1. Архитектурно - строительный раздел
1.1 Общая часть
Основным назначением архитектуры всегда являлось создание необходимой для существования человека жизненной среды, характер и комфортабельность которой определялись уровнем развития общества, его культурой, достижениями науки и техники. Эта жизненная среда, называемая архитектурой, воплощается в зданиях, имеющих внутреннее пространство, комплексах зданий и сооружений, организующих наружное пространство - улицы, площади и города.
В современном понимании архитектура - это искусство проектировать и строить здания, сооружения и их комплексы. Она организует все жизненные процессы. По своему эмоциональному воздействию архитектура - одно из самых значительных и древних искусств. Сила ее художественных образов постоянно влияет на человека, ведь вся его жизнь проходит в окружении архитектуры. Вместе с тем, создание производственной архитектуры требует значительных затрат общественного труда и времени. Поэтому в круг требований, предъявляемых к архитектуре наряду с функциональной с функциональной целесообразностью, удобством и красотой входят требования технической целесообразности и экономичности. Кроме рациональной планировки помещений, соответствующим тем или иным функциональным процессам удобство всех зданий обеспечивается правильным распределением лестниц, лифтов, размещением оборудования и инженерных устройств (санитарные приборы, отопление, вентиляция). Таким образом, форма здания во многом определяется функциональной закономерностью, но вместе с тем она строится по законам красоты.
Сокращение затрат в архитектуре и строительстве осуществляется рациональными объемно - планировочными решениями зданий, правильным выбором строительных и отделочных материалов, облегчением конструкции, усовершенствованием методов строительства. Главным экономическим резервом в градостроительстве является повышение эффективности использования земли.
1.1.1 Исходные данные
Согласно задания на дипломный проект на тему: 9-этажный 744-квартирный жилой дом с встроенными парикмахерской, Бюро путешествий и магазином исходными данными являются:
1) Задание на дипломное проектирование.
2) Геологический разрез грунтового основания (см. схему 1).
3) Место расположения жилого дома (см. схему 2).
Жилой дом расположен в 11-ом квартале города Северск Томской области, главным фасадом выходит на главный проспект города - проспект Коммунистический и ул. Солнечная. Климат региона резко континентальный, относится к 1-му климатическому району с минимальной зимней температурой - 45C. Площадка строительства попадает на территорию, застроенную ранее частными домами.
Жилой дом относится к многоэтажным жилым домам секционного типа:
класс здания по степени долговечности = 1,
класс здания по степени огнестойкости = 1,
генеральный подрядчик - Акционерное общество "Химстрой",
жилой дом оборудован пассажирскими лифтами грузоподъемностью = 400 кг.
мусоропроводом - асбоцементная труба d=400 мм.
фундамент - свайный с монолитным ростверком и сборными ж/б блоками,
стены - кирпичные,
перекрытия и покрытия - сборные железобетонные,
на 1-ом этаже предусмотрено проектирование парикмахерской, Бюро путешествий и магазина.
1.2 Объемно - планировочное решение
1.2.1 Общее положение
По мере развития типизации проектирования и индустриализации строительство жилых зданий приобрело огромные масштабы. Решается важнейшая задача социальной значимости - обеспечить каждую семью отдельной квартирой. При этом жилищное строительство осуществляется в комплексе с учреждениями повседневного культурно бытового обслуживания. Границей микрорайонов являются улицы. Поэтому при проектировании жилого дома предусматриваются широкие улицы, тротуары, обеспечивающие свободный проход людей, а также в случае пожара проезд пожарных машин. Для уменьшения проезда автомобилей внутри квартала, а следовательно и уменьшения загазованности атмосферы со стороны пр. Коммунистический и ул. Солнечной предусмотрены стоянки для личного автомобильного транспорта жителей микрорайона.
В целях экономии земельных участков города запроектирован 9-этажный жилой дом секционного типа. Данный дом расположен на основном пути перемещения жителей самого большого в городе микрорайона, а также стоящего на основной автомагистрали города, поэтому для удобства жителей в данном доме запроектирована парикмахерская, Бюро путешествий и магазин. Этот дом дополняет ансамбль въезда в город своим зеркальным отображением существующего на другой стороне улицы дома.
Для удобства передвижения людей предусмотрены проходы между секциями, которые также являются пожарными проездами. В проектируемом доме каждая квартира состоит из следующих помещений:
жилые комнаты,
кухня,
передняя (коридор),
ванная,
туалет,
лоджия.
Все жилые комнаты освещены естественным светом в соответствии с требованиями СНиП 1:5,4, комнаты в квартирах имеют отдельные входы, высота помещения - 2,5 м. Кухня оборудована вытяжной естественной вентиляцией, мойкой, электроплитой. Стены возле кухонного оборудования облицовывающая глазурованной плиткой, остальные - моющимися обоями. Пол в квартирах покрыт линолеумом по растворной стяжке. Ванна и туалет выполнены в железобетонной санитарной кабине.
Находясь в 1-й климатической зоне, тамбур выполнен двойным с утепленными входными дверьми и с установкой приборов отопления как в тамбуре, так и на лестничной клетке.
Лестничная клетка запланирована как внутренняя повседневной эксплуатации, из сборных железобетонных элементов. Во входном узле лестницы из отдельных бетонных наборных ступеней. Лестница двухмаршевая с опиранием на лестничные площадки. Уклон лестниц - 1:2. На лестничной клетке между 2 и 3 этажом предусмотрена комната для персонала с обивкой двери и дверной коробки оцинкованным железом по асботкани. С лестничной клетки имеется выход на кровлю по металлической лестнице, оборудованной огнестойкой дверью. Лестничная клетка имеет искусственное и естественное освещение через оконные проемы. Все двери по лестничной клетке и в тамбуре открываются в сторону выхода из здания. Ограждение лестниц выполняется из металлических звеньев, а поручень облицован пластмассой. Для вертикальных коммуникаций предусмотрена лифтовая сборная железобетонная шахта с монтажом лифтовой установки грузоподъемностью = 400 кг. Машинное отделение лифта помещается на кровле, что позволяет уменьшить длину ведущих канатов почти в три раза, упростить кинематическую схему лифта, уменьшить нагрузки на несущие конструкции здания, отказаться от устройства специального помещения для блоков. Таким образом стоимость лифта и эксплуатационные расходы значительно сокращаются. Однако такое верхнее расположение машинного отделения менее выгодно по аккустико - шумовым соображениям.
1.3 Архитектурно - конструктивное решение
В состав помещений многоэтажного жилого дома кроме основного элемента - квартир запроектированы встроенные помещения:
парикмахерская,
Бюро путешествий,
магазин.
Положительная сторона такого
решения - это максимальное приближение к жилой зоне объектов соцкультбыта, что ведет к комфортности обслуживания населения, сокращает затраты на строительство, а также на одновременную сдачу и жилья и соцкультбыта. С другой стороны находящиеся в здании магазины, парикмахерские и другие встроенные помещения концентрируют людские потоки, автотранспорт; своей деятельностью повышают шумы и непроизвольно засоряют прилегающую территорию отходами своего производства.
Многоэтажные жилые дома являются основным типом жилища в городах нашей страны. Такие дома позволяют рационально использовать территорию, сокращают протяженность инженерных сетей, улиц, сооружений городского транспорта. Значительное увеличение плотности жилого фонда (количество жилой площади (м2), приходящейся на 1 га застраиваемой территории) при многоэтажной застройке дает ощутимый экономический эффект. Кроме того, их высотная композиция способствует созданию выразительного силуэта застройки. Правильный выбор этажности застройки определяет ее экономичность.
В домах с количеством этажей более пяти в связи с обязательным устройством лифтов и мусоропроводов увеличивается строительная стоимость 1 м2 жилой площади, а затем и эксплуатационные расходы по дому. В то же время применение в застройке только многоэтажных домов приводит к однообразию, потере масштабности и даже не позволяет достигнуть сверхвысокой плотности застройки, так как при увеличении этажности увеличиваются и санитарные разрывы между зданиями. Поэтому города целесообразно застраивать не только многоэтажными домами, но и домами средней этажности.
1.3.1 Фундаменты
Под жилой дом с встроенными помещениями запроектированы свайные фундаменты с L=7 м, по свайному основанию запроектирован монолитный армированный ростверк. По монолитному ростверку фундамент выполняется из сборных бетонных блоков (см. чертеж 3).
При устройстве свайных оснований под фундаменты:
повышается надежность работы фундаментов,
уменьшаются земляные работы,
уменьшается материалоемкость,
возможность работать в зимний период времени без боязни проморозки грунтового основания,
в случае заполнения подвала и замачиванием основания нет опасности посадок при последующей эксплуатации.
Отрицательной стороной свайного фундамента является трудоемкость при забивании свай.
