Расчет столбчатого фундамента

чертеж ОиФ.cdw

Основания и фундаменты
Проектирование столбчатого
фундамента под колонну
Б-Бинженерно-геологический резрез
Кафедра "Техническая механика
Инженерно-геологический разрез
Песок средней крупности
Суглинок мягкопластичный
Глина тугопластичная
Спецификация элементов
Фундамент Ф-1 ГОСТ 24022-80 22
Фундамент Ф-2 ГОСТ 24022-80 8
Фундаментная балка Б-1

основание.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное Агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«Ижевский Государственный Технический Университет»
Кафедра «Технической механики»
специальность – «ПРОМЫШЛЕННОЕ И ГРАЖДАНСКОЕ
СТРОИТЕЛЬСТВО» - 270102
по курсу «Основания и фундаменты»
на тему: «Проектирование и расчет столбчатого фундамента»
Инженерно-геологические условия строительной площадки .. 3
Расчет фундамента под колонну среднего ряда . 5
1. Сбор нагрузок на обрез фундамента .5
2. Определение глубины заложения фундамента под колонну среднего ряда 7
3. Конструирование фундамента . .8
4. Расчет осадки основания 8
Расчет фундамента под колонну крайнего ряда ..11
1. Сбор нагрузок на колонну крайнего ряда 11
2. Конструирование фундамента .14
3. Расчет осадки основания 14
Понижение уровня и отвод грунтовых вод ..16
Список литературы .18
Инженерно-геологические условия строительной площадки
Рис. 1. Инженерно-геологический разрез
Задание: Спроектировать столбчатый фундамент под колонны крайнего ряда двух пролетного промышленного здания. Стены кирпичные 510мм. Сечение колонны 600х400. Каркас железобетонный кран грузоподъемностью Q=50тс. Сетка колонн 6х18.Город строительства – Чита. Грунтовые воды на глубине 16 м.
Таблица 1. Характеристики грунтов
Песок средней крупности средней плотности
Суглинок мягкопластичный
Глина тугопластичная
В целом площадка пригодна для возведения здания. По геологическому профилю площадка имеет спокойный рельеф. Грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием пластов. Все они имеют достаточную прочность невысокую сжимаемость и могут служить естественным основанием.
Характеристика здания
Каркас здания образуют сборные железобетонные колонны сечением 600 х400 мм и стропильные фермы свободно опирающиеся на колонны т.е сопряжение несущих элементов шарнирное. Колонны заделываются в отдельно стоящие фундаменты стаканного типа.
По степени ответственности здание относится ко 2 классу. По расчетному сопротивлению грунта основания здание классифицируется как имеющее гибкую конструктивную схему. По чувствительности к неравномерным деформациям основания – оно малочувствительно к осадкам.
Расчет фундамента под колонну среднего ряда
1. Сбор нагрузок на обрез фундамента
Промышленное здание однопролетное расстояние между буквенными осями 6 м. Нагрузка собирается на 1 квадратный метр грузовой площади фундамента. Полы здания приняты по грунту.
Грузовая площадь 6х18=108м2.
Нормативная нагрузка находится путем умножения размеров изделия на плотность материала из которого оно сделано.
Продольная сила находится путем умножения расчетной нагрузки на грузовую площадь.
Снеговая нагрузка согласно карте 1 [1] и таблице 4 [1]. Pn=800 Нм2.
Крановые нагрузки. Для заданного мостового крана грузоподъемностью 50 т и пролета 6 м имеются следующие данные: общий вес крана Ggr=565 кН; ширина крана К=4400 мм. При расчете на действие двух кранов среднего режима работы (6К) нагрузку от них следует умножать на коэффициент сочетаний φ=085. Коэффициент надежности по нагрузке γf=12 [4].
Расчетное максимальное давление на колонну от двух сближенных кранов определяют по линии влияния давления на колонну:
Таблица 1.Сбор нагрузок на колонну среднего ряда.
