Отбор конкурентоспособных вариантов оснований и фундаментов Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

, Вестник науки и образования Северо-Запада России, 2017, Т.3, №1

http://vestnik-nauki.ru/ -JSS/]/ 2413-9858

УДК 627.8

ОТБОР КОНКУРЕНТОСПОСОБНЫХ ВАРИАНТОВ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ

Д.О. Алексеева, К.В. Бернгардт

THE SELECTION OF COMPETITIVE VARIANTS OF FOOTINGS AND FOUNDATIONS

D.O. Alekseeva, K.V. Berngardt

Аннотация. Для проектируемого здания в заданных инженерно-геологических условиях существует множество проектных решений оснований и фундаментов, удовлетворяющих расчетам по предельным состояниям. При отборе конкурентоспособных вариантов необходимо для каждого вида произвести трудоемкий процесс проектирования, расчета стоимости и трудозатрат на строительство. Однако на начальном этапе проекта, на стадии исследования инвестиционных возможностей, данные расчеты не только усложнят разработку первичной проектно-сметной документации, но и растянут всю предпроектную стадию. Эту проблему поможет разрешить создание определенной методики, по которой можно вычислить параметры фундамента и его основания, не углубляясь в кропотливые расчеты. Для значений, полученных по алгоритмам каждого типа фундамента, удобно произвести сравнительный анализ, чтобы в дальнейшем определить оптимальное проектное решение.

Ключевые слова: фундамент; основание; алгоритм; параметр; расчет.

Abstract. There are a lot of kinds of footings and foundations for the building project in the given geoengineering conditions, which comply with the critical conditions calculations. It is necessary to design each type of foundations, calculate the cost and labour inputs for the construction in the conditions of selecting the competitive variants. However, these calculations complicate the elaboration of the primary design documentation and prolong the predesign stage in the beginning, when the investment opportunity is being researched. The creation of special algorithm can help solve this problem. This algorithm makes calculating the parameters of footing and foundations possible without painstaking calculations. Comparative analyzing for the numbers, which were produced thanks to the algorithm of each type foundation, would be convenient for the future optimal project determination.

Key words: foundation; footing; algorithm; parameter; calculation.

Введение

Материалы, содержащиеся в разработанном ранее руководстве по выбору проектных решений фундаментов [1], не вполне удовлетворяют решению выше поставленной задачи. Данный документ содержит основные методические положения для осуществления технико-экономической оценки подобранных вариантов, а также наиболее обобщенные сведения целесообразного использования фундаментов. Разрабатываемая методика более детально подходит к процессу отбора конкурентоспособных решений, так как учитывает индивидуальные особенности каждого проектируемого здания.

Разработка алгоритма

При составлении алгоритма необходимо создать области применения каждого вида фундамента. Области представляют собой таблицы и графики, на основании которых по разработанной методике подбираются параметры выбранного фундамента при наличии достоверных исходных данных. Исходными данными являются инженерно-геологические

http://vestnik-nauki.ru/

Вестник науки и образования Северо-Запада России, 2017, Т.3, №1

ISSN 2413-9858

условия строительной площадки, нагрузки, приходящиеся на основания зданий, и глубина заложения по проекту. Стоимость и трудозатраты на возведение намеченных вариантов проектных решений можно определить по приложенным графикам, скорректировав их под особенности своего проекта.

Рассмотрим область применения монолитного ленточного фундамента мелкого заложения на примере песчаного грунта основания. В таблице для песков различной плотности в зависимости от значений нагрузки подобрана минимально возможная ширина подошвы, b min при глубине заложения 2 метра.

Таблица - 1

Нагрузка на основание, кН/м Пески

Крупные Средней крупности Мелкие маловлажные Пылеватые маловлажные

0.45 0.55 0.65 0.45 0.55 0.65 0.45 0.55 0.65 0.75 0.45 0.55 0.65 0.75

100 0.12 0.16 0.19 0.16 0.19 0.24 0.20 0.24 0.34 0.49 0.22 0.26 0.36 0.51

200 0.24 0.30 0.36 0.31 0.36 0.47 0.38 0.46 0.64 0.94 0.41 0.50 0.68 0.98

400 0.45 0.57 0.68 0.59 0.69 0.88 0.72 0.88 1.21 1.76 0.77 0.93 1.27 1.81

600 0.65 0.82 0.98 0.85 0.99 1.27 1.04 1.26 1.73 - 1.10 1.33 1.78 -

800 0.84 1.06 1.27 1.10 1.27 1.63 1.33 1.62 - - 1.39 1.67 - -

1000 1.03 1.29 1.54 1.34 1.55 1.98 1.63 1.98 - - 1.71 - - -

1500 1.46 1.82 - 1.90 - - - - - - - - - -

2000 1.86 - - - - - - - - - - - - -

- указывается ширина подошвы, превышающая 2 метра.

