3.5.6. Примеры упрощенного изображения каркасов, сеток(а, б) и отдельных стержней (в, г) на схемах армирования

При изображении отдельных стержней на схеме армирования применяют следующие упрощения:

- на участках с отдельными стержнями, расположенными на равных расстояниях, указывают только один стержень, а под полкой линии-выноски, где обозначена его позиция,— шаг стержней (рис. 3.5.6,в);

- если номер позиции одних и тех же стержней, расположен­ных с одним и тем же шагом, необходимо дать на нескольких изображениях, то шаг этих стержней указывают только на одном изображении;

- в случае, когда шаг стержней не нормируется, на полке линии-выноски после обозначения стержня в скобках указы­вают количество стержней (рис. 3.5.6, г).

Ведомость расхода стали составляют на элемент монолитной железобетонной конструкции и железобетонные элементы сборных конструкций. В подзаголовках граф ведомости расхода стали вместо многоточия указывают класс стали и соответствующие стандарты на нее. Ниже (в незаполненных подзаголовках граф) приводят: для арматурной стали - условное обозначение диаметра и его величину, для профильной стали - условное обозначение профиля и его размеры. Рис.3.5.7.

На чертежах размеры гнутых стержней, как правило, указывают по наружным, а хомутов - по внутренним поверхностям (рис. 3.5.6).

При изображении каркаса и сетки одинаковые стержни, расположенные на равных расстояниях, наносят только по концам каркаса или сетки, а также в местах из­менения шага стержней. При этом под полкой линии-выноски указывают их шаг с обозначением позиции стержней (рис. 3.5.8.).

Рис. 3.5.8. В данный подпункт заносятся только результаты, полученные при сравнении вариантов конструктивных решений.

Раздел 3 Основания и фундаменты

Проектирование и устройство оснований и фундаментов является сложной комплексной задачей, решение которой требует рассмотрения многих факторов, таких как инженерно-геологические условия строительной площадки, физические и механические характеристики отдельных слоев грунта, данные о возводимом сооружении, предполагаемые способы строительных работ при возведении фундаментов и др.

Порядок выполнения расчетов:

1. Изучение данных о сооружении и инженерно-геологических характеристик строительной площадки

При изучении данных о сооружении студент должен знать целевое назначение сооружения, его этажность, форму в плане, глубину подвального помещения, конструктивные особенности стен, промежуточных опор, перекрытий, строительные материалы, чувствительность к неравномерным осадкам и прочее, уметь анализировать и своевременно учитывать основные факторы, влияющие друг на друга, создает надежную основу для рационального решения вопросов дипломного проектирования.

На плане строительной площадки должны быть указаны места расположения инженерно-геологических выработок (скважин и шурфов) и их горизонтальные и вертикальные привязки.

Геологические разрезы выработок (колонок) составляют инженеры-геологи по данным полевых визуальных определений грунтов в процессе разведочного бурения, затем, в лаборатории уточняются все необходимые характеристики (плотность, пластичность, консистенция, гранулометрический состав, фильтрационные, коррозионные, прочностные, деформативные и другие параметры). Студенту необходимо представить все характеристики грунтов в виде таблиц и разрезов по инженерным выработкам, в целях их использования в дальнейших расчетах.

Построение геологического разреза площадки начинается с привязки плана здания к плану площадки строительства. Геологический разрез на плане площадки должен на возможно большем протяжении пересекать контур здания. В этом случае разрез характеризует напластования грунтов непосредственно под зданием.

Разрез на чертеже строится развернутым по вертикальной плоскости, расстояния между выработками по горизонтали берутся непосредственно с плана, а мощность (толщина) пластов с геологических колонок, приведенных для каждой выработки.

На разрезе надо показать УГВ и отметить места взятия образцов. Построение разреза завершается назначением планировочной отметки площадки.

2. Подбор параметров фундаментов (вид фундаментов, глубина заложения, размеры в плане и отдельных элементов, задаваемые прочностные характеристики бетона и арматуры).

При подборе параметров фундаментов исходят из учета глубины промерзания грунтов согласно СНиП «Строительная климатология и геофизика», физических характеристик грунта (в несущий слой грунта следует заглубиться не менее как на 0,3-0,5м), наличия подвальных помещений (разница в отметках пола подвала и подошвы фундамента должна быть не менее 0,5м), существующего и проектируемого рельефа застраиваемой территории, уровня грунтовых вод, наличия просадочных, набухающих и других специфических видов грунтов.

Для любых грунтовых условий можно предложить несколько вариантов устройства фундаментов. Однако не все решения будут экономически оправданы и технически целесообразны.

