Проектирование фундаментов цеха + чертеж

ОиФdwg.dwg

План промышленного здания
Разрез промышленного здания
Линии влияния от двух сближенных кранов
Схема усилий в раме от нагрузки
Схема усилий от тормозной силы
Схема усилий от ветровой нагрузки на стену
Схема усилий от ветровой нагрузки на фонарь

Пояснительная записка по ОиФ.doc

Характеристики крана
Максимальное давление на колесо Pmax кН
Размеры промышленного цеха
Типы и сечения колонн
Примечание: стены выполнены из шлакобетонных блоков
Нормативная нагрузка
Анализ инженерно-геологических условий строительной площадки
Анализ инженерно-геологических условий будем производить на основе таблиц ГОСТа 25100-96.
Слой 1 – почва дерново-подзолистая суглинистая. Согласно п. 1.5 [1] проектом оснований и фундаментов должна быть предусмотрена срезка плодородного слоя почвы для использования в целях восстановления нарушенных или малопродуктивных сельскохозяйственных земель озеленения района застройки и т.п. Использовать его в качестве основания запрещено.
Слой 2 – суглинок покровный тяжелый пылеватый бурый полутвердый:
где ρW – плотность воды (10 кНм3)
Слой 3 – суглинок легкий песчанистый бурый полутвердый с галькой
Слой 4 – известняк доломитизированный трещиноватый прочный:
Расчетное сопротивление R0 определяем по таблицам 2 3 и формуле (7) [1].
На основании инженерно-геологического анализа строим геологический разрез.
Все результаты расчетов сводятся в таблице 1.
Сбор нагрузок на фундаменты
1.Сбор нагрузок на фундамент Ф-1
Определение эксцентриситетов.
Согласно расчетной схеме ось колонны совпадает с осью фундамента поэтому эксцентриситеты определяются от оси 1 влево со знаком « - » вправо со знаком « + ».
Определяем эксцентриситет е1 приложения силы Dmax относительно оси колонны (нагрузка от крана):
е2 – эксцентриситет силы Nc – вес стены:
Рассчитываем постоянные нагрузки:
Nп – от фермы покрытия фонарной фермы и плит покрытия:
Nc – вес стены вдоль цеха по оси I:
N’c – вес стены поперек цеха по оси Ж:
Нагрузка от подкрановой балки:
При сборе временных нагрузок на угловую колонну от крана необходимо учесть что в этом положении кран будет находиться в нерабочем положении и тормозная сила не учитывается. Кроме того кран не может вплотную подойти к колонне так как мешает упор что и отразится на линии влияния при определении Σу.
Для определения момента от крановой нагрузки на фундамент Ф-1 используем схему усилий представленную на следующем рисунке:
Рассчитываем кратковременные нагрузки:
Для подсчета ветровой нагрузки действующей нормально к продольной стенке и воспринимаемой поперечником представленным однопролетной одноэтажной рамой можно воспользоваться следующими формулами и расчетной схемой:
где Wm1 и Wm2 – нормативное ветровое давление действующее на соответствующей высоте.
Интенсивность нормативного давления от ветра определяется согласно указаниям СНиП по нагрузкам и воздействиям (прил. 4 и п. 6 [1]).
Согласно п. 6.3 [1] нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки Wm определяется по формуле:
где 0 - нормативное значение ветрового давления в районе строительства табл. 5 [1]. Для Владимирской области (район I согласно карте районирования по давлениям ветра)
= 023 кНм2 k – коэффициент учитывающий изменение ветрового давления по высоте Z табл. 6 [1]. В нашем случае: k1 = 065 – до 10 м и k2 = 085 – до 20 м
с – аэродинамический коэффициент (п. 6.6 [1]).
Согласно прил. 4 [1] для рассчитываемой схемы загружения принимаем се = 08 – с наветренной стороны се = 06 – с подветренной.
Расчет ведем при условии что ветер действует с наветренной стороны так как в этом случае ухудшаются условия работы фундамента:
Величина Wcp найдена из расчета на 1 м2 грузовой площади ширина грузовой площади 3 м тогда
Для заданной схемы усилия воспринимаемые колонной определятся следующими формулами:
момент от этой силы относительно подошвы фундамента FL будет равен:
Учет ветровой нагрузки на фонарную ферму.
