Проектирование фундамента одноэтажного промышленного здания в г.Саратов

Графическая часть.dwg

Почвенно-растительный слой
Опорный столбик сеч. 300х300
Колонна сеч. 400х400
Слой раствора толщиной 20 мм
Набетонка толщиной 12 см
Набетонка толщиной 120мм
ФМ-1 низ на отм. -1.500
ФМ-2 низ на отм. -1.500
ФМ-3 низ на отм. -1.500
Схема расположения фундаментов и фундаментных балок
РМ-2 низ на отм. -1.050
РМ-3 низ на отм. -1.050
РМ-1 низ на отм. -1.050
Опорный столбик сеч. 300х250
Колонна сеч. 500х500
Бетонная подготовка В7
Бетоная подготовка В15
Проект выполнен для летнего периода строительства; район строительства - г. Саратов. 2. За отметку 0.000 принят уровень чистого пола. 3. Монолитный ростверк выполнять из тяжелого бетона класса В15. 4. Заделку стыков колонны с фундаментом выполнять из тяжелого бетона класса В15. 4. Набетонку выполнять из тяжелого бетона класса В15. 5. Фундаментные балки укладываются на цементно-песчанном растворе М150.
Фундаменты одноэтажного промышленного здания
инженерно-геологический разрез
схема расположения фундаментов
Инженерно-геологический разрез с вариантами фундаментов
свай сеч. 300х300 мм
Спецификация элементов к схеме расположения фундаментов

05. Расчет свайного фундамента.doc

4. Расчет свайного фундамента под колонну №1 (тип II).
1. Определение глубины заложения ростверка. Выбор размера сваи
В качестве несущего слоя под нижний конец сваи принимаем слой №3. Заглубление сваи в слой №3 при IL=011 (>01 см. п. 7.10 СНиП 2.02.03-85 [2]) должно быть не менее 10 м.
Принимаем свободное сопряжение ростверка со сваей с глубиной заделки оголовка сваи в ростверк – 100 мм.
Тогда требуемая длина сваи:
Принимаем сваи сечением 3030 см длиной 7 м.
Для расчёта используем расчётные нагрузки по первой группе предельных состояний которые определяются путём умножения заданной нагрузки на осреднённый коэффициент перегрузки :
2. Определение несущей способности сваи.
Расчёт свайных фундаментов и их оснований по несущей способности (по первой группе предельных состояний) выполняется на действие расчётных нагрузок с индексом I.
Расчёт производится по прочности материала свай и по несущей способности грунта основания .
Несущая способность висячей сваи определяется по формуле:
где γс=1 – коэффициент условий работы сваи в грунте;
R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;
А – площадь поперечного сечения сваи равна 009 м2;
– наружный периметр поперечного сечения сваи;
γCR γcf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи.
Разбиваем все напластования на слои толщиной м (рис. 4) и находим расстояние от отметки природного рельефа до середины каждого слоя и до нижнего конца сваи.
Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи определяем по табл.1 СНиП 2.02.03-85 [2]: R=7400 кПа.
По табл.2 СНиП 2.02.03-85 [2] определяем расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи:
f1=22 кПа; f2=26 кПа; f3=167 кПа; f4=182 кПа f5=6125 кПа.
По табл.3 СНиП 2.02.03-85 [2]: .
Несущая способность сваи:
3. Определение требуемого количества свай в фундаменте. Определение фактической нагрузки на сваю.
Требуемое количество свай в кусте определяют по формуле:
n=11 – коэффициент перегрузки;
dp=105 м – глубина заложения подошвы ростверка от отметки планировки;
γ0=20 кНм3 – осредненный удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах.
Предварительно площадь ростверка:
здесь a – расстояние между осями свай для висячих призматический забивных свай принимается a=3d=09 м d=03 м – размер поперечного сечения сваи; тогда реально площадь ростверка:
γk=14 – коэффициент надежности;
– расчетная нагрузка на обрез свайного фундамента;
Требуемое количество свай: .
Из конструктивных соображений принимаем ростверк из 6 свай в кусте располагаемых на расстоянии 09 м в осях друг от друга.
Нагрузка с учетом изгибающего момента действующего на крайние сваи:
где Nd – вертикальная сила кН действующая на обрезе фундамента (с учётом );
М=12·112=1344 кН·м – расчетный изгибающий момент в уровне обреза фундамента;
y – расстояние от главной оси до сваи для которой определяется нагрузка;
yi – расстояние от главной оси до каждой сваи.
Проверим выполнение условия:
Условие выполняется поэтому конструируем ростверк для фундамента из 6 свай. Схема расположения свай в кусте и схема ростверка показаны на рис. 5.
4. Конструирование ростверка.
Принимаем ростверк с одной ступенью высотой 300 мм и размерами в плане 2415м. Материал ростверка – бетон класса В15.
5. Определение осадки основания свайного фундамента.
Определение осадки основания фундамента из висячих свай производится как для условного фундамента на естественном основании. Границы условного фундамента: снизу – плоскость АБ походящей через нижние концы свай с боков – вертикальные плоскости АВ и БГ отстоящими от наружных граней крайних рядов свай на расстоянии: сверху – поверхность планировки грунта ВГ где – средневзвешенное расчетное значение угла внутреннего трения грунта.
Определим средневзвешенное расчетное значение угла внутреннего трения:
где – расчетные значения углов внутреннего трения для пройденных сваей слоев грунта толщиной соответственно d1 d2
d – глубина погружения свай в грунт считая от подошвы ростверка.
АБ=ВГ=39 м АВ=БГ=795 м Вусл=33 м; Lусл=42 м.
Давление под подошвой условного фундамента:
Используя эпюру напряжения от действия собственного веса грунта полученную для фундамента мелкого заложения определим ординату эпюры вертикального напряжения от действия собственного веса на уровне подошвы условного свайного фундамента: .
Дополнительное давление под подошвой условного фундамента:
Отношение сторон условного фундамента: .
Задаемся высотой элементарного слоя грунта: принимаем
Результаты расчетов сведены в таб. 7. Расчетная схема на рис. 7.
Осадка основания составляет:
Полученная осадка основания фундамента меньше предельно допустимой. Требования СНиП 2.02.01-83[1] выполняются.

