Ленточные фундаменты пояснительная записка

Пояснительная записка к курсовой работе «Основание и фундаменты»

Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине «Основание и фундаменты»

на тему: «Проектирование фундаментов промышленных зданий»

Расчетно-пояснительная записка набрана в ворде на 65 листах, рисунки есть. Сделана для российских ВУЗов, но может пригодиться и нашим студентам в качестве образца при выполнении работы по «Механике грунтов».

1. Оценка инженерно-геологических условий промышленной площадки

2. Определение физико-механических свойств и полного наименования грунтов основания

3. Определение нагрузок на ленточный фундамент

4. Выбор типа применяемых фундаментов и определение расчётной глубины их заложения

5. Определение основных размеров ленточного фундамента в бесподвальной части здания

5.1 Определение основных размеров ленточного фундамента в подвальной части здания

5.2 Определение основных размеров ленточного фундамента в бесподвальной части здания под внутреннюю стену

5.3 Определение основных размеров ленточного фундамента в подвальной части здания под внутреннюю стену

6 Определение основных размеров отдельно стоящего фундамента под колонну

7. Определение осадки фундамента мелкого заложения

8. Расчет и конструирование свайного фундамента

9. Технико — экономическое сравнение вариантов фундаментов

10. Конструирование и армирование отдельно стоящего фундамента

10.1 Конструирование и армирование ленточного фундамента

11. Гидроизоляция подвальных помещений

Скачать бесплатно расчетно пояснительную записку по «Основаниям и фундаментам»:

Источник

Пояснительная записка по фундаментам

Проектирование оснований и фундаментов включает в себя обоснованный расчетом выбор типа основания (естественное или искусственное); типа конструкции, материала и размеров фундаментов (глубина заложения, размеры, площади подошвы и т.д.), а так же мероприятий, применяемые при необходимости уменьшения влияния деформаций основания на эксплуатационную пригодность и долговечность сооружения.

Основные задачи рассматриваемые в проекте:

Анализ проектируемого здания с точки зрения оценки его чувствительности к неравномерным осадкам.

Определение нагрузки на фундаменты.

Выбор несущего слоя грунта.

Расчёт 2-х вариантов фундаментов по 2-м предельным состояниям (прочность и деформации).

Экономическое сравнение вариантов и выбор наиболее дешевого.

Полный расчет и проектирование выбранного варианта фундамента.

Расчет фундаментов мелкого заложения начинают с предварительного выбора его конструкции и основных размеров (это глубина заложения фундамента и размер его подошвы). Далее производят расчет по двум предельным состояниям:

I– Расчет по прочности (устойчивость)

II – Расчет по деформациям, которые являются основным и обязательным для всех фундаментов мелкого заложения.

Расчет по Iгруппе предельных состояний является дополнительным и производится в одном из следующих случаев:

Сооружение расположено на откосе (склоне) или вблизи него;

На основание передаются значительные по величине горизонтальные нагрузки;

В основании залегают очень слабые грунты (или текучие и текучепластичные глинистые грунты и т.п.), обладающие малому сопротивлению сдвигу;

В основании залегают наоборот, очень прочные – скальные грунты.

В тех случаях, когда с поверхности залегают слои слабых грунтов, которые не могут служить основанием для фундаментов мелкого заложения проектируемого сооружения, возникает необходимость передачи нагрузки на более плотные слои, расположенные на глубине. В подобных ситуациях чаще всего прибегают к устройству свайного фундамента.

Установив окончательные размеры фундамента, удовлетворяющие двум группам предельного состояния, переходят к его конструированию.

Краткая характеристика здания

1.Стены наружные – сборные сэндвич- панели толщиной 15см.

2.Стены внутренние – сборные пеноблок толщиной 12см.

3.Колонны – ж/б, 40*40см.

4.Перекрытия – монолитные ж/б по несъемной опалубке толщиной 22см.

5.Покрытие – сборные сэндвич-панели по прогонам.

Здание не имеет подвала во всех осях.

Отметка пола первого этажа ±0,00 на 0,3м выше отметки спланированной поверхности земли.

Высота этажа 3,6м.