Высота фонарной стенки 1 м давление от ветра Wm2 = 01564 кНм2
С учетом грузовой площади
Согласно следующему рисунку усилия в раме от ветровой нагрузки на фонарь примут вид:
Интересующая нас колонна воспринимает следующие усилия:
Момент от горизонтальной силы На относительно подошвы фундамента FL:
Общий момент от ветровой нагрузки воспринимаемый фундаментом Ф-1:
8875+88726+32844+04692 = - 365137 кН м
2. Сбор нагрузок на фундамент Ф-2
Расчетная схема нагрузок на колонну передающую нагрузку на этот фундамент представлена на следующем рисунке:
Nc – вес стены цеха:
Рассчитываем временные нагрузки:
Dmax – нагрузка от крана
Ф-2 – фундамент под крайнюю колонну поэтому согласно [1] учитываем нагрузку от двух сближенных кранов с учетом коэффициента сочетаний = 095 (кран 8К);
Определяя Σу строим линии влияния для опорных реакций при условии что опорная реакция подкрановой балки имеет на опоре (консоль колонны) максимальную ординату (у = 1). Строим линии влияния от двух кранов используя исходные данные.
Для определения момента от давления крана на консоль колонны и далее на фундамент воспользуемся следующей эпюрой и расчетной схемой усилий в раме от крановой нагрузки для заданного сооружения:
Определение тормозной силы от крановой тележки действующей поперек цеха.
где QГ – грузоподъемность крана (300 кН); QТ – вес тележки (120 кН); n – количество колес крана с одной стороны.
T = 21 183 = ± 3843 кН.
Подсчет момента от тормозной силы.
На основании следующей расчетной схемы усилий в раме от тормозной поперечной силы интересующая нас колонна воспримет следующие усилия:
нагрузка от снега приложена так же как от покрытия (по оси приложения силы Nп)
Для подсчета ветровой нагрузки воспользуемся найденной ранее величиной Wср.
Ширина грузовой площади в данном случае равна 6 м тогда:
Общий момент от ветровой нагрузки воспринимаемый фундаментом Ф-2:
775+177452+65688+09384 = - 730274 кН м
3.Сбор нагрузок на фундамент Ф-3
Фахверковая колонна служит для восприятия нагрузок от ограждающих конструкций и ветра действующего на торцевую стену.
Ветровая нагрузка соответствует ветровой нагрузке действующей на фундамент Ф-2 т.е. момент от ветровой нагрузки равен:
схема приложения сил
Нормативные нагрузки
Nc = 23625 (с окном)
N’c = 252 (без окна)
Dmax = 2348 (от крана)
N1 = S0 A1 = 10 36 = 36
Итоговая таблица сбора нагрузок на фундамент Ф-1 (таблица 2)
Итоговая таблица сбора нагрузок на фундамент Ф-2 (таблица 3)
Dmax = 54415 (от крана)
Т = ± 3843 (тормозная сила)
N1(в) = S0 A2 = 10 72 = 72
Примечания:1. При суммировании вертикальных сил тормозная сила Т не учитывалась.
При суммировании моментов момент от тормозной силы принимался со знаком увеличивающим общий момент.
Итоговая таблица сбора нагрузок на фундамент Ф-3 (таблица 4)
Наимено-вание грунта
Весовые характеристики
Расчет площади подошвы фундаментов
1. Рассчитаем площадь подошвы фундамента Ф-1
Рабочим слоем будет являться суглинок легкий полутвердый бурый песчанистый со следующими характеристиками:
с = 26 кНм2 φ = 13 R0 = 286821 кНм2 γ = 201 кНм3 IL = 01111
Основное условие при расчете площади подошвы фундамента
где Рср – среднее давление под подошвой фундамента от передаваемой нагрузки (N) определяется по формуле
где γmt – средневзвешенное значение удельного веса грунта и материала фундамента
γmt = 20 кНм2 d – глубина заложения подошвы фундамента (d = 20 м) γmt d – удельный вес 1 м2 фундамента R – расчетное сопротивление грунта (допустимое давление на грунт) определяется по формуле (7) [1] (без подвала):
где γmt – зависит от грунта на который опирается фундамент определяется по табл. 3 [1]
так как IL = 01111 γc1 = 125 γc2 = 10 k = 10; Mγ Mq Mc – зависят от φ и определяются по табл. 4 [1] для φ = 13: Mγ = 026 Mq = 205 Mc = 455 kz = 1
γ’ – удельный вес грунта который находится над подошвой фундамента γ’ = 178 кНм3
γ – удельный вес грунта который находится под подошвой фундамента γ = 201 кНм3 ; bф – ширина будущего фундамента.