01. Содержание.doc

Оценка характера нагрузок и конструктивных особенностей фундамента
Оценка инженерно-геологических условий
Определение характеристик грунта
Геологический разрез
Заключение по площадке
Фундамент мелкого заложения (I тип).
Определение глубины заложения подошвы фундамента мелкого заложения.
Определение размеров подошвы фундамента
Конструирование фундамента
Определение конечной осадки основания фундамента
Свайный фундамент (II тип).
Определение глубины заложения ростверка. Выбор размера сваи
Определение несущей способности сваи
Определение требуемого количества свай в фундаменте. Определение фактической нагрузки на сваю
Конструирование ростверка
Определение осадки основания свайного фундамента
Определение стоимости вариантов фундаментов
Cвайный фундамент под колонну №1
Cвайный фундамент под колонну №2
Список использованной литературы
Выполнение курсовой работы «Основания и фундаменты промышленного здания» по дисциплине «Основания и фундаменты» направлено на усвоение знаний полученных при изучении теоретической части этой дисциплины и на выработку практических навыков расчета и проектирования оснований и фундаментов.
Расчет производится по методу предельных состояний в соответствии с положениями СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» и СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

07.Расчет фундамента №1.doc

6. Расчет свайного фундамента под колонну №1 (тип II).
Нагрузка на обрез фундамента:
Несущая способность сваи:
1. Определение требуемого количества свай в фундаменте. Определение фактической нагрузки на сваю.
Требуемое количество свай в кусте определяют по формуле:
n=11 – коэффициент перегрузки;
dp=105 м – глубина заложения подошвы ростверка от отметки планировки;
γ0=20 кНм3 – осредненный удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах.
Предварительно площадь ростверка:
здесь a – расстояние между осями свай для висячих призматический забивных свай принимается a=3d=09 м d=03 м – размер поперечного сечения сваи; тогда реально площадь ростверка:
γk=14 – коэффициент надежности;
Требуемое количество свай: .
Из конструктивных соображений принимаем ростверк из 4 свай в кусте располагаемых на расстоянии 09 м в осях друг от друга.
Нагрузка с учетом изгибающего момента действующего на крайние сваи:
где Nd – вертикальная сила кН действующая на обрезе фундамента (с учётом );
y – расстояние от главной оси до сваи для которой определяется нагрузка;
yi – расстояние от главной оси до каждой сваи.
Проверим выполнение условия:
Условие выполняется поэтому конструируем ростверк для фундамента из 4 свай. Схема расположения свай в кусте и схема ростверка показаны на рис. 8.
2. Конструирование ростверка.
Принимаем ростверк с одной ступенью высотой 300 мм и размерами в плане 1515 м. Материал ростверка – бетон класса В15.