Величины постоянных и временных нагрузок на фундаменты даны с учетом нагрузок от перекрытия над подвалом.

Нагрузки на колонны даны в кН.

ИСПЫТАНИЯ ГРУНТОВ ПРОБНОЙ НАГРУЗКОЙ

КОМПРЕССИОННЫЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ

Кафедра механики грунтов, оснований и фундаментов

ДАННЫЕ О ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВАХ ГРУНТОВ

№ скважин и шурфов

Глубина от поверхности, м

(размер частиц в мм)

Влажность на границе

Плотность частиц грунта ρ_S, т/м 3

Плотность частиц грунта ρ, т/м 3

Природн. влажность W%

Абсолютная отметка устья 138,60

Абсолютная отметка устья 138,15

Абсолютная отметка устья 139,40

Абсолютная отметка подошвы слоя

Глубина подошвы слоя,

Уровень грунтовых вод

Абсолютная отметка подошвы слоя

Глубина подошвы слоя,

Уровень грунтовых вод

Абсолютная отметка подошвы слоя

Глубина подошвы слоя,

Уровень грунтовых вод

Коэфф. фильтрации К_ф,

Краткая характеристика здания 3

1. Изучение, обработка и анализ исходной информации, содержащейся в задании 9

1.1 Конструкция сооружения, фундаменты, нагрузки 9

1.2 Инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки застройки и их оценка. 9

2. Привязка сооружения к инженерно-геологическому разрезу. 12

3. Определение основных размеров и разработка конструкций фундаментов мелкого заложения 12

3.1 Отдельный фундамент наружной стены здания с подвалом. 12

3.2. Отдельный фундамент для внутренней стены здания с подвалом 17

4. Расчёт оснований фундаментов мелкого заложения по второй группе предельных состояний — по деформациям. 19

4.1 Расчёт стабилизированной осадки фундамента мелкого заложения по деформациям. 19

5. Определение размеров конструктивных элементов свайного фундамента и разработка его конструкций. 22

5.1. Назначение предварительной глубины заложения ростверка dp его высоты hp и решение надростверковой конструкции (стеновой части фундамента). Выбор вида свай, их длины и поперечного сечения. 22

5.2. Определение расчётной несущей способности грунта основания одиночной сваи (несущей способности сваи по грунту) Fd и расчётной нагрузки Рсв на одну сваю. 22

5.3.а Определение необходимого числа свай в свайном фундаменте для колонн 6,7 (внутренняя колонна). 24

5.4.а. Размещение в плане, определение плановых размеров ростверка и его высоты для колонн 6,7 (внутренняя колонна) 25

5.5.а. Проверка допустимости фактической нагрузки, передаваемой на сваю для колонн 6,7 (внутренняя колонна). 25

5.6.а. Определение среднего вертикального давления р под подошвой для колонн 6,7 (внутренняя колонна) 25

5.3.б Определение необходимого числа свай в свайном фундаменте для колонн 4,5,8 (наружная колонна). 28

5.4.б. Размещение в плане, определение плановых размеров ростверка и его высоты для колонн 4,5,8 (наружная колонна) 28

5.5.б. Проверка допустимости фактической нагрузки, передаваемой на сваю для колонн 4,5,8 (наружная колонна). 29

5.6.б. Определение среднего вертикального давления р под подошвой для колонн 4,5,8 (наружная колонна) 29

6. Расчёт оснований свайных фундаментов по второй группе предельных состояний — по деформациям. 31

6.a. Расчет стабилизационной осадки методом послойного суммирования для колонн 6,7 32

6.б. Расчет стабилизационной осадки методом послойного суммирования для колонн 4,5,8 33

7. Подбор молота для забивки свай и определение расчетного отказа 34

8. Проектирование котлована 35

9. Подсчет объемов земляных работ и объемов бетонных и железобетонных конструкций проектируемых вариантов фундаментов 36