1.3.2 Наружные стены
Наружные стены здания запроектированы из красного кирпича М-100 с утеплителем из жесткой минераловатной плиты и облицованные красным облицовочным кирпичом (см. схему 5).
Материал утепляющего слоя
кг/м21
м
Вт/м2 СоR0прR0тр
м2Со/ВтМинераловатные плиты
100
0,25
0,77
0,07
2,74
3,595
Расчет теплопроводности стены:
tН = - 40C
n(tН - tВ) 1(20-(- 40))
RO = = = 1,72 м2С/Вт
tНВ 48,7
ГСОП = (tВ - tОП)+ZОП = 20-(8,8) 234 = 627,2
по ГСОП RЭС = 2,05
Параллельный поток
участок 1:
0,77
R = = 0,95
0,81
F = 0,121 = 0,12 м2
участок 2:
0,12 0,25 0,38
R = + + = 4,19
0,81 0,07 0,81
F = 1,051 = 1,05 м2
2 F11 +F12 20,12+1,05
R = = = 2,56
FI FII 2 (0,12/0,85)+1,05/4,19
2 +
RI RII
Перпендикулярный поток
участок 1
0,12
R = = 0,148
0,81
Для установления термического сопротивления слоя номер 2 предварительно вычисляем среднюю величину коэффициента теплопроводности с учетом площадей и утеплителя, выполненного из минераловатной плиты.
2 1 F1+ 2 F2 20,810,12+0,071,05
СР = = = 0,228
2F1 + F2 20,12+1,05
0,25
Тогда: R = = = 1,09
СР 0,272
0,38
R = = = 0,469
0,81
RВ = R1 +R2 +R3 = 0,148+1,09+0,469 = 1,71
Rа+2Rв 2,56+21,71
RС = = = 1,99
3 3
RЭС = 2,05 < Rо = 2,15
Принятые размеры толщины стены удовлетворяют требованиям теплотехнического расчета стены.
Здание выполнено из кирпичной кладки, выглядит массивно и капитально, придавая зданию тектоническую выразительность. Зданиям, выполненным из кирпича сравнительно легко придавать индивидуальность фасадов и внутренней планировки. Стены из кирпича с горизонтальными и вертикальными выступами нишами и прочими объемными элементами способствуют восприятию их трехмерности, и увеличивают степень долговечности и огнестойкости здания. Материал, из которого изготавливают кирпич сравнительно дешевый.
Основной недостаток кирпичной кладки стен - трудоемкость производства работ и долгий срок возведения объектов строительства.
1.3.3 Перекрытия и покрытия
Перекрытия и покрытия запроектированы из типовых сборных пустотных железобетонных плит с предварительным напряжением арматуры. Применение сборных плит перекрытий и покрытий увеличивает скорость возведения зданий. Кровля запроектирована из трехслойного гидроизоляционого ковра из рубероида и защитным 5 см слоем асфальтовой стяжки, что в 1,5 раза менее трудоемко, чем скатные чердачные крыши и на 10-15% дешевле их.
Расчет толщины утеплителя перекрытий и покрытий
а) жилой части здания:
Наименование
кг/м2CОSRЖелезобетонная плита перекрытия25800,220,842,0416,950,1078Утеплитель - керамзит
8000,320,840,233,601,4Цементно - песчаная стяжка18000,050,840,9311,090,053
n(tН - tВ) 0,9(20-(- 40))
RO = = = 1,55 м2С/Вт
tНВ 48,7
Rn =
1 1 1 1
Ro = + Rк + = + 0,1078 + + 0,053 +
В Н 8,7 0,23 23
1 2 3 0,22 2 0,053
Rк = R1 + R2 + R3 = + + = + +
1 2 3 2,04 0,23 0,93
2 = (Ro-Rв-R1 -R3 ) Н
2 = (1,55-0,1149-0,1078-0,05376-0,04347) 0,23=0.322 м
RО RОТР
1 1 1 0,32 1
Ro = + Rк + = + 0,1078 + + 0,053 +
В Н 8,7 0,23 23
Ro = 1,55 Ro = 1,55, где:
p - плотность материала утеплителя (кг/м3)
- коэффициент теплопроводности (Вт/мС)
- толщина слоя (м)
n - коэффициент, применяемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху
tВ - расчетная температура внутреннего воздуха (С)
tН - расчетная температура наружного воздуха (С)
tН - нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции.
В - коэффициент теплопередачи внутренней поверхности
RК - термическое сопротивление ограждающей конструкции
Толщина утеплителя составляет 32 см.
б) встроенные помещения:
Наименование
CОSRЖелезобетонная плита перекрытия25800,220,842,0416,950,1078Пароизоляция 1 слой рубероида6000,011,680,173,530,Утеплитель - керамзит
8000,320,840,233,601,4Цементно - песчаная стяжка18000,050,840,9311,090,053Асфальт 5 см
21000,051,681,0516,430,0476
n(tН - tВ) 1(20-(- 40))
RO = = = 1,72 м2С/Вт
tНВ 48,7
Rn = ; RО RОТР
1 1 1 1
Ro = + Rк + = + 0,3894 + +
В Н 8,7 0,23 23
1 2 3 4
Rк = R1 + R2 + R3 + R4 = + + +
1 2 3 4
2 = (Ro -Rв -R1 -R3 -R4) 2 = (1,72-0,1149-0,3314-0,04347) 0,23=0.28
Толщина утеплителя составляет 28 см.
1.3.4 Перегородки
Перегородки применяются сборными из гипсобетона толщиной 8 см, изготавливаемых на заводах поставщика. Применение
сборных перегородок ускоряет процесс строительства и уменьшает мокрые процессы на строительной площадке. Но гипсовые перегородки довольно хрупкие и во время транспортировки, хранении и монтаже могут разрушится из-за неумелого обращения.
1.3.5 Окна и витражи - витрины
Окна и витражи витрины в значительной мере определяют степень комфорта в здании и его архитектурно - художественное решение. Окна и витражи подобраны по ГОСТ-у, в соответствии с площадями освещаемых помещений. Верх окон максимально приближен к потолку, что обеспечивает лучшую освещенность в глубине комнаты. Основы витражей т.е. коробки и переплеты выполняются из алюминия, что в 2,5 - 3 раза легче стальных, они коррозийностойкие и декоративные. Деревянные конструкции окон чувствительны к изменению влажности воздуха и подвержены гниению, в связи с чем их необходимо периодически окрашивать.
1.3.6 Двери
В данном дипломном проекте размеры дверей приняты по ГОСТ-у двери, как внутренние внутри квартир, кабинетах так и наружные усиленные. Двери применены как однопольные, так и двупольные, размером: 2,1 м высотой и 0,9; 0,8; 0,7 м шириной. Для обеспечения быстрой эвакуации все двери открываются наружу по направлению движения на улицу исходя из условий эвакуации людей из здания при пожаре. Дверные коробки закреплены в проемах к антисептированым деревянным пробкам, закладываемым в кладку во время кладки стен. Для наружных деревянных дверей и на лестничных клетках в тамбуре - коробки устраивают с порогами, а для внутренних дверей - без порога. Дверные полотна навешивают на петлях (навесах), позволяющих снимать открытые настежь дверные полотна с петель - для ремонта или замены полотна двери. Во избежание нахождения двери в открытом состоянии или хлопанья устанавливают специальные пружинные устройства, которые держат дверь в закрытом состоянии и плавно возвращают дверь в закрытое состояние без удара. Двери оборудуются ручками, защелками и врезными замками. Входные тамбурные двери в парикмахерской, Бюро путешествий, магазине выполнены из двухслойного штампованного алюминия рифленой поверхности. Коробки дверей выполняются из штампованных алюминиевых профилей с креплением анкерами к стенам.
1.3.7 Полы
Полы в жилых и общественных зданиях должны удовлетворять требованиям прочности, сопротивляемости износу, достаточной эластичности, бесшумности, удобства уборки. Конструкция пола рассмотрена как звукоизолирующая способность перекрытия плюс звукоизоляция конструкции пола. Покрытие пола в квартирах принято из линолеума на теплоизолирующем основании. Стяжка выполняется из раствора по керамзитовой засыпке, являющейся звукоизоляционным слоем. Во встроенных помещениях приняты мозаичные полы.
Положительными сторонами данных полов является их гигиеничность и бесшумность. Отрицательные стороны - большая трудоемкость, что также увеличивает срок строительства.
1.3.8 Отделка
Наружная отделка: цокольная часть из рельефных цокольных блоков заводского изготовления. Отделка стен - из облицовочного красного кирпича. Оконные и дверные блоки окрашиваются масляными красками или эмалями теплых тонов.
