижней арматуры ростверка.

Если провести наклонные грани пирамиды продавливания под углом 45º, то периметр продавливания на уровне ее середины составит

bср=((0,6+1,4)/2+(0,4+1,2)/2)*2=3,6 м

Расчетная продавливающая сила, равная сумме реакций свай, находящихся за пределами пирамиды продавливания равна

Рпр=Nр=1472,74 кН.

Для бетона класса В20 расчетное сопротивление растяжению Rр=720 кН/м2

Максимальная высота ростверка, равна

Нр  = Рпр / (0,75* Rр* bср) = 1472,74 / 0,75*720*3,6 = 0,76м>0,4 м.

Принятая высота ростверка оказалась недостаточной по расчету на продавливание. Необходимо принять ширину стенки стакана равной 0,5 Hст., т.е. равной 30 см, и уменьшить высоту стакана с 85 см до 60 см. Тогда высота ростверка составит Нр=0,6+0,4=1м.

В месте изменения высоты ростверка (сечение I-I) необходимо выполнить расчет по наклонным сечениям. В сечении I-I поперечная сила равна сумме реакций наиболее нагруженных свай 2 и 3, т.е. Q= N2+N3=434,3*2=868,6 кН.

Высота ростверка в рассматриваемом сечении hо=0,6м, ширина подошы ростверка b=2,1 м.

Q≤ Rр * b * h0 ,

868,6<720*2,1*0,6=907кН.

Принимаем высоту ростверка h0= 0,6 м.

Расчет на изгиб необходим для определения необходимой площади арматуры в сечениях ростверка по грани колонны в местах изменения его высоты.

Изгибающий момент в сечении 1-1 от реакций наиболее нагруженных свай 2 и 3 равен

М1-1 = 434,3*2,0*0,225 = 195,4 кН*м, где

х1 = 0,225м – расстояние от осей свай 2 и 3 до сечения 1-1 .

Необходимое количество арматуры в рассматриваемом сечении 1-1 вычисляется по формуле

Fа = М1-1 / (0,9* h0* Rа) = 195,4*100/(0,9*0,6*2700) = 13,4 см2 , где

Rа – расчетное сопротивление поперечной арматуры (класса А-III) растяжению.

Аналогично вычисляется площадь арматуры для других сечений ростверка.

3) Расчет осадки свайного фундамента по оси Б.

Расчет осадки свайного фундамента рассчитывается как для условного фундамента АБВГ на естественном основании.

Для расчета осадки свайного фундамента проведем от верха крайних рядов свай наклонные грани под углом jср / 4 (jср – среднее значение угла внутреннего трения грунтов в пределах длины сваи).

В данном случае

jср = = (13*1,5+2,6*24+3,6*12)/(1,5+2,6+3,6)=16,2 0

jср / 4 = 4,05 0

Длина условного фундамента (размеры АБ) равна:

Lус = 1,4+0,3+7,7*tg4,050 = 2,4 м.

Ширина условного фундамента равна:

Вус = 1,4+0,3+7,7×tg4,05= 2,4 м.

Площадь условного фундамента равна:

Fус = Lус × Вус = 2,4×2,4 = 5,76 м2.

Собственный вес условного грунта свайного массива может быть определен по формуле:

Gус = Fус × dy × g = 5,76×9,1×20 = 1048,32 кН, где

Среднее давление по подошве условного фундамента составит:

δср = (Nн + Gус ) / Fус = (1230,5+1048,32)/5,76 = 404,2 кН/м2.

Среднее давление по подошве не должно превышать величину расчетного сопротивления основания свайного фундамента.

Удельный вес грунта под подошвой фундамента gII = 19 кН/м3.

Среднее значение удельного веса грунта выше подошвы условного фундамента равно:

кН/м3.

Коэффициенты Mγ ; Mq ; Mс зависят от угла внутреннего трения грунта находящегося непосредственно под подошвой фундамента. Для песка крупного с углом внутреннего трения

j = 40 0 ; Mγ = 2,46; Mq = 10,85; Mс = 11,73.

Тогда величина расчетного сопротивления R равна:

=

=1,2× (2,46×2,4×20,4+10,85×9,1×18,60+11,73×1) = 2362,37 кПа.

Среднее давление по подошве условного фундамента не превышает расчетного сопротивления грунта и расчет по деформациям можно вести, используя принцип линейной деформируемости грунтов.

Природное давление на уровне острия свай равно:

δzg =16,6*1,8+19,4*5,6+19*0,4+20,4*0,4= 154,28 кПа.

Дополнительное давление по подошве фундамента равно:

δдоп = δср - δzg = 404,2-154,28 = 249,92 кПа.

Необходимо вычислить значения напряжений от собственного веса грунта и внешней нагрузки ниже подошвы фундамента, определить границу сжимаемой толщи и подсчитать осадку.

Дополнительное напряжение ниже подошвы фундамента вычисляется по формуле:

δzpi = α * δдоп , где

α – коэффициент, зависящий от m = 2z/bусл , n = lусл / bусл

Значения Zi принимаем с шагом 0,2* Вус  = 0,2*2,4 = 0,48м.

Коэффициент α принят для n = lусл / bусл = 2,4/2,4 = 1 ( по таблице 1, приложения 2, СНиП 2.02.01-83).

Нижняя граница сжимаемой толщи принята на глубине Z = 3,84 м, т.к. δzg *0,2 ⋲ δzp.

Дальнейшие вычисления сведены в таблицу:

Осадка, вычисленная методом суммирования, составит:

S=0,8∑Ơi*hi/Еi=0,8*0,4/40000*(249,92/2+239,92+191,94+116,32+52,23+17,554/2)=0,00395=0,4 см.

5. Разработка гидроизоляции в подвальных помещениях и фундаментах.

При устройстве фундаментов зданий и сооружений, особенно при наличии подвальных помещений возникает необходимость в обеспечении надежной гидроизоляции для предотвращения проникновения влаги и подземных вод, которые могут при значительном подъеме даже затоплять подвальные помещения, оказывая неблагоприятные воздействия не только на их эксплуатационные характеристики, но и работу самих фундаментов.

При расположении уровня подземных вод ниже отметки пола подвала возможно проникновение влаги по капиллярам, имеющимся в грунте, в помещение. В этом случае наружную поверхность стен обмазывают за 1…2 раза битумом или гидроизоляционной мастикой и прокладывают рулонную гидроизоляцию в стене на уровне пола в подвале и в уровне спланированной поверхности земли между стеной подвала и самого здания (рис.    ). Последнее выполняют для исключения проникновения сырости в помещения первого этажа за счет капиллярного переноса влаги в стенах. В бесподвальной части здания (рис.   ) для защиты помещений от сырости устраивают рулонную гидроизоляцию на уровне пола первого этажа. В сильновлажных грунтах пол подвала и внутреннюю часть стен выполняют из керамической плитки или штукатурят стены подвала цементным раствором, а пол устраивают из бетона, в который добавляют церезит, уплотняющий бетон и растворы.

В некоторых случаях борьбу с подземными водами ведут с помощью дренажей, В городском строительстве в основном применяют горизонтальные дренажи из труб с полной или частичной прорезкой водоносных слоев. Для получения экономического решения дренажной системы ее устраивают не для одного здания, а для целого комплекса сооружений в период инженерной подготовки территории, что существенно сокращает протяженность дренажной сети.

Применяют два типа дренажа для отдельных зданий и сооружений. Пристенный дренаж используют при относительно неглубоком залегании водоупорного слоя при слоистом напластовании грунтов ( рис.  ) и располагают с наружной стороны фундамента. Пластовый дренаж применяют обычно в плохо фильтрующих грунтах при наличии в этих грунтах маломощных слоев хорошо фильтрующих грунтов. Пластовый дренаж часто совмещают с пристенным дренажем (рис.   ). Соединения осуществляют с помощью труб. Необходимо учитывать, что устройство дренажей требует дополнительных расходов на их эксплуатацию и ремонт.