Дипломная (вкр): Реконструкция областного центра профилактической дезинфекции

2.2 Расчёт и оценка инженерно-геологических условий площадки строительства

Сваи соединены с монолитными ростверками, при этом головы свай заделаны в монолитный ростверк на 50 и более мм. Выпуски арматуры свай заделаны в бетон ростверков в среднем на 500 мм.

Расчетная нагрузка на сваю длиной 3,5 м проектировщиками принята - 20 тс.

Обмазочная гидроизоляция на поверхности свай при их погружении полностью разрушилась.

Под ростверками наружных и внутренних стен выполнена подушка из бетона толщиной 100-120 мм.

Монолитные железобетонные ростверки бетонировались по месту.

Арматурные каркасы ростверков изготавливали в заводских условиям.

Соединение каркасов между собой по длине выполнялось в нахлестку, длина которой 300 мм.

Для бетонирования ростверков применяли бетон нормальной плотности класса В 12,5 и маркой по водонепроницаемости III по ГОСТ 12.730. 5.

Рельеф местности вокруг здания спокойный. Визуальный осмотр по периметру здания показал, что неравномерной просадки оснований и повреждения фундаментов не обнаружено,

Вокруг здания оздоровительного центра выполнена отместка толщиной 20-30 мм и шириной до 0,8 м по щебеночной подготовке, толщина которой составляет 100 мм.

За условную отметку 0,000 принят уровень чистого пола первого этажа (См. план первого этажа), что соответствует абсолютной отметке на генплане 138.0 м.

Проведенное мною исследование оснований свайных фундаментов показало, что результаты моих испытаний грунтов очень близки с результатами, полученными 15 лет назад группой геологических изысканий, и проведенными изысканиями, которые были выполнены в январе 2003 г. лабораторией "Гомельгеосервис".

Поэтому результаты их изысканий непосредственно на площадке (пятне) застройки здания центра мы приняли за основу. Для нас наибольший интерес представляют скважины №№ 1 и 4, которые дают необходимые для расчетов данные о грунтах, залегающих под пятном застройки и на которых расположено свайное поле здания (см. схему).

Все скважины пробурены на глубину 10 м. Кроме того, на расстоянии 1,0 - 1,5 м от вышеперечисленных скважин перед их бурением выполнено ударно-вибрационное зондирование. Разрезы скважин приведены на схемах.

Вокруг здания оздоровительного центра в геологическом строении территории производства изысканий принимают участие следующие отложения:

1 С поверхности земли на площадке вокруг здания залегают технические насыпные грунты на глубину 1,5-1,8 м, Состоящие из строительного мусора, пылеватых песков и супеси.

2 Техногенные насыпные грунты подстилают супесью пластичной, прослойками песка влажного (до 200 мм) на глубину 0,8-2,6 м.

3 Супесь пластичную подстилает супесь твердой консистенции с прослойками песка ( до 200 мм) с включениями гравия и гальки до 15%. Мощность твердой супеси 5-6,5 м.

Ниже твердой супеси на глубине 8,9-9,4 м залегают мелкие прочные водонасыщенные пески.

На площадке под строительство здания Гомельского областного центра профилактической дезинфекции всеми скважинами встречены подземные воды на абсолютным отметках 128.28-128.64 м.

Подземные воды приурочены к мелким пескам. Водовмещающими грунтами являются пески.

Химический анализ подземный вод показал, что они обладают средней степенью агрессивности к бетону нормальной плотности марки W [4].

Проанализировав результаты зондирования и лабораторных испытаний грунтов на площадке под зданием оздоровительного центра, выделено пять основным инженерно-геологических элементов (ИГЭ).

ИГЭ-1 - насыпной техногенный слой, грунты слабые:, в качества оснований под фундаменты служить не могут.

ИГЭ-2 - супесь пластичная средней прочности, с прослойками влажного песка, в качестве оснований под фундаменты служить не может.

ИГЭ -3 - супесь средней прочности, твердой консистенции с прослойками песка, гравия и гальки, может служить в качестве оснований под фундаменты.

ИГЭ -4 - супесь очень прочная.

ИГЭ-5 - песок мелкий прочный насыщенный водой.

Нормативное и расчетные характеристики грунтов для выделенный ИГЭ приведены в таблице 2.

Таблица - 2 Прочностные и деформационные характеристики грунтов

2.3 Расчет основания и фундамента

2.3.1 Определение несущей способности оснований и фундаментов

В результате визуального обследования и обмеров фундаментов здания было установлено, что они выполнены свайными: забивные железобетонные сваи круглого сечения диаметром D = 300 мм, с шагом 1000 - 1200 мм. Длина свай 2 м.

