Проектирование фундаментов под одноэтажное промышленное здание

Лист 2.dwg

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ПО МГиО
Схема установки каркасов
Схему расположения фундаментов и фундаментнх балок -
Защитный слой бетона для рабочей арматуры принят 45 мм
Общие технические требования - см. на листе 1
Технические требования:
Ведомость расхода стали на 1 элемент
Примечание: расчетные нагрузки из плоскости рамы и изгибающего момента
Таблица расчетных сочетаний нагрузок
Спецификация арматуры на 1 элемент ФМ1
Курсовой проект по ОиФ
Фундамент на естественном

Лист 3.dwg

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ПО МГиО
Схема установки каркасов
Схему расположения фундаментов и фундаментнх балок -
Защитный слой бетона для рабочей арматуры принят 45 мм
Общие технические требования - см. на листе 1
Технические требования:
Ведомость расхода стали на 1 элемент
Примечание: расчетные нагрузки из плоскости рамы и изгибающего момента
Таблица расчетных сочетаний нагрузок
Спецификация арматуры на 1 элемент ФМ1
Курсовой проект по ОиФ
Бетон головы сваи срубить
ФРАГМЕНТ СХЕМЫ САЙНЫХ Ф-ТОВ
ФРАГМЕНТ СВАЙНОГО ПОЛЯ
Расчетный УГВ на отм 196.000;
Основанием для висячих свай принят
Рассматривать совместно с листом 1.
абсолютной отметке 199.000;
Под ростверк выполнить подготовку из бетона В 3.5;
Ростверки выполнить из бетона В-20;
Отметка чистого пола соответствует
слой глины полутвердой

Лист 1.dwg

За относительную отм. 0.000 принята отмметка чистого пола 1 этажа
Данный лист рассматривать совместно с листом 2
Расчетный УГВ находится на отметке 196.000
абсолютной отметке 199.000
Фундаменты выполнить из бетона класса В15
Схема расположения фундаментов
Технические требования:
Основанием для фундамента принят слой пылеватого песка
со следующими физико-механическими характеристиками:
Схема расчета абсолютной осадки
основания фундамента ФМ1
Геологический разрез
глина мягкопластичная
Фундамент на естественном
Курсовой проект по ОиФ