Внутренняя отделка: в квартирах стены обклеиваются обоями после штукатурки кирпичных стен. Кухни обклеиваются моющимися обоями, а участки стен над санитарными приборами облицовываются глазурованной плиткой. В санкабинах полы из керамической плитки. Стены белятся мелпастой и устраивается панель из окраски масляными или эмалевыми красками. Встроенные помещения отделываются согласно таблицы.
1.3.9 Отопление Отопление и горячее водоснабжение запроектировано из магистральных тепловых сетей от УТ-1, с нижней разводкой по подвалу. Приборами отопления служат конвектора. На каждый блок - секцию и каждый встроенный блок выполняется отдельный тепловой узел для регулирования и учета теплоносителя. Магистральные трубопроводы и трубы стояков, расположенные в подвальной части здания изолируются и покрываются алюминиевой фольгой.
1.3.10 Водоснабжение
Холодное водоснабжение запроектировано от внутриквартального коллектора водоснабжения с двумя вводами. Вода на каждую секцию подается по внутридомовому магистральному трубопроводу, расположенного в подвальной части здания, который изолируется и покрывается алюминиевой фольгой. На каждую блок - секцию и встроенный блок устанавливается рамка ввода.
Вокруг дома выполняется магистральный пожарный хозяйственно - питьевой водопровод с колодцами, в которых установлены пожарные гидранты.
1.3.11 Канализация
Канализация выполняется внутридворовая с врезкой в колодцы внутриквартальной канализации. Из каждой секции и каждого встроенного помещения выполняются самостоятельные выпуска хозфекальной и дождевой канализации.
1.3.12 Энергоснабжение
Энергоснабжение выполняется от городской подстанции с запиткой по две секции двумя кабелями - основной и запасной. Встроенные помещения запитываются отдельно, через свои электрощитовые. Все электрощитовые расположены на первых этажах.
1.3.13 Радио
На каждой секции устанавливаются радиостойки с устройством радиофидеров от соседних домов, расположенных вокруг строящихся зданий. В каждой квартире имеются две радиоточки - на кухне и в зале, а также в кабинетах встроенных помещений.
1.3.14 Телевидение
На всех блок - секциях монтируются телевизионные антенны, с их ориентацией на телецентр и установкой усилителя телевизионного сигнала. Все квартиры подключаются к антенне коллективного пользования.
1.3.15 Телефонизация
К каждой блок - секции дома и встроенным блокам из внутриквартальной телефонной сети подводится телефонный кабель и в зависимости от возможности городской телефонной станции осуществляется абонентов к городской телефонной сети.
1.3.16 Мусоропровод
Мусоропровод внизу оканчивается в мусорокамере бункером - накопителем. Накопленный мусор в бункере высыпается в мусорные тележки и погружается в мусоросборные машины и вывозится на городскую свалку отходов. Стены мусорокамеры облицовываются глазурованной плиткой, пол металлический. В мусорокамере предусмотрены холодный и горячий водопровод со смесителем для промывки мусоропровода, оборудования и помещения мусорокамеры. Мусорокамера оборудована трапом со сливом воды в хозфекальную канализацию. В полу предусмотрен змеевик отопления. В верху мусоропровод имеет выход на кровлю для проветривания мусорокамеры и через мусороприемные клапана удаление застоявшегося воздуха из лестничных клеток, а также дыма в случае пожара. Вход в мусорокамеру отдельный, со стороны улицы.
1.4 Технико - экономические показатели
Экономические показатели жилых зданий определяется их объемно планировочными и конструктивными решениями, характером и организацией санитарно - технического оборудования. Важную роль играет запроектированное в квартире соотношение жилой и подсобной площадей, высота помещения, расположение санитарных узлов и кухонного оборудования. Проекты жилых зданий характеризуют следующие показатели:
строительный объем (м куб.) (в т.ч. подземной части),
площадь застройки (м2),
общая площадь (м2),
жилая площадь (м2),
площадь летних помещений (м2),
К - отношение жилой площади к общей площади, характеризует рациональность использования площадей.
К - отношение строительного объема к общей площади, характеризует рациональность использования объема.
Строительный объем надземной части жилого дома с неотапливаемым чердаком определяют как произведение площади горизонтального сечения на уровень первого этажа выше цоколя (по внешним граням стен) на высоту, измеренную от уровня пола первого этажа до верхней площади теплоизоляционного слоя чердачного перекрытия.
Строительный объем подземной части здания определяют как произведение площади горизонтального сечения по внешнему обводу здания на уровне первого этажа, на уровне выше цоколя, на высоту от пола подвала до пола первого этажа.
Строительный объем тамбуров, лоджий, размещаемых в габаритах здания, включается в общий объем.
Общий объем здания с подвалом определяется суммой объемов его подземной и надземной частей.
Площадь застройки рассчитывают как площадь горизонтального сечения здания на уровне цоколя, включая все выступающие части и имеющие покрытия (крыльцо, веранды, террасы).
Жилую площадь квартиры определяют как сумму площадей жилых комнат плюс площадь кухни свыше 8-ми м2.
Общую площадь квартир рассчитывают как сумму площадей жилых и подсобных помещений, квартир, веранд, встроенных шкафов, лоджий, балконов, и террас, подсчитываемую с понижающими коэффициентами:
Ю для лоджий - 0,5,
Ю для балконов и террас - 0,3.
Площадь помещений измеряют между поверхностями стен и перегородок в уровне пола. Площадь всего жилого здания определяют как сумму площадей этажей, измеренных в пределах внутренних поверхностей наружных стен, включая балкон и лоджии. Площадь лестничных клеток и различных шахт также входит в площадь этажа. Площадь этажа и хозяйственного подполья в площадь здания не включается (см. схему ).
1.4.1 Технико - экономические показатели
Жилой дом:
НаименованиеПоказательV стр. подз. [м3]9840V стр. надз. [м3]177123,2V общ. [м3]186963,2S подв. [м2]3644S жил. [м2]25024,7S общ. [м2]41224S застр. [м2]7626,4S здан. [м2]46321,5K1 = S жил./ S жил.0,603K2 = V стр./S жил. [м3/м2]4,530
Встроенные помещения:
НаименованиеПоказательV стр. [м3]16390,44S общ. [м2]5007,84S пол. [м2]2343,72S всп. [м2]6684,4S раб. [м2]1504,26S норм. [м2]2072,4S заст. [м2]2432,4K1 = Sнор./ Sобщ.0,413K2 = Vстр./Sобщ. [м3/м2]3,27
Генеральный план:
НаименованиеПоказательS озел. [м2]13449S заст. [м2]10058S дор. [м2]6568S уч. [м2]30076K заст.0,334K озел.0,447
1.5 Генеральный план
Жилой дом располагается в 11-м микрорайоне г Северска, главным фасадом выходит на проспект Коммунистический и на улицу Солнечная. С проспекта Коммунистического запроектированы площадки для стоянки автомобилей, для того, чтобы уменьшить поток автотранспорта в жилой квартал. Дом запроектирован в меридиональном направлении, что обеспечивает меньшее продувание холодными ветрами дворовой части и улучшает микроклимат квартала. Между домом и площадками для стоянки автомобилей запроектированы посадки деревьев и кустарников, что является шумопоглощением и улучшает экологическое равновесие воздушной среды. В жилом доме запроектированы встроенные помещения:
парикмахерская,
Бюро путешествий,
магазин.
Вдоль главного фасада запроектированы широкие тротуарные дорожки, которые в случае пожара используются как подъездные пути для пожарных машин. Вдоль тротуара запроектированы фонари. Автодороги освещаются мачтами, с укрепленными на них светильниками. Между домами предусмотрены проезды для прохода и проезда людей.
1.6 Список использованной литературы
1. "Архитектурное проектирование" М.И. Тусунова М.М. Гаврилова И.В. Полещук
2. "Конструкции гражданских зданий" М.С. Туполев
3. "Конструирование гражданских зданий" И.А. Шерешевский
4. "Архитектура гражданских и промышленных зданий" том II - "Основы проектирования"
5. СНиП - II-3-79 "Нормы проектирования. Строительная теплотехника"
2. Основания и фундаменты
2.1 Введение
Основным направлением экономического и социального развития города предполагается значительное увеличение объемов капитального строительства, так как возведение жилых зданий сопровождается сооружением общественных зданий, школ, предприятий общественного питания и бытового обслуживания. Уменьшение затрат на устройство оснований и фундаментов от общей стоимости зданий и сооружений, может дать значительную экономию материальных средств. Однако, добиваться снижения этих затрат необходимо без снижения надежности, т.е. следует избегать возведения недолговечных и некачественных фундаментов, которые могут послужить причиной частичного или полного разрушений зданий и сооружений. Необходимая надежность оснований и фундаментов, уменьшения стоимости строительных работ в условиях современного градостроительства зависит от правильной оценки физико - механических свойств грунтов, слагающих основания, учета его совместной работы с фундаментами и другими надземными строительными конструкциями. Проектирование свайных фундаментов разрабатывается на основе материалов инженерно - геологических изысканий.
