Проектирование отдельно стоящих фундаментов (стаканного типа, свайных) под колонны цеха промышленного здания и ленточных под стены АБК

КП Фундаменты.dwg

Блоки бет. ФБС 24.4.6-T
Блоки бет. ФБС 12.4.3-T
Спецификация фундамента Ф1
Спецификация сетки С1
фундаментов промышленного цеха
Разработка оснований и
План расположения элементов фунда-
Спецификация к схеме расположения фундаментов
ИГЭ-2: песок крупный
В настоящем курсовом проекте разработаны 2 типа фундаментов: мелкого заложения
и на забивных сваях.
За относительную отметку 0.000 принят уровень чистого пола в цехе
ветствует абсолютной отметке 98.15 м.
По результатам инженерно-геологических изысканий в составе грунтовой толщи выде-
лены 2 инженерно-геологических элемента:
ИГЭ-1: суглинок желто-бурый непросадочный;
В качестве опорного слоя для фундаментов мелкого заложения и для свай принят ИГЭ-1
со следующими характеристиками: I 0
Расчетное сопротивление под подошвой фундамента стаканного типа R=318 кПа
P=236 кПа; ленточного фундамента R=291 кПа
Предельно допустимая нагрузка на сваю по несущей способности грунта P=903 кПа
максимальная фактическая N=472 кПа.
Обратную засыпку фундаментов производить глинистым грунтом слоями 200-300мм
с уплотнением до r =1.65 тм в соответствии с требованиями СНиП по производству
Схема расположения элементов фундамента
Свайный фундамент ФС1
Схема к расчету осадки фундамента Ф1
Схема к расчету осадки ленточного фундамента
Схема к расчету осадки фундамента ФС1

ПЗ Фундаменты.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«Ростовский государственный строительный университет»
Промышленного и гражданского строительства
Инженерной геологии оснований и фундаментов
РАСЧЁТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Основания и фундаменты
(фамилия имя отчество)
Руководитель проекта
(уч. звание уч. степень должность)
Семененко Александр Иванович
(дата роспись руководитель)
Проект защищен с оценкой
Задание на проектирование.3
Анализ условий строительства.4
Анализ назначения и конструктивные решения здания.5
Проектирование железобетонных фундаментов стаканного типа под колонны крайнего ряда.6
2.Выбор глубины заложения.8
3.Определение размеров подошвы фундамента.9
4.Расчет осадки основания фундамента.13
5.Расчет элементов фундамента по прочности.14
5.1.Конструирование фундамента.16
5.2.Расчет на продавливание колонной дна стакана фундамента.17
5.3.Определение сечений арматуры плитной части фундамента.19
Проектирование свайных фундаментов под колонны крайнего ряда.21
1.Выбор вида сваи и её размеров.21
2.Определение несущей способности сваи.21
3.Размещение свай под ростверком.23
4.Расчет осадки свайного фундамента.25
Проектирование ленточных фундаментов АБК.25
1.Проектирование ленточного фундамента в бесподвальной части.28
1.1.Сбор нагрузок.28
1.2.Выбор глубины заложения.29
1.3.Определение размеров подошвы фундамента.29
1.4.Расчет осадки основания ленточного фундамента.30
2.Проектирование ленточного фундамента в подвальной части в стадии завершенного строительства.31
2.1.Сбор нагрузок.32
2.2.Выбор глубины заложения.33
2.3.Определение размеров подошвы фундамента.34
2.4.Расчет осадки основания фундамента.36
3.Проектирование ленточного фундамента в подвальной части в стадии незавершенного строительства.38
3.1.Сбор нагрузок.38
3.2.Проверка устойчивости фундамента на сдвиг.39
3.3.Проверка устойчивости фундамента на опрокидывание.39
3.4.Выводы и рекомендации.40
Технико-экономический показатели вариантов фундаментов.40
Список используемой литературы.44
Задание на проектирование.
Необходимо запроектировать основание и фундаменты для промышленного цеха и АБК используя следующие исходные данные:
Место строительства – г.Донецк
Сумма абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму Mt=18.
Характеристика здания:
стены кирпичные толщиной 380мм;
число этажей АБК – 3.
Грунтовые условия площадки строительства по инженерно-геологической карточке №16.
Нагрузки на фундамент промышленного цеха производственного здания принимать по таблице для схемы №8 а бытовых помещений - по чертежам.
Используя эти данные произвести следующее:
I.Выбрать глубину заложения фундамента и тип основания.
II.Определить расчетное сопротивление грунта рабочего и подстилающего слоев.
III.Запроектировать характерные фундаменты здания.
IV.Определить осадку фундаментов зданий.
V.Вычислить технико-экономические показатели.
Анализ условий строительства.
Геологический разрез в пределах возможной зоны влияния промышленного здания слагают пылевато-глинистые и песчаные грунты. Подземные воды до глубины 15 м не встречены. В результате проведенных инженерно-геологических изысканий в грунтах помимо почвенно-растительного слоя выделяем 2 инженерно-геологических элемента (ИГЭ).
ИГЭ – 1 залегает в интервале 77-72 м.
Физико-механические характеристики грунта слоя ИГЭ-1.
Вычисляем число пластичности по формуле :
По таблице Б.12 [1] определяем разновидность исследуемого грунта. При % определяем что исследуемый грунт – суглинок легкий пылеватый. Вид пылевато-глинистого грунта определяем по пределу текучести для этого используем формулу:
По таблице Б.14 [1] определяем разновидность исследуемого грунта. При исследуемый грунт – суглинок твердый.
Расчетное сопротивление пылевато-глинистого грунта R0 определяем по таблице 11 [2]: при коэффициенте пористости и R0 определяется интерполяцией (таблица 2):
ИГЭ – 2 залегает в интервале 72-62 м.