нормативная нагрузка Нм2
коэфициент надежности по нагрузке γf
расчетная нагрузка Нм2
Нагрузка от покрытия
Вертикальное давление от 2кранов
Ферма: 4ФБС18 Масса:105т
Колонна: 2ККП120(13050x600x400)
Подкрановая балка: ПБК-59 (5900x820x330)
2. Определение глубины заложения фундамента под колонну среднего ряда
Нормативная глубина промерзания грунта основания определяется по формуле:
где d0 – параметр зависящий от вида грунта (для песка d0=028 м);
Мt – коэффициент численно равный сумме абсолютных значений средне- месячных отрицательных температур за зимний период:
+2=41>15 м Следовательно глубина заложения зависит от расчетной глубины промерзания грунта.
Требуемая площадь подошвы фундамента находится по формуле:
где N0I – расчетная нагрузка приложенная к обрезу фундамента (306596 кН);
R0 – условное расчетное сопротивление грунта основания
γm – средний удельный вес материала фундамента и грунта на его обрезах:
df – глубина заложения фундамента от отметки пола (-36 м).
Принимаются унифицированные размеры подошвы фундамента 42*36 м (площадь 1512м2).
Определение расчетного сопротивления грунта основания по геометрическим характеристикам:
где γс1 γс2 – коэффициенты условий работы грунта (γс1=14 и γс2=12);
К – коэффициент надежности по грунту (К=1);
Мγ Мq Мс – коэффициенты зависящие от угла внутреннего трения грунта под подошвой фундамента (260): Мγ=084 Мq=437 Мс=69.
b – ширина подошвы фундамента (b=36 м);
Коэффициент Kz=1 при b10 м;
df – расчетная глубина заложения подошвы фундамента df=46 м;
γII – среднее расчетное значение удельного веса грунтов залегающих непосредственно под подошвой фундамента ();
γII’ – то же залегающих выше подошвы фундамента в пределах глубины df с учетом взвешивающего действия воды ;
CII – расчетное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента (CII=21 кПа).
Тогда расчетное сопротивление грунта основания R составит:
Среднее давление под подошвой фундамента от внешних нагрузок (N0II) собственного веса грунта (Gf) и грунта на его уступах (GGR) определяется по формуле:
где N0II – нагрузка по 2-му предельному состоянию;
Gf+GGR=bldγср – вес фундамента на его уступах
γср – средний удельный вес фундамента и грунта на его уступах.
Условие РсрR выполняется.
Принимаем размеры подошвы фундамента 42*36 м (площадь 1512м2).
3. Конструирование фундамента
a x b=42*36 a1 x b1=3*27 ax b=1.8*1.8 h=36м
Марка ФБ 13-6. Отметка верхнего обреза фундамента составляет -010м
4. Расчет осадки основания
Определяем нормальные вертикальные напряжения на подошве фундамента:
- от собственного веса грунта
- от веса конструкций
Определяем нормальные вертикальные напряжения на кровле подстилающего слоя:
- от собственного веса грунта
где α - коэффициент зависящий от и
Расчет осадки основания производиться методом послойного суммирования.
Для определения осадок строим эпюру дополнительных напряжений эпюру разделяем на отдельные слои так чтобы в каждый слой входил однородный грунт толщина слоя не должна превышать 04b=0.43=12 м.
По находим α методом интерполяции по приложению 2 таблица 1 [2]
Производим вычисления пока не выполнится условие
Сжимаемую толщу ограничиваем глубиной ниже которой сжатием грунтов можно пренебречь .
Осадку определяем по формуле:
Где =08 безразмерный коэффициент; – модуль деформации грунта.
Вычисления сводим в табл. 2
=1095+(038-185)=9138кН
Определяем =0962*22167=21324кН
Таблица 2. Определение нижней границы сжимаемой толщи основания и осадки.
Песок средней крупности
Максимальная осадка составила S=114 мм =11см что меньше допустимой величины 12 см (приложение 4 СНиП 2.02.01-83*) следовательно фундамент подобран правильно.
Расчет фундамента под колонну крайнего ряда
1. Сбор нагрузок на колонну крайнего ряда.
Таблица 1.Сбор нагрузок на колонну крайнего ряда.
Вертикальное давление крана
Колонна: 6ККП120(13050x800x400) грузоподъемность крана 20-32т
Стены кирпичные: 510мм плотность gп=1800кгм3
Фундаментная балка: 1БФ60
где N0I – расчетная нагрузка приложенная к обрезу фундамента (242362 кН);
df – глубина заложения фундамента от отметки пола (-36м).