В данном проекте рассчитываем висячие сваи - это такие сваи, у которых под нижними концами залегают сжимаемые грунты и нагрузка передается, как через нижний конец, так и по боковой поверхности сваи. Длина сваи назначается с учетом глубины заложения подошвы ростверка. Она должна быть не менее 0,3м при действии центрально - сжимающей нагрузки. Геометрические размеры ростверка в плане зависят от размеров опирающихся на него конструкций, и от количества свай в свайном фундаменте. Расстояние между осями забивных висячих свай должно быть не менее 3d (d-сторона квадратного поперечного сечения сваи).
Положительные стороны свайного фундамента:
повышенная надежность работы фундаментов,
уменьшаются земляные работы,
уменьшается материалоемкость,
Отрицательные - трудоемкость при забивании свай.
2.2 Краткая характеристика проектируемого здания.
Данное жилое здание имеет сложную конфигурацию в плане. Девятиэтажный 744-квартирный жилой дом имеет встроенные помещения:
парикмахерская,
Бюро путешествий,
магазин.
Жилой дом расположен в центре города, главным фасадом выходит на главный проспект города - пр. Коммунистический и улицу Солнечная. Площадка строительства попадает на территорию, застроенную ранее частными домами. Запроектированы следующие конструкции:
фундамент свайный, с монолитным ростверком и сборными железобетонными блоками,
перекрытия и покрытия - сборные железобетонные,
жилой дом оборудован пассажирским лифтом, грузоподъемностью 400 кг.
2.3 Инженерно- геологические условия строительной площадки
Исследуемую площадку пересекает ряд инженерных коммуникаций: водопровод, канализация, теплотрассы. Поверхность участка сравнительно ровная, с общим понижением рельефа в южном и юго-восточном направлении. Абсолютные отметки поверхности изменяются в пределах от 86,3 м до 92,85 м. Максимальная разность
отметок в целом по участку составляет 6,55 м.
Геологический разрез участка был составлен на основе инженерно- геологических изысканий, которые были сделаны по скважине N 1.
СлойI - современные образования представлены преимущественно почвенным слоем. Насыпной грунт мощностью 0,5 м. По составу насыпной грунт неоднородный, сложен преимущественно песком, реже суглинком с примесью почвы гравия. Среднее содержание примесей - 10%. По степени уплотнения от собственного веса - смешавшийся.
СлойII - слагает верхнюю часть разреза верхнечетвертичных аллювиальных отложений от подошвы слоя I, сложен преимущественно песком коричневым пылевитым, реже средней крупности; средней плотности, от маловлажного до водонасыщенного состояния с прослойками и линзами суглинка. Мощность слоя 1,3 м.
СлойIII- слагает верхнюю часть разреза от подошвы слоя II до глубины 2,5 м. Слой представлен коричневым суглинком, является тугопластичным.
СлойIV - представлен коричневым пылевитым песком, плотный, влажный. Мощность слоя составляет 3,4 м. На глубине 4,5 м находится прослойка суглинка. В этом слое проходит уровень подземных вод на глубине 5,4 м от поверхности.
СлойV - слагает среднюю часть разреза от подошвы слоя IV до глубины 6,7 м. Слой представлен коричневым суглинком, текучим. Мощность слоя 0,8 м.
СлойVI- Слагает нижнюю часть митологического разреза верхнечетвертичных аллювиальных отложений от подошвы слоя V до конечной глубины скважины (15-20м). Слой представлен песком коричневым, преимущественно пылевитым, маловлажный; с редкими прослойками и мизалями суглинка на глубине 7,5 м. Физико - механические свойства грунтов площадки строительства приведены в таблице.
Сводная таблица расчётных значений физико - механических характеристик грунтов
НаименованиеМощ-ПлотностьУдельный весПоказателиПоказателиКоэфф. степеньУгол вн.Сцеп-Модульгрунтаностьчастицгрунтасухоготекучеститекучестипорист.влажн.трениялениедеформслояsdsгрунта dWpWLIpILeSrCEПесок1,72,691,861,6526,918,616,5----0,630,56330,0121,5Суглинок2,52,712,041,7627,120,417,6211380,380,540,8240,0226Песок5,92,661,91,726,61917----0,5650,56330,016Суглинок6,72,742,061,7327,420,617,3211380,380,580,8210,02118Песок152,681,821,6426,818,216,4----0,6340,46330,0121,7
1.1 2.4 Сбор нагрузок на фундамент крайней стены
Для дальнейшего расчета фундамента необходимо определить нагрузки.
2.4.1 Постоянные нормативные нагрузки:
Покрытия
Чердачные перекрытия с утеплителем
Межэтажные перекрытия
Перегородки
Вес парапета
Кирпичная кладка
Вес плиты лоджии2,54 кН/м2
3,80 кН/м2
3,60 кН/м2
1,00 кН/м2
1,00 кН/м2
18,00 кН/м2
10,60 кН/м2
2.4.2 Временные нормативные нагрузки:
На 1 м2 проекции кровли от снега
На 1 м2 проекции чердачного перекрытия
На 1 м2 проекции межэтажного перекрытия1,50 кН/м2
0,75 кН/м2
1,50 кН/м2
Определим нагрузку на наружную систему. Грузовая площадь между осями оконных проемов:
А = 3,1253=9.375 м2, где:
3,125 - расстояние между осями,
3 - половина расстояния в частоте между стенами.
Нормативные нагрузки на 3,125 м длины фундамента на уровне спланированной отметки земли (кН):
2.4.3 Постоянные нагрузки от конструкции:
Покрытия2,54 9,37523,8125кНЧердачного перекрытия3,89,37535,625 кН9-ти межэтажных перекрытий
93,6 9,375
303,75 кНПерегородок на 9-ти этажах
9 1 9,375
84,375 кНКарстена выше чердачного перекрытия:
0,77 1,5 6,3 1,8 3,125
40,93 кНСтена со 2-го этажа и выше на длине 3,125 м за вычетом оконных проемов
0,77 (3,1252,8-1,4841,35) 1,8108
748,06 кНВес системы 1-го этажа0,77 (3,1252,8)-1,810121,275 кНВес от перекрытий подвала
3,1253,66,61
74,25 кНВес от покрытий парикмахерской
3,1253,456,11
65,76 кНВес от лоджий810,684,8 кНИтого:1582,646кН
2.4.4 Временные нагрузки
На кровлю от снега1,5 9,37514,06 кНЧердачные перекрытия9,375 0,757,031 кН На 9-ти межэтажных перекрытиях с коэффициентом n1 = 0,489
9,375 10 0,489 1,5
68,864 кН
Неодновременное загружение 6-ти этажей учитываем снижающим коэффициентом по формуле:
n1 = 0,3+0,6/n, где:
n - число перекрытий, от которых нагрузка передается на основание.
n1 = 0,3+0,6/9 = 0,4897
Итого: 89,9575 кН
Условия несущей способности грунтов основания одиночной сваи или в составе свайного фундамента имеет вид:
Fd
N , где:
K
N - расчетная нагрузка, передаваемая от сооружения на одиночную сваю,
Fd - несущая способность сваи по грунту,
K - коэффициент надежности, назначаемый в зависимости от метода определения несущей способности сваи по грунту.
Подберем длину забивной сваи и определим ее несущую способность по грунту.
Из анализа грунтовых напластований можно сделать вывод, что пластичная глина не обладает достаточным сопротивлением, а слой супеси имеет малую толщину. В качестве несущего слоя целесообразно принять слой "пылевитый песок". Тогда длина забивной сваи, с учетом заглубления в несущий слой не менее 1 м, составляет L = 0,3+2,6+0,8+4,3+1 = 9 м. Принимаем забивную сваю типа С10-30 по ГОСТ 19804.1-79 длиной 10 м, сечением 30 х 30 см, свая при этом будет висячей. Погружение сваи будет осуществляться дизельным молотом. Несущая способность висячей забивной сваи определяется в соответствии со СНиП 2.02.03-85 как сумма сил расчетных сопротивлений грунтов оснований под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле:
Fd = C (CRRA+U CF fi hi ), где
C - коэффициент работы сваи в грунте, принимаемый равным 1,
CR, CF - коэффициенты условий работы соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, принимаемые для забивных свай, погружаемых дизельными молотами без лидирующих скважин, равными 1,
A - площадь опирания сваи на грунту, принимаемая равной площади поперечного сечения сваи. A = 0,30,3 = 0.09 м2
U - наружный периметр поперечного сечения сваи 0,34=1.2 м,
R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи.
Расчетное сопротивление грунта зависит от вида и состояния грунта и от глубины погружения сваи.
