Проектирование фундаментов электровозного депо - курсовой

Содержание

Содержание

Введение

Исходные данные. Оценка инженерно-геологических условий

площадки

Назначение и конструктивные особенности подземной части

здания

Характеристика площадки, инженерно-геологические и

гидрогеологические условия

Строительная классификация грунтов площадки

Оценка строительных свойств грунтов площадки и возможные

варианты фундаментов здания

Фундаменты мелкого заложения

Выбор типа и конструкции фундаментов. Назначение глубины

заложения фундаментов

Нагрузки, учитываемые в расчетах оснований фундаментов

Определение размеров подошвы фундамента

Проверка напряжений в основании и уточнение размеров подошвы

фундамента

Расчет осадки фундамента

Расчет осадки фундамента во времени

Вариант свайных фундаментов

Выбор типа и конструкции свай и свайного фундамента

Назначение глубины заложения ростверка

Определение несущей способности сваи и расчетной нагрузки,

допускаемой на сваю по грунту основания и прочности материала

сваи

Определение количества свай в фундаменте. Проверка фактической

нагрузки, передаваемой на сваю

Расчет осадки свайного фундамента

Сравнение вариантов фундаментов и выбор основного

Подсчет объемов работ и расчет стоимости устройства одного

фундамента

Заключение

Литература

Проектирование фундаментов электровозного депо

Введение

В данном курсовом проекте в одних и тех же грунтовых условиях и для одного и того же сооружения будут предложены различные типы фундаментов, из которых нужно выбрать наиболее рациональный, гарантирующий прочность и устойчивость сооружений. расчет фундаментов будем вести для электровозного депо.

Исходные данные и оценка инженерно-геологических условий площадки строительства

1. Назначение и конструктивные особенности подземной части здания

отметка поверхности природного рельефа NL = 130,0 м;

нормативная глубина промерзания грунта dfn = 1,4 м.

Оценка инженерногеологичеких условий площадки начинаем с изучения напластования грунтов. Для этого по исходным данным (таблица 1) строим геологический разрез (рисунок 2).

1.2. Характеристика площадки, инженерно-геологические и гидрогеологические условия

Для обоснования проектных решений по устройству фундаментов необходимо, прежде всего, изучить иженерногеологические условия площадки.

Оценка инженерно-геологических условий площадки начинается с изучения напластования грунтов, для этого построен геологический разрез.

Для количественной оценки прочностных и деформационных свойств грунтов площадки по исходным данным вычисляем производные характеристики физических свойств грунтов, к которым относятся:

а) для песчаных грунтов – коэффициент пористости и степень важности;

б) для пылеватоглинистых грунтов – число пластичности, показатель текучести, коэффициент пористости и степень влажности.

Необходимо выяснить не относится ли пылеватоглинистые грунты к просадочным или набухающим. Для этого можно ограничится приближённой оценкой просадочности и набухаемости грунтов. К просадочным относятся глинистые грунты со степенью влажности Sr≤0,8, для которых величина показателя Iss, определяемого по формуле:

меньше значений: 0,1 при ; 0,17 при и 0,24 при . К набухающим от замачивания водой относятся глинистые грунты, для которых значение показателя Iss≥0,3.

В формуле eL – коэффициент пористости, соответствующий влажности на границе текучести wL, определяемый по формуле:

Определим степень влажности суглинка:

Так как Sr>0,8 поэтому дальнейшую проверку не проводим – суглинок не является не просадочным или набухающим.

Число пластичности:

По числу пластичности – глина;

Показатель текучести:

По показателю текучести глина – тугопластичная.

Выполняем проверку не относится ли глина к просадочным или набухающим грунтам.

Определяем степень влажности глины:

Так как Sr>0,8 поэтому дальнейшую проверку не проводим – глина не является не просадочной или набухающей.

Число пластичности:

По числу пластичности – супесь;

Показатель текучести:

По показателю текучести супесь – пластичная.

Выполняем проверку не относится ли супесь к просадочным или набухающим грунтам.

Определяем степень влажности глины:

Так как Sr>0,8 поэтому дальнейшую проверку не проводим – супесь не является не просадочной или набухающей.

Коэффициент пористости (отношение объёма пор к объёму частиц грунта):

По коэффициенту пористости – песок средней плотности;

Степень влажности грунта:

По степени влажности (степени заполнения пор водой) – песок насыщенный водой;

По значениям характеристик физических свойств грунтов, определяющих их тип и разновидность, выписываются из соответствующих таблиц значение угла внутреннего трения φ, удельное сцепление с, модуля деформации E и расчётного сопротивления R0.