При наличии на строительной площадке слабых грунтов, можно применять такие методы подготовки оснований, как поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками, глубинное уплотнение грунтов различными способами, устройство песчаных подушек, химическое закрепление грунтов, устройство свайных или плитных фундаментов и т.п.

Выяснив грунтовые условия, студент должен составить 2-3 варианта устройства фундаментов для одного из заданных расчетных сечений, например, для наружной стены бесподвальной части здания. Варьировать можно конструктивные типы фундаментов, глубину заложения их подошвы, систему основания (естественное, искусственное) и т.д.

После подбора конструктивных размеров фундаментов, приступают ко второму этапу расчетов в зависимости от действующий на фундамент здания постоянных и временных нагрузок:

- сбор нагрузок для бесподвальной части здания производят до планировочной отметки, с подвалом - до уровня пола подвала;

- перед сбором нагрузок необходимо установить, какие элементы конструкции являются несущими и самонесущими, как происходит передача нагрузки от перекрытий;

- грузовую площадь определяют по заданным размерам для фундаментов наружных и внутренних стен, колонн и т.д.

К постоянным нагрузкам относят: вес кровли, карниза, чердачного перекрытия, междуэтажных перекрытий, перегородок, колонн, балок, фундамента, давление грунта и воды на фундамент и стены подвала;

- при определении веса стены следует учитывать изменения ее толщины по высоте здания;

- при расчете фундаментов под лестничные клетки учитывается вес плит, площадок и лестничных маршей.

К временным нагрузкам относят снеговую, ветровую, полезную, крановую, сейсмическую, динамическую и др.;

- размеры подошвы фундамента в плане, а также величина давления по подошве фундамента и расчет осадок определяются в зависимости от нормативных нагрузок (без учета коэффициента перегрузки).

При определении конструктивных размеров фундамента, количества арматуры, а также при расчете конструкций на устойчивость против опрокидывания и скольжения принимаются расчетные нагрузки.

При сборе нагрузок для зданий с подвалом необходимо учитывать горизонтальное давление грунта на подвальную стенку, а также давление от внешней нагрузки (пригрузки) на поверхность земли.

Необходимые для всех расчетов нормативные и расчетные нагрузки и коэффициенты перегрузки принимаются по СНиП «Нагрузки и воздействия».

Размеры для ленточного, квадратного, круглого и других фундаментов при действии центральной, внецентренной или горизонтальной нагрузки определяют по формулам приведенным в учебниках или другой научно-технической и проектной литературе.

Зная нормативные нагрузки, действующие на фундамент, и значения условных расчетных давлений на грунты основания, определяют размеры фундамента в плане.

По выбранному основному варианту следует проектировать остальные фундаменты здания. Необходимо рассчитать фундаменты для заданных сечений (определить площадь подошвы и конструктивные размеры фундамента). Размеры фундаментов зданий по многим сечениям принимают в соответствии с действующими нагрузками по аналогии с основным вариантом (как однотипные) и обязательно показывают на чертеже.

Фундаменты под стены и колонны рекомендуется устраивать сборные.

Желательно, чтобы сборные типовые блоки, выбираемые по каталогу, по размерам подошвы были близки к расчетным.

В зависимости от характера укладки блоков-подушек фундаменты могут быть непрерывными и прерывистыми.

В случае, если на глубине заложения подошвы фундамента залегают глинистые грунты (непросадочного типа), блоки – подушки укладывают на слой песчаной подготовки толщиной 10см.

Конструктивная форма для нетиповых жестких фундаментов, принятых в проекте, определяется свойствами строительных материалов.

При наличии высокого уровня грунтовых вод необходимо предусмотреть специальную гидроизоляцию подвальных помещений. В этом случае применяют конструкции пола подвала, способные выдержать напор грунтовых вод. В отдельных случаях следует выполнить расчет сооружения на всплытие.

На основании анализа результатов технико-экономических расчетов различных вариантов свайный фундамент может быть принят в качестве основного в курсовом проектировании.

Расчет и проектирование свайного фундамента включают:

-выбор материала свай;

-определение размера свай;

-определение несущей способности одиночной сваи;

-определение числа свай в ростверке;

-размещение свай в плане;

-расчет прочности основания свайного фундамента на уровне острия свай;

-определение полной стабилизированной осадки свайного фундамента;

-расчет плиты ростверка.

3. Расчет оснований по несущей способности осуществляют в соответствии с требованиями СНиП П-15-05 в зависимости от характеристик грунта основания, а также глубины заложения и размеров фундамента в плане.

Расчет оснований согласно СНИП П-15-05 «Основания зданий и сооружений» по двум предельным состояниям:

-по несущей способности

-по деформациям.

4. Расчет оснований по деформациям осуществляют для рассматриваемых типов фундаментов по СНиП П-15-05 методом послойного суммирования осадок отдельных слоев в пределах сжимаемой толщи основания с использованием расчетной схемы основания в виде упругого линейно-деформируемого полупространства.

