Расчёт и проектирование фундаментов под химический корпус

111.dwg

Инженерно-геологический разрез
Расчет и проектирование фундаментов под химический корпус
Схема к расчету осадки фундамента
Уровень грунтовых вод
Условные обозначения
Водонасыщенный грунт
Планировачная отметка
Суглинок мягкопластичный
Схема строительной площадки
Схема расположения фундаментов
Инженерно-геологический разрез 1:200
план фундамента 1:400
схема расчета осадки 1:100
Столбчатый фундамент ФМ1
Щебеночная подсыпка 80мм
Песчаная подсыпка 100мм

111.docx

В данном курсовом проекте нужно рассчитать и запроектировать фундаменты под химический корпус г. Шклов. Основной корпус здания – каркасного типа.
Железобетонные колонны каркаса сечением 400×400 мм в нижней части защемлены в фундаменте с шагом 6 м и расположены по крайним осям здания. В качестве наружных стен основного корпуса выбраны навесные легкобетонные панели толщиной 300 мм.
Здание имеет следующие размеры в осях: длина – 48м; ширина – 24м. Расчетное сечение по заданию – 2-2 расчетные значения нагрузок для расчета по двум группам предельных состояний на уровне обреза фундамента:
Инженерно—геологические условия площадки определялись по трем пробуренным скважинам одной в центре плана здания и двумя расположенными на расстоянии 3м от крайних осей здания по продольной стороне.
Оценка инженерно-геологических условий площадки
Инженерно-геологические условия строительной площадки представляются по данным буровых скважин.
Оценку инженерно-геологических условий строительной площадки начинают с построения инженерно-геологического разреза. По данным колонок скважин (скважин должно быть минимум три) строится инженерно-геологический разрез (см. графическую часть) в масштабах: вертикальном - 1:100 горизонтальном -1:200. При построении геологического разреза указывается граница каждого слоя грунта проставляются отметки каждого слоя наносятся отметки уровня грунтовых вод по каждой из скважин. Чтобы наглядно представить особенности каждого слоя грунта справа от геологического разреза строится эпюра табличных значений Ro по вертикали.
В данном курсовом проекте исходя из предварительного изучения данных на проектирование скважины прошли 4 слоёв грунта. Отметки устьев скважин мощность каждого из слоев отметки уровня грунтовых вод по каждой скважине приведены в задании на проектирование.
Анализ грунтовых условий строительной площадки.
Определение наименования второго слоя грунта и его физико-механических свойств.
Таблица 2.1 - Исходные данные
Определим основные показатели пылевато-глинистых грунтов для второго слоя:
- число пластичности:
где WL и Wp – влажность на границе текучести и границе раскатывания в соответствии.
Так как 7Ip=11517 то данный грунт является суглинком.
Показатель текучести:
Тогда при IL=-0739 0 суглинок твердый.
Определяем прочностные и деформационные характеристики:
Определяем плотность грунта в сухом состоянии по формуле (2.3)
Коэффициент пористости определим по формуле (2.4):
Для суглинков с коэффициентом пористости е>1 необходимо устраивать искусственное основание.
Определим степень влажности по формуле (2.5):
Так как Sr=02037 05 суглинок является маловлажным.
Так как суглинок твёрдый и е>1 то не определяем прочностные и деформационные характеристики грунта.
Результаты расчётов заносим в таблицу 2.5.
Определение наименования третьего слоя грунта и его физико-механических свойств
Таблица 2.2 - Исходные данные
Определим основные показатели пылевато-глинистых грунтов для третьего слоя:
Число пластичности по формуле(2.1):
Так как 7Ip=1517 то данный грунт является суглинком.
Показатель текучести по формуле (2.2):
Тогда при 05IL=0687 075 суглинок мягкопластичный.
Определим степень влажности по формуле (2.5):
Так как Sr=0975> 08 суглинок является насыщенным водой.