Физико-механические характеристики грунта слоя ИГЭ-2.
Так как сведения о значениях отсутствуют грунт относим к песчаному и определяем коэффициент водонасыщения:
По таблице Б.17 и Б.18 [1] определяем разновидность исследуемого грунта. При и е=089 определяем что исследуемый грунт – крупный песок средней плотности и средней степени водонасыщения.
Расчетное сопротивление песчаного грунта R0 определяем по таблице 10 [2]: для крупного песка средней плотности R0 =500 кПа.
Поскольку грунты не обладают специфическими свойствами в районе строительства не ожидается проявления опасных инженерно-геологических процессов грунты обоих ИГЭ имеют значения R0> 150 кПа и Е > 5000 кПа то на данном этапе проектирования можно сделать вывод о том что оба слоя могут служить в качестве естественного основания.
Верхний почвенно-растительный слой в пределах застройки срезается на глубину 06 м и используется в дальнейшем для озеленения территории проектируемого промышленного предприятия.
Анализ назначения и конструктивные решения здания.
Данным разделом выполнены проектные решения несущих фундаментных конструкций промышленного здания и административно-бытового корпуса.
Характеристика района строительства:
место расположения – г. Донецк;
снеговой район – I район;
ветровой район – III район;
средняя скорость ветра – 5 мc;
сумма абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму – Мt = 18;
нормативное значений веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли – S0=05 кПа.
Класс сооружения – . Коэффициент надёжности по назначению К=1.
Конструктивные решения разработаны в соответствии с требованиями:
СНиП 2.01.07 – 85 «Нагрузки и воздействия»;
СНКК 20-303-2002 «Нагрузки и воздействия. Ветровая и снеговая нагрузки»
За условную отметку + 0000 принята отметка чистого пола первого этажа.
Конструктивная схема здания – пролетная из двух горизонтальных пролётов размером 18м и 24м. Общая устойчивость и прочность здания обеспечивается совместной работой колонн каркаса ферм и плит покрытия.
Колонны – монолитные железобетонные сечением 500×1000 мм. Шаг колонн – 6 м.
Перекрытия - монолитные железобетонные плиты толщиной 200 мм.
Стены – кирпичные толщиной 380 мм
Сопряжение монолитных железобетонных колонн каркаса с монолитными железобетонными плитами перекрытия – жёсткое.
Подъемно-транспортное оборудование представлено четырьмя мостовыми кранами (по два в каждом пролете) грузоподъемностью 15 т. Режим работы кранов - нормальный.
В здании АБК имеется 3 этажа бесподвальная и подвальная части. Расчетная внутренняя температура +100С.
Фундаменты проектируются в соответствии со схемой № 8 выданной преподавателем.
Проектирование железобетонных фундаментов стаканного типа под колонны крайнего ряда.
Нагрузки приняты согласно схеме № 8.
Принимаем правило знаков следующее : положительная вертикальная сила N направлена сверху вниз изгибающий момент M и сила Q слева направо.
Расчетные нагрузки для проектирования по второй группе предельных состояний ().
МII1= Мсв+Мснег+МDmax-МT+=110+2+115-37+287=427 кНм
МII1= Мсв+Мснег+МDmax-МT-=110+2+115-37-200=-10 кНм
N II1 = Nсв+Nснег+NDmax=300+27+320=647 кН
Q II1 = Qсв+Qснег+QDmax-QТ+=10+2+6-4+45=59 кН
Q II1 = Qсв+Qснег+QDmax-QТ-=10+2+6-4-34=-20 кН
МII2= Мсв+Мснег+МDmin+МT+=110+2+25+37+287=411 кНм
МII2= Мсв+Мснег+ МDmin +МT-=110+2+25+37-200=-26 кНм
N II2 = Nсв+Nснег+NDmin=300+27+68=395 кН
Q II2 = Qсв+Qснег+QDmin+QТ+=10+2+2+4+45=63 кН
Q II2 = Qсв+Qснег+QDmin+QТ -=10+2+6-4-34=-16 кН
Расчетные нагрузки для проектирования по первой группе предельных состояний ().
МII3= Мсв+Мснег+МDmax-МT+=11011+214+11511-3711+28714=542кНм
МII3=Мсв+Мснег+МDmax-МT-=11011+214+11511-3711-20014=-704кНм
N II3 = Nсв+Nснег+NDmax=30011+2714+32011=720кН
Q II3 = Qсв+Qснег+QDmax-QТ+=1011+214+611-411+4514=79 кН
Q II3 = Qсв+Qснег+QDmax-QТ-=1011+214+611-411-3414=-316 кН
МII4= Мсв+Мснег+МDmin+МT+=11011+214+2511+3711+28714=524кНм
МII4= Мсв+Мснег+ МDmin+МT-=11011+214+2511+3711-20014=-66 кНм
N II4 = Nсв+Nснег+NDmin=30011+2714+6811=4426 кН
Q II4 = Qсв+Qснег+QDmin+QТ+=1011+214+211+411+4514=84 кН
Q II4 = Qсв+Qснег+QDmin+QТ -=1011+214+611-411-3414=-272 кН
Результаты определения нагрузок в различных сочетаниях сводим в таблицу 4.
Нагрузки в обрезе фундамента
Группа предельного состояния
Вычисляем нагрузки передающейся от стены на фундамент:
Определяем высоту стены: Hст=Нколонны+Нплиты+Нутеплителя+Нпарапета=10800+400+350+180+600=12330мм
Учитывая толщину ряда кирпичной кладки с раствором 80 мм пересчитываем высоту стены:
Вычисляем вес стены по формуле:
где =038м толщина стены из кирпичной кладки;
= 18кНм2 – удельный вес кирпичной кладки;
=085 – коэффициент проемности нарузной стены;
=1 – коэффициент надежности по II группе предельных состояний;
=11 – коэффициент надежности по I группе предельных состояний.
