Іі. Порядок проектування. Іі.1. Промислова будівля.

ІІ.1.1. Вихідні дані для проектування.

На основі завдання у пояснювальній записці вказують всі вихідні дані, які наведено у додатку А (за варіантом завдання). Розміри в плані і висоту промислової будівлі студенти беруть з курсового проекту по архітектурі (КП №3), використовуючи план будь якої з секцій (цехів).

ІІ.1.2. Аналіз інженерно-геологічних умов будівельного майданчика.

Для розрахунку основ і фундаментів за граничними станами необхідно володіти розрахунковими характеристиками всіх різновидів ґрунтів виявлених в межах будівельного майданчика.

Основними показниками фізичних властивостей ґрунтів, що визначаються в лабораторних умовах, є: щільність ґрунту , щільність мінеральних часток ґрунту , вологість ґрунту природна і (для пилувато-глинястих ґрунтів) на границях текучості ( ) і пластичності ( ). Ці показники, для кожного виду ґрунту, надано в завданні на курсовий проект.

Основною характеристикою стисливості ґрунтів (у курсовому проекті), є модуль загальної деформації Е_о. Його визначають на підставі значення коефіцієнта стисливості ґрунту .

Для оцінювання будівельних властивостей кожного шару ґрунту визначають додаткові (похідні) характеристики. Їх встановлюють на базі основних показників. На підставі знань набутих студентами минулого семестру, необхідно визначити наступні показники властивостей ґрунтів:

- щільність сухого ґрунту , т/м³;

- питому вагу ґрунту у природному стані , кН/м³;

- питому вагу ґрунту у сухому стані , кН/м³;

- питому вагу мінеральних часток , кН/м3;

- пористість , ч.о;

- коефіцієнт пористості , ч.о.;

- коефіцієнт водонасичення (ступінь вологості) , ч.о.;

- число пластичності і показник текучості , ч.о. (для пилувато-глинястих ґрунтів);

- лабораторний модуль деформації , кПа;

- загальний модуль деформації (для даного класу будівлі - тільки в курсовому проекті), кПа;

- питому вагу ґрунту з урахуванням зважуючої дії води , кН/м³.

Для розрахунку основ будівель і споруд, також необхідно визначити вірогідні значення кута внутрішнього тертя і питомого зчеплення ґрунтів . В курсовому проекті їх визначають за таблицями ДБН В.2.1-10-2009 «Основи та фундаменти споруд».

Для всіх шарів основи (за винятком рослинного шару) за табл. В.1, В.2 [1] визначаються нормативні значення питомого зчеплення ( ) і кута внутрішнього тертя ( ).

За табл. Е.2, Е.3 [1] визначається розрахунковий опір ґрунтів основи .

При розрахунках основ за деформаціями розрахункові значення характеристик приймаються при коефіцієнті надійності по ґрунту .

Отримані дані рекомендується наводити у табличній формі (табл. 2.1).

Оцінювання ґрунтів, як природної основи, здійснюється на підставі отриманих показників за якими встановлюють тип і стан цих ґрунтів. Також слід врахувати, що рослинний шар зрізується і у подальшому використовується при благоустрої міських територій.

Тип пилувато-глинястого ґрунту визначається в залежності від числа пластичності за табл. 11 [2].

Стан пилувато-глинястих ґрунтів встановлюється в залежності від типу ґрунту й показника текучості за табл. 13 [2].

Стан піщаних ґрунтів встановлюється в залежності від крупності піску, коефіцієнта пористості і коефіцієнта водонасичення (ступеню вологості) за табл. 7, 10 [2].

На підставі аналізу фізико-механічних характеристик робиться висновок про придатність кожного шару ґрунту до використання у якості природної основи для фундаменту будівлі, що проектується. При цьому у якості природної основи фундаментів не рекомендується використовувати:

• глинясті ґрунти в текучому і текучопластичному стані;

• піщані ґрунти у пухкому і водонасиченому стані.

Оцінка інженерно-геологічних умов будівельного майданчика містить в собі наступне:

• побудову геологічного розрізу;

• якісну характеристику ґрунтової товщі й оцінку придатності використання інженерно-геологічних елементів (ІГЕ) у якості природної основи.

Геологічний розріз будують у вертикальному масштабі 1:100 на аркуші формату А4.

Рівень ґрунтових вод ( ), як і ґрунтових шарів, передбачається горизонтальним і відкладається від позначки гирла свердловини.

Рельєф майданчика передбачається горизонтальним. Поверхня природного рельєфу ( ) будується по гирлам умовних свердловин, абсолютна позначка яких приймається умовно, але в межах показників для міста Кривого Рогу – 70,0…120,0 м. Товщина шарів відкладається по вісі свердловин, при цьому товщина останнього шару не обмежується.

Умовні позначення ґрунтів основи необхідно зображати у відповідності з ДСТУ Б А.2.4-13:2009. Приклад побудови геологічного розрізу приведений на рис. 2.1.

ІІ.1.3. Вибір глибини закладання підошви фундаменту.

При виборі глибини закладання фундаменту вирішується питання про несущий шар ґрунту і тип основи.

Звичайно, прагнуть приймати якомога меншу глибину закладання підошви фундаменту. Але часто самі верхні шари ґрунтів не відповідають вимогам, які ставляться до ґрунтів основи, тому що вони мають більшу стисливість і незначну несучу здатність.