Определяем прочностные и деформационные характеристики пылевато-глинистого грунта.
При е=0929 для суглинка мягкопластичного сn=1563кПа n =17420 R0=177415кПа Еn =863МПа
Результаты расчётов заносим в таблицу2.5.
Определение наименования четвёртого слоя грунта и его физико-механических свойств
Таблица 2.3 - Исходные данные
Определим основные показатели пылевато-глинистых грунтов для четвёртого слоя:
Так как Ip=194>17 то данный грунт является глиной.
Тогда при IL=-0015 0 глина твёрдая.
Определим степень влажности по формуле (2.5): .
Так как Sr=0998> 08 глина является насыщенным водой.
При е=083 для глины твёрдой сn=484кПа n =1820 R0=295кПа
Определение наименования пятого слоя грунта и его физико-механических свойств
Таблица 2.4 - Исходные данные
Определим основные показатели пылевато-глинистых грунтов для пятого слоя:
Таблица 2.5 - Сводная таблица физико-механических свойств грунта
Физическая характеристика
Прочностная и деформационная характеристики
1 Анализ инженерно-геологических условий
Площадка характеризуется горизонтальным залеганием пластов мощность которых выдержана по простиранию; имеется один выдержанный уровень подземных вод. Характер напластований и сведения о физико-механических характеристиках грунтов позволяют выделить в пределах исследованной толщи пять инженерно-геологических элемента. Итак исходя из оценки инженерно-геологических условий строительной площадки можно сделать вывод: растительный слой вывозится и складируется за пределами строительной площадки первый (суглинок твердый) не может служить надежным основанием для опирания на него фундаментов здания так как он не является несущим второй слой (суглинок мягкопластичный)может служить надежным основанием для опирания на него фундаментов здания т.к является несущим.
Расчет и конструирование фундаментов по выбранным вариантам
1 Расчёт фундаментов мелкого заложения
1.1 Определение глубины заложения фундаментов.
Глубина заложения фундамента - это расстояние от подошвы фундамента до уровня планировки грунта срезкой. Абсолютную отметку подошвы фундамента определяем исходя из шести условий:
В случае применения железобетонных колонн верхний обрез фундамента проектируют на 150мм ниже отметки чистого пола 1-го этажа глубину заделки сборных колонн сплошного сечения Нз принимают как
где hk- больший размер колонны.
Толщина стакана – не менее 200мм. Принимается
Определим минимальную глубину заложения исходя из нормативной глубины промерзания по формуле:
где kh – коэффициент учитывающий влияние теплового режима здания на глубину промерзания грунта у фундаментов наружных стен;
dfn – нормативная глубина промерзания определяемая по карте нормативных глубин промерзания для города Шклова df= 11м для суглинка.
Глубина заложения фундаментов по условию недопущения морозного пучения d2 для глинистых грунтов при IL025 принимается не менее 05d1.
d3 назначаем не менее 05d1 в случае залегания ниже подошвы фундамента суглинок и глин в том числе в качестве заполнителя IL025
Назначаем глубину заложения фундамента в зависимости от конструктивных особенностей здания. Согласно рис 3.1 планировочная отметка DL=3195.
Рисунок 3.1 –Определение предварительной глубины заложения
Для Шклова по карте нормативных глубин сезонного промерзания для суглинка твёрдого
Назначаем глубину заложения фундамента в зависимости от п.1 и п.5 . Отметка чистого пола согласно заданию при DL=3195 м будет равна 31965.
Минимальная глубина заложения фундамента принимается по конструктивным соображениям при унифицированном подколоннике размером 09×09м глубиной 11м (но не менее 06м) и плитной части толщиной 03м.
Принимаем типовой монолитный фундамент под колонну 04×04м высотой hmin=1.5м.
1.3 Проектирование песчаной подушки и определение размеров подошвы фундамента.