03. Оценка инженерно-геологических условий.doc

1. Оценка характера нагрузок и конструктивных особенностей фундамента
В задании приведены расчётные нагрузки по обрезу фундамента для расчёта по второй группе предельных состояний - NII FII и MII. Расчётные нагрузки для расчёта по первой группе предельных состояний NI FI и MI определяются путём умножения заданной нагрузки на осреднённый коэффициент перегрузки n=12.
Конструктивные особенности фундамента оцениваются по принадлежности к зданию конструктивные особенности которого в свою очередь оцениваются по чувствительности к осадкам и возможным последствиям при неравномерных осадках. К конструктивным особенностям фундамента относятся также способ сопряжения фундамента с колонной отметка обреза фундамента. Наличие стакана или анкерных болтов влияющих на высоту фундамента.
Здание каркасное одноэтажное с железобетонным колоннами. Железобетонные колонны замоноличиваются в стакан фундамента.
По СНиП 2.02.01-83 [1] принимаем:
Предельная величина осадки ;
Относительная разность осадок (ΔSL)U = 0002.
Оценка инженерно-геологических условий
1. Определение характеристик грунта
Удельный вес грунта:
где ρ – плотность грунта; g=980665 мс2 – ускорение свободного падения.
Удельный вес частиц грунта:
где ρs – плотность частиц грунта.
Число пластичности:
где wL – влажность грунта на границе текучести wp – то же на границе раскатывания (пластичности).
Показатель текучести:
где w – природная влажность грунта.
Коэффициент пористости грунта:
Степень влажности грунта:
где γw=10 кНм3 – удельный вес воды.
Коэффициент относительной сжимаемости:
где m0 – коэффициент сжимаемости.
Модуль деформации грунта:
где – коэффициент Пуассона:
=03 – для песков супесей
=035 – для суглинков
Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды:
Расчет характеристик грунтов основания
Результат расчета всех характеристик грунтов сведен в табл. №5.
Почвенный слой. При разработке котлована подлежит срезке и использованию для рекультивации земель.
Слой №1 - пески пылеватые. По модулю деформации первый слой относится к среднесжимаемым грунтам.
Слой №2 – супеси. Второй слой по показателю текучести классифицируется как пластичный. Так как Е=1429 МПа слой является среднесжимаемым.
Слой №3 – глины. Третий слой по показателю текучести находится в полутвердом состоянии. Так как Е=1300 МПа слой является среднесжимаемым.
Таблица №4. Физико-механические характеристики грунтов по данным лабораторных исследований
Таблица №5. Физико-механические характеристики грунтов полученные расчётом
2. Геологический разрез.
3. Заключение по площадке.
Природный рельеф площадки строительства спокойный. Грунты основания имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием пластов. Сжимаемость слоев средняя все они могут служить естественным основанием (Е>5МПа) искусственное усиление не требуется.
Первый слой толщиной 36 м представлен пылеватыми песками коэффициент пористости е 08 (е = 074) плотность сложения – средняя модуль деформации Е=929МПа.
Второй слой толщиной 29 м представлен супесями коэффициент пористости е 08 (е = 064) плотность сложения – средняя модуль деформации Е=1429МПа.
Третий слой представлен глиной модуль деформации Е=1300МПа.
Фундаменты мелкого заложения с небольшими нагрузками можно заложить в пределах слоя пылеватых песков. Грунтовые воды залегают на отметке +610 00 м и не повлияют в этом случае на выбор типа фундамента.
При использовании в качестве основания глин залегающих на отметке +57100 м и ниже уровня подземных вод значительно повысится стоимость и трудоемкость фундаментных работ. В этом случае целесообразно рассмотреть вариант свайного фундамента.
При больших нагрузках на фундаменты в качестве несущего слоя можно использовать слой №2 и слой №3.