10.Технико-экономическое сравнение вариантов. 36

Источник

Пояснительная записка 4 Общие положения о сборных железобетонных фундаментах 5

Название	Пояснительная записка 4 Общие положения о сборных железобетонных фундаментах 5
страница	1/3
Дата публикации	16.07.2013
Размер	407.5 Kb.
Тип	Пояснительная записка

zadocs.ru > Математика > Пояснительная записка

Оглавление
Пояснительная записка	4
1. Общие положения о сборных железобетонных фундаментах	5
2. Фундаменты неглубокого заложения	6
2.1. Столбчатые фундаменты	6
2.2. Ленточные фундаменты	10
3. Фундаменты глубокого заложения	11
3.1. Свайные фундаменты	11
3.2. Кессоны	14
3.3. Опускные колодцы	16
4. Примеры расчета	18
Приложения	24
Библиографический список	30

^ Пояснительная записка
Данное учебно-методическое пособие разработано для освоения студентами раздела «Основания и фундаменты» дисциплины «Строительные конструкции» по специальности 270103 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений».

Пособие содержит краткий теоретический курс и основные этапы расчета сборных железобетонных фундаментов на естественном основании.

Пособие может быть использовано в качестве дополнительного материала на уроках при расчетах сборных железобетонных фундаментов, а также для выполнения практических работ по расчету фундаментов и выполнения расчетно-графических работ по расчету ленточных фундаментов.

Рекомендуется для использования в курсовом и дипломном проектировании.

По данному пособию студенты самостоятельно должны ориентироваться в особенностях конструирования и расчета сборных железобетонных фундаментов.

Пособие рекомендует использование серийных альбомов при проектировании фундаментов.

^ 1. Общие положения о сборных железобетонных фундаментах
Фундаментом называют конструкцию, предназначенную для передачи давления от здания или сооружения на основание. Фундамент один из основных элементов в конструкции здания или сооружения. В настоящее время основным материалом для производства служит железобетон. Использование, которого позволяет уменьшить массу фундамента.

Фундаменты делят по глубине заложения на два типа:

1) неглубокого заложения до 5м;

2) глубокого заложения более 5м;

К фундаментам неглубокого заложения относятся:

а) столбчатые фундаменты (стаканного типа под колонны, под фундаментные балки из блоков);

б) ленточные фундаменты (под рядами колонн, а также под несущими стенами);

в) сплошные (под всем сооружением) и так далее.

К фундаментам глубокого заложения относятся:

а) свайные фундаменты;

б) опускные колодцы (для создания фундамента значительных размеров);

в) кессонные фундаменты (для создания фундамента в водонасыщенных грунтах);

По характеру работы фундаменты делят на:

1) жесткие — воспринимающие напряжение сжатия;

2) гибкие – с сильно развитой подошвой, работающей на изгиб от отпора грунта;

Соотношения некоторых единиц измерений

1 м = 100 см = 1 000 мм

^ 2. Фундаменты неглубокого заложения
2.1. Столбчатые фундаменты

Этот тип фундамента является очень распространенным благодаря простоте конструкции. Размеры их относительно невелики. Выполняются из тяжелого бетона, устанавливаются на уплотненную подготовку толщиной 10см. В фундаментах предусматривают арматуру, располагаемую по подошве в виде сварных сеток, рабочая арматура в сетках располагается в обоих направлениях. Минимальная толщина защитного слоя арматуры принимается 35мм, если подготовка отсутствует, 70мм – защитный слой бетона. Расстояние от центра тяжести рабочего стержня до крайнего нижнего волокна бетона 40мм (см. рис.1).

Сборные колонны заделываются в специальные гнезда (стаканы) фундамента. Глубину заделки колонны в стакан принимают больше наибольшей стороны сечения колонны или равной ей.

^ Рис.1. Примерная конструкция столбчатого фундамента
Толщина дна стакана должна быть не менее 200мм (из условия работы на продавливание) (см. рис.1); зазоры между колонной и стенками стакана должны быть: понизу не менее 50мм; по верху не менее 75мм (см. рис.1).

Зазоры между колонной и стенками заполняют бетоном, но перед этим при помощи прокладок колонну устанавливают и корректируют по размерам зазоров.

Для расчета рассматривают, что давление на грунт под подошвой столбчатого фундамента равномерно распределено.