Оценку инженерно-геологических условий площадки начинаем с построения геологического разреза, на котором помимо слоев грунта наносим уровень подземных вод, фиксируем его отметку (рисунок 2).

1.3. Строительная классификация грунтов площадки

Основанием для строительства здания служат песчаные и глинистые грунты. Песчаные грунты по гранулометрическому составу делятся на следующие типы: песок гравелистый, песок крупный, песок средней крупности, песок мелкий, песок пылеватый.

По степени влажности песчаные грунты подразделяются на разновидности: маловлажные, влажные, насыщенные водой.

По числу пластичности грунты подразделяются на: супесь, суглинок, глина.

По показателю текучести пылеватоглинистые грунты подразделяются: супесь (твердая, пластичная, текучая ), суглинки и глины (твердые, полутвердые, тугопластичные, мягкопластичные, текучепластичные, текучие ).

1.4. Оценка строительных свойств грунтов площадки и возможные варианты фундаментов здания

По характеристикам механических свойств грунтов ( ϕ , с, Е ) и значению расчетного сопротивления R0 можно судить о несущей способности, деформируемости грунта и возможности использования его в качестве основания.

В проекте все грунты относятся к малосжимаемым ( Е 20Мпа ) и среднесжимаемым ( 20>Е 5Мпа ), поэтому все они могут бать использованы в качестве оснований капитальных зданий.

Если R0<100кПа, то вопрос об использовании такого грунта в качестве основания может решаться только на основе иследований.

В проекте все грунты обладают расчетным сопротивлением R0>100кПа, таким образом они могут использоваться как основания фундаментов.

Так как грунты основания обладают достаточной несущей способностью, можно использовать фундаменты мелкого заложения и свайные фундаменты.

Фундаменты мелкого заложения

2.1. Выбор типа и конструкции фундаментов. Назначение глубины заложения фундаментов

Тип фундамента выбирается в зависимости от характера передачи нагрузки на фундамент: под стены здания обычно устраивают ленточные фундаменты из сборных элементов, под сборные железобетонные колонны – отдельные фундаменты стаканного типа.

Глубина заложения фундамента зависит от многих факторов. Определяющим из них являются:

- инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки положение несущего слоя грунта;

- глубина промерзания грунта, если в основании залегают пучинистые грунты;

- конструктивные особенности подземной части здания (наличие подвала, коммуникации, примыкание к соседнему зданию и т. п.).

Глубина заложения фундаментов наружных стен и колонн с учётом глубины промерзания назначается в соответствии с указаниями, приведёнными в табл. 2 СНиП Расчетная глубина сезонного промерзания грунта определяется по формуле:

Принимаем: для производственного здания (по заданию – схема №7электровозное депо) без подвала с полами, устраиваемыми по грунту коэффициент kh=0,6

Откуда расчётная глубина сезонного промерзания грунта df у фундамента определяется:

Примем глубину заложения df=1,5 (нормативная глубина промерзания принимается по заданию dfn=1,4м):

d > df

2.2 Нагрузки, учитываемые в расчетах оснований фундаментов

В соответствии со СНиП [2] основания фундаментов, сложенных нескальными грунтами, рассчитываются по предельному состоянию второй группы, т.е. по деформациям.

В курсовом проекте нормативные значения нагрузок и воздействий в плоскости обреза фундамента здания заданна в исходных данных. Значения расчетных нагрузок и воздействий для расчета по деформациям принимается равным нормативным (γf =1,0 ), для расчета по несущей способности – умножением нормативных нагрузок на осредненный коэффициент надежности по нагрузкам γf =1,2.

2.3. Определение размеров подошвы фундаментов

Размеры подошвы фундамента зависят от ряда связанных между собой параметров и устанавливаются путём последовательного приближения. В порядке первого приближения площадь подошвы:

2.4 Проверка напряжений в основании и уточнение размеров подошвы фундамента

Принятые в первом приближении размеры подошвы фундамента по

Определяем среднее давление под подошвой фундамента и минимальное значение краевого давления:

Расхождение между p и R составляет 19,2 %. Размер подошвы фундамента под наружную стену здания подобран верно.

Окончательно принимаем фундамент 3 размерами 2,4 x 1,5 м.

2.5 Расчёт осадки фундамента

Значение конечной осадки определяется по методу послойного суммирования оп формуле

Полученное значение осадки сопоставляют с предельно допустимой, установленной нормами проектирования.

Расчёт осадки производится в такой последовательности:

1) толщу основания делим на слои в пределах некоторой ограниченной глубины (4-кратной ширины подошвы фундамента). Толщину слоя принимаем 0,4 ширины фундамента ( ).