1650 - 1500
R = 1500 + (13 - 10) = 1590 [кПа]
15 -10
fi - расчетное сопротивление i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью, кПа.
f1 = 27кПа, f2 = 29,4кПа, f3 = 31,3кПа, f4 = 32,1кПа, f5 = 33,05кПа, f6 = 34,28 кПа
hi - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м
h1 = 3,9 м, h2 = 5,2 м, h3 = 6,3 м, h4 = 7,1 м, h5 = 8,1 м, h6 = 10,35 м
Подставляем полученные значения в формулу и определяем несущую способность сваи С10-30 по грунту.
Fd = 1(115900,09+1,2(273,9+29,45,2+31,36,3+32,17,1+33,058,1+34,2810,35))
Fd = 1710,0396 кПа
2.4.5 Определение количества свай в свайном фундаменте
Расчетную глубину промерзания грунта определяется по формуле:
df = Kn dfn и зависит от теплового режима здания, от наличия подвала, конструкции пола .
dfn - нормативная глубина промерзания грунта, dfn = 2,2 м,
Kn - коэффициент, учитывающий
влияние теплового режима здания, принимаемый равным 0,6.
тогда df = 2,2 0,6 = 1,32 м
Количество свай С10-30 под стену здания можно определить по формуле:
Fi K 1,4 1672,6
n = = = 1,4 св., принимаем 2 сваи.
Fd 1710,0396
Расстояние между сваями (шаг свай) вычисляется по формуле:
mp Fd 2 1710,039
a = = = 1,34 м
Fd 1,4 1672,6
mp - число рядов свай
Расстояние между рядами свай равно 1,1 м.
Ширина ростверка в этом случае будет равна 1,5 м.
Собственный вес одного погонного метра ростверка определяется по формуле: GIP = b hp b f, где
b, hp - соответственно ширина и толщина ростверка, м
b - удельный вес железобетона, принимаемый b = 24 кН/м3
f - коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый f = 1,1
Подставим в формулу соответствующие значения и величины:
GIP = 1,5 0,6 1,1 24 = 23,76 кН/м
Собственный вес группы на уступах ростверка может быть определена по формуле: GIГР = (b - bc) h I f, где:
bc - ширина цокольной части
h - средняя высота грунта на уступах ростверка, h = 1,25 м
I - удельный вес грунта обратной засыпки, принимаемый равным I= 17 кН/м3
f - коэффициент надежности по нагрузке для насыпных грунтов f = 1,15
GIГР = (1,5 - 0,73) 1,25 17 1,15 = 18,81 кН/м
Расчетная нагрузка в плоскости подошвы ростверка:
FI = FI + GIР +GIГР = 1672,6 + 23,76 + 18,81 = 1715,17 кН/м
Фактическую нагрузку, передаваемую на каждую сваю ленточного фундамента, определяем по формуле:
a FI 1,4 1715,17
N = = = 1200,619 кН
mP 2
Проверим выполнение условия несущей способности грунта в основании сваи:
Fd 1710,0396
N 1200,69 = 1221,46
K 1,4
2.4.6 Расчет осадки свайного фундамента
Осадка ленточных фундаментов с двухрядным расположением свай и расстоянием между сваями (3 - 4 d) определяется по формуле:
n (1- 2)
S = 0, где:
E
n - полная нагрузка на ленточный свайный фундамент (кН/м) с учетом веса условного фундамента в виде массива грунта со сваями, ограниченного: сверху- поверхностью планировки, с боков - вертикальными плоскостями, проходящими по наружным граням крайних рядов свай, снизу - плоскостью, проходящей через нижние концы свай.
E, - модуль деформации (кПа) и коэффициент Пуассона грунта в пределах снимаемой толщи.
0 - коэффициент, определяемый по номограмме СНиП 2.02.03 - 85.
Полная нагрузка n складывается из расчетной нагрузки, действующей в уровне планировочной отметки, и собственного веса условного ленточного фундамента.
FII = 535,23 - 0,73 1,1 2,4 = 533,3 кН/м, тогда полная нагрузка n равна:
n = FII + b d , где:
b - ширина фундамента, равна 1,4 м
d - глубина заложения фундамента от уровня планировочной отметки, равна 13м
- среднее значение удельного веса свайного массива, = 20кН/м3
n = 533,3 + 1,4 13 20 = 897,3 кН/м
Для определения коэффициента 0 необходимо знать глубину снимаемой толщи HC, которая в свою очередь, зависит от значения дополнительных напряжений, развивающихся в массиве грунта под фундаментом.
Дополнительные напряжения определяются по формуле:
n
ZР = n, где:
h
n - полная нагрузка на ленточный свайный фундамент, кН/м
h - глубина погружения свай, м
n - безразмерный коэффициент, зависит от приведенной ширины b = b/h и приведенной глубины рассматриваемой точки z/h, где z - фактическая глубина рассматриваемого слоя грунта от уровня планировки
b = 1,4/10 = 0,14
Вычисленные значения дополнительных напряжений сведем в табл. 1
Природные напряжения от действия собственного веса грунта определяются по формуле:
n
zg = iII hi, где:
i=1
iII - удельный вес i - го слоя,
hi - толщина i - го слоя.
Природные напряжения в уровне подошвы условного фундамента будут равны:
zdyg = 10,03 1,7 + 10,74 0,8 + 10,24 3,4 + 10,66 0,8 + 9,95 6,3 = 131,672
Для дальнейшего расчета осадки необходимо знать удельный вес грунта твердых частиц
S = gS, где
g - ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с2
S - плотность грунта твердых частиц.
S1 = 26,36 S2 = 26,55 S3 = 26,068 S4 = 26,85 S5 = 26,26
S
SB = , где
1+e
S - удельный вес твердых частиц
- удельный вес воды
e - коэффициент пористости
Sb1 = 10,03 Sb2 = 10,74 Sb3 = 10,26 Sb4 = 10,66 Sb5 = 9,95
n
zg = iII hi gz1
i=1
gz1 = zdyg + 1 h1 = 131,672 + 10 0,31 = 134,1245 кПа
zg2 = zg1 + 2 h2 = 134,1245 + 10 0,38 = 137,9055 кПа
zg3 = zg1 + 3 h3 = 137,9055 + 10 0,766= 145,567 кПа и так далее...
Аналогично рассчитываются другие значения и сводятся в табл. 1. Ориентировочно, глубину снимаемой толщи HC можно определить из условия:
zp 0,2 zg.
Анализ табл. 1 показывает, что это условие выполняется примерно на относительной глубине z/h = 1,9. Тогда HC= 1,9 9,7 = 18,43 м
Z- глубина от подошвы фундамента, м
Коэффициент Пуассона для песка, = 0,3. Пользуясь номограммой при HC/h = 1,9 м и b = 0,14 находим 0 = 2,15. Осадка фундамента будет равна:
n (1- 2) 897,3 (1 - 0,32)
S = 0 = 2,15 = 0,025 м = 2,5 см.
E 3,14 21700
Средняя осадка для многоэтажных бескаркасных зданий с несущими кирпичными стенами не должна превышать 10 см. Следовательно, условия
S SU выполняется S = 2,5 см SU = 10 см.
Таблица 1
Z/hnzp [кПа]Z [м]zq [кПа]0,2 zq[кПа]1,018,3858246,870,08131,67226,2081,056,5894193,840,39134,124526,8241,15,02116147,80,77137,905527,5811,23,4265100,941,54145,56729,11371,32,6721778,652,31153,228530,64571,42,2302665,73,08160,8932,1781,51,935757,023,85168,551533,711,61,7209250,694,62176,21335,24261,71,556645,855,39183,87436,77491,81,4254441,996,16191,53638,30721,91,3175638,816,93199,197539,8392,01,2268436,117,7206,85941,37182,11,1492233,848,47214,520542,9042,21,081831,869,24222,18244,4362,31,022530,1210,01229,843545,962,40,969928,5710,78237,50547,52,50,922927,18911,55245,166549,03
2.4.7 Подбор молота для погружения свай
От правильности выбора дизель - молота зависит успешное погружение свай в проектное положение. В первом приближении дизель - молот можно подобрать по отношению веса его ударной части к весу сваи, которое должно быть для штанговых дизель - молотов 1,25 при грунтах средней плотности.
Минимальная энергия удара, необходимая для погружения свай определяется по формуле:
E = 1,75 a FV, где:
а - коэффициент, равный 25 Дж/кН,
FV - расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, кН.
E = 1,75 25 535,23 = 23416,31 Дж
Пользуясь техническими характеристиками дизель - молотов подбирают такой молот, энергия удара которого соответствует минимальной. Возьмем трубчатый дизель - молот Ф - 859 с энергией удара 27 кДж. Полный вес молота Gh = 36500 Н, вес ударной части Gb = 18000 Н, вес сваи С10 - 30 равен 22800 Н. Вес наголовника принимаем равным 2000 Н. расчетная энергия удара дизель - молота Ф - 859:
ЕР = 0,4 Gh hm, где:
Gh - вес ударной части молота
hm - высота падения ударной части
молота, hm = 2 м.