Условие равновесия записывается:
, (1)
где: A_f = а_f × b_f — площадь основания фундамента, м 2 ;

ρ_m — усредненная плотность фундамента с учетом грунта на обрезах, ρ_m = 20÷22 кН/м 3

Фундамент может выглядеть следующим образом:

Рис.2. Конструкция отдельно стоящего столбчатого фундамента

с расположением в нем арматуры
из формулы 1 площадь основания фундамента:
, (2)
Если основание квадратное, то:
, (3)

Рис.3. Расчетная схема столбчатого фундамента
h (d₁)-глубина заложения фундамента, м

N — расчетное усилие, передаваемое фундаменту, кН

h₀— полезная высота фундамента, м

a₁— верхняя сторона пирамиды продавливания, м

h_k — наибольшая сторона колонны, м

R₀— противодействие грунта под подошвой фундамента, МПа

h — высота верхней ступени фундамента, м

H— высота нижней ступени фундамента, м
Размеры фундамента уточняются и должны быть кратны 100мм.

Проверяем пригодность подобранного фундамента, по формуле:
, (4)
Полная рабочая высота фундамента определяется из 3-х условий:

1. из условия продавливания:

, (5)
где: R_bt – расчетное сопротивление бетона растяжению, кН/см 2

1. из конструктивных соображений:

h_f = h_ст + 250мм, (6)
где: , мм – высота стакана

, (7)
Определяем изгибающие моменты в первом направлении в сечении I – I:
, (8)
Изгибающий момент в сечении II – II:
, (9)
где: p_гр – давление на грунт, кН/м 2 ;

а_f – ширина фундаментного блока, м;

b_f – длина фундаментного блока, м;

а₁ – ширина верхней части фундаментного блока, м;
Площадь сечения растянутой арматуры сетки в нижней плите фундамента принимают по большему значению:
, (10)
, (11)
где: R_s – расчетное сопротивление арматуры растяжению, кН/см 2 ;

h₀ – полезная рабочая высота для сечения I – I, см, (рис. 2);

2.2. Ленточные фундаменты

Ленточные фундаменты устраиваются под несущими стенами и рядами колонн. Такой фундамент состоит из блоков – сборный или выполняется монолитным.

Под несущими стенами, ленточный сборный фундамент состоит из блоков – подушек и фундаментных блоков. Блоки – подушки могут быть постоянной и переменной толщины.

Укладываются подушки вплотную или с зазором. Рассчитывают только подушку, выступы которой работают как консоли, загруженные реактивным давлением грунта.

Толщину сплошной подушки устанавливают по расчету, назначая ее такой, чтобы не требовалось постановки поперечной арматуры.

Ленточные фундаменты армируют отдельными стержнями и сварными каркасами и сетками.

Плоских сварных каркасов в поперечном сечении должно быть не менее двух при b ≤ 400мм; не менее трех при b = 400…800мм; не менее четырех при b > 800мм.

^ Рис.4. Ленточный фундамент.

Примерная схема для расчета ленточного фундамента
При армировании полок сетками рабочую арматуру назначают в обоих направлениях, используя, продольные стержни, как арматуру лент, а поперечные как арматуру полки. При небольших нагрузках возможно расположение рабочей арматуры только по длине фундаментной подушки.

Условие равновесия записывается аналогично, формула 1.

Тогда расчетная ширина ленты (подушки):
, (12)
Ширина блока округляется до большего значения, кратного 100мм. При расчете учитывают, что вторая сторона принимается равной 1метр.

Сечение арматуры, расположенной у подошвы определяют из расчета момента, воздействующего на подушку:
, (13)
Площадь поперечной арматуры рассчитывается:
, (14)
^ 3. Фундаменты глубокого заложения
Фундаменты глубокого заложения проектируют для передачи нагрузки на прочные грунты, залегающие на большой глубине. Они погружаются в грунт с поверхности земли или со дна неглубокого котлована на глубину, значительно большую, чем это необходимо из условий промерзания, конструктивных или эксплуатационных требований. фундаменты глубокого заложения воспринимают большие нагрузки, так как при значительной глубине их погружения исключено выпирание грунта из-под подошвы, а благодаря защемлению в грунте, возникающему во время погружения, часть нагрузки передается за счет сил трения грунта по боковой поверхности конструкции. В результате защемления фундамента происходит полная или частичная его заделка в грунте, что следует учитывать при действии горизонтальных нагрузок.