04. Расчет фундамента мелкого заложения.doc

3. Расчет фундамента мелкого заложения под колонну №3 (тип I).
1. Определение глубины заложения подошвы фундамента мелкого заложения.
Принимаем в качестве несущего слоя слой №1 – пески пылеватые. Обрез фундамента на отметке –0150 м. Глубина заложения фундаментов назначается в соответствии с п.п. 2.25-2.33 СНиП 2.02.01-83 [1].
Нормативная глубина сезонного промерзания:
где d0=028 м (для песков мелких и пылеватых) Мt=395 – безразмерный коэффициент.
Расчетная глубина сезонного промерзания при Мt=395 для здания без подвала с полами по грунту и температуре воздуха в помещении коэффициент kh=054:
где kh=054 – коэффициент учитывающий влияние теплового режима сооружения.
В соответствии с п. 2.29 СНиП 2.02.01-83 [1] для наружных фундаментов при
Высота фундамента определяется как:
Принимаем высоту фундамента кратно 300 мм
Для пылеватых песков глубина заложения фундаментов не менее то принимаем глубину заложения фундамента что ниже глубины промерзания.
2. Определение размеров подошвы фундамента.
Для предварительного определения размеров подошвы фундамента находим величину условного расчётного сопротивления грунта основания R0 по табл.2 прил.3 СНиП 2.02.01-83 [1]: R0=100 кПа.
Определим ширину подошвы квадратного в плане фундамента:
где NII=3000 кН – нагрузка на фундамент
R0=100 кПа (при е=074 Sr=098)
– отношение сторон подошвы фундамента
– осредненный удельный вес фундамента и грунта.
Расчетное сопротивление грунта при b=616 м:
где =11; (LH=416)=10;
Так как имеем значительное расхождение величины b с предыдущим значением то вновь определяем R при b=372 м.
Так как имеем значительное расхождение величины b с предыдущим значением то вновь определяем R при b=425 м.
Так как имеем значительное расхождение величины b с предыдущим значением то вновь определяем R при b=411 м.
Два последних значения b близки между собой и поэтому принимаем ближайший размер b кратный 300 мм .
Среднее давление под подошвой фундамента от расчетных вертикальных усилий:
Краевые давления под подошвой фундамента:
где MII= – момент от нагрузки
– момент сопротивления подошвы фундамента.
Условие выполняется принимаем фундамент с размерами подошвы 4242 м.
Выполним проверку напряжений действующих на кровле пластичных супесей (проверка по слабому подстилающему слою).
Кровля супесей расположена на глубине z=255 м от подошвы фундамента. Для супесей .
Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине 36 м от отметки планировки:
По таблице 1. Приложения 2 при
- суммарная вертикальная нагрузка на основания включая вес фундамента и грунта на его уступах кН
Ширина условного фундамента:
По таблице 3 и 4 для супесей с и получим
Расчетное сопротивление супесей
Условие выполняется. Поэтому оставляем принятые размеры фундамента b=42 м и l=42 м.
3. Конструирование фундамента.
Назначаем проектный класс бетона по прочности на сжатие В15.
Для армирования применяется стержневая горячекатаная арматура периодического профиля класса А-III и круглая класса А-I.
Для продольной рабочей арматуры толщина защитного слоя 70 мм - для монолитных фундаментов при отсутствии бетонной подготовки.
Под монолитными фундаментами устраивается щебеночная подготовка с цементной стяжкой.
Толщина стенок армированного стакана при должна составить не менее 150мм. Конструктивно принимаем =225 мм в направлении размера b.
Глубина заделки колонны в стакан мм.
Толщина днища стакана Нф–hс = 900–650=250 мм что больше минимальной допустимой толщины 200 мм.
Наибольший допустимый вынос нижней ступени:
где k1=3 (при P=020МПа бетон класса В15).
Примем высоту нижней ступени =300 мм. Тогда рабочая высота бетона при величине мм (здесь 20 – предполагаемый диаметр арматуры) =300–80=220 мм.
Допустимый вынос нижней ступени =3·220=660 мм.
Фактический вынос ступени (в предположении что плитная часть состоит из одной ступени) составляет
Примем высоту нижней ступени =450 мм. Тогда рабочая высота бетона при величине мм (здесь 20 – предполагаемый диаметр арматуры) =450–80=370 мм.
Допустимый вынос нижней ступени =3·370=1110 мм.
Примем высоту нижней ступени =600 мм. Тогда рабочая высота бетона при величине мм (здесь 20 – предполагаемый диаметр арматуры) =600–80=520 мм.
Допустимый вынос нижней ступени =3·520=1560 мм.
Принимаем конструктивное оформление фундамента в соответствии с рис. 2:
4. Определение конечной осадки основания фундамента.
Расчет оснований производится исходя из условия:
где S – совместная деформация основания и сооружения определяемая расчетом
– предельное значение совместной деформации основания и сооружения принимается по СНиП 2.02.01-83 [1].
Осадки основания рассчитываются методом послойного суммирования по формуле:
где =08 – безразмерный коэффициент
– среднее значение дополнительного вертикального напряжения в
n – число слоев на которые разбита сжимаемая толща основания.
Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на границе слоя расположенного на глубине z от подошвы фундамента определяется по формуле:
где - удельный вес грунта расположенного выше подошвы фундамента;
и – удельный вес и толщина
– вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента;
dn – глубина заложения фундамента от поверхности природного рельефа.
Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента определяются по формуле:
где α – коэффициент принимаемый по табл.1 прил.2 СНиП2.02.01-83[1] в зависимости от относительной глубины и отношения сторон прямоугольного фундамента;
– дополнительное вертикальное давление под подошвой фундамента
Нижняя граница сжимаемой толщи основания до которой производится суммирование осадок принимается на глубине где выполняется условие: . Однородные пласты основания ниже подошвы фундамента разбиваем на слои толщиной
Результаты расчетов сведем в табл. 6.
Ниже уровня подземных вод (WL) значения определяются с учётом взвешивающего действия воды вплоть до водонепроницаемого слоя глины.
Расчетная схема представлена на рис. 3.
Осадка основания составляет:
Полученная осадка основания фундамента меньше предельно допустимой. Требования СНиП 2.02.01-83[1] выполняются.