ЕР = 0,4 2 18000 = 14400 Дж.
Проверим пригодность принятого молота по условию:
Gh + Gb
KM, где:
EP
Gh - полный вес молота
Gb - вес сваи и наголовника
KM - коэффициент, принимаемый при использовании ж/б свай равным 6.
(36500 + 22600 + 2000)
ЕР = = 4,24 < G
14400
Условие соблюдаются, значит принятый трубчатый дизель - молот Ф - 859 обеспечивает погружение сваи С10 - 30.
2.4.8 Определение проектного отказа свай
Проектный отказ необходим для контроля несущей способности свай в процессе производства работ. Если фактический отказ при испытании свай динамической нагрузкой окажется больше проектного, то несущая способность сваи может оказаться необеспеченной. Формула для определения проектного отказа имеет вид:
A EP m1 + 2 (m2 + m3)
SP = , где:
K FI / m (K FI / m + A) m1 + m2 + m3
- коэффициент, применяемый для железобетонных свай = 1500 кН/м2
A - площадь поперечного сечения ствола сваи, м
m - коэффициент, равный 1
K - коэффициент надежности, принимаемый при определении несущей способности сваи по расчету K = 1,4
EP - расчетная энергия удара [кДж]
FI - расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, [кН]
m1 - масса молота, [т]
m2 - масса сваи и наголовника, [т]
m3 - масса подбабка, [т]
- коэффициент восстановления удара, принимаемый при забивке железобетонных свай 2 = 0.2
15000,0914,4 3,65+0,2(18+0)
SP = = 0,0021м = 2,1мм
(1,4535,23)/1(1,4535,23/1+15000,09) 3,65+18+0
2.5 Сбор нагрузок на фундамент средней стены
Для дальнейшего расчета фундамента необходимо определить нагрузки.
2.5.1 Определение нагрузок на внутреннюю стену
Грузовая площадь - (3,15 + 3,1) 1 = 6,3 м2 по длине здания - 1м, по ширине - половина расстояния чистоте между стенами в двух пролетах. Нагрузки на фундамент на уровне спланированной земли [кН/м2]:
2.5.2 Постоянные нагрузки от конструкции
Покрытия
Чердачные перекрытия с утеплителем
Межэтажные перекрытия
Перегородки
Кирпичная кладка2,54 кН/м2
3,80 кН/м2
3,60 кН/м2
1,00 кН/м2
18,00 кН/м2
2.5.3 Временные нагрузки от конструкций:
Кровли от снега
Чердачные перекрытия
Межэтажные перекрытия1,50 кН/м2
0,75 кН/м2
1,50 кН/м2
2.5.4 Постоянные нагрузки от конструкции:
Покрытия2,54 6,316,002кНЧердачного перекрытия3,8 6,323,94 кН9-ти межэтажных перекрытий
9 3,6 6,3
204,12 кНПерегородок на 9-ти этажах
9 1 6,3
56,7 кНСтены с 1-го этажа (объем дверных проемов примем 7,5% объема всей кладки)
0,51 18 1 0,925 29,80
253,046 кНИтого553,808кН
2.5.5 Временные нагрузки
На кровлю от снега1,5 6,39,45 кНЧердачные перекрытия0,75 6,34,725 кН На 9-ти межэтажных перекрытиях с коэффициентом n1 = 0,4897
6,3 9 0,4897 1,5
41,6489 кНИтого55,8239
Условия несущей способности грунтов основания единичной сваи или в составе свайного фундамента имеет вид:
Fd
N , где:
K
Определим несущую способность сваи по грунту Fd:
Fd = C (CRRA+U CF fi hi)
Fd = 1(115900,09+1,2(273,9+29,45,2+31,36,3+32,17,1+33,058,1+33,679,35))
Fd = 1645,014 кН
Несущая способность сваи по грунту достаточно высокая. Необходимо проверить, выдержит ли такую нагрузку свая по материалу. Расчет по прочности материала железобетонных свай должен производиться в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84. При этом свая рассматривается как железобетонный стержень, жестко закрепленный в грунте. Несущая способность сваи может быть определена без учета продольного изгиба.
F = (В RВ AВ + RS AS), где
- коэффициент условия работы, равен 1.
В - коэффициент условия работы бетона сваи, принимаемый для сваи сечением 30 х 30 см В = 0,85.
AВ, AS - площади поперечного сечения соответственно бетона и продольной арматуры, м2
RВ, RS - расчетное сопротивление осевому сжатию соответственно бетона и продольной арматуры, кПа.
Свая С7-30 согласно ГОСТ 19804.1 - 79 изготавливается из бетона класса В15 с RВ = 8500кПа и армируется в продольном направлении четырьмя стержнями 12мм A - II с RS = 280000 кПа.
Несущая способность сваи С7-30 по материалу будет равна:
F = 1 (0,85 8500 0,08954 + 0,00045 280000) = 773,54 кН
Как видно из сравнения, несущая способность сваи по материалу меньше, чем по грунту. Следовательно, в дальнейших расчетах свайного фундамента в данных грунтовых условиях за несущую способность сваи следует принимать значение по прочности материала, как наименьшее.
2.5.6 Определение количества свай в свайном фундаменте
В данных инженерно - геологических условиях при расположении уровня подземных вод на глубине 5,4 м, глубина заложения подошвы ростверка зависит от расчетной глубины промерзания грунта. Нормативная глубина промерзания грунта для г. Северска может быть принята dfn = 2,2 м. Расчетная глубина промерзания зависит от теплового режима здания, от наличия подвала, конструкции пола и определяется по формуле:
df = Kn dfn, где:
dfn - нормативная глубина промерзания грунта, dfn = 2,2 м,
Kn - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания, принимаемый равным 0,5.
тогда df = 2,2 0,6 = 1,1 м. Глубина заложения ростверка - 3,3 м, что больше расчетной глубины промерзания грунта.
Определим количество свай С7-30 под стену здания.
Fi K 1,4 609,6319
n = = = 1,1 св. Принимаем n = 2 сваи.
Fd 773,54
Расстояние между сваями (шаг свай) вычисляется по формуле:
mp Fd 2 773,54
a = = = 1,3 м
Fd 1,4 609,6319
mp - число рядов свай
Ширина ростверка в этом случае будет равна 1,5 м.
Собственный вес одного погонного метра ростверка определяется по формуле: GIP = b hp b f, где
b, hp - соответственно ширина и толщина ростверка, м
b - удельный вес железобетона, принимаемый b = 24 кН/м3
f - коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый f = 1,1
Подставим в формулу соответствующие значения и величины:
GIP = 1,5 0,6 1,1 24 = 23,76 кН/м
Собственный вес группы на уступах ростверка может быть определена по формуле: GIГР = (b - bc) h I f, где:
bc - ширина цокольной части
h - средняя высота грунта на уступах ростверка, h = 1,25 м
I - удельный вес грунта обратной засыпки, принимаемый равным I= 17 кН/м3
f - коэффициент надежности по нагрузке для насыпных грунтов f = 1,15
GIГР = (1,5 - 0,73) 1,25 17 1,15 = 18,81 кН/м
Расчетная нагрузка в плоскости подошвы ростверка:
FI = FI + GIР +GIГР = 609,6319 + 23,76 + 18,81 = 672,2019 кН/м
Фактическую нагрузку, передаваемую на каждую сваю ленточного фундамента, определяем по формуле:
a FI 1,3 552,2019
N = = = 423,93 кН
mP 2
Проверим выполнение условия несущей способности грунта в основании сваи:
Fd
N
K
773,54
423,93 кН = 552,52
1,4
2.5.7 Расчет осадки свайного фундамента
Осадку ленточных с двухрядным расположением свай и расстоянием между сваями (3 - 4 d) определяется по формуле:
n (1- 2)
S = 0, где:
E
n - полная нагрузка на ленточный свайный
фундамент (кН/м) с учетом веса условного фундамента в виде массива грунта со сваями, ограниченного: сверху- поверхностью планировки, с боков - вертикальными плоскостями, проходящими по наружным граням крайних рядов свай, снизу - плоскостью, проходящей через нижние концы свай.
E, - модуль деформации (кПа) и коэффициент Пуассона грунта в пределах снимаемой толщи.
0 - коэффициент, определяемый по номограмме СНиП 2.02.03 - 85.
Полная нагрузка n складывается из расчетной нагрузки, действующей в уровне планировочной отметки, и собственного веса условного ленточного фундамента.