По данным скважин 1 и 4 (которые наиболее близко расположены к обследуемому зданию) инженерно-геологического разреза, можно предположить, что в качестве несущего слоя принят слой № 4 (супесь очень прочная). Мощность слоя 5 - 6,5 м, с глубиной поверхности слоя 2,6 м. Длина сваи L = 3,5 м.

2.3.2 Определение несущей способности оснований для внутренней несущей стены

Нагрузки на сваю с участка стены длиной 1,2 м

Примечание. В расчёте не учитывается нагрузка от фермы покрытия и кровли, т. к. она передаётся на продольные стеиы:Р=1/2Ьч+О/2=6*3*1,471+1,25=29,94кН

Нагрузка на сваю - N = 324 кН.

Проверяем два условия работы свай:

1) сваи-стойки (Il = -1,29 < 0; Е = 66 МПа > 50 МПа);

2) висячие сваи.

1) несущая способность сваи-стойки определяется по формуле:

;

К = 20000 кПа;

А = П*r2 = 3,14*0,152 = 0,07 м2 ;

=1.= 1*20000*0,07 = 1400 кПа.

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю:

= 1400/1,4 = 1000 кН >> N = 324 кН,

что значительно больше нагрузки, действующей на основание.

2) несущая способность висячей сваи определяется по формуле:

,

А = П*r2 =3,14*0,152 = 0,07 м2;= 2*П*г = 2*3,14*0,15 = 0,94 м.

Для супеси средней прочности

z1=2,2 м f1 = 43,2 кПа;

для супеси очень прочной

z2= 3,0 м Г2 = 48 кПа

R = 7500 кПа;=l(l*7500*0,07 + 0,94*(43,2*0,8 + 48*0,5) = 580 кПа.

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю:

Р = Fd/ = 580/1,4 = 414 кН > N = 324 кН - условие выполняется.

При устройстве кровли по деревянным стропилам основная нагрузка будет передаваться через внутреннюю несущую стену, тогда N = 324 + 1,471*3*6 = 350 кН < 414 кН условие выполняется.

2.3.3 Определение несущей способности оснований и фундаментов

Нагрузка в точке пересечения осей «9 - В» составит по 100 кН в уровнях перекрытий над первым, вторым и третьим этажами.

Наибольшая нагрузка приходится на точку пересечения осей «9 - Г». Полная нагрузка на сваю в этой точке N = 3*100 + 101 =401 кН<414 условие выполняется.

Выводы:

1. По результатам расчёта видно, что минимальной длины сваи L 2 м будет достаточно;

2. Необходимая прочность грунтов основания после увеличения нагрузки будет обеспечена.

2.3.4 Определение несущей способности стен и простенков

Проверку прочности проводим для наиболее загруженного простенка, имеющего наименьшую площадь сечения. Это простенки первого этажа: по осям «А» и «В»; Для первого случая площадь сечения простенка:

А = 0,51*0,13+ 0,38*0,38-0,21 м2.

Расчётная высота стены:= 0,9*2,93 = 2,64 м.

Гибкость простенка:

= 2,64/0,38 = 6,94.

Коэффициент продольного изгиба для всего сечения в средней трети высоты стены (сечение I-I):

= 0,94;

В сечении I-I:

= 0,94 + [(1 - 0,94)*(1,05 - 0,25) / 1,05] = 0,98.

2.3.5 Сбор нагрузок на простенок

1.   Расчётная нагрузка от веса кровли и покрытия: Nl =15,96 кН;

2.   Нагрузка от каменной кладки (Н = 12,6 м ):

N2 = 1,1*(2,83*12,6 -1,8*1,565)*0,51*18 = 331,63 кН;

3.   Нагрузка от простенка между сечениями I-I и П-П (Н = 0,8 м, b = 0,38м):

N3 = 1,1*1,1*0,51*1,03*18 =11,44 кН;

Грузовая площадь, с которой передаётся нагрузка на простенок с покрытий и перекрытий:

Агр.= 2,83*2,85 = 8,22 м2.

5.       Нагрузка с междуэтажных перекрытий:

Fпер. = (16*1,2 + 9*1,1)*5,19 = 151 кН;

6.        Нагрузка от остекления:

Fост. = 10,56*0,4 = 4,22 кН;

Продольная сила в сечении I-I: NI-I = 30 + 17,1 + 49,2 + 151 = 247,3 кН; Продольная сила в сечении II-II: NII-II = 247,3 + 3 = 250,3 кН.