N II1= N II1+=647+430=1107 кН
N II2= N II2+=395+430=825 кН
N I3= N I3+=720+473=1193 кН
N I4= N I4+=443+473=915 кН
МIIст=-=-430(038+1)=-297 кН
МII1= МII1-МIIст=427-297=200 кН
МII2= МII2-МIIст=411-297=114 кН
2.Выбор глубины заложения.
Рис. 1. Схема проектируемого фундамента под крайнюю колонну цеха.
Несущим слоем фундамента является суглинок с R0=218. Существующих зданий коммуникаций нет и грунтовых вод вблизи нет. Слабых слоев грунта нет. Поэтому глубина сезонного промерзания является определяющим фактором при определении глубины заложения фундамента.
Нормативная глубина сезонного промерзания определяется по формуле (2) п.2.27. [2]:
где d0=023 – глубина промерзания грунта по п.2.27 [2];
Mt=18 – сумма абсолютных значений среднемесячных температур за зиму.
Расчетная глубина сезонного промерзания определяется по формуле (3) п.2.28. [2]:
где Kh=07 – коэффициент учитывающий температуру воздуха в помещении определяется по таблице 1 [2];
Глубина заложения фундамента по таблице 2 [2]:
Из конструктивных соображений определяем высоту фундамента для сборной двухветвевой железобетонной колонны при ширине колонны lc=1м12м.
где 09м – минимальная заделка колонны в стакан фундамента;
м– минимальная толщина дна стакана;
5м – зазор между торцом колонны и дном стакана.
Так как высота фундамента должна быть кратна 300мм и минимальная конструктивная равна 1500мм назначаем окончательно глубину заложения фундамента: .
Отметку пола цеха назначаем 0.000м отметку планировки и обреза фундамента принимаем
-0.150м тогда отметка подошвы фундамента -1.160м.
3.Определение размеров подошвы фундамента.
Рис. 2. Размеры проектируемого фундамента под крайнюю колонну цеха.
Размеры подошвы фундамента определяют исходя из расчета оснований по деформациям. В первом приближении площадь подошвы фундамента определяем по формуле:
Ro =218 кПа – табличное значение расчетного сопротивления грунта;
=20 кНм3– среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах принимаемое в инженерных расчетах равным;
d =15м – принятая глубина заложения фундамента.
Задаемся соотношением сторон и принимаем которое входит в требуемый промежуток получаем площадь подошвы A==213=61м2
где b и l – соответственно ширина и длина подошвы фундамента.
Вес фундамента определяем по формулам:
где - среднее значение веса материала фундамента и грунта на его уступах.
Для первого сочетания нагрузок:
- сумма всех вертикальных сил приложенных к подошве фундамента;
- сумма всех моментов относительно выбранных координатных осей в подошве фундамента
Эксцентриситет вертикальной нагрузки приложенной к подошве фундамента:
Относительный эксцентриситет вертикальной нагрузки в подошве фундамента:
условие проверки выполнено
Для второго сочетания нагрузок:
условие проверки выполнено.
Расчетное сопротивление грунта основания определяем по формуле 7 п.2.41. [2]:
где – коэффициенты условий работы по табл.3 [2];
К=1– коэффициент если прочностные характеристики грунта определены непосредственными испытаниями;
Mу=047 Mg=289 Mc=548 – коэффициенты принимаемые по таблице 4. [2] в зависимости от угла внутреннего трения φ
Кz =1– коэффициент принимаемый при b 10 м К=1;
b=3м – ширина подошвы фундамента;
кНм3– осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента;
кНм3– то же залегающих выше подошвы;
Сll = 32кПа – расчетное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента.
Давление в подошве фундамента определяем по формулам:
)максимальное краевое давление:
)минимальное краевое давление:
Выполняем проверку условий недогруза () и перегруза ():
условие перегруза не соблюдается следовательно необходимо изменить размеры фундамента.
; b=18м l=27м A=1827=486м
Расчетное сопротивление грунта основания определяем по формуле 7 п.2.41. [2]:
где b=18м – ширина подошвы фундамента м;
на 09% следовательно проверяем подобранные размеры фундамента.
максимальное краевое давление:
минимальное краевое давление:
условие недогруза выполняется
Выполняем проверку условий:
условие перегруза выполняется
Проверка №2 выполнена.
Для расчета осадки принимаем: P=ma340)=394 кПа.
Рис. 3. Усилия и давление в проектируемом фундамента под крайнюю колонну цеха.
4.Расчет осадки основания фундамента.
Расчет оснований по деформациям производится по формуле (5) п. 2.39 [2] исходя из условия:
гдеS– совместная деформация основания и сооружения определяемая расчетом в соответствии с указаниями обязательногоприложения 2 [2];
Su=8см –предельное значение совместной деформации основания и сооружения устанавливаемое в соответствии с указаниямипп. 2.51–2.55 [2] по приложению 4[2] как для производственного одноэтажного здания с полным железобетонным каркасом.
Для расчета осадки основания фундамента разобьем его ниже подошвы на элементарные слои высотой h=04b=0418 =072м. Таких слоев в пределах ИГЭ–1 принимаем в количестве 7.
Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровень подошвы фундамента (z=0) определяем по формуле:
где =1471 кНм3 – осредненной расчетное значение удельного веса грунтов залегающих выше подошвы фундамента кНм3;
dII=15 м– глубина заложения фундамента от уровня планировки при срезке грунта м.
Дополнительное напряжение в грунте на уровне подошвы фундамента определяется по формуле:
Р0=zp0=α(Р- zg0)=1000(394-22)=372 кПа
Где α–коэффициент принимаемый потабл.1 приложения 2[2] в зависимости от формы подошвы фундамента соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины: ;
Р – среднее давление под подошвой фундамента кПа.
