Выполняем расчет металлической колонны.

Выполняем подбор сечения колонны.

Максимальные усилия в стойке равны N=151,9 кН, М_y=146 кН м

Принимаем сквозное сечение из швеллеров №20.

Геометрические характеристики поперечного сечения:

- площадь

А=2340х2=4680 мм² =46,8 см²

- ширина сечения b=300 мм

- координаты центра тяжести z_o=20,7 мм

Определяем у_о , мм, по формуле [8]

у_о=(b/2-z_o) , (26)

у_о =(300/2-20,7)=129,3 мм

Момент инерции швеллера, относительно собственных осей принимаем I_y1=86 см⁴

Момент инерции сечения I_y , см⁴ , определяем по формуле [8]

I_y=I_y1+A х y_o² , (27)

где А – расчетная площадь сечения, см.

I_y =86+46,8 х 12,93²=7,91х10³ см⁴

Момент сопротивления сечения W_y , см³, определяем по формуле [8]

W_y=I_y / 0,5 х b , (28)

W_y =7,91х 10³/0,5х 30=527,35 см³

Проверяем прочность стойки по формуле [8]

(29)

где R - расчетное сопротивление стали.

n, с_y - коэффициенты, учитывающие степень развития пластический деформаций в зависимости от формы поперечного сечения.

Так как условие выполняется, то прочность стойки обеспечена.

Выполняем расчет на устойчивость стойки.

Расчетные длины стойки равны L_x=9600 мм, L_y=9600 мм

Радиус инерции сечения по оси х составляет i_x=72,4 мм

Определяем радиус инерции сечения по оси y i_y , см, по формуле [8]

i_y= , (30)

i_y = = =13 см

Определяем гибкость стойки λ_х , λ_y по формуле [8]

λ_х=L_х/ i_x , (31)

λ_х =9600/72,4=133

λ_y=L_y / i_y , (32)

λ_y =9600/130=74

Для отдельной ветви принимаем i_y1=22 мм, l=800 мм

λ_y1=l / i_y1, (33)

λ_y1=800/22=36,364

Для планки принимаем b_s=8 мм, h_s=200 мм

Определяем момент сечения I_s , см⁴ , по формуле [8]

I_s=b_s х h_s³/12 , ( 34)

I_s =8 х 200³/12=533, 33 см⁴

Приведенная гибкость при

n=I_y1(b-2хz_o)/I_sх_l , (35)

n =86(300-2х20,7)/533,333х800=0,052

1/n , (36)

1/0,052=19,185

Определяем эффективную гибкость стойки λ_ef по формуле [8]

λ_ef= , (37)

λ_ef = =82,309

Определяем условную приведенную гибкость λ_ef1 по формуле [8]

λ_ef1=λ_ef х , (38)

где E – модуль упругости, МПа.

λ_ef1=82,309х =2,667

Относительный эксцентриситет m определяется по формуле [8]

m=M_y хA/NхW_y , (39)

m =146х4680/151,9х527,35=8,53

Коэффициент продольного изгиба φ_e=0,9

Проверяем устойчивость стойки σ, МПа, по формуле [8]

σ=N/ (φ_e х A) , (40)

σ =151,9/ (0,9х46,8)=36 МПа

σ < R_y х γ_c=210х0,95=199,5 МПа

Устойчивость обеспечена.

Производим конструирование базы колонны.

Определяем требуемую площадь плиты базы колонны А_пл.тр , см² , по формуле [8]

А_пл.тр.= N/ R_b х γ , (41)

А_пл.тр.=1520/0,85х1,2=1490 см²

Принимаем плиту размером 600х300мм площадью А_пл=1800 см².

Толщину плиты t_пл , см, определяем по формуле [8]

t_пл , (42)

t_пл =1 см

Принимаем плиту толщиной 12 мм.

Прикрепление траверсов к колонне выполняется полуавтоматической сваркой в углекислом газе сварочной проволокой Св08Г2С. Толщину траверс принимаем равной 10мм, высоту 400мм.

3. ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Технологическая карта на устройство фундаментов на буронабивных сваях

Область применения

Технологическая карта выполняется на производство работ по устройству буронабивных свай на глубину 6 м, диаметром 300мм с искусственным закреплением грунтов глинистым раствором. Такого типа сваи применяются для промышленных зданий в водонасыщенных грунтах, а также при устройстве свайного основания вблизи существующих зданий, где применение забивных свай невозможно.

В состав работ рассматриваемых картой входят:

- бурение скважин;

- подача глинистого раствора в скважину;

- бетонирование буронабивной железобетонной сваи с подачей бетонной смеси краном.

Работы ведутся буровым агрегатом марки УРБМ-ЗАМ и автомобильным краном КС-2561E. Работы выполняются в одну смену, в летнее время года.

Организация и технология строительного процесса

До начала производства работ по устройству буронабивных железобетонных свай должны быть выполнены следующие работы:

- отрывка котлована;

- устройство подъездных дорог к объекту;

- прокладка и подключение временного водопровода;

- выполнена временная электролиния с установкой прожекторов по периметру котлована с подключением силовых распределительных щитков;

- выноска оси в натуру с закреплением их на обноске;

- смонтирован трубопровод для подачи глинистого раствора из труб диаметром 20мм с отводами;

- доставка на площадку необходимое оборудование, инвентарь, приспособ

ления и бетонированная глина на весь объем работ;

- устройство административно-бытовых помещений;

- навесы для конструкций и кладовая для инструмента и приспособлений.

Размещение на площадке буровых агрегатов, крана, материалов приведено в графической части.

Устройство буронабивных железобетонных свай состоит из следующих основных процессов:

- бурения скважины;

- установки арматурного каркаса;

- бетонирования скважины.

Бурение скважины производится буровым агрегатом УРБМ-ЗАМ с трехшарошечными долотами с промывкой глинистым раствором. К бурению скважины необходимо приступить после установки кондуктора.

Бетонирование скважин производится при помощи автомобильного крана КС-2561Е.

До начала бетонирования краном необходимо установить в готовую скважину арматурный каркас и бетонолитную трубу с наружным диаметром 225мм, с вибробункером емкостью 1,8 м³ для подачи бетонной смеси внутрь каркаса. Бетонолитная труба наращивается секциями на муфтовых соединениях.

Бетонирование стволов свай ведется методом “вертикально перемещающейся трубы”. Укладка бетона ведется с помощью вибратора, жестко прикрепленного снаружи бетонолитной трубы. Его включение в работу следует производить в процессе непрерывной подачи бетона в трубу по мере ее последовательного извлечения, причем нижний торец трубы для исключения перерывов бетонирования должен оставаться погруженным в заполняющую скважину бетонную смесь не менее чем на 1 м.

Бетонная смесь перегружается из автосамосвала в приемные бадьи, которые краном подают к вибробункеру.

Работы по устройству буронабивных свай выполняет бригада из 3 звеньев, общей численностью 6 человек:

звено №1: машинист 6 разряда –1

монтажник 4 разряда - 1

звено №2: бурильщик 6 разряда –1

бурильщик 4 разряда –1

звено №3: бетонщик 4 разряда –1

бетонщик 2 разряда –1

По окончанию бурения следует проверить фактические размеры и отметки устья забоя и расположение скважины в плане.

Укладываемая в набивные сваи бетонная смесь должна иметь осадку конуса 18-20 см.

После набора прочности бетона свай производятся работы по устройству ростверков. В качестве опалубки используются деревянные щиты из досок толщиной 25 мм.

После проверки и приемки смонтированной опалубки устанавливается арматура ростверка. Монтаж арматуры ведется укрупненными элементами (каркасами). При установке арматуры должны быть обеспечены предусмотренная проектом толщина защитного слоя (20мм) и расстояние между рядами арматуры. Необходимую толщину защитного слоя обеспечивают бетонными прокладками, которые остаются после бетонирования в теле фундамента. Приемку смонтированной арматуры оформляют актом на скрытые работы.

