Проектирование и расчет оснований и фундаментов одноэтажного промышленного здания

Копия (2) ОиФ Шаяхметов Р.Р. в2.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
Саратовский государственный технический университет
Кафедра: Промышленное и гражданское строительство
Пояснительная записка
к курсовой работе на тему:
«Проектирование и расчет оснований и фундаментов одноэтажного
промышленного здания»
Оценка характера нагрузок и конструктивных особенностей фундамента 5
Оценка инженерно-геологических условий 5
1. Определение характеристик грунта 5
2. Геологический разрез. 9
3. Заключение по площадке. 9
Фундамент мелкого заложения (I тип). 10
1. Определение глубины заложения подошвы фундамента мелкого заложения.
2. Определение размеров подошвы фундамента. 10
3. Конструирование фундамента. 11
4. Определение конечной осадки основания фундамента. 13
Свайный фундамент (II тип). 16
1. Определение глубины заложения ростверка. Выбор размера сваи. 16
2. Определение несущей способности сваи. 16
3. Определение требуемого количества свай в фундаменте. Определение
фактической нагрузки на сваю. 18
4. Конструирование ростверка. 19
5. Определение осадки основания свайного фундамента. 19
Определение стоимости вариантов фундаментов. 23
Свайный фундамент под колонну №2. 23
1. Определение требуемого количества свай в фундаменте. Определение
фактической нагрузки на сваю. 23
2. Конструирование ростверка. 25
Свайный фундамент под колонну №1. 25
фактической нагрузки на сваю. 25
2. Конструирование ростверка. 27
Список использованной литературы 28
Выполнение курсовой работы «Основания и фундаменты промышленного
здания» по дисциплине «Основания и фундаменты» направлено на усвоение
знаний полученных при изучении теоретической части этой дисциплины и на
выработку практических навыков расчета и проектирования оснований и
Расчет производится по методу предельных состояний в соответствии с
положениями СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» и СНиП 2.02.03-
«Свайные фундаменты».
район строительства – Воронеж;
Сумма абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за
зиму в данном районе [p
Отметка поверхности природного рельефа [p
Уровень подземных вод [p
Слой грунта сверху вниз:
Характеристики Почвенный слойПервый слой Второй Третий слой
Мощность м. 04 29 38
Показатели физико-механических свойств грунта:
Характеристики грунта 1-ый слой 2-ой слой 3-ий слой
пески ср. супеси Глина
плотность [pic] тм³ 193 203 196
плотность твердых частиц [pic] тм³ 264 265 271
природная влажность [pic] дол.ед. 0260 0173 0285
коэффициент сжимаемости [pic]1МПа 0077 0065 0050
коэффициент фильтрации [pic] мсек [pic] [pic] [pic]
угол внутреннего трения [pic] ° 33° 22° 16°
сцепление [pic] кПа 9 25
влажность на границе 0215 0540
текучести [pic] дол.ед.
влажность на границе 0155 0219
пластичности [pic] дол.ед.
Вариант Фундамент [pic] [pic] [pic]
Оценка характера нагрузок и конструктивных особенностей фундамента
В задании приведены расчётные нагрузки по обрезу фундамента для
расчёта по второй группе предельных состояний - [pic] [pic] и [pic].
Расчётные нагрузки для расчёта по первой группе предельных состояний [pic]
[pic] [pic]определяются путём умножения заданной нагрузки на осреднённый
коэффициент перегрузки [pic].
Конструктивные особенности фундамента оцениваются по принадлежности к
зданию конструктивные особенности которого в свою очередь оцениваются по
чувствительности к осадкам и возможным последствиям при неравномерных
осадках. К конструктивным особенностям фундамента относятся также способ
сопряжения фундамента с колонной отметка обреза фундамента. Наличие
стакана или анкерных болтов влияющих на высоту фундамента.
Здание каркасное одноэтажное с железобетонным колоннами.
Железобетонные колонны сопрягаются с фундаментом с помощью стакана.
Предельная величина осадки [p
Относительная разность осадок (ΔSL)U=0002.