Тому при виборі глибини закладання підошви фундаменту задача вирішується комплексно з урахуванням:

• конструктивних особливостей будівлі та сусідніх споруд;

• значення та характеру навантажень, що діють на фундаменти;

• інженерно-геологічних умов будівельного майданчика;

• глибини сезонного промерзання та відтавання ґрунтів;

- позначки планування, яка в курсовому проекті приймається на рівні підошви рослинного шару (DL, див. рис. 2.1).

Глибина закладання фундаментів призначається у відповідності з пунктом 7.5 [1].

Мінімальну глибину закладання фундаментів у всіх ґрунтах, крім скелястих, рекомендується приймати не менше 0,5 м, рахуючи від поверхні зовнішнього планування або підлоги підвалу. Фундамент заглиблюють в несучий шар ґрунту не менше ніж на 0,3 м.

Позначка обрізу фундаменту під залізобетонну колону приймається на 0,15 м нижче рівня підлоги.

При визначені глибини закладання підошви фундаменту слід враховувати, що глибина закладення колони в стакан фундаменту в більшості випадків приймається , а глибина самого стакана на 50 мм більше глибини замурування колони - .

Товщина дна стакана приймається не менше 200 мм.

Детальніше конструктивні вимоги викладено у п. ІІ.1.6.

У курсовому проекті, повну висоту фундаменту слід приймати не менше 1,5 м. Висоту фундаменту рекомендується призначати кратною 100 мм.

ІІ.1.4. Визначення розмірів фундаменту в плані.

Розміри фундаменту, як зазначалося вище, рекомендується приймати кратними 100 мм

Висота фундаменту призначається залежно від умов закладання колони, глибини закладання фундаменту.

У курсовому проекті мінімальна глибина закладання визначається тільки виходячи з конструктивних вимог, інженерно-геологічних умов та характеру навантажень. Це пов’язано з тим, що отримані за цих умов значення глибини закладання заздалегідь перевищують максимальну глибину промерзання для м. Кривого Рогу. При цьому, конструктивні вимоги можуть бути призначені викладачем, який є керівником (консультантом) курсового проекту.

Таким чином, висота фундаменту визначається за формулою

, (2.1)

де  — глибина закладання фундаменту, але не менша за  обумовлену, м.

Визначення розмірів прямокутного фундаменту слід вести згідно розділу 3 [3]. Також, приклад розрахунку розмірів фундаменту в плані наведено в розділі 4.5 [10].

ІІ.1.5. Розрахунок осідання фундаменту.

Розрахунок за деформацією основ виконують виходячи з умови

, (2.2)

де  – спільна деформація основи і споруди, яку визначають розрахунком згідно з п. 7.1.9, 7.1.10, підрозділом 8.3 та додатком Д [1]; – граничне значення спільної деформації основи і споруди, що встановлюють згідно з підрозділом 7.9 [1] .

Розрахунок осідання фундаменту в курсовому проекті виконують з використанням розрахункової схеми у вигляді лінійно-деформованого півпростору методом пошарового підсумовування згідно з вказівками додатку Д [1].

Приклад розрахунку осідання фундаменту за цією схемою приведено в розділі 5 [3].

Максимальне граничне значення осідання для даного виду споруди становить 10 см [1, дод. И, табл. И.1].

ІІ.1.6. Конструювання фундаменту.

Конструювання фундаменту містить в собі наступне:

• визначення геометричних розмірів фундаменту (визначення розмірів підколонника, висоти плитної частини фундаменту з розрахунку на продавлювання, призначення розмірів ступеней);

• розрахунок армування плитної частини і підколонника;

• розрахунок підколонника на зминання під торцем колони.

Вихідні дані для розрахунку тіла фундаменту за міцністю:

• основний варіант сполучення розрахункових навантажень;

• розміри в плані підошви фундаменту (з розрахунку основи за деформацією);

• повна висота фундаменту, що визначається глибиною закладання і позначкою обрізу фундаменту;

• поперечний переріз колони.

Незалежно від ґрунтових умов (крім скелястих ґрунтів) під фундаментами влаштовують підготовку: під монолітними — з бетону міцністю 3,5…10 МПа 100 мм завтовшки, а під збірними — з середньозернистого піску 100 мм завтовшки.

Для монолітних фундаментів використовують важкий бетон класів за міцністю при стиску С12/15 i С16/20, а для збірних — не нижче С12/15.

Для замонолічування колон в стакані фундаменту використовують бетон класу не нижче С12/15.

Для армування фундаменту рекомендується використовувати гарячекатану арматуру періодичного профілю класу А400С (А-III). Використання арматури класу Вр-I припускається, коли міцність арматури класу А400C не використовується повністю через обмеження по розкриттю тріщин, а також при конструктивному армуванні підколонника i непрямому армуванні дна стакана.

Розміри в плані плитної частини, в курсовому проекті, слід приймати кратними 100 мм, висоту плитної частини та розміри ступеней – кратними 50 мм.

Проектування фундаменту слід проводити згідно з розділом 4 [4]. Приклад конструювання стовпчастого монолітного фундаменту під залізобетонну збірну колону приведено в [4, приклад 1] і в розділі 7 [3].