Перед началом бетонирования ростверка проверяется соответствие проекту опалубки, арматуры, правильность устройства основания. Перед бетонированием опалубки его очищают от грязи и строительного мусора. Примерно за час до укладки смеси деревянную опалубку обильно смачивают.

Бетонную смесь следует разгружать в опалубку как можно ближе к месту укладки. Она подается бадьей с помощью крана. Бетонную смесь укладывают слоями 20-40 см. Уплотнение бетонной смеси производится глубинным вибратором с углублением его в ранее уложенный слой на 5-10 см. Шаг перестановки вибраторов не должен превышать 1,5 радиуса их действия.

При летней температуре твердеющий бетон должен быть защищен от пря-

мых солнечных лучей и ветра мокрыми опилками, полимерными пленками.

Чтобы исключить механические повреждения свежеуложенного бетона, запрещаются движение людей, установка лесов до достижения бетоном прочности не менее 1,5 МПа. Движение по забетонированной поверхности автотранспорта и других машин запрещается до достижения бетоном проектной прочности.

Загруженность конструкции расчетной нагрузкой допускается лишь после достижения бетоном проектной прочности.

Снятие опалубки производиться при достижении бетоном 50% проектной прочности.

Требования к качеству и приемке работ указаны в таблице 5

Таблица 4 – Контроль качества выполняемых работ

Наименование операций, подлежащих контролю		Контроль качества выполнения операций
Производителем работ	Мастером	Состав	Инструмент, способ	Время	Привлек. службы
1	2	3	4	5	6
подгото-вительные работы	-	достаточность размеров котлована, правильность его расположения (привязка к разбивочным осям). Отметки дна котлована	визуально, рулетка металлическая, отвес строительный, нивелир	до начала бурения скважин	-
		качество выполнения разбивки главных осей здания	теодолит, рулетка металлическая	до начала детальной разбивки
		качество разбивки свайных рядов и мест бурения		до начала бетонирования
-	установка арматур-ного каркаса	размеры каркаса, диаметр стержней, правильность установки	визуально, метр складной металлический	до начала бетонирования	-

Продолжение таблицы 4

1	2	3	4	5	6
-	укладка и уплотнение бетонной смеси	подвижность бетонной смеси. Технология укладки бетонной смеси, правильность уплотнения, толщина слоев укладываемой смеси, скорость подъема бетонолитной трубы и вибробункера. Достаточность уплотнения	визуально, конус СтройЦНИИЛ, пресс (ПСУ-500)	в процессе бетонирования	-

Расчет затрат труда, машинного времени выполняем по таблице 5.

Таблица 5 – Калькуляция затрат труда, машинного времени

Наименование работ	Обоснование	Единица змерения	Объем работ	Норма врем. на ед. изм., чел.-ч, маш.-ч	Затраты труда на весь объем работ, чел.-дн, маш.-смен
1	2	3	4	5	6
Бурение скважин диаметром 300мм агрегатом УРБ-ЗАМ в грунте 2 группы	Е5-53-1	м	24	0,43 0,4	10,32 9,6
Установка в скважину арматурного каркаса	Е5-61-1	каркас	4	3,29 3,3	13,2 1,5
Бетонирование скважин с установкой бетонолитной трубы с вибробункером	Е5-62-1	м3	2,16	0,66 0,36	1,42 0,77

Продолжение таблицы 5

1	2	3	4	5	6
Устройство щебеночной подготовки	Е8-3-2	м3	19,2	1,06 0,08	20,35 1,54
Установка опалубки ростверка	E6-8-1	100 м2	0,158	104,72 0,72	16,55 0,114
Установка арматурного каркаса	E5-61-1	каркас	4	3,29 3,3	13,16 13,2
Укладка бетонной смеси	E5-62-1	м3	1,7	0,66 0,36	1,122 0,612
Разборка опалубки	E6-8-1	100 м2	0,158	104,72 0,72	16,55 0,114

Потребность в машинах, оборудовании, инструментах, инвентаре и приспособлениях приведена в таблице 6, в основных конструкциях и полуфабрикатах - таблица 7.