Работу по определению осадки выполняют в следующем порядке.

Строят геологический разрез скважины, на котором для каждого слоя грунта указывают порядковый номер, название грунта, модуль деформации, плотность влажного грунта, мощность, глубину от поверхности земли до подошвы слоя, абсолютную отметку и уровень грунтовых вод.

На геологическом разрезе с правой стороны наносят в масштабе профиль заданного фундамента (схему) на проектной отметке.

Строят эпюру природного (бытового) давления от собственного веса грунта. Эпюра строится от поверхности природного рельефа, с левой стороны от оси фундамента. Для грунтов, залегающих ниже уровня грунтовых вод, необходимо учитывать взвешивающее действие воды.

Определяют величину дополнительного (осадочного) давления под подошвой фундамента. Дополнительное давление принимается равным среднему фактическому давлению по подошве фундамента за вычетом природного давления на уровне подошвы фундамента от веса вышележащих грунтов (до отметки природного рельефа).

Строят эпюру дополнительного давления. Построение эпюры производится от подошвы фундамента в глубину. Для каждого элементарного слоя определяют значение давления в грунте, умножая дополнительное давление на грунт по подошве фундамента на коэффициент, учитывающий изменения по глубине дополнительного давления в грунте и принимаемый по СНиП П-15-05 [прил.3,табл.1].

Полученные данные наносят на график с правой стороны от оси фундамента и строят эпюру дополнительных давлений в грунте от веса сооружения.

Следует помнить, что при построении эпюр природного и дополнительного давлений масштабы принимают одинаковые.

Определяют нижнюю границу сжимаемой толщи. Мощность сжимаемой толщи основания принимается по оси фундамента от его подошвы до глубины, на которой величина дополнительного давления составляет 20% природного давления.

Для лучшего понимания чертежа необходимо мощность сжимаемой толщи и ширину подошвы фундамента изображать в одном масштабе.

Нижнюю границу сжимаемой толщи удобнее определять графически, исходя из условия, что правая ордината (дополнительное давление -Р_доп) составляет 20% левой ординаты для той же точки (природное давление - Р_быт).

Если найденная нижняя граница сжимаемой толщи заканчивается в слое грунта с модулем деформации Е 5МПа (50 кгс/см2) или если такой слой залегает непосредственно ниже этой границы, то он должен быть включен в состав сжимаемой толщи.

В этих случаях положение границы сжимаемой толщи определяется из условия в пределах сжимаемости:

Р_доп= 0,1 Р_быт

Определяют осадку фундамента. Общая осадка основания равна сумме осадок всех элементарных слоев, на которые разбита сжимаемая толща. Модуль деформации рекомендуется определять по формуле:

E = [( 1 + е ) *β ] / α

где α - средний коэффициент сжимаемости грунта, определяемый по данным компрессионных испытаний образцов грунта в интервале действующих давлений;

β - коэффициент, зависящий от коэффициента относительной поперечной деформации грунта (аналогично коэффициенту Пуассона для упругих тел) и приблизительно равной для песков – 0,8; для супесей – 0,7; для суглинков – 0,5; для глин – 0,4;

е – коэффициент пористости грунта.

Величины коэффициентов сжимаемости приводятся в сводных таблицах физико-механических характеристик грунтов. При отсутствии данных для определения модуля деформации грунта значения модуля деформации принимается по СНиП П-15-05 (прил.2, таб. 1,3).

Расчет оснований по деформациям завершают проверкой допустимости вычисленной осадки. Расчетные значения осадок, абсолютные и относительные, должны удовлетворять предельным значениям, приведенным в СНиП П-15-05 (табл.16).

При наличии близко расположенных фундаментов необходимо учитывать их взаимное влияние на величину осадки. В этом случае требуется определить величину дополнительного давления от соседних фундаментов по оси рассчитываемого фундамента.

Последним этапом выполнения данного раздела дипломного проекта является объяснение производства работ по устройству оснований и фундаментов. В этом разделе описывают различные виды производства работ и перечисляют рекомендуемые типы механизмов для их выполнения.

В расчетно-пояснительной записке следует указать, как производят рытье траншей, котлованов и зачистку их дна, монтаж блоков фундаментов и стен подвала, как устраивают вертикальную и горизонтальную гидроизоляцию, производство работ в условиях высокого стояния УГВ, закрепление слабых грунтов, возможную замену грунтов основания, песчаную подготовку для сборных фундаментов, обратную засыпку пазух, как осуществляют планировку площадки и отмостку вокруг здания.

В зависимости от грунтовых условий строительной площадки должны быть указаны соответствующие меры по сохранению естественной структуры грунта основания при отрывке котлована.