В качестве искусственного основания под фундаменты в связи слабым несущим слоем принимаем песчаную подушку. При устройстве подушки с целью замены слабого грунта в основании фундамента используем песок средней крупности со следующими характеристиками:
ρs=2.66тм3 ρds=166>166тм3 W=10%
ρ=ρds(1+0.01W)=1.66(1+0.0110)=1.83тм3
Коэффициент пористости:
Следовательно основанием фундамента является песок крупный плотный маловлажный.
Определяем нормативные значения прочностных и деформационных характеристик грунта песчаной подушки.
R0=600кПа φn=390 сn=05кПа Еn=35МПа.
Далее определяем размеры фундамента.
Рисунок 3.2– Сечение фундамента
Определим площадь подошвы фундамента в плане:
Расчетные значения нагрузок
ширина квадратного фундамента (3.2)
Уточняется расчётное сопротивление грунта по формуле:
где С1 и С2 – коэффициенты условий работы учитывающие особенности работы разных грунтов в основании фундаментов
(LH=4823=2.09;С1=14; С2=13528)
k – коэффициент принимаемый: k=11 – т.к. прочностные характеристики приняты по нормативным таблицам;
kZ – коэффициент принимаемый kZ=1 при b10 м; b – ширина подошвы фундамента м;
II и - усредненные расчетные значения удельного веса грунтов залегающих соответственно ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды) и выше подошвы кНм3 кНм3
СII – расчетное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента (песок крупный плотный маловлажный) кПа; СII =05 кПа
db – глубина подвала db=0м.
М Мq Мс–безразмерные коэффициенты. При =39º: Mγ=228; Mg=1011; Mc=1125;
d1 – глубина заложения фундамента м:
Уточняем значение b1 при R1=46771кПа:
Определяем R2 при b1=1.5м:
R2=1.72(2.2811.51826+10.111.514.3+11.250.5)=490кПа
Эксцентриситет при b=1.5м
т.к. е=0109м >(1530)=005 то размеры подошвы фундамента определяются как для внецентренно сжатых фундаментов. Принимаемые размеры фундамента в плане b×l=1.5×1.8м.
Фактическое давление под подошвой фундамента
Определяем вес фундамента (3.8)
Вес грунта обратной засыпки (3.9)
тогда N11=825.9+40.82+33.59=900.31кН.
Определяем максимальное и минимальное давление под подошвой внецентренно
нагруженного фундамента по формуле (3.10):
Условия необходимые для расчёта по деформациям выполняются.
Следовательно размеры подошвы фундамента подобраны правильно принимаем фундамент 15×18.
Рисунок 3.3 – Конструирование грунтовой подушки
Расчет грунтовой подушки сводится к определению минимально необходимой ее толщины hs = z при которой будет соблюдаться условие в уровне подошвы подушки: zp + zq ≤ Rz где zp и zq – вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента соответственно от нагрузки на фундамент и от собственного веса грунта кПа.
Для определения zp на глубине z находим:
) P0 = Pcp - (zq0= γII ·d) ; (3.11)
) принимаем значение α тогда: zp= α ·P0
Проверяем прочность слабого подстилающего слоя грунта расположенного на глубине Z=hs=1 м ниже подошвы фундамента. Для определения zpi на глубине Z находим:
Дополнительное давление на основание под подошвой фундамента:
P0=Pср- zq0=36345-182615=33606 кПа
По значениям и принимаем значение α=0606
zp=αP0=060633606=20365кПа.
Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на кровле слабого подстилающего слоя:
zq=γ11d+γподhs=182615+18.31=45.69кПа
zp + zq=45.69+203.65=249.34 кПа
Расчётное сопротивление Rz на кровле слабого подстилающего слоя (суглинок твердый):
где γс1=11 γc2=1; K=11;
при φn=39 М=2.28; Мq=10.11; Мс=10.11.
bz-ширина условного фундамента м.
a=(l-b)2=(1.8-1.5)2=0.15м
zp + zq=20365+4569=24934кПаRz=48854кПа
- условие выполняется следовательно высота песчаной подушки подобрана верно.