Таблица 6 – Потребность в машинах, оборудовании, инструментах, инвентаре

Наименование	Тип	Марка	Коли-чество	Техническая характеристика
1	2	3	4	5
Буровая установка	на автомашине	УРБ-ЗАМ	1
Кран	автомобильный	КС-2561Е	1	-
Глинонасос	-	II-ГР	1	производительность 200л/мин
Гидромолот	-	СО1-82	1	-
Автосамосвалы	автомобильный	МАЗ-205	2	грузоподъемность 6 т
Долото трехшарошечное	-	№24	1	-
Бетонолитные стальные трубы	-	-	9 п.м.	диаметром 225мм
Вибробункер	-	-	1	емкость 1,8 м3
Вибробадья	-	-	1	емкость 0,8 м3
Кондуктор	-	-	2	диаметром 400мм
Вибратор глубинный	-	ИВ-47	1	-
Опорные хомуты	-	-	4	-
Кувалда	-	-	2	масса 6 кг
Лом строительный	-	-	2	-

Продолжение таблицы 6

1	2	3	4	5
Лопата совковая	-	-	2	-
Отвес	-	-	1	масса 400-600г
Рулетка стальная	-	-	2	длина 20м
Метр складной	-	-	1	-
Строп четырехветвевой	-	-	1	-
Трансформатор понижающий	-	-	1	напряжение 220/360 В
Каска защитная	-	-	18	-
Пояса предохранительные	-	-	2	-
Рукавицы тканевые	-	-	18 пар	-
Ключи гаечные	-	-	2комп л.	-
Шланги прорезиненные высокого давления	-	-	10 п.м.	диаметром 38мм
Вибратор глубинный	-	ИВ-17	2	мощность 0,7 кВт
Бадья	-	-	1	0,5 м3

Таблица 7 – Потребность в основных конструкциях и полуфабрикатах

Наименование	Марка	Единица измерения	Количество
Бетонная смесь	B25	м3	4,32
Бетонная смесь	B15	м3	3, 4
Глина бентонитовая	-	т	0,15
Арматурные каркасы	-	т	0,43
Проволока для временного крепления воронок диаметром 2-3 мм	-	кг	0,8
Щиты опалубки	Щ-1	м2	31,6

На основании калькуляции затрат труда и календарного графика приводятся технико-экономические показатели.

Таблица 8 - Технико-экономические показатели

Наименование	Единица измерения	Количество
продолжительность работ	дни	11
общая трудоемкость работ	Чел-дн	130,9
трудоемкость 1 м3 буронабивной сваи	Чел-дн/м3	0,6
выработка на 1 чел-дн	м3	1,65

При производстве работ по устройству фундаментов из буронабивных свай следует соблюдать требования техники безопасности.

К выполнению свайных работ допускаются рабочие не моложе 18 лет, прошедшие обучение по технике производства свайных работ, а также лица прошедшие медицинское освидетельствование с правом работы на высоте.

До начала работ буровая установка должна быть освидетельствована Госгортехнадзором и с составлением акта о пригодности оборудования к работе.

Рабочие, обслуживающие буровой станок, и подсобные рабочие должны быть обеспечены предохранительными поясами, защитными касками и спецодеждой.

При бурении скважин нахождение людей в зоне разгрузки рабочего органа недопустимо.

Разгрузочные площадки и лестницы мачт буровых станков следует оборудовать надежными ограждениями.

Складирование арматурных каркасов осуществляется на горизонтальной площадке, причем каждую отдельную секцию арматурных каркасов закрепляют с помощью упоров. Складировать арматурные каркасы в несколько ярусов нельзя.

В нерабочее время электроприводов механизмов бурового станка отключают от электросети. Чистка, смазка и ремонт механизмов бурового станка во время работы запрещены. При замеченных неисправностях какого-либо агрегата бурового станка последний должен быть немедленно остановлен для принятия мер по устранению неисправностей.

В процессе контроля качества свай с помощью радиоактивных приборов необходимо соблюдать технику безопасности для работ с источниками излучения.