Аналогично производим расчет на разных глубинах:
)h1=072м; z=0+072=072м =08 α=0853
zp1= α Р0=0853372=317кПа
)h2=072м; z1=z+ h2=072м +072м =144м =16 α=0544
zp2= α Р0=0544372=202кПа
)h3=072м; z2= z1+ h3=144+072=216 =24 α=0337
zp3= α Р0=0337372=126кПа
)h4=072м; z4= z3+ h4=216+072=288 =32 α=0220
zp4= α Р0=0220372=82кПа
)h5=072м; z5= z4+ h5=288+072=36 =4 α=0153
zp5= α Р0=0153372=57кПа
)h6=072м; z6= z5+ h6=36+072=432 =48 α=0111
zp6= α Р0=0111372=41кПа
)h7=068м; z7= z6+ h7=432+06=50 =555 α=0084
zp7= α Р0=0084372=31кПа
)h8=004м; z8= z7+ h8=5+004=504 =56 α=0083
zp7= α Р0=0083372=30кПа
Сводим результаты расчета в таблицу 5.
Нижняя граница сжимающей толщи
Осадка основанияScиспользованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства (рис.3) определяется методом послойного суммирования по формуле (1) приложения 2 [2]:
где 08– безразмерный коэффициент равный 08;
n– число слоев на которые разбита сжимаемая толща основания.
Условие расчёта фундамента по второй группе предельных состояний выполняется.
Рис. 4. Схема к расчету осадки фундамента под крайнюю колонну цеха.
5.Расчет элементов фундамента по прочности.
5.1.Конструирование фундамента.
Определим размеры подколонника в плане используя следующие конструктивнее требования:
)Толщина стенки армированного стакана в плоскости действия изгибающего момента определяется из условий:
из плоскости момента:.
Принимаем толщину стакана в плоскости действия изгибающего момента из плоскости – тогда размеры подколонника с учетом размеров колонны толщины стенки стакана и принятых зазоров в плане должны составлять:
buc ≥ bс + 2 dgb + 20075 = 05 + 2015 + 015 = 095 м – ширина подколонника.
где bс – соотвестсвенно длина и ширина колонны м;
75м – зазор между колонной и внутренней гранью стакана.
С учетом модуля 300 мм принимаем: = 18 м buc = 12 м.
Определяем сочетания нагрузок для расчета по I группе предельных состояний для вычисления максимального давления в плоскости действия момента (вдоль стороны ):
Для третьего сочетания:
Для четвертого сочетания:
Определяем количество ступеней и их размер. Первоначально принимаем плитную часть из одной ступени: h1=300мм.
Предположим что фундамент опирается на защитную бетонную подготовку с толщиной защитного слоя равной 35 мм. Класс бетона принимаем В125. Рабочая высота нижней ступени при защитном слое 35 мм и диаметре арматуры 20 мм:
h01 = hl – = 03 - (0035 + 001) = 0255 м
где – расстояние от равнодействующей усилий в арматуре до подошвы фундамента т.е. сумма толщины защитного слоя бетона (0035м) и половины диаметра рабочей арматуры (001м).
Определяем наибольший допускаемый вынос ступени в плоскости действия момента:
С1=k h01=180255=0459м
Где k=18– коэффициент принимаемый в зависимости от конфигурации фундамента класса бетона по прочности на сжатие и наибольшего краевого давления под подошвой при 06м>2 h01=051м; классе бетона В125; где - ширина стакана фундамента.
Определяем фактический вынос ступени в плоскости действия момента:
50459м где - ширина стакана фундамента.
Следовательно одной ступени в плоскости действия момента достаточно.
Определяем сочетания нагрузок для расчета по I группе предельных состояний для вычисления максимального давления из плоскости действия момента (вдоль стороны b):
Определяем наибольший допускаемый вынос ступени из плоскости действия момента:
С1=k h02=24840255=0633м
где k=2484 при >2 классе бетона В125; .
0633м следовательно одной ступени из плоскости действия момента достаточно (рис.2).
5.2.Расчет на продавливание колонной дна стакана фундамента.
Рис. 5. Схема к расчету на продавливание колонной дна стакана фундамента
под крайнюю колонну цеха.
Так как условие (buc – dg)=12-095=025 05(luc - lc)=05(18-10)=04 то производим расчет на продавливание фундамента колонной от дна стакана из условия :
где –расчетная продольная сила действующая в уровне торца колонны принимаем равной максимальной действующей в обрезе фундамента силой из всех сочетаний нагрузок по I группе предельных состояний;
=660 кПа– расчетное сопротивление бетона осевому растяжению в зависимости от класса бетона по прочности на сжатие согласно [3] кПа.
А0=05b(l-lр-2h0g)-025(b-bp-2h0g)=0518(27-115-2051)-025(18-065-2051)=0332м2
h0g=(hf-dp)-(035+005)=(15-095)-004=051м – рабочая высота пирамиды продавливания от дна стакана до плоскости расположения растянутой арматуры;
hp bp lp – глубина и размеры по низу меньшей и большей сторон стакана м.
bm= bр + hog =065+051=116м
Условие соблюдается следовательно прочность дна стакана на продавливание обеспечена.
5.3.Определение сечений арматуры плитной части фундамента.
Рис. 6. Расположение арматуры в фундаменте под крайнюю колонну цеха.
Определяем количество рабочей арматуры вдоль длины подошвы в плоскости действия момента сразу на всю ширину подошвы. Вычисляем эксцентриситет:
При вычислении эксцентриситета применено более невыгодное в данном случае третье сочетание нагрузок так как Pl max3 = 730кПа > Рl max4 = 647 кПа.