Традиционные фундаменты глубокого заложения – массивные опускные колодцы и кессоны – уступили место облегченным фундаментам из одиночных или групп различных видов свай.
3.1. Свайные фундаменты

Применение свайного фундамента возможно, если он технически обоснован и экономически выгоден, на слабых грунтах или в особых условиях, на плотных грунтах. При проектировании свайного фундамента следует учесть, что практически всегда выгоднее применять фундамент с меньшим числом длинных свай, чем фундамент с большим числом коротких свай.

Свайный фундамент представляет собой группу свай, объединенных плитой по «головам» — ростверком.

Свая – это стержень, погруженный в грунт для передачи нагрузки от здания или сооружения на грунт основания.

По способу заглубления различают сваи:

а) забивные, погруженные в грунт, после его выемки, с помощью молотов и других устройств;

б) сваи – оболочки, заглубляемые вибропогружателем с выемкой грунта и частично или полностью заполняемые бетонной смесью;

в) набивные, устраиваемые в грунте путем укладки бетонной смеси в скважину, образованную в результате отжатия грунта;

По характеру работы в грунте различают сваи – стойки и висячие сваи. К сваям – стойкам относятся сваи, прорезающие грунт и передающие нагрузку нижним концом на практически несжимаемые грунты. К висячим сваям относятся сваи, погружаемые в сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунт боковой поверхностью, за счет сил трения, и нижним концом.

Набивные сваи по способу изготовления делят на следующие виды:

а) буронабивные, изготовляемые с предварительным бурением скважин, с последующей установкой в них инвентарных, бетоноподающих труб, извлекаемых по мере укладки бетонной смеси в скважину;

б) буронабивные, с уширенной пятой, изготовляемые аналогично предыдущему виду, с устройством в нижней части ствола уширения, образуемого путем разбуривания скважины;

в) набивные, изготавливают путем предварительной забивки инвентарных труб с башмаком, оставляемым в грунте, с последующим заполнением этих труб бетонной смесью и ее трамбованием;

По конструктивным признакам сваи классифицируют:

а) по форме поперечного сечения: квадратные, круглые, прямоугольные, треугольные, трапецеидальные, трубчатые, переменного поперечного сечения;

б) по длине – цельные и составные;

в) по способу армирования – с ненапрягаемой продольной арматурой, предварительно напряженной стержневой с поперечным армированием ствола либо без него;

г) по конструкции нижнего конца – с острым или тупым концом, с уширением, камуфлетной пятой.

По расчетной схеме сваи подразделяют на жесткие, или короткие изгибом которых можно пренебречь, и конечной жесткости (гибкие), или длинные, для которых необходим учет влияния изгиба.

Свайные фундаменты в зависимости от размещения свай в плане проектируют в виде:

а) одиночных свай — под отдельно стоящие опоры;

б) свайных лент – под стены зданий и сооружений при передаче распределенных по длине нагрузок с расположением свай в один, два ряда;

в) свайных кустов – под колонны с расположением свай в плане на участке прямоугольной, квадратной или другой формы;

г) сплошного свайного поля – под тяжелые сооружения со сваями, равномерно расположенными под всем сооружением, объединенных сплошным ростверком, подошва которого опирается на грунт.

Рис.5. Армирование сваи квадратного сечения

Рис.6. Армирование сваи круглого сечения
Различают несущую способность материальную, из какого материала сделана свая и несущую способность грунта, в который она забита.

Для свай–стоек решающее значение имеет расчет по прочности материала, а для висячих – сопротивление грунта по боковой поверхности и у острия сваи.

Несущая способность сваи характеризуется ее предельным сопротивлением.

Для свай – стоек несущая способность:
, (15)
где: γ_c — коэффициент условий работы сваи в грунте равен 1;

R – расчетное сопротивление грунта, МПа;

А – площадь поперечного сечения сваи, м 2
Несущая способность, висячей сваи и сваи – оболочки рассчитывается:
, (16)
где: u –наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

f_i –расчетное сопротивление слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа;

h_i –толщина слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

γ_cr, γ_cf – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние погружения сваи на расчетное сопротивление грунта.

Рис.7. Расчетная схема сваи
3.2. Кессоны

Кессон (от франц. caisson — ящик), ограждающая конструкция для образования под водой или в водонасыщенном грунте рабочей камеры, свободной от воды. Поступление воды в рабочую камеру предотвращается нагнетанием в нее сжатого воздуха. Кессон обычно сооружается на поверхности и погружается в грунт под действием собственного веса и веса над кессонного строения по мере выемки грунта.

Кессон может опускаться с суши, с искусственного насыпного или намытого островка или с поверхности воды. Основная рабочая операция при опускании кессона — разработка и выдача на поверхность грунта. Скальные и твёрдые глинистые грунты разрабатываются взрывным способом или пневматическими инструментами. При проходке песчаных и поддающихся размыву глинистых грунтов работы ведутся средствами гидромеханизации : грунты размываются гидромониторами и удаляются из кессона гидроэлеваторами. Гидромеханизация кессонных работ существенно сокращает количество работающих в кессоне, уменьшает вредность производства и расход сжатого воздуха, ускоряет и удешевляет строительство. При кессонных работах компрессорная станция непрерывно подает в кессон сжатый воздух, поддерживая в нем необходимое воздушное давление. В зависимости от величины воздушного давления в рабочей камере, согласно правилам безопасности, должны проводиться мероприятия, предупреждающие возможность заболевания рабочих кессонной болезнью: регламентируется продолжительность рабочего дня, время шлюзования, т. е. перехода от атмосферного давления к рабочему, и вышлюзовывания (обратного процесса) и т.д.

В современном строительстве применяются железобетонные кессоны боковые стенки их (консоли) внизу заканчиваются стальным ножом, врезающимся в грунт в процессе опускания. Кессон в верхнем перекрытии (потолке) имеются шахтные отверстия, над которыми монтируются шахтные трубы и шлюзовой аппарат, обеспечивающий доставку людей и материалов из зоны сжатого воздуха в зону атмосферного давления и обратно. После достижения ножом кессоном проектной отметки рабочая камера полностью или частично заполняется бетоном или песком; иногда, при небольших эксплуатационных нагрузках и при прочном, малодеформируемом основании, рабочие камеры оставляют незаполненными.

Кессон раньше широко применялись главным образом для устройства фундаментов мостов. В современном мостостроении кессоны заменены в основном новыми видами глубоких опор и забивными сваями. Кессон используются также для погружения в грунт так называемых опускных сооружений — относительно небольших в плане, но сильно заглубленных подземных сооружений, основные части которых предварительно возводятся на поверхности. Этот способ применяется при строительстве насосных станций, водозаборных сооружений, при устройстве туннелей, глубоких приямков в промышленных зданиях и т.д. Кессонный способ имеет также и недостатки (вредность производства, высокая стоимость, сравнительно небольшая глубина погружения и др.), обусловившие в ряде случаев его ограниченное использование.

Для подводных работ, не связанных с необходимостью заглубления в грунт (главным образом ремонтные и восстановительные работы в гидротехническом строительстве), иногда применяется съёмный кессон — металлический или железобетонный ящик, открытый снизу (воздушный колокол) и опускаемый на дно. Сообщение с кессоном осуществляется с помощью вертикальных шахт, выводимых выше уровня воды.

Кессоном называется также устройство для частичного осушения подводной части судна с целью ремонта или осмотра. В этом случае кессон выполняется в виде деревянного или металлического ящика, внутренняя сторона которого имеет лекальный вырез по форме обвода осушаемого места на корпусе судна. После откачки воды из кессона он плотно прижимается к корпусу давлением окружающей воды. Применение кессона позволяет во многих случаях обходиться без ввода судна в док.
3.3. Опускные колодцы

Опускные колодцы представляют собой открытую сверху и снизу полую конструкцию любого очертания в плане, погружаемую, как правило, под действием собственного веса или дополнительного груза по мере разработки грунта внутри неё.