Для того чтобы определить bф необходимо найти условную площадь фундамента Аус.ф. по формуле:
где bус.ф. и lус.ф. – стороны подошвы фундамента.
Так как фундамент загружен внецентренной нагрузкой то стороны фундамента принимаются разными тогда где - большая сторона колонны
bк – меньшая сторона колонны.
Определяем R – расчетное сопротивление грунта по формуле (7) [1]:
Проверяем условие Pcp ≤ R:
Перегрузка составляет 1507% следовательно необходимо увеличить площадь подошвы фундамента. Увеличим площадь подошвы на 15 %:
Перегрузка составляет 173% а допустимая 5% принимаем Аф = 18 27 м2
2. Рассчитаем площадь подошвы фундамента Ф-2
где γmt – средневзвешенное значение удельного веса грунта и материала фундамента
Перегрузка составляет 141% следовательно необходимо увеличить площадь подошвы фундамента. Увеличим площадь подошвы на 15 %:
Перегрузка составляет 102% а допустимая 5% принимаем Аф = 21 33 м2
3. Рассчитаем площадь подошвы фундамента Ф-3
Так как фундамент загружен внецентренной нагрузкой то стороны фундамента принимаются разными тогда .
Перегрузка составляет 161% следовательно необходимо увеличить площадь подошвы фундамента. Увеличим площадь подошвы:
Имеем некоторую недогрузку принимаем Аф = 18 18 м2
Основным условием проектирования является расчет осадки грунта под подошвой фундамента:
где Sф – фактическая осадка под фундаментом Su – допустимая осадка определяемая по СНиП согласно прил. 4 [1] но в данном случае принимаем Su = 3 см.
Для предлагаемой к расчету конструктивной схемы здания:
где Si – осадка элементарного слоя грунта под подошвой фундамента (hi = 04bф)
zp(cp) – среднее дополнительное напряжение под подошвой фундамента в элементарном слое h Ei – модуль деформации слоев грунта в которых происходит осадка.
где zpi – ордината напряжений от дополнительного давления возникающего в грунте от нагрузки передаваемой через площадь фундамента определяется по формуле
zpi = α Р0 где α – коэффициент учитывающий затухание напряжения в грунте с глубиной и определяемы по табл. 1 прил.2 [1]. Он зависит от двух величин:
где z – глубина слоя в котором определяют zp l – большая сторона площади подошвы фундамента b – меньшая сторона площади подошвы фундамента
где Рср – среднее давление под подошвой фундамента (найдено ранее).
Для того чтобы узнать до какой глубины нужно подсчитывать ординаты эпюры zp необходимо подсчитать и построить эпюру напряжений возникающих в грунте от собственного веса грунта.
Ординаты этой эпюры определяются по формуле
где zg – природное давление грунта γ – удельный вес грунта от которого определяется давление hi – высота слоя.
Граница сжимаемой толщи грунта проходит там где .
Весь расчет осадки будем вести в табличной форме (таблица 567) одновременно строя эпюры природного и дополнительного давлений.
1. Построение эпюр и расчет осадки фундамента Ф-1
Сечение 1 – 1. Строим эпюру zq . Строим ее слева от оси фундамента предварительно отложив вниз от фундамента мощности слоев из геологического разреза:
в нашем случае h1 = 09+17 = 26 м γ1 = 178 кНм3 тогда:
Откладываем (в заранее выбранном масштабе) величину zq на нижней границе этого слоя:
Далее подсчет ординат эпюры природного давления ведем в каждом слое ()
Полученные точки соединяем прямыми линиями.
Для построения эпюры дополнительного давления все слои под подошвой фундамента разбиваем на участки а полученные ординаты этой эпюры откладываем на нижней границе каждого элементарного слоя hi .
где Ро = Рср - zq = 254533 – 4628 = 208253 кНм2
Значение откладываем вправо от оси фундамента на линии подошвы фундамента.