Размеры грунтовых подушек в плане назначаются в зависимости от размеров фундаментов их конфигурации в плане.
Для экономии материала песчаной подушки котлован отрывают с предельно крутыми откосами угол наклона боковой грани подушки к горизонту рекомендуется принимать в пределах = 450 600 .Ширина грунтовой подушки поверху в этих случаях должна быть не менее чем на 06 м больше ширины фундамента а понизу не менее чем на 04 м.
Размеры песчаной подушки в плане поверху 21×24 м а понизу 19×22 м
1.4. Расчет оснований по деформациям
Задача расчета по деформациям состоит в том чтобы не допустить такие
деформации основания при которых нарушается нормальная эксплуатация
надземных конструкций. Основное условие расчета определяется выражением:
где: S – совместная деформация основания и сооружения определяемая расчетом;
Su – предельное допустимое значение деформации основания.
Осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле
где b=08 – безразмерный коэффициент;
Ei – модуль деформации i-го слоя грунта.
Нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается на глубине Z=Hc от подошвы фундамента где выполняется условие
Вертикальные природные напряжения szq на некоторой глубине Z от поверхности грунта определяют по формуле
n – число слоев грунта в пределах глубины Z. Удельный вес грунтов залегающих ниже уровня подземных вод но выше водоупора должен приниматься с учетом взвешивающего действия воды т.е.
gw=10 кНм3 – удельный вес воды.
Дополнительные вертикальные напряжения от внешней нагрузки определяют по формуле
где Р0=Рср-szg0 – дополнительное вертикальное давление на основание;
Рср – среднее давление под подошвой фундамента;
szg0 – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента;
a - коэффициент учитывающий уменьшение дополнительных напряжений по глубине.
1.5 Определение осадки фундамента стаканного типа
Определим осадку столбчатого фундамента под колонну шириной 1.5 м среднее давление по подошве фундамента 36345 кПа.
Строим эпюру распределения вертикальных напряжений от собственнного веса в пределах глубины 6b=61.5=9 м ниже подошвы фундамента:
На подошве фундамента
На подошве песка крупного:
На подошве суглинка твёрдого:
На уровне грунтовых вод :
На подошве суглинка мягкопластичного с учетом взвешивающего действия воды
На подошве глины с учетом взвешивающего действия воды
Так как ниже залегает глина твёрдая которая является водоупором то необходимо учесть давление столба воды на глину:
На подошве твёрдой глины:
Дополнительное давление на основание под подошвой фундамента
Р0=Рср-qz0=36345-2145=3420кПа.
Толщу грунта мощностью 6b=144м ниже подошвы фундамента разбиваем на слои hi≤04b≤0415=06 м. Принимаем 05м
Далее строим эпюру распределения дополнительных вертикальных напряжений в грунте по формуле где α определяется в зависимости от =2zb и h=lb.
Вычисления сводим в таблицу 3.1. Осадку определяем в пределах сжимаемой толщи т.е. до точки пересечения эпюр
Таблица 3.1-К расчёту осадки фундамента
Песок крупный (песчаная подушка)
Согласно чертежу (графическая часть) сжимаемая толща определилась в первом слое где соблюдается выполнение условия zip = 02zq. Сжимаемая толща Нс = 4736 м.
S=00031+00024+00032+00021+00015+00011+00008+00007+00005+00004==00158м=158см
S = 158см Su = 80 см.
Рисунок 3.4 – К осадке гунта
2Расчёт и конструирование фундамента глубокого заложения
2.1 Предварительное определение размеров свай
Для фундаментов промышленных и гражданских зданий минимальная длина сваи принимается 3 м. В общем случаи длина сваи назначается таким образом чтобы были прорезаны слабые слои грунта.