Оценка инженерно-геологических условий
1. Определение характеристик грунта
удельный вес грунта:
где ρ – плотность грунта; g=980665 мс2 – ускорение свободного падения;
удельный вес частиц грунта:
где ρs – плотность частиц грунта;
где wL – влажность грунта на границе текучести wp – то же на границе
раскатывания (пластичности);
показатель текучести:
где w – природная влажность грунта;
коэффициент пористости грунта:
степень влажности грунта:
где γw=10 кНм3 – удельный вес воды;
коэффициент относительной сжимаемости:
где m0 – коэффициент сжимаемости;
модуль деформации грунта:
где [pic] – коэффициент Пуассона:
=03 – для песков супесей
=035 – для суглинков
удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды:
Почвенный слой. При разработке котлована подлежит срезке и
использованию для рекультивации земель.
Слой №1-пески средней крупности
Удельный вес твердых частиц грунта
Коэффициент пористости
где [pic]-удельный вес воды
Коэффициент [pic] где [pic] - коэффициент Пуассона для песков =03
Коэффициент относительной сжимаемости
Модуль деформации =m=07430045=1651МПа. По модулю деформации пески
относятся к среднесжимаемым.
Удельный вес грунта с учетом взвешиваемого действия воды
По модулю деформации 1 слой относится к среднесжимаемым грунтам.
Показатель текучести
Модуль деформации =m=07430042=1769МПа. По модулю деформации пески
Второй слой по показателю текучести классифицируется как тугопластичным. По
модулю деформации 2 слой относится к среднесжимаемым грунтам.
Коэффициент [pic] где [pic] - коэффициент Пуассона для глины=042
Модуль деформации =m=03920028=14МПа.
Третий слой по показателю текучести классифицируется как полутвердый.
Так как Е=10459мПа слой является среднесжимаемым.
Все вычисленные характеристики грунтов сведены в таблицу №5.
Физико-механические характеристики грунтов по данным лабораторных
№ слояНаименов[pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic]
ание тм3 тм3 д.е. д.е. д.е. 1МПа
Осадка основания составляет:
Полученная осадка основания фундамента меньше предельно допустимой.
Требования СНиП [1] выполняются.
Свайный фундамент (II тип).
1. Определение глубины заложения ростверка. Выбор размера сваи.
В качестве несущего слоя под нижний конец сваи принимаем слой №3.
Заглубление сваи в слой №3 при JL=0205 (>01 см. п. 7.10 [2) должно быть
Принимаем свободное сопряжение ростверка со сваей с глубиной заделки
оголовка сваи в ростверк – 100 мм.
Тогда требуемая длина сваи:
Принимаем сваи сечением 40х40 см длиной 5 м.
2. Определение несущей способности сваи.
Расчёт свайных фундаментов и их оснований по несущей способности (по
первой группе предельных состояний) выполняется на действие расчётных
нагрузок с индексом I.
Расчёт производится по прочности материала свай и по несущей
способности грунта основания [pic].
Несущая способность висячей сваи определяется по формуле:
где γс=1 – коэффициент условий работы сваи в грунте;
R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;
А – площадь поперечного сечения сваи равна 016 м2;
fi – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой
hi – толщина i-го слоя грунта соприкасающегося с боковой
γCRγcf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним
концом и на боковой поверхности сваи.
Разбиваем все напластования на слои толщиной [pic]м (рис. 4) и находим
расстояние [pic]от отметки природного рельефа до середины каждого слоя и до
Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи определяем по
таблице 1 [2]: R=4385 кПа.
По таблице №2 [2] определяем расчетное сопротивление i-го слоя
грунта основания на боковой поверхности сваи:
f1=477 кПа; f2=382 кПа; f3=414 кПа; f4=5915 кПа.
По таблице №3 [2]: [pic]. Несущая способность сваи:
фактической нагрузки на сваю.
Требуемое количество свай в кусте определяют по формуле:
dp=22 м – глубина заложения подошвы ростверка от отметки планировки;
γ0=20 кНм3 – осредненный удельный вес материала фундамента и грунта
[pic] - площадь ростверка (здесь a – расстояние между осями свай для
висячих призматический забивных свай принимается a=3d=12 м d=04 м –
размер поперечного сечения сваи );
γk=14 – коэффициент надежности;
Требуемое количество свай: [pic].