2) вычисляем значения вертикального напряжения от собственного веса грунта на границах выделенных слоёв по оси Z, проходящей через центр подошвы фундамента по формуле:

Удельный вес грунта, залегающего ниже уровня подземных вод, но выше водоупора, принимается с учётом взвешивающего действия воды. При определении σzg в водоупорном слое следует учитывать давление столба воды;

3) определяем дополнительные вертикальные напряжения на границах выделенных слоёв по оси Z, проходящей через центр подошвы фундамента, по формуле:

5) нижнюю границу сжимаемой толщи основания, устанавливаем на глубине, где выполняется условие

6) вычисляем значения деформации каждого слоя сжимаемой толщи, а затем определяем осадку фундамента суммированием деформаций отдельных слоёв.

Ширина подошвы b=2,4 м, среднее давление под подошвой фундамента:

Напряжения от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:

Результаты вычисления осадок сведены в таблицу 3

Полученное значение осадки s=5,68см меньше предельно допустимой осадки.

Расчёт осадки фундамента 3:

Ширина подошвы b=1,5 м, среднее давление под подошвой фундамента:

напряжения от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:

Результаты вычисления осадок сведены в таблицу 4

2.6 Расчет осадки фундамента во времени

В данном курсовом проекте осадку фундамента во времени рассчитываем только для одного фундамента 1 по методике, основанной на решении одномерной задачи линейной фильтрационной консолидации.

Выполним расчёт консолидации основания ленточного фундамента с шириной подошвы b = 2,4 м, глубиной заложения d = 2,0 м. Под подошвой фундамента залегает пласт глины мощностью h = 4,0 м. Конечная осадка фундамента за счёт уплотнения глин s =5,68 см. Коэффициент фильтрации kf = 5⋅108 см/с =1,5 см/год = 0,015 м/год.

Коэффициент относительной сжимаемости:

Вариант свайных фундаментов

3.1 Выбор типа и конструкции свай и свайного фундамента.

Назначение глубины заложения ростверка

Принимаем к рассмотрению типовые призматические железобетонные сваи. Тип фундамента – свайные кусты под колонны каркасного здания, состоящие из группы свай и низкого ростверка, в сочетании с фундаментными балками.

Ростверки бесподвального здания могут быть заложены у поверхности земли с заглублением на 0,1 – 0,2 м ниже поверхности планировки, но при этом под ростверками следует уложить слой шлака толщиной не менее 0,3 м.

Для фундамента 1:

Так как размеры подколонника для колонны составляют 1,2х1,2х2,1, а подколонник заглубляется в землю до 0,15 м от поверхности земли и приняв высоту ростверка равную 0,4 м то, принимаем глубину заложения подошвы ростверка:

Принимаем сваю С730 с характеристиками:

• бетон М 200;

• масса сваи 1,6 т;

• продольное армирование 4 ∅ 14S240;

сечение сваи 300300мм.

Принимаем сваю С730 с характеристиками:

• бетон М 200;

• масса сваи 1,6 т;

• продольное армирование 4 ∅ 14S240;

сечение сваи 300300мм.

3.2 Определение несущей способности сваи и расчетной нагрузки, допускаемой на сваю по грунту основания и прочности материала сваи

Несущая способность сваи определяется по формуле:

3.3 Определение количества свай в фундаменте. Поверка фактической нагрузки, передаваемой на сваю

Количество свай в свайном фундаменте рассчитывается по предельному состоянию первой группы. Для этого расчетные нагрузки и воздействия определяют путем умножения нормативных усилий на осредненный коэффициент надежности, принимаемый равным 1,2.

Количество свай в свайном фундаменте под колонну определяется следующим образом:

а) вычисляют среднее давление под подошвой ростверка, приняв расстояние между осями свай 3d, из выражения:

При этом вес ростверка с грунтом на уступах определяется:

3.4 Расчет осадки свайного фундамента

Величину ожидаемой осадки свайного фундамента из висячих свай определяют расчётом по предельным состояниям второй группы. Произведём расчёт осадки фундамента, рассматривая свайный фундамент как условный массив.

Боковые грани условного массива отстоят от граней сваи на расстоянии^

l = htg(ϕII,mt/4);

Вычисляем проектный отказ сваи.

Вес сваи с наголовником Gс=20+1=21 кН. Выбираем тип молота из условия соотношения веса ударной части и веса сваи с наголовником. При погружении сваи в грунт вес ударной части молота должен быть не менее G=1,25⋅Gc=1,25⋅21=26,25кН. При погружении трубчатым дизель-молотом G=0,7Gc=0,7⋅21=14,7кН. Предварительно выбираем трубчатый дизель-молот С-996и с весом ударной части 25 кН, энергией удара при высоте 2,5 м 27 кДж, вес молота с кошкой 3,65 т.