Такие колодцы используют в различных отраслях строительства:

В гражданском, коммунальном и городском хозяйствах – для фундаментов и подвальных этажей высотных зданий, подземных гаражей, насосных станций водозаборов, станций перекачки, глубокой канализации, хранилищ и других подземных помещений.

В горнорудной промышленности – для подземных частей дробильно-сортировочных и дробильно-обогатительных фабрик, насосных станций свежей и оборотной воды.

В металлургии – для установки непрерывной разливки стали, вагоноопракидывателей, скиповых ям доменных печей, отстойников окалины и других подземных помещений.

Развитие методов строительства фундаментов глубокого заложения, способных воспринимать значительные вертикальные и горизонтальные нагрузки (забивные сваи большой длины, сваи-оболочки, буровые сваи), привело к тому, что в современном строительстве практически не используются опускные колодцы, а если возникает необходимость использования, то это случается крайне редко. Однако в мостостроении при определенных условиях использование каких-либо других фундаментов было бы не целесообразно. Например, строительство переходов через реки глубиной более 20метров и необходимость заглубления фундаментов более чем на 40метров ниже уровня воды, в данном случае сооружение опускных колодцев является оптимальным решением. С помощью опускных колодцев возможно устройство фундаментов с глубиной заложения, значительно превышающей заглубление кессонных фундаментов.

Основным расчетным фактором при проектировании опускных колодцев является сопротивление погружению колодцев, возникающее от сил трения грунта по боковой поверхности оболочки.

Применение опускных колодцев в качестве заглубленных сооружений, а иногда и глубинных опор может конкурировать в различных гидрогеологических условиях при соответствующем технико-экономическом обосновании с другими вариантами строительства.

Опускной колодец по конструкции представляет собой комнату с расположенным в ней оборудовании, предназначенным для опускания этой комнаты на глубину. Наибольшее распространение получили бетонные и железобетонные колодцы. По форме в плане опускные колодцы могут быть круглыми, прямоугольными и смешанной формы (прямоугольными с закругленными торцевыми стенами), с внутренними перегородками и без них. Форма колодца определяется конфигурацией проектируемого помещения. Предпочтительнее круглая форма, поскольку она обуславливает наиболее благоприятные условия работы этой конструкции при опускании и эксплуатации оболочек.

Железобетонные колодцы могут выполняться: монолитными, сборно-монолитными, сборными.

В оболочках монолитных колодцев различают две основные части: ножевую и оболочку. Ножевую часть колодца выполняют, как правило, из железобетона. Облицовку ножа выполняют из металла, который не эффективен в грунтах с твердыми включениями, так как при соприкосновении она деформируется. Ножевая часть обычно выступает за стену оболочки в сторону грунта на 100-150мм, чтобы уменьшить силы трения при погружении.

Толщина стен в опускных колодцах может колебаться от 2 до 2,5метров и более.

Бетонирование производят по ярусно, высоту первого яруса бетонирования назначают в зависимости от характеристики применяемого кранового оборудования. Высоту последующих ярусов назначают, как правило, равной высоте первого яруса или кратной размерам междуэтажного перекрытия, опалубочных щитов. Число ярусов назначают в зависимости от глубины опускания колодца, при глубине до 10метров колодец бетонируют на всю высоту.

Опускные колодцы из монолитного железобетона имеют существенные недостатки, главным из которых является большой расход материала и высокая трудоемкость.

Для того чтобы уменьшить толщину стены колодца и уменьшить силы трения стены с грунтом используют тиксотропную рубашку, она уменьшит массу в 2-3 раза. Полость рубашки заполняется при погружении суспензией. Суспензию подают по инъекционным трубам, расположенным по наружному периметру через 3-6метров.

При опускании колодца с выемкой грунта из-под воды в основании укладывают подушку из дренирующего материала или из бетона. В качестве дренажа используют песок, щебень или гравий. Такая подушка является пригрузом для сохранения устойчивости при откачке воды из котлована, для устройства днища и применяется, поэтому при сравнительно невысоком уровне подземных вод.