Записка.doc

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
“Сибирский государственный индустриальный университет”
Кафедра инженерных конструкций
Пояснительная записка
к курсовому проекту №1 по дисциплине
«Основания и фундаменты»
На тему: «Проектирование фундаментов под одноэтажное промышленное здание»
2. Определение прочностных и деформативных характеристик грунтов.4
3.Составление сочетаний нагрузок и выбор их для расчета5
Кратковременные нагрузки5
Расчет фундамента на естественном основании6
1. Определение глубины заложения подошвы фундамента6
2. Определение размеров подошвы фундамента при одновременном действии момента нормальных и поперечных сил.6
3. Расчет осадок фундаментов методом послойного7
элементарного суммирования.7
4. Расчет затухания осадки фундамента во времени.9
5. Конструирование фундамента10
6. Расчёт фундамента по прочности11
6.1. Проверка первой ступени по поперечной силе11
6.2. Расчёт фундамента на изгиб12
6.3. Расчёт подколонника и его стаканной части15
Проектирование свайного фундамента.17
1. Выбор типа сваи её длины сечения17
2. Определение несущей способности сваи17
3. Определение количества свай в ростверке18
4. Проверка несущей способности сваи19
5. Расчёт ростверка на продавливание колонной20
6. Расчёт ростверка на продавливание угловой сваей21
7. Расчет ростверка по поперечной силе.21
8.Расчет ростверка на изгиб.22
9. Расчет по деформациям.23
9.1. Определение сопротивления грунта в плоскости нижних концов свай.23
9.2. Расчет абсолютной осадки свайного фундамента.24
10. Расчет на действие горизонтальной нагрузки24
Исходные данные приведены в табл.1.1.1.
пл-ть частиц грунта ρsгсм3
удел.вес частиц кНм3
влажность на границе раскатывания WР %
влажность на границе текучести WL %
коэф-т сжимаемости mo см2Н
коэф-т фильтрации k смсек
Гранулометрический состав грунта
Нормативные нагрузки на отметке – 0150 м на крайнюю колонну:
От мостового крана: ;
Один пролёт 24 м шаг колонн 6 м. Место строительства г. Москва.
Сечение колонны показано на рис.1.1.1.
Рис 1.1.1. Сечение колонны.
2. Определение прочностных и деформативных характеристик грунтов.
Грунт № 1. Песок пылеватый средней плотности влажный.
Грунт № 2. Глина мягкопластичная.
Грунт № 3. Глина полутвердая.
Наименование показателей
песок средней крупности средней плотности насыщен. водой
глина мягкопластичная
коэффициент пористости е
показатель текучести JL
удельное сцепление сn кПа
угол внутреннего трения φn
расчётное сопротивление Rо кПа
модуль деформации Е МПа
3.Составление сочетаний нагрузок и выбор их для расчета
Основные сочетания для расчёта фундаментов по II гр. пр. сост. приведены в табл.1.3.1.
Основные сочетания для расчёта фундаментов по II гр. пр. сост. (кН кН·м)
пост. + снег + крановая
пост. + снег + ветер
Расчетные нагрузки для основных сочетаний для расчета фундаментов по I гр. пр. сост. приведены в табл.1.3.2.
Расчетные нагрузки для основных сочетаний для расчета ф-ов по I гр. пр. сост. (кН кН·м)
Кратковременные нагрузки
температур. воздействия
Коэф. надежн. по нагрузке
Основные сочетания для расчёта фундаментов по I гр. пр. сост. приведены в табл.1.3.3.
Основные сочетания для расчёта фундаментов по I гр. пр. сост. (кН кН·м)
+ 09·(снег + ветер + to)
Расчет фундамента на естественном основании
1. Определение глубины заложения подошвы фундамента
Определяем нормативную глубину промерзания которую находим по максимальной глубине промерзания в течение 10 лет на площадке свободной от снега.
где do – принимается по [1 п.2.26]
Мt – сумма отрицательных температур зимних месяцев для данного района (г. Москва).
Расчетная глубина сезонного промерзания грунта определяется по формуле
где kh – коэффициент теплового режима здания определяемый по [1 табл.1] равен 1 для не отапливаемого здания.
Глубину заложения подошвы фундамента назначаем d = 165 м (кратно 150 мм).
2. Определение размеров подошвы фундамента при одновременном действии момента нормальных и поперечных сил.
Расчет производим по II гр. пр. сост.: .
Ориентировочно размеры подошвы фундамента назначаем и .
Среднее давление P не должно превышать величины расчетного сопротивления грунта основания R:
где g – сплошная равномерно распределенная вертикальная пригрузка на пол принимается по заданию технологов или 20 кНм2; R – расчетное сопротивление грунта основания определяемое в соответствии с [1 п.п. 2.41 – 2.49].
где γс1 γс2 – коэффициенты условия работы ; ;;;;
Максимальное краевое давление Рmax при любых сочетаниях нагрузок может быть повышено до при выполнении условий [1 п. 2.47] а минимальное Рmin должно быть больше нуля:
Последнее требование объясняется тем что треугольная эпюра давлений для зданий с мостовыми кранами не рекомендуется так как продольные и поперечные тормозные силы могут вызвать поворот фундаментов вокруг точки с ординатой Рmax [4].
Краевые давления под подошвой фундамента Рmax Рmin находят в предположении линейного распределения давления по грунту в направлении действия момента по формуле
где hф – высота фундамента; Wy – момент сопротивления подошвы фундамента относительно оси
Проверяем чтобы средняя величина давления по подошве была меньше расчетного сопротивления и удовлетворялось условие для краевых ординат давлений:
Для окончательного принятых размеров фундамента и определяем абсолютную осадку методом послойного элементарного суммирования.
3. Расчет осадок фундаментов методом послойного
элементарного суммирования.
Схема для расчета абсолютной осадки фундамента приведена на рис.2.3.1.
Значение конечной осадки фундамента не превышает допустимого значения.
Напряжения в горизонтальных сечениях в грунте ниже подошвы фундамента
Песок пылеватый средней плотности влажный
Глина мягкопластичная
4. Расчет затухания осадки фундамента во времени.
Найдём высоту эквивалентной эпюры уплотняющих давлений:
где - коэффициент эквивалентного слоя принимаемый равным при =03.
Определяем коэффициент относительной сжимаемости глинистого слоя:
где mо– коэффициент сжимаемости слоя.
Найдём коэффициент консолидации глинистого слоя:
Вычислим затухание осадки во времени в табличной форме (табл. 2.4.1).
Затухание осадки во времени
5. Конструирование фундамента
Общая высота фундамента .
Размеры подколонника в плоскости действия изгибающего момента:
где hк – больший размер прямоугольного сечения колонны м;
75 – минимальный зазор между стенкой стакана и колонной м;
dс – минимальная толщина стенки стакана в плоскости изгибающего момента;
Размеры подколонника из плоскости изгибающего момента:
где bк – меньший размер сечения колонны м;
5 – минимальная толщина стенки стакана из плоскости изгибающего момента м.
Вынос плитной части фундамента относительно граней подколонника:
а) в плоскости изгибающего момента
б) из плоскости изгибающего момента
Принимаем бетон класса В15
Рис. 2.5.1. Размеры ступеней двухступенчатого фундамента
6. Расчёт фундамента по прочности
6.1. Проверка первой ступени по поперечной силе
где – коэффициент принимаемый равным 06 для тяжелого бетона.
– условие выполняется.
6.2. Расчёт фундамента на изгиб
Вычерчиваем размеры фундамента с соответствующими эпюрами реактивного давления грунта в плоскости и из плоскости изгибающего момента. Величины Рmax Pmin и P принимаем из расчета по I гр. п.с.
Выбираем расчетные сечения и определяем рассматривая подобие треугольников величины давлений грунта в этих сечениях (рис. 2.6.2).
Рис. 2.6.2. Схема к определению расчетных сечений фундамента
Рис. 2.6.3. Схемы для расчета арматуры в сечениях I-I II-II III-III IV-IV.
Определим значения изгибающих моментов и площади сечения арматуры в расчетных сечениях:
а) в плоскости действия изгибающего момента
где – условная ширина подошвы фундамента.
Определим площадь арматуры на 1 м ширины фундамента (арматура класса А-III).
Принимаем 5 14 А-III с (шаг 200).
б) из плоскости действия изгибающего момента
Принимаем 512 А-III с (шаг 200).
6.3. Расчёт подколонника и его стаканной части
Расчёт продольной арматуры
По короткой стороне армируем исходя из минимального процента армирования:
Принимаем 516 А-III с . (Шаг 200мм).
принимаем 712 А-III с . (Шаг 250мм).
Расчёт поперечной арматуры
Вычертить расчетную схему стаканной части подколонника (рис. 2.11).
Рис. 2.11. Расчётная схема стаканной части подколонника
Определить эксцентриситеты выбранных усилий для расчета продольной арматуры:
тогда момент от действующих сил относительно оси проходящей через т. К1 поворота колонны равен:
Принимаем 48 А-III с .
Проектирование свайного фундамента.
1. Выбор типа сваи её длины сечения
Рассмотрим два варианта длины сваи:
; ; при поперечном сечении сваи принимаем С8-30 С10-30.
2. Определение несущей способности сваи
Несущую способность висячей сваи определим по формуле:
где γс – коэффициент условий работы сваи в грунте ;
R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи.
Так как во втором слое залегает мягкопластичная глина с а СНиП 2.02.03-85 предусматривает расчетные сопротивления только для грунтов с то целесообразно будет прорезать второй слой и рассматривать вариант с длиной сваи равной 10 м.
Для сваи длиной 10 м ; для ;
А – площадь опирания на грунт сваи ;
U – наружный периметр поперечного сечения сваи ;
– коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи учитывающие влияние способа погружения сваи на расчётные сопротивления грунта ;
- расчётное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи.
3. Определение количества свай в ростверке
Определим расчётную нагрузку допускаемую на сваю по формуле:
Тогда требуемое количество свай определяется:
Схема расположения свай в ростверке показана на рис. 3.4.
4. Проверка несущей способности сваи
где Nсв – максимальная нагрузка на сваю в свайном ростверке;
Np Mpx – соответственно расчётная сжимающая сила и момент в плоскости подошвы свайного ростверка.
n – количество свай ;
то есть свая Б не работает на выдергивание.
Количество свай выбрано верно так как .
5. Расчёт ростверка на продавливание колонной
Для внецентренно нагруженного фундамента расчёт ростверка состоящего из 6 свай производим по формуле:
Схема образования пирамиды продавливания показана на рис. 3.4.
Определим величины реакций свай от нагрузок колонны на ростверк на уровне подошвы ростверка (нагрузки считаем приложенными к верхнему обрезу ростверка):
а) в первом ряду свай от края ростверка со стороны наиболее нагруженной его части
б) во втором ряду от края ростверка .
Определим величину продавливающей силы:
Площадь боковой поверхности заделанной в стакан части колонны:
Коэффициент учитывающий частичную передачу продольной силы на плитную часть ростверка через стенки стакана:
где – расчетное сопротивление бетона класса В15 осевому растяжению.
Предельная величина продавливающей силы которую может воспринять ростверк с рабочей толщиной дна стакана :
– прочность ростверка на продавливание колонной обеспечена.
6. Расчёт ростверка на продавливание угловой сваей
Проверим достаточность высоты ступени ростверка (высотой ступени ростверка ).
Фактическая продавливающая сила:
Высота плиты ростверка от верха головки свай ;
где– расчетные нагрузки на сваи в первом ряду свай от края ростверка со стороны наиболее нагруженной части ростверка.
Прочность плиты ростверка на продавливание угловой сваей не обеспечена увеличим марку бетона до В20 .
Прочность плиты ростверка на продавливание угловой сваей обеспечена.
7. Расчет ростверка по поперечной силе.
Расчёт производим по формуле:.
Определим расчетную величину поперечной силы со стороны наиболее нагруженной части ростверка как сумму реакций всех свай крайнего ряда от расчетных нагрузок на сваи:
Расчетная высота плиты ростверка при составит: ;
Прочность наклонных сечений плиты ростверка обеспечена.
8.Расчет ростверка на изгиб.
Рис. 3.8. К расчёту ростверка на изгиб.
Определяем величины изгибающих моментов:
а) в сечениях 1 - 1 и 2 - 2 по граням подколонника:
- расчётная нагрузка на сваи от собственного веса ростверка и веса грунта на уступах ростверка.
в) в сечениях 3 - 3 и 4 - 4 по граням колонны:
Определяем сечение арматуры в плите ростверка:
а) в сечении 1 - 1 на всю ширину плиты ростверка:
б) в сечении 3 – 3:;
в) в сечении 2 – 2:;
г) в сечении 4 - 4:;
Расчётные сечения 1 - 1 и 4 - 4.
В продольном направлении принимаем 1320 А-III с (шаг 200).
В поперечном направлении принимаем 1914 А-III с (шаг 200).
Армируем сетками: С.
9. Расчет по деформациям.
9.1. Определение сопротивления грунта в плоскости нижних концов свай.
Средневзвешенное значение угла внутреннего трения:
Размеры опорной площади условного массива:
Объем условного массива: .
Средневзвешенное значение объемного веса:
Вес условного массива грунта: .
Вертикальная составляющая нормальных сил в уровне нижних концов свай:
Природное давление под подошвой условного фундамента (см. рис. 3.3.1.):
9.2. Расчет абсолютной осадки свайного фундамента.
Определение осадки свайного фундамента
10. Расчет на действие горизонтальной нагрузки
. Сила приходящаяся на одну сваю: .
Начальное значение модуля упругости бетона: .
Жесткость при изгибе: .
Условная ширина сваи:
так как в пределах расположен 1 слой грунта – песок средней крупности то .
Находим коэффициент деформации :
Приведенная глубина погружения сваи: .
Перемещение сваи в уровне подошвы плиты ростверка от единичных усилий в том же уровне:
где коэффициенты принимаем для приведенной глубины .
Расчетный момент заделки:
Знак “-“ означает что на голову сваи передается момент направленный против часовой стрелки. Расчетная схема сваи приведена на рис. 3.10.1.
Рис. 3.10.1. Расчетная схема сваи
Горизонтальные перемещения и угол поворота сечения сваи в уровне подошвы плиты ростверка:
Величины изгибающих моментов в поперечных сечениях сваи расположенных на разных глубинах z от подошвы ростверка (табл. 3.10.1):
Приведенная глубина расположения сечения сваи .
Вычислениями при пренебрегаем.
Изгибающие моменты в сечениях сваи расположенных на разных глубинах z от подошвы ростверка
Рис. 3.10.2. Эпюра изгибающих моментов для сваи