Принимаем ростверк из 8 свай располагаемых на расстоянии 12 м в осях
Нагрузка с учетом изгибающего момента действующего на крайние сваи:
где Nd – вертикальная сила кН действующая на обрезе фундамента (с учётом
М=12*260=312кНм - расчетный изгибающий момент в уровне обреза
y – расстояние от главной оси до сваи для которой определяется
yi – расстояние от главной оси до каждой сваи.
Проверим выполнение условия:
Условие выполняется поэтому конструируем ростверк для фундамента из 8
4. Конструирование ростверка.
Принимаем ростверк с одной ступенью высотой 450 мм и размерами в
плане 54х30 м. Материал ростверка - бетон кл. В15.
5. Определение осадки основания свайного фундамента.
Определение осадки основания фундамента из висячих свай производится
как для условного фундамента на естественном основании. Границы условного
фундамента: снизу – плоскость АБ походящей через нижние концы свай с
боков – вертикальные плоскости АВ и БГ отстоящими от наружных граней
крайних рядов свай на расстоянии: [pic] сверху – поверхность планировки
грунта ВГ где [pic]- средневзвешенное расчетное значение угла внутреннего
Определим средневзвешенное расчетное значение угла внутреннего трения:
где [pic][pic][pic] – расчетные значения углов внутреннего трения
для пройденных сваей слоев грунта толщиной соответственно d1 d2
d – глубина погружения свай в грунт считая от подошвы ростверка.
Вес ростверка: [pic].
Вес грунта в объеме АБВГ:
Давление под подошвой условного фундамента:
Расчетное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента:
[pic]- основное условие при расчете свайного фундамента по второй
группе предельных состояний удовлетворяется.
Используя эпюру напряжения от действия собственного веса грунта
полученную для фундамента мелкого заложения определим ординату эпюры
вертикального напряжения от действия собственного веса на уровне подошвы
условного свайного фундамента: [pic].
Дополнительное давление под подошвой условного фундамента:
Отношение сторон условного фундамента: [pic]. Задаемся высотой
элементарного слоя грунта: [pic] принимаем [pic]
Результаты расчетов сведены в таблице 7. Расчетная схема на рис.7
Z м [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic]
[pic] [pic] кПа кПа кПа
Определение стоимости вариантов фундаментов.
Наименование работ Ед. Объем Стоимость руб. Номер
изм. работ расценки
I. Фундамент мелкого заложения
Земляные работы 1000м3 0028 824 231 1-44
Устройство фундамента м3 702 344 24149 6-4
Стоимость бетона м3 702 278 19516 119
Стоимость ГГИ 100м2 018 237 4266 8-18
ВГИ 100м2 0144 207 2981 8-22
II. Свайный фундамент (забивные сваи).
Земляные работы 1000м3 0045 824 371 1-44
Погружение свай м3 64 225 144 5-7
Устройство ростверка м3 729 384 27994 6-2
Стоимость свай м 8 785 628 893
Стоимость бетона м3 729 278 20266 119
Стоимость ГГИ 100м2 0032 237 758 8-17
ВГИ 100м2 0042 207 869 8-22
По результатам сравнения стоимости двух вариантов фундаментов наиболее
экономичным является II тип фундамента. Поэтому для дальнейшего расчета
принимаем свайные фундаменты.
Определение глубины заложения подошвы фундамента мелкого заложения(2).
Принимаем в качестве несущего слоя слой №1 – пески средней крупности.
Колонны металлические. Обрез фундамента на отметке –07 м.
Расчетная глубина сезонного промерзания:
Принимаем высоту фундамента 1800 мм.
Тогда глубина заложения фундамента: [pic]
Определение размеров подошвы фундамента.
Предварительно ширину фундамента b определяем по условному
расчетному сопротивлению R0:
где NII=2500 кН – нагрузка на фундамент
[pic] - отношение сторон подошвы фундамента
[pic] - осредненный удельный вес фундамента и грунта.