Нижние концы свай следует заглублять в малосжимаемые крупнообломочные гравелистые крупные средней крупности песчаные грунты а также в глинистые грунты с показателем текучести IL≤1 не менее чем на 05 м в прочие виды нескальных грунтов – на 10 м. При определении заглубления нижнего конца сваи важно чтобы под ним оставался достаточно мощный слой прочного грунта. Ориентировочно можно считать что под подошвой сваи должен быть слой прочного грунта толщиной не менее 3 5 d (d – сторона квадратной или диаметр круглой сваи).
Полная длина сваи определяется как сумма:
lн.с. – заглубление в несущий слой м.
Окончательные размеры свай и по сечению и по длине назначают согласно ГОСТам.
Выберем тип конструкцию и размеры сваи для свайного фундамента под колонну со стороной 40 см здание – химический корпус.
Первый слой мощностью 84 м – суглинок твердый. Данный грунт является не несущим поэтому не может служить в качестве естественного основания: .
Второй слой мощностью 41м – суглинок мягкопластичный. Может служить в качестве естественного основания а также опорным пластом для острия свай: e=08; W=333%; Ip=15%; IL=07; R0=1774 кПа; cn=156 кПа; φn=174°; E=863 МПа.
Третий слой мощностью 41м –глина твёрдая. Может служить в качестве естественного основания а также опорным пластом для острия свай: e=083; W=30%; Ip=194%; IL=-002; cn=484кПа; φn=182°; E=186 МПа.
Четвёртый слой мощностью 29м –глина твёрдая. Может служить в качестве естественного основания а также опорным пластом для острия свай: e=083; W=30%; Ip=194%; IL=-002; cn=484кПа; φn=182°; E=186 МПа.
Высота ростверка должна быть не менее h0+025=03+025=055м
где h0 – рабочая толщина ростверка не менее 03 м.
Примем h0 = 05 м и hсm =09 м тогда высота ростверка составит:
Глубина заложения ростверка от отметки чистого пола составит: 14+015=155 м
Заглубляем сваю во второй слой – суглинок мягкопластичный. Тогда длина сваи составит:
Принимаем сваю марки С9-30. Так как под нижними концами у свай нет грунта с модулем деформации Е≥50 МПа то свайный фундамент считаем как висячий.
Рисунок 3.5 – К определению несущей способности сваи
2.2 Определение несущей способности сваи
После определения и подбора длины сваи рассчитывается несущая способность свай. При этом расчет свайных фундаментов и их оснований по несущей способности должен производиться на основные сочетания расчетных нагрузок с коэффициентом надежности по нагрузке принимаемым в соответствии с требованиями глав СНБ и СНиП на нагрузки и воздействия.
Одиночную сваю в составе фундамента по несущей способности грунтов основания следует рассчитывать исходя из условия:
где N – расчетная нагрузка передаваемая на сваю кН;
- расчетная нагрузка допускаемая на сваю кН;
- коэффициент надежности равный 14 если несущая способность сваи определена расчетом.
Несущая способность Fd кН висячей забивной сваи погруженной без выемок грунта работающих на сжимающую нагрузку следует определять как сумму расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности:
где γс – коэффициент условия работы сваи в грунте принимаемый γс =1;
γсR γсf – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта;
R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи кН;
При z0 =101 м –под нижнем концом сваи для суглинка мягкопластичного
А – площадь опирания на грунт сваи принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто м2;
Rfi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи.
Расчет будем вести в соответствии с уточненной схемой на рисунке 4.1
Чтобы определить расчетное сопротивление трению по боковой поверхности сваи Rfi каждый пласт грунта делим на слои высотой h не более 2 м.
Сопротивление трению на глубине:
z1=20125м h1=1825м Rfi=550625кПа
z2=38375м h1=1825м Rfi=641875кПа
z3=56625м h1=1825м Rfi=71325кПа
z4=74875м h1=1825м Rfi=754875кПа
z5=9250м h2=1700м Rfi=181625кПа
Рисунок 36– К определению несущей способности сваи
Определим несущую способность железобетонной призматической сваи марки С 9-30. Инженерно-геологические условия в соответствии с пунктом 321.