Расчетное значение энергии удара для трубчатых дизель-молотов:

Вычисляем проектный отказ сваи по формуле:

Сравнение вариантов фундаментов и выбор основного

4.1 Подсчет объемов работ и расчет стоимости устройства одного фундамента

Фундамент 1

Выбор основного варианта производится путём сопоставления стоимости устройства фундамента на естественном основании со стоимостью устройства свайного фундамента. Для упрощения подсчётов объёмов работ на рисунках 11 и 12 приведены эскизы отдельно стоящего фундамента стаканного типа и свайного фундамента соответственно

На основании произведённого расчёта стоимости устройства запроектированных фундаментов в качестве основного варианта принимаем свайный фундамент.

Фундамент 3

Выбор основного варианта производится путём сопоставления стоимости устройства фундамента на естественном основании со стоимостью устройства свайного фундамента. Для упрощения подсчётов объёмов работ на рисунках 13 и 14 приведены эскизы отдельно стоящего фундамента стаканного типа и свайного фундамента соответственно

На основании произведённого расчёта стоимости устройства запроектированных фундаментов в качестве основного варианта принимаем свайный фундамент.

Заключение

В данном курсовом проекте рассмотрены отдельно стоящие фундаменты под здание электровозного депо. На основании произведенных расчетов и сравнения стоимостей устройства фундамента на естественном основании и стоимостей устройства свайных фундаментов определили, что наиболее целесообразно применение свайных отдельно стоящих фундаментов под колонну.

Литература

¶

1. Основания и фундаменты зданий и сооружений. СНБ 5.01.0199.

Введ.07.01.1999.-М.: Минстройархитектуры Республики Беларусь, 1999 .

2. Свайные фундаменты . СНиП 2.02.0385; Введ.01.01.1985.-М.: НИИОСП им. Герсеванова Госстроя СССР, 1995

3. Вотяков, И.Ф. Механика грунтов, основания и фундаменты: Методические указания.- Гомель, 1996. – 60с

4. Кудрявцев, И.А. Основания и фундаменты: Пособие/И.А. Кудрявцев, К.Н. Пироговский.Гомель: БелГУТ, 2003.306 с.

5. Плиты железобетонные ленточных фундаментов: Технические условия.

ГОСТ 1358085; Введ.01.01.1987.-М.: Государственным комитетом по гражданскому строительству и архитектуре при Госстрое СССР, 1985 .

6. Блоки бетонные для стен подвалов: Технические условия . ГОСТ 1357978;

Введ.01.01.1978.-М.: Государственным комитетом по гражданскому строительству и архитектуре при Госстрое СССР, 1978

¶

Лист.dwg

Диагональная стропила
ЭКСПЛИКАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ КРЫШИ
Обрешетка из брусьев 50х50 через 300
Цементно-песчаная стяжка
Проектирование фундаментов электровозного депо
БелГУТ кафедра "СКОиФ
Характеристики грунта
Варианты свайных фундаментов
Песок средней крупности
ФМ-4 низ на отметке -2
ФМ-3 низ на отметке -2
ФМ-1 низ на отметке -2
ФМ-2 низ на отметке -2
ФМ-5 низ на отметке -2
План фундаментов (1:100)
РМ-4 низ на отметке -2
РМ-3 низ на отметке -2
РМ-2 низ на отметке -2
РМ-1 низ на отметке -2
Спецификация к схеме расположения фундаментов
0 принимается уровень пола 1 этажа
что соответствует абсолютной отметке 149
2. Основанием фундаментов служит суглинок текучепластичный непросадочный. Расчетная глубина промерзания 1
м. 3. Подземные воды вскрыты на отметке 146
м. 4. Горизонтальную гидроизоляцию (низ на отметке -0
0) по наружным стенам выполнять из двух слоевбиополикрина К-ПХ-БЭ-ММ-3
склееных между собой битумно- полимерной мастикой по ТУ РБ 00294846.010-97
по выровненному цементным раствором основанию. 5. вертикальную гидроизоляцию всех конструкций
соприкасающихся с грунтом
выполнеить окраской горячей битумной мастикой за 2 раза по предварительно огрунтованной поверхности
Фундаменты на естественном основании
Фундаметы стаканного типа
Фундаменты на искусственном основании
варианты фундаментов
что соответствует абсолютной отметке 130
2. Основанием фундаментов служит суглинок текучепластичный непросадочный. Расчетная глубина промерзания 0
м. 3. Подземные воды вскрыты на отметке 126
варианты фундаментов"