В расчетах по определению величины Ьт;п для каждого сочетания нагрузки и грунта основания были учтены данные нормативов и специальной литературы [2-6].

По данным таблицы сформированы графики Ь = { (К), по которым подбирается необходимая ширина подошвы, Ь в зависимости от значения нагрузки, N и коэффициента пористости грунта, е. Рис. 1 отображает зависимость Ь = { (К) на примере грунта основания в виде крупных песков.

2.5

с 2

'Е

3 1.5

о

3 1

с= го

X

а. 0.5 s

3

0

200 400 600 800 1000 0 0

Нагрузка на фундамент N, кН/ м.

0.45

0.55

0.65

Рисунок 1 - Ширина подошвы b min для грунта основания, сложенного крупным песком

0

0

0

, Вестник науки и образования Северо-Запада России, 2017, Т.3, №1

http://vestnik-nauki.ru/ -^ 2413-9858

Описание алгоритма

Разрабатываемый алгоритм можно разделить на две части:

— Этап определения параметров проектируемого фундамента в зависимости от исходных условий;

— Этап вычисления показателей для дальнейшего сравнения, а именно стоимости и трудозатрат на возведение подобранного фундамента.

Первый этап алгоритма в рассматриваемом примере будет иметь следующий вид:

1. Нахождение необходимой ширины подошвы, Ь по рис. 1 при заданных нагрузках на основание и плотности сложения песков;

2. При глубине заложения ёпр., не равной двум метрам, необходимо скорректировать ширину подошвы прибавляя (отнимая) к (из) Ь значение к, полученное по рис. 2. Значение к устанавливается, исходя из величины нагрузки N и равняется разности значений Ь*, полученных при ё = 2 м. и ёпр.

3.5

2.5

.й

I 2

о

■=[

о

!= 1.5 го

I- 1

3

0.5 О

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400

Нагрузка на фундамент М, кН/м.

1.5м. 2м. 2.5м.

Рисунок 2 - Ширина подошвы Ь* для грунта основания, сложенного крупным песком

Следующим шагом является определение стоимости и трудоемкости строительства фундамента с найденной шириной подошвы Ьпр.

Второй этап алгоритма на примере монолитного ленточного фундамента состоит

из:

1. Нахождения стоимости возведения 1 метра фундамента в зависимости от значений ширины подошвы Ьпр. и глубины заложения ёпр. по рис. 3;

2. Определения трудозатрат на возведение 1 метра фундамента исходя из тех же величин по рис. 4.

http://vestnik-nauki.ru/

Вестник науки и образования Северо-Запада России, 2017, Т.3, №1

5 000 4 500 4 000

ю 3 500 >

зооо

л

" 2 500

I 2 000

о

и 1500 1000 500 0

0.6

0.8

1 1.2 1.4 1.6

Ширина подошвы, м.

1.8

Рисунок 3 - Стоимость возведения монолитного ленточного фундамента в песчаном грунте

30.0

х о

Щ

га о.

X

л

X

со о

25.0

20.0

га о.

о >-

а.

15.0

10.0

5.0

0.0

0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

Ширина подошвы, м.

1.8

■ 1.5

2.5

Рисунок 4 - Трудозатраты на возведение монолитного ленточного фундамента

в песчаном грунте

Для получения общей стоимости и трудоемкости строительства монолитного ленточного фундамента необходимо найденные значения умножить на длину всего фундамента по проекту.