06. Сравнение стоимости вариантов фундамента.doc

5. Определение стоимости вариантов фундаментов.
Результаты сравнения стоимости работ по заложению фундаментов сведены в табл. 8.
I. Фундамент мелкого заложения (бетон класса В15)
Устройство фундамента
Стоимость гидроизоляции
II. Свайный фундамент (забивные сваи сечение 300300 мм)
Устройство ростверка
По результатам сравнения стоимости двух вариантов фундаментов наиболее экономичным является II тип – свайный фундамент поэтому принимаем его для дальнейшего расчета. Сваи 7 м сечением 300×300 мм.

02. Задание.doc

Выбираются в соответствии с номером зачетной книжки: 0806191
Район строительства – г. Саратов.
Сумма абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе .
Отметка поверхности природного рельефа .
Уровень подземных вод .
Слои грунта сверху вниз:
Показатели физико-механических свойств грунта:
Характеристики грунта
плотность твердых частиц тм³
природная влажность дол. ед.
коэффициент сжимаемости 1МПа
коэффициент фильтрации мсек
угол внутреннего трения °
влажность на границе
пластичности дол. ед.
План и разрез здания: схема № 2.

08.Расчет фундамента №2.doc

7. Расчет свайного фундамента под колонну №1 (тип II).
Нагрузка на обрез фундамента:
Несущая способность сваи:
1. Определение требуемого количества свай в фундаменте. Определение фактической нагрузки на сваю.
Требуемое количество свай в кусте определяют по формуле:
n=11 – коэффициент перегрузки;
dp=105 м – глубина заложения подошвы ростверка от отметки планировки;
γ0=20 кНм3 – осредненный удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах.
Предварительно площадь ростверка:
здесь a – расстояние между осями свай для висячих призматический забивных свай принимается a=3d=09 м d=03 м – размер поперечного сечения сваи; тогда реально площадь ростверка:
γk=14 – коэффициент надежности;
Требуемое количество свай: .
Из конструктивных соображений принимаем ростверк из 4 свай в кусте располагаемых на расстоянии 09 м в осях друг от друга.
Нагрузка с учетом изгибающего момента действующего на крайние сваи:
где Nd – вертикальная сила кН действующая на обрезе фундамента (с учётом );
y – расстояние от главной оси до сваи для которой определяется нагрузка;
yi – расстояние от главной оси до каждой сваи.
Проверим выполнение условия:
Условие выполняется поэтому конструируем ростверк для фундамента из 4 свай. Схема расположения свай в кусте и схема ростверка показаны на рис. 10.
2. Конструирование ростверка.
Принимаем ростверк с одной ступенью высотой 300 мм и размерами в плане 1515 м. Материал ростверка – бетон класса В15.

09. Список использованной литературы.doc

Список использованной литературы
СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений Госстрой СССР. М.: Стройиздат 2000. – 40 с.
СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР 2000. – 48 с.
СП 50-101-2004. Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений НИИОСП им. Н.М. Герсеванова М: Стройиздат 2004. – 152 с.
Лапшин Ф.К. Основания и фундаменты в дипломном проектировании учебное пособие. Саратов: издательство Саратовского университета 1986.
Берлинов М.В. Ягупов Б.А. Примеры расчета оснований и фундаментов. М.: Стройиздат 1986. – 173 с. ил.
Далматов Б.И. Механика грунтов основания и фундаменты. – 2-е изд. перераб. доп. – Л.: Стройиздат Ленинградское отд-ние 1988. – 415 с. ил.