Для определения α используем табл.1 прил.2[1]
Результаты расчетов сводим в таблицу «расчет осадки»
Расчет осадки (таблица 5)
Граница сжимаемой толщи находится на глубине – 405 м при zp = 25539 и
Подсчитываем осадку по формуле:
Изображаем вид полученных в результате расчетов фундаментов:
2. Построение эпюр и расчет осадки фундамента Ф-2
Сечение 2 – 2. Строим эпюру zq . Строим ее слева от оси фундамента предварительно отложив вниз от фундамента мощности слоев из геологического разреза:
где Ро = Рср - zq = 254727 – 4628 = 208447 кНм2
Расчет осадки (таблица 6)
Граница сжимаемой толщи находится на глубине – 465 м при zp = 27964 и
3. Построение эпюр и расчет осадки фундамента Ф-3
Сечение 3 – 3. Строим эпюру zq . Строим ее слева от оси фундамента предварительно отложив вниз от фундамента мощности слоев из геологического разреза:
где Ро = Рср - zq = 212840 – 4628 = 166560 кНм2
Расчет осадки (таблица 7)
Граница сжимаемой толщи находится на глубине – 324 м при zp = 22290 и
Конструирование отдельно стоящих фундаментов мелкого заложения стаканного типа
1. Конструирование фундамента Ф-1
Вычисляем оставшиеся размеры:
принимаем hпч = 060 м
Выполняем проверку на высоту стакана по формуле:
Вывод: стакан высокий
2. Конструирование фундамента Ф-2
3. Конструирование фундамента Ф-3
принимаем hпч = 045 м
Расчет тела фундаментов на продавливание колонной или подколонником
Расчет тела фундамента на продавливание колонной производится по формуле:
где ba – средняя линия боковой поверхности пирамиды продавливания. В фундаментах с высоким стаканом ba определяется по формуле:
где h0 – полезная высота пирамиды продавливания т.е. расстояние от арматуры до верха плитной части фундамента. Так как арматура располагается на расстоянии 5 см от низа подошвы фундамента то:
Rbt – расчетное сопротивление бетона класса В15 для предельных состояний первой группы по прочности на сжатие. Принимается по табл. 13 СНиПа 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции» [4]:
Rbt = 075 МПа = 750 кНм2
γbt – коэффициент условной работы бетона при многократно повторяющейся нагрузке. Принимается по табл. 16[4] и для тяжелого бетона в условиях естественной влажности равен:
F – нагрузка на основание определяется по формуле:
где Pmax – максимальное давление на фундамент рассчитываемое по формуле:
при условии действия изгибающего момента в одной плоскости а при действии изгибающего момента в двух плоскостях:
где Мх и Му – суммарные нормативные изгибающие моменты действующие на фундамент в плоскостях осей х и у соответственно Wх и Wу – моменты сопротивления подошвы фундамента по осям х и у соответственно определяемые по формулам:
1. Расчет тела фундамента Ф-1 на продавливание колонной или подколонником
Rbt = 075 МПа = 750 кНм2
условие выполняется.
Так как размеры консоли велики произведем проверку на максимальный вылет консолей по формуле:
где k1 – коэффициент зависящий от размеров фундамента. Принимается по справочнику проектировщика «Основания фундаменты и подземные сооружения» [5]:
2. Расчет тела фундамента Ф-2 на продавливание колонной или подколонником
3. Расчет тела фундамента Ф-3 на продавливание колонной или подколонником
Расчет на раскалывание тела фундаментов
При выполнении расчета на раскалывание тела фундамента должно выполняться следующее условие:
где N – расчетная вертикальная нагрузка на фундамент – коэффициент трения бетона о бетон равный 075 mf – условия работы фундамента в грунте (mf = 13) Fb и F1 – площади раскалывания тела фундамента соответственно по меньшей и большей сторонам.
1. Расчет на раскалывание тела фундамента Ф-1
Определим площади раскалывания:
2. Расчет на раскалывание тела фундамента Ф-2
3. Расчет на раскалывание тела фундамента Ф-3
Расчет на изгиб плитной части фундаментов
1. Расчет на изгиб плитной части фундамента Ф-1
Расчет по большей стороне:
Интерполируя между Pmax и Pmin найдем Р1:
Расчет по меньшей стороне:
Определение геометрических характеристик сетки арматуры:
Принимаем шаг сетки равным 200 мм = 02 м тогда количество стержней равно:
2. Расчет на изгиб плитной части фундамента Ф-2
3. Расчет на изгиб плитной части фундамента Ф-3
Расчет по равномерно нагруженной стороне:
Расчет свайных фундаментов
Выбор типа сваи по работе в грунте. Согласно грунтовым условиям может быть использована только висячая свая так как в геологическом разрезе нет грунта который может служить основанием для сваи-стойки (скальный грунт твердая глина и т.д.)