Вылет консоли С1 = 045 м рабочая высота h01= 03-0035-0005= 0255м
Площадь арматуры класса A-400 при RS = 365000 кПа
Вылет консоли С2 = 045+0325=0775 м рабочая высота h02= 15-0035-0005=1455 м
Из двух значений Аsli выбираем наибольшее Аsl = 8 см2.
Назначаем шаг рабочих стержней 200 мм. На ширину подошвы b = 18 м укладываем 1802= 9 стержней. Учитываем защитный слой арматуры 25мм. Выпуски принимаем 75мм согласно [4]. Расчетный диаметр одного стержня
Принимаем диаметр dl = 12 мм.
Определяем количество рабочей арматуры вдоль ширины подошвы из плоскости действия момента; сразу на всю длину подошвы. При вычислениях используем третье сочетание нагрузок поскольку в данных расчетах это сочетание более невыгодно Pl max3 = 279кПа > Рl max4 = 223 кПа.
Вылет консоли С2’ = 03+0275=0575 м рабочая высота = 15-0035–0012-0005=1448 м;
Из двух значений Аsli выбираем наибольшее Asb=086 см2. При шаге 200мм на всю длину подошвы = 27м укладывается 2702 = 14 стержней. Учитываем защитный слой арматуры 25мм. Выпуски принимаем 25мм согласно [4]. Расчетный диаметр одного стержня
Принимаем диаметр db = 10 мм.
Марку сетки подошвы фундамента записываем следующим образом:
где 2С - обозначение сетки с рабочей арматурой в двух направлениях:
- диаметр продольных и поперечных стержней с указанием класса арматурной стали;
5х260 - ширина и длина сетки см.
Рис. 7. Арматурная сетка в фундаменте под крайнюю колонну цеха.
Проектирование свайных фундаментов под колонны крайнего ряда.
1.Выбор вида сваи и её размеров.
В качестве исходных данных для проектирования свайных фундаментов примем исходные данные использованные для расчета фундамента стаканного типа на естественном основании. Следовательно глубина заложения ростверка: d=15м. Сваю заглубляем в ИГЭ-2 на 500мм из этого условия определяем ее длину: Lсваи=335+05+05=435м
где 335м – толщина слоя ИГЭ-1 минус глубина заделки фундамента м;
м – глубина заглубления сваи в слой ИГЭ-2м;
м=04м+01м – заделка сваи в ростверк для ее жесткого сопряжения где 04 м – заделка выпусков арматуры; 01м – заделка бетона.
По сортаменту [5] принимаем железобетонную забивную сваю сплошного квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой марки С 4.5-30 длина сваи L=45м ширина B=03м.Заглубляем сваю в ИГЭ-2 на 650мм.
Рис. 8. Схема к определению длины и несущей способности сваи.
2.Определение несущей способности сваи.
Так как свая опирается на сжимаемые грунты то она относим её к висячим. Несущая способность таких свай определяется по формуле (8) п.4.2. [6]:
где – коэффициент условий работы сваи в грунте;
R=9830 кПа – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи кПа принимаемое по табл.1 [6] в зависимости от глубины заложения сваи zo= 75м интерполяцией: R=
А=B2=032=009м – площадь опирания на грунт сваи;
U=4B=403=12 м – наружный периметр поперечного сечения сваи;
– расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой
поверхности сваи кПа принимаемое по табл.2 [6] в зависимости от средней глубины слоя расположения грунта:
z02=365м f2=545 кПа;
z04=5400м f4=595 кПа;
– толщина i-го слоя грунта соприкасающегося с боковой поверхностью сваи м:
=1 =1– коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним
концом и на боковой поверхности сваи учитывающие влияние способа
погружения сваи на расчетные сопротивления грунта и принимаемые по табл. 3 [6].
3.Размещение свай под ростверком.
Определяем нагрузку допускаемую на сваю:
где =14 – коэффициент надежности учитывающий точность метода определения несущей способности одиночной сваи по.
Количество свай вычисляем по формуле:
где =G1ст+N13=720+473=1193кН– максимальная для всех сочетаний по 1 группе сумма расчетных вертикальных нагрузок в обрезе фундамента кН;
==1354 кН– расчетный вес ростверка.
Принимаем 4 сваи для восприятия возникающих моментов и располагаем их в 2 ряда. Расстояние между сваями назначаем равным 4bр=403=12м – по стороне b 6bр=603=1.8м – по стороне l где bр=03м – высота ростверка.
Определим нагрузку в подошве ростверка в обоих сочетаниях для расчета по первой группе предельных состояний. Вертикальная нагрузка NI складывается из веса стены ростверка и вертикальной силы от колонны а момент МI – из момента от веса стены момента от колонны и момента от горизонтальной силы QI приложенной в обрезе ростверка.
Уточненный вес ростверка:
где = 11 – коэффициент надежности по нагрузке равный;
= 095 – коэффициент надежности по назначению для зданий II класса ответственности;
– соответственно длина ширина подошвы и высота ростверка м.
=20 кНм3– среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах.
Нагрузку в подошве ростверка определяем по формуле (7.3) п. 7.1.12 [7]
где – соответственно расчетная сжимающая сила кН и расчетный изгибающий момент по абсолютному значению кН относительно оси ОY плана свай в плоскости подошвы ростверка.
х – расстояния от главных осей до оси каждой сваи для которой вычисляют расчетную
Нагрузки для третьего сочетания: ;
где=G1р+ G1ст+NI3=135+473+720=1328кН
где G1р =135кН – вес ростверка;
G1ст=473кН – вес стены;
NI3=720кН – вертикальная сила от колонны.
=M13+Q13·15- G1ст(bст+lc)05=542+79·15-473·(038+1)05=335кН
Нагрузки для четвёртого сочетания:
где=G1р+ G1ст+NI4=135+473+443=1051кН
NI4=443кН – вертикальная сила от колонны.
=M14+Q14·15- G1ст(bст+lc)05=524+84·15+473·(038+1)05=324кН
- условие перегруза не удовлетворено но в условиях курсового проекта не будем менять длину и к мелкого заложени оличество свай так как в грунтовых условиях достаточно хорошо будут работать фундаменты я. подобранных параметрах.
В обоих сочетаниях минимальные фактические нагрузки на сваю 192кН и 128кН больше нуля. Следовательно выдергивающие нагрузки отсутствуют.
А фундаменты глубокого заложения (сваи) будут нести в себе значительный запас прочности и при
Таким образом выбранное количество свай удовлетворяет расчетам по несущей способности грунта основания.
Рис. 9. Размещение свай в свайном фундаменте под крайнюю колонну цеха.
4.Расчет осадки свайного фундамента.
Строим условный фундамент:
Осредненное значение угла внутреннего трения:
- расчетное значение угла внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной
Hi – глубина погружения свай в грунт.
Размеры подошвы условного фундамента:
– ширина подошвы условного фундамента;
м– длина подошвы условного фундамента;
dу = 565м – глубина заложения условного фундамента.
Разбиваем основание ниже подошвы фундамента на элементарные слои:
Вес условного фундамента: кН;
Суммарная вертикальная нагрузка в подошве условного фундамента:
Среднее давление в подошве фундамента:
Расчетное сопротивление грунта в подошве условного фундамента определяем по формуле:
Условие выполняется (277кПа710кПа).
Подобранные ранее размеры подошвы фундамента должны быть достаточными чтобы удовлетворялось условие расчета основания по деформациям:
S - совместная деформация основания и сооружения определяемая расчетом;
Su - предельное значение совместной деформации основания и сооружения которое принимается согласно СНиП 2.02.01-83*.
Сначала разбиваем основание ниже подошвы фундамента на элементарные слои м
Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента (z = 0) определяют по формуле:
γII’=184 кНм – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих выше подошвы фундамента;
d =565м- глубина заложения фундамента от уровня планировки при срезке грунта.
Вертикальные напряжения от собственного веса грунта zg на границе слоев расположенных на глубине z от подошвы фундамента находят по следующей формуле:
hi =0556м – толщина i-го слоя грунта.
Осадку основания с использованием расчетной схемы линейно-деформируемого полупространства определяют от действия вертикальных дополнительных напряжений в грунте:
α - коэффициент принимаемый по СНиП 2.02.01-83* в зависимости от формы подошвы фундамента соотношения сторон 12 и относительной глубины расположения слоя ;
Р=277кПа – среднее давление под подошвой фундамента.
Промежуточные вычисления сводим в табличную форму (табл.6.).
К расчету осадки основания фундамента
Рис. 10. Схема к расчету осадки свайного фундамента
Находим нижнюю границу сжимаемой толщи и вычисляем осадку:
n – число слоев на которое разбито основание в пределах сжимаемой толщи.
Расчетное значение осадки основания свайного фундамента меньше предельного:
Условие расчета основания по деформациям выполняется.
Проектирование ленточных фундаментов АБК.
1.Проектирование ленточного фундамента в бесподвальной части в стадии завершенного строительства.
Требуется сборный сплошной ленточный фундамент под наружную продольную стену административно-бытового корпуса коэффициент проёмности стены m=085. Здание трехэтажное стены кирпичные толщиной b1=038м удельный вес кирпичной кладки γ=18кНм3. Расстояние между продольными стенами в осях L=6м в свету L0=569м. Междуэтажные перекрытия выполнены из сборных железобетонных плит с полами из линолеума удельный вес перекрытия 28 кНм2 покрытия –35кНм2 кровля малоуклонная. Относительная отметка поверхности земли в рассчитываемом сечении – -0150м отметка пола первого этажа –0000. Пол бетонный толщиной h=02м его удельный вес γ=24 кНм3. Грунтовые условия строительной площадки определённые инженерно-геологическими изысканиями представлены в пункте 2.
Сбор нагрузок производим в уровне низа перекрытия подвала. Определяем нагрузки для расчёта по деформациям (γf=1) в уровне низа подошвы фундамента.
l0 =569м- расстояние в свету между стенами.
H - высота стены от верха стены подвала до верха карниза;
с учетом толщины ряда кирпичной кладки принимаем Н=9840мм.
b1 =038 м- толщина стены;
m=085 - коэффициент проемности;
=18кНм3 - удельный вес материала кладки;
f =1- коэффициент надежности по нагрузки.
Вес 2 междуэтажных перекрытий: .
Временная длительная нагрузка от перегородок на 2 перекрытия: .
Нагрузка на 2 перекрытия при её пониженном значении для административно-бытовых зданий: .
Равномерно распределенная нагрузка от веса снегового покрова на покрытие:
S0 = 05 кПа– нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли для г.Донецка по [10]
=1 – коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие при наклоне кровли под углом α ≤ 25°
k =12-01·5=07– коэффициент учитывающий возможность уноса снега действием ветра за три наиболее холодных месяца при скорости ветра V=5 мс.
k1 =01 – коэффициент перехода от нормативного значение снеговой нагрузки к пониженному значению.
Расчетная нагрузка от веса снега:
Умножая временные нагрузки принимаемые как длительные на коэффициент 1=095 получим суммарную вертикальную нагрузку на один погонный метр:
1.2.Выбор глубины заложения
Из конструктивных соображений отметку подошвы фундамента назначаем– -36м.
- при высоте фундаментного блока 03м и высоте каждого из двух рядов фундаментных блоков по 06м пол подвала укладывается в уровне верхнего блока;
- глубина заложения фундамента значительно превышает расчётную глубину сезонного промерзания грунта;
- основание фундамента суглинок твердый (ИГЭ-1) с расчётным сопротивлением R0 =218 кПа.
1.3.Определение размеров подошвы фундамента.
Определяем предварительное значение ширины подошвы фундамента:
Подбираем марку жб фундаментной плиты ФЛ 6.24 шириной 600мм.
Вычисляем расчетное сопротивление грунта по формуле 7 п.2.41. [2]:
Уточняем ширину подошвы фундамента с учетом вычисленного значения R:
Следовательно принимаем марку жб фундаментной плиты ФЛ 6.24 b=600мм l=2380мм h=300мм m=115т. Бетонную стену назначаем из фундаментных стеновых блоков сплошных из тяжелого бетона шириной мм. Марка - ФБС 24.5.6 – Т.
Вес фундаментной плиты:
Вес грунта на уступах:
Усилия от временной нагрузки на внешней стороне фундамента:
Сумма вертикальных нагрузок в уровне подошвы фундамента:
Выбираем расчетную схему:
- расчетную схему стены подвала принимаем в виде однопролетной вертикальной балки шарнирно опертой в верхней части в уровне низа перекрытия и в нижней части в уровне подошвы. Фундамент рассматриваем как центрально-нагруженный проверяем условие: PR
; 166кПа266кПа – условие выполнено.
1.4.Расчет осадки основания ленточного фундамента.
h = 04b = 04 06 = 024 м.
Таких слоев принимаю в пределах ИГЭ-1 в количестве семи частично захватываем ИГЭ-2.
Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента (z = 0) определяем по формуле:
h1 = 024 м . Дополнительные напряжения в грунте на уровне подошвы фундамента определяются по формуле где α=1000 при z=0:
Р0= α (Р- zg0)=1000(166-46)=120 кПа
α - коэффициент принимаемый по СНиП 2.02.01-83* в зависимости от формы подошвы фундамента соотношения сторон м и относительной глубины расположения слоя ;
Р=166кПа - среднее давление под подошвой фундамента. Аналогично на разных глубинах (результаты приведены в табл.4).
Промежуточные вычисления произведены в табличной форме
Нижняя граница сжимаемой толщи
Используя данные табл.7 вычисляем осадку основания фундамента:
Рис. 11. Схема к расчету осадки ленточного фундамента
2.Проектирование ленточного фундамента в подвальной части в стадии завершенного строительства.
Сбор нагрузок осуществляем так же как для бесподвальной части но еще отдельно вычисляем вертиальную нагрузку от перекрытия над подвалом:
Эксцентриситет приложения этой нагрузки составляет:
Момент в уровне планировки на пог.м. :
Учитывая что рассматриваемое здание относится ко II классу ответственности полученные значения умножаем на коэффициент надежности по назначению . Тогда значения нагрузок для расчета по деформациям :
2.2.Выбор глубины заложения.
Из конструктивных соображений (обеспечение проектной высоты подвала) отметку подошвы фундамента назначаем – -3600м.
- при высоте фундаментной плиты 03м и высоте каждого из пяти рядов стеновых блоков по 06м перекрытие над подвалом укладывается на верхний блок;
- условие недопущения выпора грунта из-под подошвы фундамента соблюдается: 06>05
- глубина заложения фундамента значительно превышает расчетную глубину сезонного промерзания грунта следовательно условие недопущение сил морозного пучения грунтов под подошвой фундамента выполняется;
- основанием фундамента будет служить твердый суглинок (ИГЭ-1) с расчётным сопротивлением R0 =218 кПа.
Рис. 13. Схема ленточного фундамента.
2.3.Определение размеров подошвы фундамента.
d= 315м – глубина заложения фундамента;
По сортаменту [8] подбираем марку жб фундаментной плиты ФЛ 8.24 шириной b=08 м. Стену подвала назначаем по [9] из фундаментных стеновых блоков марки ФБС 24.5.6.-Т шириной b’=05 м.
Вычисляем расчетное сопротивление грунта вычисляем по формуле 7 п.2.41. [2]:
где – приведенная глубина заложения фундамента от пола подвала по формуле (8) п.2.41. [2]
где =04 м – толщина грунта выше подошвы фундамента со стороны грунта;
=02 м – толщина конструкции пола подвала;
=24 кНм3 – расчетное значение удельного веса конструкции пока подвала;
=2м – расстояние от уровня планировки до пола подвала по п. 2.41. [2]
Остальные параметры формулы ля вычисления расчетного сопротивления грунта аналогичны принятым при проектировании столбчатых фундаментов.
где – вес фундаментной плиты;
– вес фундаментной стены;
– вес конструкции пола;
– вес грунта на левом уступе фундаментной плиты где
По сортаменту [8] подбираем марку жб фундаментной плиты ФЛ 6.24 шириной b=06 м. Стену подвала назначаем по [9] из фундаментных стеновых блоков марки ФБС 24.4.6.-Т шириной b’=04 м.
Пересчитываем расчетное сопротивление грунта вычисляем по формуле 7 п.2.41. [2]:
– вес грунта на левом уступе фундаментной плиты.
Допускаемая нагрузка на фундамент :
% -условие недогруза выполнено.
Выбираем расчетную схему. Для этого проверяем соотношение:
Следовательно расчетная схема стены представлена в виде однопролетной балки верхний конец которой в уровне низа перекрытия шарнирно оперт а нижний конец в уровне подошвы фундамента защемлён.
Фундамент нужно рассматривать как внецентренно нагруженный.