На чертеже необходимо показать схему производства работ с расстановкой оборудования, размеры котлована, крутизну его откосов, детали крепления котлована, раскладку фундаментных блоков и участки монолитной кладки, развертку фундаментов, схему гидроизоляции фундамента и подвала и другие детали.

5. Выбор окончательного вида и параметров фундаментов осуществляют на основании технико-экономического сравнения рассматриваемых вариантов.

Оптимальное решение конструкции фундамента выбирают при сравнении нескольких вариантов и с учетом опыта возведения подобных зданий и сооружений в аналогичных инженерно-геологических условиях строительства. Варианты фундаментов сравнивают сопоставлением технических, производственных и стоимостно-экономических показателей.

Для определения стоимости фундаментов по каждому варианту необходимо установить объем основных работ, включая отрывку котлованов и траншей, устройство их крепления, шпунтовые ограждения, работы по водопонижению, искусственное закрепление грунтов, стоимость материалов и работ.

Объектами сравнения могут быть фундаменты сооружения в целом, отдельный фундамент, метр ленточного фундамента и т.д.

При сравнении стоимости вариантов фундаментов пользуются укрупненными измерителями стоимости работ по устройству фундаментов [таблица 1].

Таблица 1.

Ориентировочные укрупненные измерители стоимости работ фундаментов

№№ п/п	Наименование работ	Наименование Сборника цен	Сметная стоимость прямых затрат для фундаментов, руб.
1.	Фундаменты из бутового камня, м^3	524-ПИ-1-АС в ценах 1982г	Ленточные -17,3 Столбчатые -18,5
2.	Стены подвала из бутового камня, м^3		-17,7
3.	Фундаменты из бутобетона,м^3		Ленточные -20,2 Столбчатые -25,0
4.	Стены подвала из бутобетона, м^3		-21,5
5.	Фундамент из монолитного бетона, м^3		Ленточные -21,2 Столбчатые -25,7
6.	Фундамент монолитный железобетонный, м^3		-21,4
7.	Сборный фундамент из бетонных полнотелых блоков, м^3		Монтаж -4,61 Стоимость конструкций -37,2
8.	Сборный фундамент из железобетонных полнотелых блоков, м^3		Монтаж -4,61 Стоимость конструкций -45,62
9.	Подготовка из тощего бетона, м^3		-19,3
10.	Железобетонные забивные сваи длиной 6м, м^3		Погружение -16,4 Стоимость сваи 41,9+ ар- матура 17,3 =75,6
11.	То же, длиной 10м		29 .3+46,2+17,3= 92,8
12.	То же, длиной 14м		28,6+46,2+17,3= 92,1
13.	Погружение деревянных свай длиной 7м, м^3		52,5
14.	То же, длиной больше 7м		62,0
15.	Набивные бетонные сваи, м^3		22,3+45,4= 67,9
16.	Набивные железобетонные сваи, м^3		22,3+45,4+76,4= 144,1

Примечания: 1. В целях определения фактической стоимости необходимо данные цены умножить на коэффициент индексации на момент выполнения проекта.

2. В настоящей таблице приведены ориентировочные (укрупненные) стоимости. Более подробные расчеты положительно скажутся на оценке дипломного проекта студента.

При сравнении вариантов можно пользоваться материалами, представленными в таблице 2. «Сравнение стоимости вариантов фундаментов».

Таблица 2.

Сравнение стоимости вариантов фундаментов

Номер варианта	Работа	Единица	Объем работы	Цена, Руб.	Сумма, Руб.	%	Примечание
1 вариант (фундамент мелкого заложения)
П вариант (свайный фундамент
Всего:

6. Графическая часть раздела «Основания и фундаменты»

Выполнение графической части раздела «Основание и фундаменты» осуществляют параллельно с выполнением расчетов, объем последней зависит от специализации дипломника и составляет от 1 до 4 листов формата А-1. В случае неспециализации студента по данному разделу используют типовую схему размещения графической части на одном листе согласно нижеприведенного образца листа.

1 – разрез здания; 2 и 3 – планы фундаментов по 1 и П вариантам; 4 – раскладка стеновых блоков; 5 – сечение фундаментов по П варианту; 7 – отдельные детали фундаментов или крепления котлована; 8- расчетная схема фундамента; 9 – схема расчета осадок; 10 – таблица расчета осадок; 11 – таблица технико-экономического сравнения вариантов; 12- примечания; 13 – угловой штамп.

Рисунок Примерная компоновка чертежа в общем случае графической части раздела «Основания и фундаменты ДП»

В случае специализации дипломника по основаниям и фундаментам, количество листов и виды отдельных узлов и элементов определяют по согласованию с руководителем дипломного проекта.