Курсовой проект:"Фундаменты здания котельной"

Фундаменты ГРВ.dwg

Фундамент мелкого заложения
Фундамент на буронабивных сваях
Варианты рассмотренных фундаментов М 1:50
План фундаментов М 1:200
Прослойка из цп раствора М300
Бетонный подстилающий слой М200
Стальная плита 300 х 300
Изоляция от просадочной воды
Бетонная подготовка 150
Ф-2 низ на отметке -5.150
Ф-3 низ на отметке -5.150
Ф-3 низ на отметке -2.150
Ф-2 низ на отметке -2.150
Ф-1 низ на отметке -2.150
Варианты фундаментов
Фундаменты промышленного здания

записка.doc

Задание на курсовой проект .
Оценка сооружения и ИГУ площадки строительства
1Краткая техническая характеристика здания
2Характеристика площадки .
2.2Геологические разрезы
2.3Наличие слабого подстилающего слоя
2.4Общая оценка строительной площадки
3 Климатические особенности района строительства .
Вариант фундамента мелкого заложения
2Определение глубины заложения фундамента
3Определяем требуемую площадь опорной плиты
4Определение размеров подошвы фундамента .
5Конструирование фундамента
6Учет внецентренного нагружения
7Проверка слабого подстилающего слоя
8Определение осадки фундамента ..
9Проверка на действие сил морозного пучения .
10ТЭП фундамента мелкого заложения
Вариант свайного фундамента. Забивные сваи. .
2 Выбор глубины заложения ростверка
3 Выбор типа и размера свай .
4Определение несущей способности одиночной сваи ..
5Определение количества свай в кусте
6Конструирование ростверка
7Учет внецентренного нагружения .
8Осадка свайного фундамента .
9 Выбор молота и расчет проектного отказа свай .
11 ТЭП фундамента на забивных сваях
Вариант фундамента на буронабивных сваях
2 Определение несущей способности сваи ..
3 Определение осадки одиночной сваи..
Расчет остальных фундаментов
2 Фундамент №2 и №3
Расчет стенки канала ..
В курсовом проекте необходимо рассчитать и законструировать фундаменты промышленного здания.
Курсовой проект выполнен на основе СНиП ГОСТ справочной технической и учебной литературы по вопросам проектирования оснований и фундаментов. Все расчеты выполнены в технической системе единиц.
В настоящее время возводятся все более высокие здания и тяжелые сооружения. Кроме того в промышленных зданиях часто устанавливается уникальное оборудование не допускающее сколько-нибудь ощутимых взаимных смещений. То и другое заставляет предъявлять особые требования к основаниям и фундаментам. Однако при правильном прогнозе совместной деформации грунтов и конструкции возводимого сооружения можно найти решение обеспечивающее требуемую надежность. По этому перед специалистами стоят задачи разработки методов прогноза с требуемой точностью совместной деформации надземных конструкций и основания.
Задание на курсовой проект
Оценка сооружения и ИГУ площадки строительства
1 Краткая техническая характеристика здания
Промышленное сооружение в Ижевске размерами 37 х 48 м. Здание спроектировано из металлических и жб конструкций. Состоит из двух блок-секций. Конструктивная система - стоечно-балочная конструктивная схема - конечной жесткости со связевым каркасом. Здание одноэтажное. Сетка колонн 12 х 12 м. Фермы покрытия опираются на колонны. Верхнее перекрытие - из ребристых железобетонных плит размерами 2980х11970х400 мм ;
Параллельно осям А-Б применяются стены из жб навесных панелей -толщина стенки 051 м с каркасом из жб колонн 1000 х 500 а по осям В-Г металлические колонны размером 800 х 400.
Пол по грунту. Отметка пола ±000 на 020 м выше планировочной отметки. Высота здания 274м.
Пол металлоцементный типа П-13 (по СНиП П-В.8-71):
2 1- плита стальная 300х300 мм
2-прослойка из цементно-песчаного раствора М300
-бетонный подстилающий слой из бетона М 200.
Согласно приложению 4 [1] для производственных зданий с полным железобетонным каркасом относительная разность осадок (DSL)u=0002 максимальная осадка Su max=8 cм.