Выбор длины сваи. Так как минимальная длина сваи должна быть больше 3 м то принимаем длину сваи равной 4 м. Используем сваи Сб-300 длиной 4 м и квадратным поперечным сечение 300×300 мм.
Определение несущей способности сваи. Определение теоретической несущей способности сваи согласно СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» [3] осуществляется по ф.8:
где: γс - коэффициент зависящий от количества свай в ростверке. При числе свай
γсR γсf - коэффициенты зависящие от способа погружения сваи в грунт.
Определяются по табл. 3[3]. Используем для забивки дизель – молот.
Асв – площадь поперечного сечения сваи Асв = 009 м2;
R – расчетное сопротивление грунта под острием сваи. Определяется по табл. 1[3];
U – периметр поперечного сечения сваи. U = 12 м;
fi – трение по боковой поверхности сваи на середине участка. Принимается
li – длина данного участка сваи. Должно соответствовать условию li ≤ 2 м.
1. Определение несущей способности сваи фундамента Ф-1
Так как свая фундамента Ф-1 будет забиваться с отметки подошвы ростверка то значение R определяем для l = 3 6 м. Рабочий слой имеет IL = 0111 тогда:
R = 444260 кНм2 остальные неизвестные выносим в табличной форме:
Теперь используя ф.8 получим:
Определим допустимую нагрузку на сваю:
где γf - коэффициент запаса равный 14.
Определим необходимое количество свай:
Определим фактическую нагрузку на сваю:
где QPрост – вес ростверка с учетом грунта на его обрезах.
2. Определение несущей способности сваи фундамента Ф-2
3. Определение несущей способности сваи фундамента Ф-3
Так как свая фундамента Ф-3 будет забиваться с отметки подошвы ростверка то значение R определяем для l = 3 6 м. Рабочий слой имеет IL = 0111 тогда:
Расчет на продавливание плитной части ростверка угловой сваей.
Расчет на продавливание плитной части ростверка угловой сваей производится для самой загруженной сваи. При этом должно выполняться следующее условие:
где Nmax – максимальная расчетная нагрузка на угловую сваю включая величину местной
нагрузки с учетом действия изгибающих моментов;
Rbt – расчетное сопротивление бетона класса В15 для предельных состояний первой
группы по прочности на сжатие. Rbt = 075 МПа = 750 кНм2;
h0 – полезная высота пирамиды продавливания определяется по формуле:
bx и by – расстояния от внутренней грани угловой сваи до наружной грани плиты
ростверка по соответствующей оси;
x и y – безразмерные коэффициенты принимаемые в зависимости от соотношения:
где с0х и с0у – расстояния от грани подколонника до внутренней грани сваи по соответствующим осям.
1.Расчет на продавливание плитной части ростверка фундамента Ф-1
Определим величины входящие в условие:
Примем hP = 060 м тогда:
h0 = 060 - 010 = 050 м
условие выполняется следовательно принимаем высоту плитной части ростверка фундамента Ф-1 равной hP = 060 м.
2.Расчет на продавливание плитной части ростверка фундамента Ф-2
Примем hP = 080 м тогда:
h0 = 080 - 010 = 070 м
условие выполняется следовательно принимаем высоту плитной части ростверка фундамента Ф-2 равной hP = 080 м.
3.Расчет на продавливание плитной части ростверка фундамента Ф-3
Примем hP = 050 м тогда:
h0 = 050 - 010 = 040 м
условие выполняется следовательно принимаем высоту плитной части ростверка фундамента Ф-3 равной hP = 050 м.
Расчет на изгиб плитной части ростверка.
1. Расчет на изгиб плитной части ростверка фундамента Ф-1
где Х – расстояние от стакана до центра сваи. По чертежу:
2. Расчет на изгиб плитной части ростверка фундамента Ф-2
3. Расчет на изгиб плитной части ростверка фундамента Ф-3