Расчетное сопротивление грунта при b=267 м.:
Среднее давление под подошвой фундамента (21х21м) от расчетных
вертикальных усилий:
Краевые давления под подошвой фундамента:
где [pic] - момент сопротивления подошвы фундамента.
Так как условие [pic]то
Принимаем b=24 м R=64747
Среднее давление под подошвой фундамента (24х24м) от расчетных
Конструирование фундамента.
Принимаем класс бетона В15. Наибольший допустимый вынос нижней
где k1=21 (P=0.749 МПа В15).
Принимаем высоту нижней ступени h1=450 мм а величину защитного слоя
а=35+202=80мм (20-предполагаемый диаметр арматуры) тогда рабочая высота
Фактический вынос ступени (в предположении что плитная часть состоит
из одной ступени) в направлении размера l составляет
Принимаем в направлении l плитную часть одноступенчатой с высотой
Так как b=24м то в направлении b плитную часть принимаем
одноступенчатой и выносом нижней ступени:
Принимаем конструктивное оформление фундамента в соответствии с рис. 8
Фундамент мелкого заложения под угловую колонну (3).
Определение глубины заложения подошвы фундамента мелкого заложения.
Колонны жб 400х400 мм. Обрез фундамента на отметке –015 м.
Принимаем высоту фундамента 1200 мм.
NII=210 кН; МII=18 кН м– нагрузка на фундамент
Исходя из того что минимальная ширина монолитного фундамента
составляет 1500 мм назначаем ширину конструктивно [pic].
Условия выполняются.
Принимаем класс бетона В15.
Толщина стенок [pic] армированного стакана при
[pic] должна составить не менее 150мм. Конструктивно принимаем
[pic]=175 мм в направлении размера b.
Глубина заделки колонны в стакан [pic]мм.
Глубина стакана [pic]
Толщина днища стакана [pic] что больше минимальной допустимой
Наибольший допустимый вынос нижней ступени: [pic]
где k1=3 (P=0120 МПа В15).
Принимаем высоту нижней ступени h1=300 мм а величину защитного слоя
а=35+202=45 мм тогда рабочая высота ступени [pic] равна
Так как b=15м то в направлении b плитную часть принимаем
Принимаем конструктивное оформление фундамента в соответствии с
Принимаем конструктивное оформление фундамента в соответствии с рис.9
Список использованной литературы
СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений Госстрой СССР.
М.: Стройиздат 1985. 40 с.
СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты Госстрой СССР. М.: ЦИТП
Госстроя СССР 1986. 48 с.
Берлинов М.В. Ягупов Б.А. Примеры расчета оснований и фундаментов.
М.: Стройиздат 1986. 173 с. ил.
Потапов С.Н. Механика грунтов основания и фундаменты.
Методические указания к выполнению курсового проекта. – СГТУ
Далматов Б.И. механика грунтов основания и фундаменты. – 2-е изд.
перераб. п доп. – Л.: Стройиздат Ленинградское отд-ние 1988. –
Ведомость курсового проекта
№ Формат Наименование Кол-во Примечание
А-4 Пояснительная записка 27
А-1 Графическая часть 1

фундаментыРРР в2.dwg

монолитный фундамент
Схема расположения фундаментов
Песок ср.крупн.nе=0723; g=18933;nЕ=165 МПа;j =33
Суглинкиnе=05311; InЕ=1769МПа;ng=19.906
Глинаnе=0777; InЕ=14 МПа;ng =19223
Спецификация элементов
Фундаменты одноэтажного промышленного здания
Схема расположения фундаментов и фундаментныхn балок инженерно-геологический разрез разрез 1-1n узлы
Проект выполнен для летнего периода строительства;nРайон строительства - г. Воронеж;n2. За отметку 0.000 принят уровень чистого пола;n3. Монолитный фундамент выполнять из тяжелого бетона класса В15;n4. Заделку стыков колонны с фундаментом выполнять из тяжелого бетона класса В15;n4. Набетонку выполнять из тяжелого бетона класса В15;n5. Фундаментные балки укладываются на цементно-песчанном растворе М150;