2 Характеристика площадки
План площадки – см. рис.1. На заданной стройплощадке располагаем здание так чтобы в его контур попадало не менее двух скважин. После вынесения осей здания на план определяем черные и красные отметки углов здания. Черные отметки определяем по горизонталям методом линейной интерполяции. Красную среднюю отметку спланированной площадки принимаем равной среднему арифметическому черных отметок: Нсркр=(SЧ)4=115.6 м. Отметка чистого пола на 200 мм выше средней красной отметки спланированной площадки и составляет 115.8 м. Красные отметки углов спланированной площадки определяем методом поворота плоскостей.
2.2 Геологические разрезы
Геологические разрезы - см. рис.23. На них показаны границы залегания каждого слоя грунта причем за ноль принята отметка чистого пола. По известному расстоянию между скважинами для каждого слоя вычислен уклон.
Слой №1 – насыпной грунт удельная плотность 16 тм3. Данные по нему не представлены.
Слой № 2 - песок мелко зернистый.
Удельный вес сухого грунта т
Коэффициент пористости:
Коэффициент сжимаемости mV=0003 см2кг
Коэффициент неоднородности
Сu=d60d10=е-113е-325=8 > 3 – песок неоднородный
Вывод: песок неоднородный мелко зернистый. Может служить естественным основанием.
Слой №3 – Глина пылеватая ленточ. Корич.-серая.
Удельный вес сухого грунта:
Число пластичности определяется по формуле:
Показатель консистенции вычисляется по формуле:
Объем пор в единице объема грунта:
Коэффициент сжимаемости вычисляется по формуле (для пылеватой глины b=04):
cм2кг. – малосжимаемая.
Степень влажности вычисляется по формуле:
Вывод: грунт глина тугопластичная малосжимаемая непросадочная.
Слой № 4 - Аргиллиты трещиноватые с временным сопротивлением одноосному сжатию Rc=50 кгссм2.
2.3Наличие слабого подстилающего слоя
Представление о прочности грунта дает величина его расчетного сопротивления вычисленная по формуле 7[1]:
R=(gc1·gc2)k·(Mg·kz·b·gп+Mq·d1·gп'+(Mq-1)·db·gп'+Mc·cп) (1)
где gс1 и gс2 - коэффициенты условий работы принимаемые по таблице 3[1]
k - коэффициент принимаемый равным единице если прочностные характеристики грунта определены непосредственными испытаниями и k=11 если они приняты по таблицам приложения 1.
В данном случае все эти коэффициенты равны единице.
Mg Mq Mc - коэффициенты принимаемые по таблице 4[1]
b - ширина подошвы фундамента м
gп - усредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента тсм3
kz - коэффициент при b10 м принимаемый равным единице
gп' - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих выше подошвы тсм3
сп - расчетное значение удельного сцепления грунта непосредственно залегающего под подошвой фундамента
d1 - глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала определяемая по формуле:
hs - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала м
hcf - толщина конструкции пола подвала м
gcf - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала тсм3
db - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала м.
Для второго рассматриваемого слоя – песок мелко зернистый - ниже точки 1 - формула (1) примет вид:
R1=Mg2·g2+Mq2·h1·g1+Mc2·c2
R1=168·194+771·04·16+958·018=992 тсм2
Для второго рассматриваемого слоя - песок мелко зернистый - выше точки 2 формула (1) будет иметь вид:
R2=Mg2·g3+Mq2·(g1h1+g2h2)+Mc2·c2
R2=168·182+771·(16·04+194·6)+958·018=9946 тсм2
Для третьего рассматриваемого слоя - Глина пылеватая ленточ. Корич.-серая. - ниже точки 2 формула (1) примет вид:
R3=Mg3·g3+Mq3·(g1h1+g2h2)+ Mc3·c3
R3=043·182+273·(16·04+194·6)+531·28=4917 тм2
Вывод: слой глина пылеватая является слабым постилающим слоем по отношению к песку мелкозернистому.
2.4Общая оценка строительной площадки
Стройплощадка находится в городе Мурманск. Размеры площадки 60х50м.
На площадке пробурено 5 скважин глубиной 1500м. Рельеф спокойный.
Обнаруженные геологами слои имеют следующую толщину :
- аргиллиты – 49 – 63м.
С отметки 1040 м обнаружена подземная вода неагрессивная.
3 Климатические особенности района строительства.
Согласно п.2.26 [1] нормативная глубина сезонного промерзания грунта принимается равной средней из ежегодных максимальных глубин промерзания грунтов за период не менее 10 лет на открытой оголенной от снега горизонтальной площадке при уровне подземных вод расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов.