Расчет будем вести в соответствии со схемой на рисунке 36.
Расчетная нагрузка допускаемая на одну сваю:
2.3Определение количества свай и размещение их в ростверке.
После приведения нагрузок к уровню подошвы ростверка необходимое
ориентировочное количество свай n определяют оп формуле:
где FVOI - нагрузка по обрезу ростверка;
Принимаем симметричное расположение свай то есть n=2шт
Запроектируем ростверк.
Определим размеры ростверка в плане расстояние от края ростверка до боковой грани (свесы) – по 01м; расстояние между сваями – (3-6)*d=(09-18)м примем минимальный размер – 09 м. Тогда размеры ростверка в плане будут
равны 09+2*015+2*01=14м.
Рисунок 37 – Конструирование ростверка
Нагрузку приходящуюся на каждую сваю во внецентренно нагруженном фундаменте определим по формуле (321):
N1 = Fv0I + n (Gp + Gгр) где n = 12.
Vp = 1.41.405 + 0.90.90.9 = 1.709 м3. (322)
Gp = Vp γб = 1.709 24 = 41.02 кН. (3.23)
V0 = 1.41.414 = 2.744 м3;
Vгр = V0 - Vp = 2.744 – 1.709 = 1.035 м3. (324)
Вес грунта на уступах:
где γгр – средневзвешенное значение удельного веса грунта в свайном фундаменте:
Gгр = 1035 146 = 1511кН.
N1 = 9085 + 12 (4102 + 1511) =97586кН.
M1 = M0I + Fh0Ihр = 915+10614 = 10634кНм. (326)
Pmin = 48793 – 11816 = 39677 кН > 0.
Условия выполняются свайный фундамент запроектирован рационально.
2.4Проверка прочности основания куста свай.
С целью проверки прочности основания свайный фундамент рассматривают как условный массивный фундамент.
Определим ширину условного фундамента:
bусл. = bk + 2 (3.28)
aусл. = bусл = 146 м.
Объем условного фундамента ABCD:
Vусл. = (aусл. bусл.) hусл. = (146146) 101 = 2153м3. (3.29)
Объем ростверка и подколонника:
Vp = 141405+ 090090090 = 1709м3.
Vсв = 200990 = 162м3.
Объем грунта в объеме условного фундамента:
Vгр = Vусл. - Vp - Vсв = 2153 – 1709 – 162 = 18201м3.
Вес грунта в объеме условного фундамента:
Gгр = Vгр γ’II = 18201146 = 26573кН.
Вес свай и ростверка:
Gсв = Vсв γб = 162 24 = 3888кН.
Gp = Vp γб = 1709 24 = 4102кН.
Рисунок 38-К расчёту условного фундамента
Вертикальная составляющая нормальных сил в уровне нижних концов свай:
N = Fv0II + Gp + Gсв + Gгр = 8259 + 4102 + 3888+ 26573= 117153кН.
Момент в уровне нижних концов свай:
M = M0II + Fh0IIhp = 832 + 9614 = 9664 кНм.
Для внецентренно загруженного фундамента:
Pmax = 54950 + 21133 = 76083кПа.
Pmin = 54950- 21133 = 33817кПа
Расчетное давление на грунт основания условного свайного фундамента в уровне его подошвы при котором еще возможен расчет оснований по II группе предельных состояний:
где γс1 и γс2 – коэффициенты условий работы;
γII и γII’ – усредненный расчетные значения удельного веса грунтов залегающих соответственно ниже и выше подошвы фундамента кНм3;
сII – расчетное значение удельного сцепления грунта.
bусл и dусл – соответственно ширина и глубина заложения условного фундамента;
k kz Mγ Mg Mc – коэффициенты определяемые по таблицам СНБ.