Активное боковое давление грунта на стену подвала в уровне планировки при отсутствии подземных вод: а1==1397·072·tg2(450-17102) =39 4 кПа
То же на уровне подошвы фундамента :
а2==1397·(072+315)·tg2(450-17102) =2096 21 кПа
Определяем значение опорных моментов:
)момент от действия равномерно распределенной нагрузки:
)момент в заделке от действия треугольной нагрузки на участке II:
)момент в заделке от вертикальной нагрузки на уступе фундаментной плиты:
)момент в заделке от действия момента приложенного в уровне перекрытия:
Суммарный момент в подошве фундамента:
фундамент рассматривают как внецентренно нагруженный
Выполняем проверку условия:
условие недогруза выполнено
Окончательно принимаем марку жб фундаментной плиты ФЛ 6.24 и марку фундаментных стеновых блоков марки ФБС 24.4.6.-Т.
2.4.Расчет осадки основания фундамента.
Аналогично на разных глубинах (результаты приведены в табл.4).
Р0= α (Р- zg0)=1000(171-53)=118кПа
Р==171кПа - среднее давление под подошвой фундамента.
Промежуточные вычисления сводим в табличную форму:
Используя данные табл.8 вычисляем осадку основания фундамента:
Рис. 13. Схема к расчету осадки ленточного фундамента.
3.Проектирование ленточного фундамента в подвальной части в стадии незавершенного строительства.
3.2.Проверка устойчивости фундамента на сдвиг.
Равнодействующая активного давления:
Интенсивность активного бокового давления в уровне поверхности планировки:
Интенсивность активного бокового давления в уровне подошвы фундамента:
кНм3- удельный вес обратной засыпки для расчетов
по I группе предельных состояний
м - высота эквивалентного нагрузке q слоя грунта;
- расчетное значение угла внутреннего трения обратной засыпки;
Равнодействующая пассивного давления:
- условие проверки на сдвиг выполняется.
3.3.Проверка устойчивости фундамента на опрокидывание.
Производим проверку на опрокидывание относительно грани фундамента. Для этого определим расстояние от подошвы фундамента до центра тяжести эпюры боковых давлений
Сумма удерживающих моментов:
Сумма опрокидывающих моментов:
- условие не выполняется.
3.4.Выводы и рекомендации.
Так как проверки на опрокидывание относительно грани фундамента не выполняется то обратную засыпку можно производить только после устройства перекрытия над подвалом.
Технико-экономический показатели вариантов фундаментов.
Для сравнения технико-экономических показателей составим смету затрат на устройство столбчатого свайного и ленточного фундаментов и сравним затраты на возведение данных конструкций (таблица 9.)
Стоимость единицы руб.
Общая стоимость руб.
Тз осн.раб. (на ед. всего)
Тз мех. (на ед. всего)
Раздел 1. Свайный фундамент.
Пост. Адм.Ростов.обл. от 25.10.10 №261
Погружение дизель-молотом копровой установки на базе экскаватора железобетонных свай длиной до 6 м в грунты группы 2
Накладные расходы от ФОТ
Сметная прибыль от ФОТ
Сваи железобетонные С 4.5.30-23 бетон В15 (М200) объем 055 м3 расход ар-ры 2430 кг (серия 1.011.1-10 вып. 1)
Устройство конструкции ростверков(применительно)
0 м3 бетона бутобетона и железобетона в деле
Итого по разделу 1 ФС-1
Раздел 2. Фундамент стаканного типа мелкого заложения.
Устройство железобетонных фундаментов общего назначения под колонны объемом до 5 м3
Горячекатаная арматурная сталь класса А-I А-II А-III
Горячекатаная арматурная сталь периодического профиля класса А-III диаметром 10 мм
Горячекатаная арматурная сталь периодического профиля класса А-III диаметром 12 мм
Электродуговая сварка при монтаже одноэтажных производственных зданий опорных частей каркасов (колонны подкрановые балки)
Итого по разделу 2 Ф-1
Раздел 3. Ленточный фундамент
Укладка блоков и плит ленточных фундаментов при глубине котлована до 4 м масса конструкций до 05 т
0сборных конструкций
Укладка блоков и плит ленточных фундаментов при глубине котлована до 4 м масса конструкций до 15 т
Укладка блоков и плит ленточных фундаментов при глубине котлована до 4 м масса конструкций до 35 т
Блоки бетонные для стен подвалов на цементном вяжущем сплошные М 100 объемом 03 до 05 м3
Блоки бетонные для стен подвалов на цементном вяжущем сплошные М 100 объемом 05 м3 и более: марка изделия ФБС 24.4.6
Плиты железобетонные фундаментные
Устройство бетонных фундаментов общего назначения под колонны объемом до 3 м3
Итого по разделу 3 Ленточный фундамент
Проанализировав смету делаем вывод что наиболее экономически целесообразно устройство железобетонных монолитных фундаментов мелкого заложения.
Список используемой литературы.
ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация. Издательство стандартов 1996г.
СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений»-М ФГУП ЦПП 2006 – 48c.
СНиП 2.03.01-84* «Бетонные и железобетонные конструкции» Управлением стандартизации и технических норм в строительстве Госстроя СССР 1988г.
ГОСТ 23279-85 «Сетки арматурные сварные для железобетонных конструкций» Общие технические условия 1986г.
ГОСТ 19804.2-79 «Сваи забивные железобетонные цельные сплошного квадратного сечения с поперечным армированием ствола с напрягаемой арматурой» 1981г.
СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» НИИОСП им. Герсеванова Госстроя СССР 1985г.
СП 50-102-2003 «Проектирование и устройство свайных фундаментов» НИИОСП им. Герсеванова Госстроя России 2003г.
ГОСТ 13580-85 «Плиты железобетонные ленточных фундаментов» 1987г.
ГОСТ 13579-78 «Блоки бетонные для стен подвалов» 1979г.
СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия ЦИТП Госстроя СССР 1986г. – 38с.