Заключение

Поочередно выполняя пункты алгоритма, при этом опираясь на таблицы и графики с предварительно вычисленными значениями, не составит труда рассчитать фундамент для своих исходных показателей. Таким образом, предлагаемый метод подбора параметров будущего фундамента, его стоимости и трудозатрат на строительство, показанный на примере монолитного ленточного фундамента мелкого заложения, может оказаться полезным и нетрудоемким инструментом при вариантных расчетах фундаментов зданий и их оснований.

, Вестник науки и образования Северо-Запада России, 2017, Т.3, №1

http://vestnik-nauki.ru/ -JSS/]/ 2413-9358

ЛИТЕРАТУРА

1. Руководство по выбору проектных решений фундаментов // НИИОСП им. Н.М. Герсеванова, НИИЭС, ЦНИИПроект Госстроя СССР. М.: Стройиздат, 1984. 192 с.

2. СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений // НИИОСП им. Н.М. Герсеванова. Утвержден 28.12.2010.

3. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.0183) // НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя ССР. Утверждено приказом ЦНИООСП от 01.10.1984 №100. М.: Стройиздат, 1986. 415 с.

4. Механика грунтов, основания и фундаменты / под ред. С.Б. Ухова. М.: Высшая школа, 2004. 556 с.

5. Симагин В.Г. Основания и фундаменты. Проектирование и устройство. М.: Изд-во АСТ, 2008. 496 с.

6. Основания, фундаменты и подземные сооружения (Справочник проектировщика) / под общ. ред. Е.А. Сорочана и Ю.Г. Трофименкова. М.: Интеграл, 2007. 480 с.

REFERENCES

1. Rukovodstvo po vyboru proektnykh resheniy fundamentov [Selection guide design decisions of foundations]. NIIOSP im. N.M. Gersevanova, NIIES, TsNIIProekt Gosstroya SSSR. Moscow: Stroyizdat Publ., 1984. 192 p.

2. SP 22.13330.2011 Osnovaniya zdaniy i sooruzheniy. [Grounds and buildings construction]. NIIOSP im. N.M. Gersevanova. Utverzhden 28.12.2010.

3. Posobie po proektirovaniyu osnovaniy zdaniy i sooruzheniy (k SNiP 2.02.01-83) [Manual for design of foundations of buildings and structures]. NIIOSP im. N.M. Gersevanova Gosstroya SSR. Utverzhdenoprikazom TsNIOOSP ot 01.10.1984 №100. Moscow: Stroyizdat Publ., 1986. 415 p.

4. Mekhanika gruntov, osnovaniya i fundamenty. pod. red. by S.B. Ukhov [Soil mechanics, bases and foundations. Ed. by S.B. Ukhov]. Moscow: Vysshaya shkola Publ., 2004. 556 p.

5. Simagin V.G. Osnovaniya i fundamenty. Proektirovanie i ustroystvo [Bases and foundations. The design and layout]. Moscow: AST Publ., 2008. 496 p.

6. Gorbunov-Posadov M.I., Ilichev V.A., Krutov V.I. i dr. Osnovaniya, fundamenty i podzemnye sooruzheniya. Spravochnikproektirovshchika. pod obshch. red. E.A. Sorochana i Yu.G. Trofimenkova [The bases, foundations and underground structures. Handbook of the designer. Ed. by E.A. Sorochana, Yu.G. Trofimenkova]. Moscow: Integral Publ., 2007. 480 p.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Алексеева Дарья Олеговна Уральский Федеральный Университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург, Россия, бакалавр по направлению «Строительство». E-mail: daril777@mail.ru

Alekseeva Daria Olegovna Ural Federal University named after the first President of Russia BN. Yeltsin. Yekaterinburg, Russia. Bachelor in the field of «Building»

, Вестник науки и образования Северо-Запада России, 2017, Т.3, №1

http://vestnik-nauki.ru/ -JSS/]/ 2413-9358

Бернгардт Константин Викторович Уральский Федеральный Университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург, Россия, старший преподаватель. E-mail: kvbern@mail.ru

Bernhardt Konstantin Viktorovich Ural Federal University named after the first President of Russia BN. Yeltsin, Yekaterinburg, Russia, Senior Lecturer.

Корреспондентский почтовый адрес и телефон для контактов с авторами статьи: 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 17, СТИ, Бернгардт К.В. 8 (912) 280-19-60

Алексеева Д О. 8 (909) 018-11-58