При φn=174: Mγ=0406; Mq=2.68; Mc=5.214
Так как LН = 4823= 2.09 то с1 = 11; с2 = 1.
=54950кПа R=48768кПа
=76083кПа 1.2R =1248768=585216кПа
Условия не соблюдаются.
Принимаем l = 11м сваю марки С11-30 G = 250 т. Сечение сваи принимаем 300х300 мм. Класс бетона С1620.
Рисунок 39 – К определению длины сваи
Определение несущей способности сваи
При z0 =121 м –под нижнем концом сваи для суглинка мягкопластичного
z5=9325м h2=1850м Rfi=181625кПа
z6=11175м h2=1850м Rfi=18794кПа
Рисунок 3.10– К определению несущей способности сваи
Определим несущую способность железобетонной призматической сваи марки С 11-30. Инженерно-геологические условия в соответствии с пунктом 3.2.1.
Расчет будем вести в соответствии со схемой на рисунке 310.
Определение количества свай и размещение их в ростверке.
Рисунок 4.2 – Конструирование ростверка
Нагрузку приходящуюся на каждую сваю во внецентренно нагруженном фундаменте определим по формуле:
Vp = 1.41.405 + 0.90.90.9 = 1.709 м3.
Gp = Vp γб = 1.709 24 = 41.02 кН.
Vгр = V0 - Vp = 2.744 – 1.709 = 1.035 м3.
Gгр = 1035 1529 = 1583 кН.
N1 = 9085 + 12 (4102 + 1583) =97672кН.
M1 = M0I + Fh0Ihр = 915+10614 = 10634кНм.
Pmin = 48836 – 11816 = 37002кН > 0.
Проверка прочности основания куста свай.
aусл. = bусл = 176 м.
Vусл. = (aусл. bусл.) hусл. = (176176) 121 = 3749 м3.
Vсв = 200911 = 198 м3.
Vгр = Vусл. - Vp - Vсв = 3749 – 1709 – 198 = 33801м3.
Gгр = Vгр γ’II = 338011529= 51682кН.
Gсв = Vсв γб = 198 24 = 4752 кН.
N = Fv0II + Gp + Gсв + Gгр = 8259 + 4102 + 4752+ 51682= 143126кН.
Pmax = 46199 + 21133 = 67332кПа.
Pmin = 46199- 21133 = 25066кПа
=46199кПа R=5906 кПа
=67332 кПа 1.2R =125906=70872 кПа
Все условия соблюдаются.
Рисунок 311-К расчёту условного фундамента
Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов
В данном курсовом проекте рассматриваются два варианта фундаментов: фундамент мелкого заложения и свайный фундамент. В условиях применении к заданным геологическим условиям в качестве проектного выбран фундамент мелкого заложения. Это связано с тем что проектирование фундамента мелкого заложения будет экономически выгодно так как хотя и первый слой не является несущим в нём устраивают песчаную подушку.
В случае возведения свайного фундамента необходимо будет задействовать дополнительную технику по бурению скважин и забивки свай что в свою очередь удорожает возведение фундаментов.
Итак исходя из вышеизложенного наиболее приемлемыми является вариант фундамента мелкого заложения на песчаной подушке.
Расчет и конструирование железобетонных фундаментов в заданном сечении подбор арматуры
1 Расчет фундамента под колонну подбор арматуры
Необходимо рассчитать армирование фундамента стаканного типа под колонну.
Исходные данные: бетон С1620; fck = 16 MПа; арматура класса fyd= 435 MПа; γс=15; γf=15;с=80мм; bc bxl=15x18м.