Изгибающие моменты от нагрузки с перекрытия, при глубине заделки плиты с = 250 мм:

С/3=250/3 = 8,3>7см.

М = 151*(0,25 - 0,07) = 27,18 кН*м.

а) в сечении I-I:              МI-I = 27,18*2,9 / 3,15 = 25,02 кН*м.

б) в сечении П-П:          Мп-п = 27,18*2,1 / 3,15 = 18,12 кН*м.

Проверка прочности простенка

Таким образом, в сечении I-I прочность простенка не обеспечена. Требуется усиление всех простенков первого этажа.

Наибольший эксцентриситет ео = 0,11 < 0,35*0,38 = 0,13. Следовательно, расчёт по раскрытию швов кладки не надо производить.

2.3.6 Проверка несущей способности участка внутренней несущей стены первого этажа

Рассматриваем участок стены минимальной длины 1 = 1500 мм, при толщине внутренней стены  = 380 мм.

Площадь сечения: А = 1,5*0,38 = 0,57 м2.

Расчётная высота стены: Lo = 0,9*2,93 = 2,64 м.

Гибкость стены: = 2,64 / 0,38 =6,94.

Коэффициент продольного изгиба для всего сечения: = 0,94;

Нагрузка на стену:

Грузовая площадь, с которой передаётся нагрузка на стену:

Агр. = 2,5*6 = 13 м2.

Нагрузка с междуэтажных перекрытий: Fпер.=(16*1,2 + 9* 1,1)*13= 378 кН;

Продольная сила в сечении: N = 30 + 1,1*0,57*6,3*18 + 378 + 25 = 504 кН;

= 1*0,94* 1,8* 103*0,57 = 964 > N условие выполняется.

2.3.7 Определение несущей способности сборных железобетонных перемычек первого этажа

Расчётная длина перемычки 1 = 1,35 м.

Расчётная нагрузка с плиты перекрытия на перемычку с учётом веса плиты:= 12*1,2+ 9*1,1 =24,3 кН/м.= 120 мм; h = 220 мм; В20; RB = 11,5 МПа; А - II; 1Æ18; As = 2,545 см2; Rs = 280 МПа.

Расчётный момент:

М = q*l2 / 8 =24,3*1,352 / 8 = 5,54 кН*м.

а = 27 мм; h0 = 220 - 27 = 193 мм;

= 280*2,545* 10-4/ 11,5*0,12*0,193 =0,27;

Во = *(1- /2)- 0,27*(1-0,27 / 2) = 0,23;= Bo*RB*b*ho2 = 0,23*11,5*106*0,12*0,1932 = 11,8 кН*м.

М = 5,54 < Мu = 11,8 условие выполняется - несущая способность перемычек обеспечена.

2.3.8 Определение несущей способности сборных железобетонных плит перекрытия первого этажа

Расчётная длина плит l =5,98 м; b = 1,19 м; В15; RB = 8,5 МПа; А-II; 7Æ12; As = 7,92 см2; Rs = Rsc = 280 МПа; сетка Æ4; Аs = 0,5 см2; а = 20 мм; в'п= 1190 мм; b = 326 мм; h'п = 40 мм.

Расчётная нагрузка на плиту перекрытия:= (4*1,2 +2,1 *1,1)*6 = 43 кH/м.

Расчётный момент:

М = q*l2 / 8 = 43*62 / 8 = 194 кН*м.

М < Ми = Мх + Мсв;= RB*b*x(ho - 0,5*);

Мсв=0,8*RBh'п*(b’n - b)( h0 - 0,5*h'п).

= h - a - 220 - 20 = 200 мм;

= (RS*AS - RscAs') / RB*b*ho = 280*(7,92 - 0,5) / 8,5*0,326*0,2 - 0,375;

= 0,375*0,2 = 0,075 м = 7,5 см.= 8,5*0,326*0,075*(0,2 - 0,5*0,075) = 34 кН*м;

Мсв = 0,8*8,5*0,04*(l, 19 - 0,326)(0,2 - 0,5*0,04) - 42 кН*м.

Мu = 34 + 42 = 76 кН*м < M = 194 кН*м

Выводы: условие не выполняется - несущая способность не обеспечена. В качестве плит перекрытия под предложенную нагрузку можно принять плиты ПК8-60.12; ПК8-60.15 серии 1.141 - 1.

2.4 Предложения по демонтажу панелей покрытия

Панели покрытия 2-го этажа подлежат демонтажу, так как необходимо монтировать панели перекрытия смонтировать лестницы на третий этаж.