В данном случае из-за отсутствия данных многолетних наблюдений нормативная глубина сезонного промерзания определяется по формуле п.2.27:
Мt - безразмерный коэффициент численно равный сумме абсолютных значений отрицательных температур за зиму принимаемых по [2]
d0 - величина принимаемая для песка равной 028
Расчетная глубина сезонного промерзания определяется по формуле:
kh – коэффициент учитывающий влияние теплового режима сооружения kh=06
Вариант фундамента мелкого заложения
Для расчета выбираем фундамент №1 - отдельностоящий в бесподвальной части здания наиболее нагруженный. По конструктивным соображениям фундамент монолитный железобетонный служит для опирания железобетонной колонны сечением 600х400мм.
2 Определение глубины заложения фундамента
а) Учет инженерно - геологических условий
Подошва фундамента размещается в слое супеси зелено-бурой легкой.
б) Учет промерзания грунта
Нормативная глубина сезонного промерзания равна dfn=2 м.
Расчетная глубина сезонного промерзания равна df=12м.
Согласно [табл.2 1] при глубине расположения уровня подземных вод глубина заложения фундамента должна быть не менее .
Окончательно принимаем глубину заложения фундаментов равной .
3 Определяем требуемую площадь опорной плиты
ширина плиты В=вf+2tтр+2с=50+2*1+2*9=70 см
назначаем ширину плиты 120 см.
4 Определение размера подошвы фундамента
Определение размеров подошвы фундамента выполняем графическим методом Лалетина построив графики зависимостей P(b) и R(b).
Размер подошвы фундамента определяется из условия
Из графика ширина фундамента b = 15 м.
Принимаем b = 15 м L = 3м.
5 Конструирование фундамента
6 Учет внецентренного нагружения
Фундамент внецентренно нагружен.
Производится проверка по краевым напряжениям.
Проверка выполняется т.е. размеры фундамента остаются без изменения.
7 Проверка слабого подстилающего слоя
Проверка прочности слабого подстилающего слоя производится по условию:
szp+szqRz(слаб.слоя)
где szpszq – вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента соответственно от нагрузки на фундамент и от собственного веса грунта тсм²; Rz – расчетное сопротивление грунта пониженной прочности на глубине z тсм².
szg.0=02·16+18·194=381тм2
Po=Pс-szgo=353-381=3149тсм2
a - коэффициент принимаемый по табл.1 прилож.2 [1] в зависимости от соотношения сторон =lb и =2zb
Площадь условного фундамента:
Az=NIIszp=15313337=4544м²
где a=(l-b)2=(3-15)2=075
Расчетное сопротивление грунта слабого слоя:
Производим проверку условия: szp+szqRz
szg=γi*hi=016·02+6·194=1196 тсм²
7+1196=1533 4183 т.е. расчетное сопротивление грунта больше чем давление фундамента значит увеличение размеров подошвы не требуется слабый подстилающий слой имеет достаточную прочность.
8 Определение осадки фундамента
Осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейно-дефомируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле:
- безразмерный коэффициент равный 08
- среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта равное полусумме указанных напряжений на верхней Zi-1 и нижней Zi границах слоя по вертикали проходящей через центр подошвы фундамента
hi и Ei - соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта.
h - число слоев на которые разбита сжимаемая толща основания
- дополнительное вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине Z от подошвы фундамента.
α - коэффициент зависящий от формы подошвы фундамента определяется по таблице 1 приложения 1 СНиП 2.02.01-83.
- дополнительное вертикальное давление на основание
p - среднее давление под подошвой фундамента
- вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента.
Нижняя граница сжимаемой толщи основания принимается на глубине z = Hс где выполняется условие = 02 Е ≥ 50 кгссм2
Полученная осадка сравнивается с допускаемой при этом должны выполняться следующие условия:
Рассчитаем осадку сконструированного фундамента для чего разобьем сжимаемую толщу основания на слои. После этого сравним S с Sдоп =8(см).
9 Учет сил морозного пучения
Расчет на морозное пучение производить не надо т.к грунт песок мелкозернистый практически не пучинит.
10 ТЭП фундамента мелкого заложения
Разработка котлована
Вариант свайного фундамента. Забивные сваи
2 Выбор глубины заложения ростверка
Должно выполняться два условия:
- подошва ростверка должна быть выше уровня грунтовых вод.