Расчетные нагрузки на обрез фундамента:
Поскольку фундамент не имеет поперечной арматуры высота нижней ступени должна быть проверена на прочность по наклонному сечению по условию восприятия поперечной силы бетоном:
Vsd=P(af-a1-2linc)05bf≤Vcdmin=06fctdαbfd1 (5.1)
af=18 м – ширина ступени;
Р – сопротивление грунта;
c – защитный слой бетона при наличии бетонной подготовки c=45 мм иначе c=80 мм;
d – диаметр стержней арматуры в подошве фундамента (Min=10мм)
Vsd=40755 (18-09-20215) 0515=14366 кН
Vcdmin=060867103 1150215=16776кН
Vsd1 =14366кН Vcd=16776кН
Условие прочности выполняется. Высоту ступени фундамента принимаем равной 300 мм.
Определяем сечение арматуры плитной части фундамента. Расчетная схема фундамента представляет собой консольный свес работающий на изгиб на который действует давление грунта. Сечение рассматриваем на грани колонны и на гранях ступеней.
Усилие определяем в каждом сечении:
MII-II=(P(af-a1)2bf)8;
MI-I=(40755(18-04)215)8=149775кНм;
MII-II=(340455(18-09)215)8=517067кНм;
Определяем площадь сечения арматуры
Asi=Msdi(09difyd) (5.3)
As1=149775103(09(15-0085)435)= 27036мм2
As2=517067103(09(03-0085)435)= 61429мм2
Принимаем арматуру по большей площади АS2=61429 мм2.
Исходя из того что шаг рабочих стержней сетки должен быть не более 200 мм а диаметр арматуры минимум 10мм то подбираем сетку С-1 в которой рабочие стержни расположены в 2 направлениях с шагом 200 мм 11 стержней в одном направлении и 8 стержней в другом направлении.
В подколоннике назначаем сварные сетки предохраняющие от обкалывания 7 S500 пять сеток с шагом 125.
Рисунок 5.1-Конструкция монолитного фундамента мелкого заложения.
Технология производства работ по устройству фундаментов
В данном курсовом проекте принят как наиболее экономический вариант фундамент мелкого заложения.
Перед устройством фундаментов необходимо выполнить ряд работ по разработке грунта. В самом начале производится очистка строительной площадки от мусора деревьев различного рода корчей пней и т.д. Следующим этапом идет срезка растительного слоя который может вывозится или оставаться в отвалах для благоустройства и в дальнейшем использоваться для благоустройства территории. Следующим этапом является планировка площадки до проектной отметки в данном проекте DL=3195 м затем идет разработка грунта экскаваторами до проектной отметки. Затем устраивают песчаные подушки. Если подушку отсыпают в сухом котловане разгруженный материал (песок щебень) разравнивают бульдозером слоями толщиной 20см. Каждый слой увлажняют и уплотняют поверхностными вибраторами или механическими трамбовками. Уплотнённую песчаную поверхность зачищают. Поверхность гравийной или щебёночной подушки смачивают и в пределах фундаментов покрывают стяжкой из цементного раствора под рейку. Далее выполняют фундамент под колонну.
Фундаменты стаканного типа выполняют монолитными на месте установки. Бетон подается в опалубку бетононасосами.
Список использованной литературы
Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов В.А.Веселов – М.: Стройиздат 1990. – 304 с.;
СНБ 1.02.01-96. Инженерные изыскания для строительства. – Минск: М-во архитектуры и стр-ва Респ. Беларусь 1996. – 110с.;
СТБ 943-2007. Грунты. Классификация. – Минск: Стройтехнорм 2007. – 20с.;
ТКП 45-5.01-67-2007. Фундаменты плитные. Правила проектирования.-Минск: Стройтехнорм 2008.-136с.;
СНБ 5.01.01-99. основания и фундаменты зданий и сооружений. – Минск: Стройтехнорм 1999. – 36с.;
П4-2000 к СНБ 5.01.01-99. Проектирование забивных свай. – Минск: БелНИИС 2001. – 68с.;
СНиП 2.01.07.85. Нагрузки и воздействия. – М.: Госстрой СССР 1988. – 36с.