FII = 609,6319 - 0,73 1,1 2,4 = 607,704 кН/м, тогда полная нагрузка n равна:
n = FII + b d , где:
b - ширина фундамента, равна 1,4 м
d - глубина заложения фундамента от уровня планировочной отметки, равна 10м
- среднее значение удельного веса свайного массива, = 20кН/м3
n = 607,704 + 1,4 10 20 = 887,704 кН/м
Для определения коэффициента 0 (определяется по номограмме) необходимо знать глубину снимаемой толщи HC, которая в свою очередь, зависит от значения дополнительных напряжений, развивающихся в массиве грунта под фундаментом.
Дополнительные напряжения определяются по формуле:
n
ZР = n, где:
h
n - полная нагрузка на ленточный свайный фундамент, кН/м
h - глубина погружения свай, м
n - безразмерный коэффициент, зависит от приведенной ширины b = b/h, b = 1,4 h = 6,7; b = 0,208 0,21.
Природные напряжения в уровне подошвы условного фундамента будет равно:
zdyg = 10,26 2,6 + 10,66 0,8 + 10 3,3 + 8,63 3,3 = 102,5
Для дальнейшего расчета осадки необходимо знать удельный вес грунта твердых частиц
S = gS, где
g - ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с2
S - плотность грунта твердых частиц.
S1 = 26,36 S2 = 26,55 S3 = 26,068 S4 = 26,85 S5 = 26,26
S
SB = , где
1+e
S - удельный вес твердых частиц
- удельный вес воды
e - коэффициент пористости
Sb1 = 10,03 Sb2 = 10,74 Sb3 = 10,26 Sb4 = 10,66 Sb5 = 9,95
n
zg = iII hi gz1
i=1
gz1 = zdyg + 1 h1 = 102,51 + 10 0,31 = 105,6 кПа
zg2 = zg1 + 2 h2 = 105,6 + 10 0,38 = 109,4 кПа
zg3 = zg1 + 3 h3 = 109,4 + 10 0,766= 117,1 кПа и так далее...
Аналогично рассчитываются другие значения и сводятся в табл. 2.
Таблица 2
Z/hnzp [кПа]Z [м]zq [кПа]0,2 zq[кПа]1,016,5842277,820,08102,5120,601,055,566234,85880,39105,621,121,14,684197,64230,77109,421,881,23,4208144,34131,54117,123,421,32,6889113,45862,31124,824,961,42,269395,75353,08132,526,501,51,974283,30173,85140,228,041,61,7383873,34794,62147,929,581,71,586166,92595,39155,631,121,81,4504961,20376,16163,332,661,91,338856,49096,93171,034,202,01,245252,54147,7178,735,742,11,16549,1578,47186,437,282,21,095646,2299,24194,138,822,31,02743,334410,01201,840,362,40,980741,3810,78209,541,902,50,932539,34711,55217,243,44
Ориентировочно, глубину снимаемой толщи HC можно определить из условия:
zp 0,2 zg.
Анализ табл. 2 показывает, что это условие выполняется примерно на относительной глубине z/h = 2,5. Тогда HC= 2,5 6,7 = 16,75 м
Z- глубина от подошвы фундамента, м
Коэффициент Пуассона для песка, = 0,3. Пользуясь номограммой при HC/h = 2,5 м и b = 0,21 находим 0 = 2,55. Осадка фундамента будет равна:
n (1- 2) 887,7 (1 - 0,32)
S = 0 = 2,55 = 0,03 м = 3,0 см.
E 3,14 21700
Средняя осадка для многоэтажных бескаркасных зданий с несущими кирпичными стенами не должна превышать 10 см. Следовательно, условия
S SU выполняется S = 3,0 см SU = 10 см.
2.5.8 Подбор молота для погружения свай
От правильности выбора дизель - молота зависит успешное погружение свай в проектное положение. В первом приближении дизель - молот можно подобрать по отношению веса его ударной части к весу сваи, которое должно быть для штанговых дизель - молотов 1,25 при грунтах средней плотности.
Минимальная энергия удара, необходимая для погружения свай определяется по формуле:
E = 1,75 a FV, где:
а - коэффициент, равный 25 Дж/кН,
FV - расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, кН.
E = 1,75 25 609,6319 = 26671,3956 Дж
Пользуясь техническими характеристиками дизель - молотов подбирают такой молот, энергия удара которого соответствует минимальной. Возьмем трубчатый дизель - молот Ф - 859 с энергией удара 27 кДж. Полный вес молота Gh = 36500 Н, вес ударной части Gb = 18000 Н, вес сваи С7 - 30 равен 16000 Н. Вес наголовника принимаем равным 2000 Н. расчетная энергия удара дизель - молота Ф - 859:
ЕР = 0,4 Gh hm, где:
Gh - вес ударной части молота
hm - высота падения ударной части молота, hm = 2 м.
ЕР = 0,4 2 18000 = 14400 Дж.
Проверим пригодность принятого молота по условию:
Gh + Gb
KM, где:
EP
Gh - полный вес молота
Gb - вес сваи и наголовника
KM - коэффициент, принимаемый при использовании ж/б свай равным 6.
(36500 + 16000 + 2000)
ЕР = = 3,78 < G
14400
Условие соблюдаются, значит принятый трубчатый дизель - молот С - 859 обеспечивает погружение сваи С7 -30.
2.5.9 Определение проектного отказа свай
Проектный отказ необходим для контроля несущей способности свай в процессе производства работ. Если фактический отказ при испытании свай динамической нагрузкой окажется больше проектного, то несущая способность сваи может оказаться необеспеченной. Формула для определения проектного отказа имеет вид:
A EP m1 + 2 (m2 + m3)
SP = , где:
K FI / m (K FI / m + A) m1 + m2 + m3
- коэффициент, применяемый для железобетонных свай = 1500 кН/м2
A - площадь поперечного сечения ствола сваи, м
m - коэффициент, равный 1
K - коэффициент надежности, принимаемый при определении несущей способности сваи по расчету K = 1,4
EP - расчетная энергия удара [кДж]
FV - расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, [кН]
m1 - масса молота, [т]
m2 - масса сваи и наголовника, [т]
m3 - масса подбабка, [т]
- коэффициент восстановления удара, принимаемый при забивке железобетонных свай 2 = 0.2
15000,0914,4 3,65+0,2(1,8+0)
SP = = 0,0016м = 1,6мм
(1,4609,63)/1(1,4609,63/1+15000,09) 3,65+1,8+0
2.6 Список использованной литературы
1) Основания и фундаменты Берлинов МВ
2) Расчеты осадок и прочности оснований зданий и сооружений Гольдштейн.МН
3) Справочник проектировщика под ред. Трофименкова
4) Проектирование оснований и фундаментов Веселов ВА
5) Руководство по проектированию свайных фундаментов
6) Методические указания Примеры проектирования свайных фундаментов Ющуба СВ
7) СНиП 2.02.03 - 85 Свайные фундаменты
8) СНиП 2.02.01 - 83 Основание зданий и сооружений
3. Технология строительного производства
3.1 Введение
Земляные работы выполняются при постройке любого здания или сооружения и составляют значительную часть их стоимости и трудоемкости. Земляные сооружения создаются путем образования выемок в грунте или возведения из него насыпей. Выемки, разрабатываемые только для добычи грунта называются разрезом, а насыпи, образованные при отсыпке излишнего грунта
- отвалом.
В гражданском и промышленном строительстве земляные работы выполняются при устройстве траншей и котлованов. Выполнение таких объемов работ возможно лишь с применением высокопроизводительных машин.
В современном строительстве широко применяются монолитные бетонные конструкции. Бетонные работы всё еще содержат ряд тяжелых и трудоемких процессов. В последнее время появились технические решения, направленные на снижение трудоемкости работ, повышение качества конструкции из монолитного бетона. Монолитные жилые и общественные здания придают большую выразительность районам, позволяют снизить стоимость строительства на 10 - 15%.
3.2 Исходные данные
Жилое здание выполняется из кирпича. Фундаменты свайные трех типов:
1) С10 - 30 x 30, т.е. длина сваи 10 м с сечением 30 х 30 см
2) С7 - 30 х 30 - длиной 7 м с сечением 30 х 30, принимается под среднюю стену
3) С5 -30 х 30 - принять конструктивно расположенными под внешней стеной магазина - за счет малых нагрузок.
п/пДлина сваи, мСечение,
см1С-1030х302С-730х303С-530х30
В плане здание имеет сложное строение, поэтому расчет будет производиться для намеченных блок секций.