Условие dp ≥ dfn выполняется.
Подошва ростверка находится выше уровня грунтовых вод.
Принимаем высоту ростверка 20м.
3 Выбор типа и размера свай
Сваи забивные железобетонные цельные сплошного квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой ГОСТ 19804.1-79* серия 1-011-6
Марка сваи С8-30 марка бетона М300 вес сваи 18 т длина сваи 8 м поперечное сечение 30х30 см.
Свая заглубляется в аргиллиты на 05 м.
4 Определение несущей способности одиночной сваи
Несущая способность Fd забивной висячей сваи определяется как сумма расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на её боковой поверхности:
R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи по [табл. 1 2]
А - площадь поперечного сечения сваи
gc — коэффициент условий работы сваи в грунте принимаемый gc = 1;
Площадь поперечного сечения сваи
Несущая способность сваи:
Несущая способность материалу:
Ra=28500 тсм2 Rб=1170 тсм2
Аa=00006 м2 Аб=009-00006=00894 м2
Расчётная нагрузка допускаемая на сваю:
где - коэффициент запаса равный 14.
5 Определение количества свай в кусте
Число свай в фундаменте устанавливают исходя из допущений что ростверк осуществляет равномерное распределение нагрузки на свайный куст. Расчёт ведут по первой группе предельных состояний. Ориентировочное число свай в кусте определяют по формуле:
Принимаем свайный куст из 5-х свай.
6 Конструирование ростверка
7 Учет внецентренного нагружения
Находим эксцентриситет:
N1=N+Np+Nгр=161+12+1304=18604
- внецетринное нагружение.
где Nd — расчетная сжимающая сила кН (тc);
n — число свай в фундаменте;
у — расстояния от главных осей до оси каждой сваи для которой вычисляется расчетная нагрузка м.
Должны выполняться следующие два условия:
Условие выполняется т.е. размеры ростверка выбраны правильно.
8 Осадка свайного фундамента
Т.к сваи-стойки заглублены нижним концом в скальный грунт то считать осадку нет необходимости.
9 Выбор молота и расчет проектного отказа свай
Определяем необходимую минимальную энергию трубчатого дизель-молота:
N – допустимая нагрузка на сваю = Pдоп
Принимаем трубчатый дизель-молот водяного охлаждения с расчётной энергией удара тм и массой молота ..
Молот с расчётной энергией должен удовлетворять условию
где m1 – полный вес молота; m2 – вес сваи;
где Rm – коэффициент для жб свай при трубчатом дизель-молоте который не должен превышать 6.
Условие выполняется значит дизель-молот по энергии удара подходит.
Проектный отказ свай вычисляют по формуле
где – коэффициент принимаемый по [табл.10 2] в зависимости от материала свай .
А – площадь сечения сваи А = 009 .
коэффициент восстановления удара; при забивке жб свай молотами ударного действия
10 ТЭП фундамента на забивных сваях
Устройство монолитного ростверка
Вариант фундамента на буронабивных сваях
Применение специальных станков французской фирмы "Беното" обеспечивает наибольшую механизацию работ по изготовлению свай в грунте с извлекаемой оболочкой.
С помощью установки ЕДФ-55 можно изготовить буронабивную сваю диаметром от 04 до 21м. и глубиной до 12м. Установка имеет полость позволяющую разбуривать полость для уширения пяты.