Бетонную подушку выполняют методом подводного бетонирования. Толщину её определяют расчетом на прочность, в это время воду откачивают. Днище рекомендуется изолировать битумными материалами. Выполняют колодцы из бетона не ниже класса В20.

Рис. 8. Опускные колодцы

а – из панелей; б – из блоков; 1 – панели; 2 – форшахта;

3 – тиксотропная рубашка; 4 – блоки; 5, 6 – пояс и нож.
^ 4. Примеры расчета
Для пункта 2.1

Определить размеры и площадь сечения арматуры (отдельного) столбчатого центрально – загруженного фундамента при следующих данных:

Колонна сборная сечением 35×35см, расчетное усилие ^ N = 800 кН, тяжелый бетон класса В15, арматура класса А400. Условное расчетное давление (пески пылеватые средней плотности, маловлажные) R ₀ = 250кПа, глубина заложения фундамента h = 1,75м.

Решение:

1. определяем площадь подошвы фундамента, по формуле (2):

Принимаем размеры подошвы:
= =
Принимаем размеры кратные 100мм, 1900×1900мм с площадью А_f = 3,61м 2 . Форму основания принимаем квадратным с учетом сечения колонны.

1. Определяем давление на грунт и отпор грунта, по формуле (4):

Поскольку давление на грунт не превышает расчетного сопротивления грунта, считаем, что размеры фундамента приняты, верно.

1. Определяем полезную рабочую высоту фундамента, поформуле (5):

м
Откуда, по рисунку 1:
h_f = 45 + 4 = 49см;
из конструктивных соображений высоту фундамента определяем, по формуле (6):
h_f = 35 + 25 = 60см;
с учетом глубины заложения определяем по формуле (7):
h_f = 175 — 15 = 160см;

Рис.9. Схема фундамента
Принимаем высоту фундамента h_f по наибольшему значению из 3-х условий, т.е. 160см, тогда полезная рабочая высота h₀ = 156см.

Получаем конструкцию центрально загруженного фундамента стаканного типа (см. рис.7)

1. Определяем изгибающие моменты, по формулам (8) и (9):

5) Определяем площадь поперечного сечения арматуры, по формулам (10) и (11):


За основу конструирования принимаем наибольшее значение A_s. Для определения диаметра необходимо законструировать сетку.

Размеры сетки составят 1900 — 2×20=1860мм, сетка квадратная сварная. Определяем количество стержней в сетки, шаг одного стержня составляет 150 – 200мм, принимаем 200мм, тогда количество шагов 1800 : 200=9, количество стержней + 1=10 штук. В обоих направлениях 20 стержней.

Рис.10. Фундамент к задаче пункта 2.1
Площадь поперечного сечения одного стержня:
,

Принимаем сварную сетку с рабочей арматурой в обоих направлениях из стержней 6 А400 (подбор стержней производим по сортаменту арматуры).
Для пункта 2.2

Подобрать размеры ленточного фундамента и его арматуру при следующих данных: нагрузка на один метр длинны ^ N=500кН, ширина стены у фундамента 60см, глубина заложения h =1,5м, R₀ = 250кПа, класс бетона фундаментных блоков В15, класс арматуры А300, R_S = 270 МПа.

Решение:

1. Определяем ширину ленты попрек стены, по формуле (13):

Ширину ленты а_f=227см принимаем равной площади, поскольку длину ленты изначально задаем равной 1м, поскольку размер должен быть кратен 100мм, то уточняем а_f=220см=2200мм. Тогда площадь фундамента по серии 112 принимаем основные размеры A_f=a_f×L=2,2×1,18=2,59м 2 , из серии так же принимаем высоту подушки фундамента h_f=300мм.

1. Определяем давление на грунт и отпор грунта, по формуле (4):

1. Определяем полезную рабочую высоту фундамента по серии 112 соответственно ширине ленты. Принимаем h_f= 30см, тогда h₀ = 26см.

1. Определяем изгибающий момент, по формуле (14):

1. Определяем площадь поперечного сечения арматуры, по формуле (15):

Источник