3.3 Земляные работы
При возведении фундаментов под многоэтажные здания разрабатываются котлованы
НК = Нр + Нпод
Нр = 0,6 м
Нпод = 2 м
НК = 2,72 + 0,6 - 0,9
НК = 2,4 м
Принимаем y = 0,8
a = L1 + L2 + L3 + 0,83 + 0,83 + 0,8 + 0,8 = 6,9 + 5,1 + 6,3 + 0,83 + 0,83 + 0,8 + 0,8
a = 21,5
a1 = a + 2 c, где
а - ширина низа котлована
а1 - ширина верха котлована
с - заложение откоса
НК - высота котлована
m - коэффициент откоса, равный 0,72
с = 2,4 0,72 = 1,75 м
а1 = 21,5 + 1,75 2 = 25 м
VK - объём котлована
VK = (h / 6) [ab + cd + (a + c) (b + d)], м3, где:
a и b - ширина и длина подошвы котлована
c и d - ширина и длина по верху котлована
h - глубина котлована
VK = (2,4 / 6) [21,5 505 + 25 508,5 + (21,5 + 25) (505 + 508,5)]
На выбор типа экскаватора влияют:
1) Объем выработки
2) Тип земляного сооружения
Выбираем комплект машин для разработки котлованов. Выбор производится в два этапа:
I. Выбирается тип экскаватора (прямая лопата, обратная лопата)
II. Выбирается марка экскаватора
Оптимальная глубина разработки экскаватора Нопт = 0,65 - 0,75 от максимальной глубины разработки Нмах.
Нмах = 5,8 м, тогда Нопт = 0,7 5,8 = 4,06 м
Выбираем экскаватор ЭО4121А обратная лопата с характеристиками:
Ё Вместимость ковша - 0,65 м3
Ё Наибольшая глубина копания - 5,8 м
Ё Наибольший радиус копания Rмах = 9 м
Ё Наибольшая высота выгрузки - 5 м
Ё Масса экскаватора - 19,2 т
Выбор оптимального типа и количества автосамосвалов для отвоза грунта в отвал при разработке экскаватором обратная лопата. Принимаем два автосамосвала марки КРАЗ - 222, грузоподъемностью 10т и емкостью кузова 8м3.
3.3.1 Выбор метода разработки грунта недобора
Для разработки недобора применяются бульдозеры с подчистным устройством. Допустимая величина недобора - 15 м3. Проектирование схем разработки грунта в котловане - одноковшовым экскаватором ОЛ. Разработка грунта осуществляется лобовыми и боковыми проходками.
Нзабоя = нк - НЕДОБОР = 2,4 - 0,15 = 2,25 м
Экскаватор ОЛ - ЭО 4121А с VКОВША = 0,65 м3
amax = 9 м
R0 - оптимальный радиус резанья, R0 = 0,8 Rmax = 0,8 9 = 7,2 м
B = (1,5 - 1,7) Rmax = 1,6 9 = 14,4 м
3.3.2 Калькуляция затрат труда и заработной платы на земельные работы
Обосно-вание СНиПНаименование работ и процессовЕдиницы измерен. V раб.V работ м3 на 100м3Норма времени, чел.час на 100м3Затраты труда на весь V чел.час на 100м3Расценка за 1 изм. р-к на 100м3Зарплата на весь V работ р-к на 100м3Сост. звена по ЕНиР123456789Е2-I-II 4-6 табл.2Разработка грунта экскаватором ОЛ ЭО4121А100м3315,2292,3725,0272-44769-158машинист 6р-1Е2-I-22 табл.2 стр.86Разработка недобора бульдозером100м316,28630,558,95740-58,39-49машинист 6р-1Е2-I-34Обратная засыпка100м373,030,3122,630-32,924-02машинист 6р-1Е2-I-34срезка растительного слоя бульдозером1000м212,7130,698,770-73,19-29машинист 6р-1
Для разработки недобора принимаем бульдозер Д3 -19 на базе трактора Т - 100.
3.4 Технология забивки свай
Сваи предназначаются для передачи нагрузки от здания или сооружения на грунты. По характеру работы в грунта сваи подразделяются на сваи - стойки и висячие сваи. Висячими называют сваи, передающие нагрузку от здания за счет трения в грунте.
Расположение свай в плане зависит от вида расположение свай на плане зависит от вида сооружения, от веса и места приложения нагрузки. Погружение в грунт заранее изготовленных свай осуществляется при помощи молотов разной конструкции, представляющих собой тяжелые металлические оголовки, подвешенные на тросах копров, которые поднимаются на необходимую высоту при помощи лебедок этих механизмов и свободно падают на голову свае.
Марка сваиМасса, тКол-воСуммарная1-го элементаобщаядлина, м1С10 - 302,2810351,34540454002С7 - 301,60153696067203С5 - 301,15404,83521760Итого:12292585253880
3.4.1 Область применения
Технологическая карта разработана на погружение забивных свай длиной до 16м при многорядном расположении свай. Номенклатура забивных железобетонных свай принята в соответствии со следующими государственными стандартами:
ГОСТ 19804.1 - 79* Сваи забивные железобетонные цельные сплошного квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой;
ГОСТ 19804.2 - 79* Сваи забивные железобетонные цельные сплошного квадратного сечения с поперечным армированием ствола и напрягаемой арматурой; ГОСТ 19804.0 - 79* Сваи забивные железобетонные. Общие технические условия;
ГОСТ 5686 - 78* Сваи. Методы полевых испытаний.
При устройстве свайных фундаментов кроме технологической карты следует руководствоваться следующими нормативными документами:
Ё СНиП 3.02.01 - 83 Основания и фундаменты;
Ё СНиП П -17 - 77 Свайные фундаменты
Ё СНиП Ш - 16 -80 Бетонные и железобетонные конструкции сборные
Ё СНиП Ш - 4 - 80 Техника безопасности в строительстве
Область применения свай указана в обязательном приложении к ГОСТ 19804.0 - 78*. Технологическая карта разработана для I и II групп.
Устройство свайных фундаментов предусматривается комплексно - механизированным способом с применением серийно выпускаемого оборудования и средств механизации. Калькуляция трудовых затрат, график выполнения работ, схемы погружения свай, материально - технические ресурсы и технико - экономические показатели выполнены для забивных свай длиной 10 и 7 м сечением 30 х 30 см.
В состав работ, рассматриваемых картой входят:
Разгрузка свай и складирование в штабели
Раскладка и комплектация свай у мест погружения
Разметка свай и нанесение горизонтальных рисок
Подготовка копра к производству погрузочных работ
Погружение свай (строповка и подтягивание свай к копру, подъем сваи на копер и заводка в наголовник, наведение сваи на точку погружения, погружение сваи до проектной отметки или отказа)
Срубка голов
железобетонных свай
Приемка работ
3.4.2 Организация и технология строительного процесса
До начала погружения свай должны быть выполнены следующие работы:
Отрывка котлована и планировка его дна
Устройство водостоков и водоотлива с рабочей площадки (дна котлована)
Проложены подъездные пути, подведена электроэнергия
Произведена геодезическая разбивка осей и разметка положения свай и свайных рядов в соответствии с проектом.
Произведена комплектация и складирование свай
Произведена перевозка и монтаж копрового оборудования
Монтаж копрового оборудования производится на площадке размером не менее 35 х 15м. После окончания подготовительных работ составляют двухсторонний акт о готовности и приемке строительной площадки, котлована и других объектов, предусмотренных ППР.
Подъем свай при разгрузке производят двухветевым стропом за монтажные петли, а при их отсутствии - петлей удавкой. Сваи на строительной площадке разгружают в штабели с рассортировкой по маркам. Высота штабеля не должна превышать 2,5м. Сваи укладывают на деревянные подкладки толщиной 12см с расположением остриями в одну сторону. Раскладку свай в рабочей зоне копра, на расстоянии не более 10м производят с помощью автокрана на подкладке в один ряд. На объекте должен быть запас свай не менее чем на 2 - 3 дня.
До погружения каждую сваю с помощью стальной рулетки размечают на метры от острия к голове. Метровые отрезки и проектную глубину погружения маркируют яркими карандашными рисками, цифрами (указывающими метры) и буками ПГ (проектная глубина погружения). От риски ПГ в сторону острия с помощью шаблона наносят риски через 20мм (на отрезке 20 см) для удобства определения отказа (погружения сваи от одного удара молота). Риски на боковой поверхности свайного ряда позволяют видеть глубину забивки сваи в данный момент и определять число ударов молота на каждый метр погружения. С помощью шаблона на сваю наносят вертикальные риски, по которым визуально контролируют вертикальность погружения свай.
Геодезическую разбивку свайного ряда производят по окончании разбивки основных и промежуточных осей здания. При разбивке центров свай по свайному ряду пользуются компарированной рулеткой. Разбивку выполняют в продольном и поперечном направлениях, руководствуясь рабочими чертежами свайных рядов. Места забивки свай фиксируют металлическими штырями длиной 20 -30 см. Вертикальные отметки головок свай привязывают к отметке репера.
Погружение свай производят дизель - молотом Ф - 859 на базе экскаватора ЭО - 6113, оборудованным дизель молотом типа СП - 78