Обсадные трубы соединяемые болтовыми соединениями вдавливаются в грунт с помощью домкратов. Для уменьшения трения труб о грунт им все время сообщаются вращательно - колебательные движения. Грунт разрабатывает двухчелюстной грейфер с челюстями с режущими кромками (для скального грунта - с зубьями). Глубина забоя контролируется щупом. Для облегчения работы грейфера к моменту удара обсадную трубу поднимают на 15-20см в результате чего в грунте образуется кольцевая полость. При проходке слабых слоёв суглинков обсадную трубу не поднимают а разработка ведется на 15-2м. ниже забоя. Для предупреждения наплыва грунта в скважину следует поддерживать уровень воды в ней на 1м. выше УПВ периодически добавляя воду из временного водопровода. Для того чтобы бетонная смесь при большой высоте водяного столба в скважинах не размывалась применяются контейнеры имеющие форму усеченного конуса с расширенным основанием из стальных листов. Контейнер при подъёме полностью опорожняется при этом вверху его открываются две заслонки позволяющие воде поступать на поверхность бетона. При сомкнутых стенках контейнер заполняется бетоном закрываются верхние заслонки и он погружается в скважину. Когда створки оказываются на дне скважины или на поверхности уложенного бетона ослабляют затвор и створки приоткрываются. При поднятии контейнера бетон высыпается а освободившееся вверху контейнера место заполняется водой. По достижении проектной отметки забой зачищается грейфером а движение обсадной трубы вниз прекращается. Грунт доставаемый грейфером из скважины грузится в самосвалы и отвозится. Перед бетонированием дно скважины осторожно зачищается. Между окончанием бурения и началом бетонирования не должно быть большого перерыва. В скважину подается бетонная смесь и извлекается труба. Бетонирование производится на 50см выше проектной отметки затем верхняя часть срезается. При армировании головы сваи арматурные стержни погружают в свежий бетон после распалубки.
2 Определение несущей способности сваи
Буронабивная свая диаметром 1000 мм длиной 9 м опирающуюся нижним концом на аргиллиты. Продольная арматура из стали класса A-II d =12 мм. Марка бетона М20.
Несущая способность Fd буронабивной сваи без уширения пяты работающей на сжимающую нагрузку определяется по формуле:
Для сваи - стойки. Несущая способность определяется по формуле 5 [3]:
где gс=1Rc=500 тм2 А=0785 м2.
- несущая способность по грунту. Несущая способность по материалу :
где Ra Rб - расчетные сопротивления арматуры и бетона на сжатие согласно [5] Аа и Аб - площади соответствующих частей сечения. Для первого предельного состояния по табл. 13 Rб=1170 тсм2 расчетное сопротивление арматуры сжатию Ra=28500 тм2.
Тогда N=28500*000314+1170*(0785-000314)=100427 тс. Несущая способность сваи с коэффициентом запаса 14 составит
Количество арматурных стержней;
3 Определение осадки одиночной сваи.
Т.к свая опирается на аргиллиты то осадку считать не требуется.
Расчет остальных фундаментов
За основной вариант для данного здания принимаем фундамент мелкого заложения.
Принимаем глубину заложения фундаментов равной .
Сечение колоны 800х400.
Определение размера подошвы фундамента
В=bf+2tтр+2С=400+2*10+2*40=500мм=05м.
Из графика ширина фундамента b = 08 м.
Принимаем b = 08 м L = 16 м.
Конструирование фундамента
Учет внецентренного нагружения
Осадка свайного фундамента
Для определения осадки используем методом Цытовича.
Расчет производится по формуле: S=hэкв·mv·Po
где hэкв=Аw·b – толщина эквивалентного слоя Аw определяем по табл. Аw=f()=137
hэкв=137·08=11; H=2·hэкв=11·2=22
Полученная осадка составляет Sрасч.=10см. что меньше допустимой Sдоп.=12см.
Из графика ширина фундамента b = 12 м.
Принимаем b = 12 м L = 672 м.
Фундамент центрально нагружен.
Расчет производится по формуле:
где hэкв=Аw·b – толщина эквивалентного слоя Аw определяем по табл. Аw=f()=194
hэкв=194·12=233; H=2·hэкв=233·2=466
S=2787·00073·233=47cм.
Полученная осадка составляет Sрасч.= 47cм что меньше допустимой Sдоп.=12см.
Расчет стенки канала.
СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений.Госстрой СССР.-М.: 1985.- 41 с.
Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83).НИИОСП им. Герсеванова.- М.СИ1986.- 416 с.
СНиП 2.02.03-85.Свайные фундаменты.Госстрой СССР.-М.: 1986.- 48 с.
Свайные работы (справочник строителя)М.И. Смородинов и др. М.СИ1988.-223 с.
СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции.Госстрой СССР.-М.:1985.-79с.
Подкопаевский К.В. Яссиевич Г.Н. Ленточные свайные фундаменты. Учебное пособие.- Киров изд. ВГТУ1994 г.-108 с.
Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов: Уч. пособие для вузов.- 3-е изд.-М.СИ1990.-304 с.
Кальницкий А.А.Пешковский Л.М. Расчет и конструирование железобетонных фундаментов гражданских и промышленных зданий и сооружений. Уч. пособие для вузов. М.ВШ 1975.