Принимаются унифицированные размеры подошвы фундамента 42х3 м (ФБ 12-6 площадь 126 м2).
b – ширина подошвы фундамента (b=42 м);
По предложенной схеме передачи нагрузки(рис2) определяем 11 Q11 11y=2421 кНм; Q11y=1614 кН
Определяем величину абсолютного эксцентриситета в направлении оси х в уровне подошвы фундамента
Gф.= V* γ =(42*3*03+3*21*03+18*18*03+12*12*42)·25= 31725кН;
Вес грунта на плитную часть фундамента
Gгр.= (ΣV-Vф)·γ =(42*3*36-81)*165=61479кН.
Относительный эксцентриситет
х = ex l = 04536 = 015 Еu = 016 –для производственных зданий с мостовыми кранами и открытых крановых эстакад условие выполняется следовательно действующий эксцентриситет в пределах нормы.
Определяем форму эпюры контактных давлений
ex =045 м =06 м следовательно форма эпюры контактных давлений -трапециевидная.
Определяем величину абсолютного эксцентриситета в направлении оси y в уровне подошвы фундамента.
Форма эпюры контактных давлений под подошвой фундамента - трапециевидная т.к. Ey=eyb = 02642 = 0061 и= 016.
Так напряжения под подошвой фундамента - в угловых точках:
рмах=21859 кПа 15 RкПа;
рср=13789 кПа R кПа - условие выполняется оставляем ранее принятые размеры фундамента 42*3м.
CII – расчетное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента (CII=20 кПа).
Принимаем размеры подошвы фундамента 42х3 м (площадь 126 м2).
2. Конструирование фундамента
a x b=42*3 a1 x b1=3*21 ax b=1.8*1.2 h=36м
Марка ФБ 12-5. Отметка верхнего обреза фундамента составляет -010м
3. Расчет осадки основания
Определяем =0962*2212=21979кН
Максимальная осадка составила S =114мм=11см что меньше допустимой величины 12 см (приложение 4СНиП 2.02.01-83*).
Понижение уровня и отвод грунтовых вод
Грунтовые воды ухудшают условия устойчивости грунтов тем что снижают коэффициент внутреннего трения и сцепления грунта увеличивают его объемную массу и кроме того способствуют пучинообразованию.
В целях понижения уровня грунтовых вод а также для полного перехвата и отвода их от земляного полотна применяют устройства называемые дренажами. Устраивают дренажную канаву врезая ее дно в водоупор с таким расчетом чтобы уровень воды в канаве был несколько ниже верха водоупорного слоя. Живое сечение и уклоны дренажной канавы рассчитывают на пропуск суммарного расхода попадающих в канаву грунтовых вод. Дренажные лотки бывают железобетонными бетонными и каменными. Грунтовая вода просачивается в дренажные лотки чрез стенки. Для этого в стенках лотков (за исключением нижней их части высотой 25 см) делают специальные отверстия диаметром 25 мм или между плитами стенок оставляют щели шириной 10 мм. Общая площадь щелей и отверстий составляет 10 15 % площади стенок лотка. В глинистых и суглинистых (особенно пылевых) грунтах между стенками лотка и грунтом устраивают дренирующую засыпку из крупнозернистого песка толщиной 025 04 м иначе грунт вместе с водой будет проникать в отверстия засорять их и затруднять сток воды. Кроме того из-за вымывания грунта около лотка могут появиться просадки. Если дренажный лоток врезан в водоупор и пересекает направление течения грунтовых вод то он полностью перехватывает грунтовую воду. В этом случае со стороны противоположной поступлению воды в дренаж в стенке не устраивают отверстий а за ней делают горизонтальный экран из мятой глины.
Дренажная система выполняет одну главную функцию — защищает фундамент зданий и окружающую территорию от подтопления грунтовыми талыми и паводковыми водами. Основным и наиболее эффективным способом защиты обустраиваемого участка от подтопления являлась организация сети дренажных труб и подземных каналов с отверстиями по которым вода отводилась с участка в близлежащие водоемы или специальные водосборники.
ГОСТ 13579-78* «Блоки бетонные для стен подвалов. Технические условия»
ГОСТ 13580-85 «Плиты железобетонные ленточных фундаментов. Технические условия»
СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»
СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений»