Проектирование и расчет фундаментов для химического корпуса

На печать.DWG

Электротрамбовка ИЭ-4505
Послойное уплотнение грунта
электротрамбовкой ИЭ-4505
Плитка керамическая 5 Цементная подготовка 25 ЖБ Плита
План фундаментов М 1:100
Схема здания М 1:400
Примечание: Относительная отметка 0
0-пол 1-го этажа-соответствует абсолютной отметке 38
Отметка планировки -0
-абсолютныя).Для фундаментов мелкого заложения несущим слоем является грунт-супесь пластичная. Фундаменты сборные
стаканного типа марок ФВ8-1
ФВ4-2 и сборные ленточные Ф 16и ФС 6. Подготовка под фундаменты -слой щебня
толщиной 100мм В уровне пола подвала - горизонтальная гидроизоляция цементно-песчанный раствор (состав 1:2). Гидроизоляция пола подвала -бетонная подготовка. Вертикальная гидроизоляция -обмазка горячим битумом за 2 раза стены подвала. Несущим слоем для свайного фундамента является песок средней крупности и супеси пластичные полутвердая.Сваи висячие
марки С7-30. Несущая способность сваи Fd=806 кН; Расчетная нагрузка сваи по грунту Nc=575
кН. Способ погружения свай-забивка. Оборудование для погружения свай- паровоздушный молот одиночного действия ССС-570.
песок средней крупности средней плотности насыщенный водой
М 1:400 М 1:200 М 1:50
План фундаментов М 1:200
Щебеночная подготовка
Плитка керамическая 5 Цементная подготовка 25 Уплотненный грунт
Обмазка горячим битумом 2 слоя

ПЗ.DOC

Министерство образования Российской федерации.
Дальневосточный Государственный Технологический Университет.
Строительной механики.
Пояснительная записка к курсовому проекту по курсу:
Основания и фундаменты
Грунтовые условия строительной площадки.4
1.Определение наименования грунтов по ГОСТ 25100-82.4
2Физико-механические характеристики грунтов.5
3. Оценка грунтовых условий (заключение по стройплощадке)8
Расчет и проектирование фундаментов мелкого заложения на естественном основании.9
1 Глубина заложения фундамента.9
2 Определение размеров подошвы фундамента.9
2.1 Стена по оси «А» без подвала.10
2.2 Стена по оси «Б» без подвала.11
2.3 Стена по оси «В» с подвалом.12
4. Расчет деформации оснований. Определение осадки.14
4.1. Фундамент по оси «Б».14
4.2. Фундамент по оси «В».16
5. Конструирование фундаментов мелкого заложения.17
6. Определение активного давления грунта на стену подвала 18
7. Выводы по варианту фундаментов мелкого заложения 18
Расчет и констуирование свайных фундаментов.18
1 Определение величин и невыгодных сочетаний нагрузок действующих на фундамент в уровне поверхности земли или отметки верха ростверка.18
2 Определение несущей способности и расчетной нагрузки свай.19
3 Определение числа свай в свайном фундаменте и проверки по 1 группе предельных состояний.19
4 Проверка напряжений в свайном основани по 2 группе предельных состояний (по подошве условного свайного фундамента).20
5 Расчет осадок свайных фундаментов20
6 Подбор оборудования для погружения свай.Определение расчетного отказа22
7 Заключение по варианту свайных фундаментов 22
Рекомендации по производству работ и устройству гидроизояции 23
Заключение по проекту.23
Список использованной литературы.24
Цель данного курсового проекта – проектирование и расчет фундаментов для химического корпуса со стенами из стеновых панелей внутренний каркас из сборных жб колонн с продольным расположением ригелей.
Размеры в плане 27х36 м.
Здание имеет подвал в осях В-Г. Отметка пола подвала – 3 м.
Отметка пола первого этажа 0.00 м на 0.15 м выше отметки спланированной поверхности земли.
Место строительства – поселок Кировский заданы отметки природного рельефа – 382м и уровня грунтовых вод 348м .
Также известны инженерно-геологические условия физические характеристики грунтов и их гранулометрический состав.
В ходе разработки курсового проекта необходимо рассчитать два типа фундаментов: мелкого заложения и свайный.
Для фундаментов мелкого заложения проводятся расчеты: определение физико-механических свойств грунтов оценка грунтовых условий строительной площадки расчет размеров и выбор вариантов фундаментов расчет оснований по деформациям расчет осадки.
Для разработки свайных фундаментов: расчет размеров ростверков определение осадки свайных фундаментов подбор оборудования для погружения свай и расчетный отказ.
Грунтовые условия строительной площадки.
1.Определение наименования грунтов по ГОСТ 25100-82.
Характеристики не определяются
-й слойПылевато-глинистый
класс – нескальный грунт
группа – осадочный несцементированный
подгруппа – обломочный пылевато-глинистый
тип – определяется по числу пластичности:
вид – не определяется т.к. включения отсутствуют
разновидность – определяется по показателю текучести:
коэффициент пористости
Вывод: Супесь пластичная.
подгруппа – обломочный песчаный
тип – песок Средней крупности
вид – определяется по коэффициенту пористости:
разновидность – определяется по степени влажности:
засоленность – не определена.
Вывод: песок средней крупности средней плотности влажный.
Коэффициент пористости
Вывод: глина полутвердая.
2.Физико-механические характеристики грунтов.
Слой- супесь пластичная.
Слой- песок средней крупности средней плотности насыщен водой.
Слой- глина полутвердая
Физико-механические свойства грунтов
Отметка подошвы слоя
Полное наименование грунта
Физические характеристики
Механические характеристики
Песок средней крупности средней плотности насыщен водой.
3. Оценка грунтовых условий (заключение по стройплощадке)
Строительная площадка имеет спокойный рельеф с абсолютной отметкой 382м . Грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием слоев. Наблюдается согласное залегание пластов с малым уклоном (i=1-2%). Грунтовые воды залегают на абсолютной отметке 348м т.е. на глубине 34 от поверхности и принадлежат к второму слою.
Послойная оценка грунтов:
-й слой – насыпь толщиной 16 м – как основание не пригоден.
-й слой – супесь пластичная. Толщина слоя 3.9 м. Модуль деформации Е=20 МПа указывает на то что данный слой среднесжимаем и может служить вполне хорошим естественным основанием R0=2625 кПа следовательно супесь средней прчности.
-й слой – песок средней крупности средней плотности насыщен водой толщиной 4.8 м . По модулю деформации Е=30 МПа малосжимаем и может служить хорошим естественным основанием R0=400 кПа следовательно песок прочный
-й слой – глина полутвердая мощность 7.2 м. По показателю текучести ( IL=0.27 0.6) грунт является хорошим естественным основанием. По модулю деформации Е=195 грунт сильно сжимаемый- не пригоден как естественное основание. По прочности R0=273кПа среднепрочный.
Расчет и проектирование фундаментов мелкого заложения на естественном основании.
1 Глубина заложения фундамента.
Глубина заложения фундаментов назначается в результате совместного рассмотрения инженерно-геологических условий строительной площадки конструктивных и эксплуатационных особенностей зданий и сооружений величины и характера нагрузки на основание.
Различают нормативную dfn и расчетную df глубину промерзания грунтов.
Нормативная глубина промерзания dfn – это среднее ( за срок более 10 лет) значение максимальных глубин промерзания грунтов на открытой площадке.
d0 – теплотехнический коэффициент зависящий от вида грунта (для супесей 0.28)
Mt – сумма отрицательных температур за зиму в районе строительства.( для поселка Кировский –717)
Расчетная глубина промерзания:
kh – коэффициент влияния теплового режима здания.
Для фундаментов в бесподвальной части здания при t=18 градусов:
для части здания с подвалом при t=5 градусов:
Окончательная глубина заложения фундамента из условия промерзания грунтов назначается с учетом уровня подземных вод dw
В нашем случае dw=34 м
в части здания без подвала: df + 2м =3.896м что >34 м
в части здания с подвалом: df +2м =3.659м что >34 м
глубину заложения фундамента принимаем не менее df.
2 Определение размеров подошвы фундамента.
Размеры подошвы фундаментов подбираются по формулам сопротивления материалов для внецентренного и центрального сжатия от действия расчетных нагрузок.
При расчете нескальных грунтов давление по подошве фундамента не должно превышать условную критическую нагрузку:
R – расчетное сопротивление грунта основания рассчитывается по формуле учитывающей совместную работу сооружения и основания и коэффициенты надежности.
gC1 и gC2 – коэффициенты условий работы принимаемые по СНиП т.3
gC1= 1.2 – для пылевато-глинистые а также крупнообломочные с пылева- то-глинистым заполнителем с показателем текучести грунта или заполнителя
К = 1.1 – т.к. прочностные характеристики грунта ( с и j) приняты по таблицам СНиП.
Mg Mg Mc – коэффициенты зависящие от jII
Kz=1 т.к. b – ширина подошвы фундамента 10 м.
gII – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента
(gII)1 – то же залегающих выше подошвы фундамента.
сII – расчетное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента.
Среднее давление по подошве ф-та:
N0 – нагрузка на фундамент
N0=(Nn+Nвр) gf ;gf=1
gmt – среднее значение удельного веса грунта и бетона.
А – площадь подошвы фундамента
для ленточного А= b×1м
для столбчатого А=b2 м
В данном курсовом проекте для определения размеров подошвы фундамента использован графоаналитический метод решения.
2.1 Стена по оси «А» без подвала.
d=1.8м; Р =1400b2 + 20×1.8=1400b2 + 36 = f1(b)
Расчетное сопротивление:
Принимаем фундамент ФВ8-1 2700х2400 мм.
bтр = 24 м принимаем b=3м.
Проверка с учетом пригруза на выступах фундамента
Недогруз 26 % ни чего не меняем т. к. при других размерах подошвы фундамента не выполняется неравенство Рmax≤1.2R.
2.2 Стена по оси «Б» без подвала.
Р =2700b2 + 20×18=2700b2 + 36 = f1(b)
bтр = 31м принимаем b=36м фундамент ФВ11-1 3600х3000мм.
R=1.2·(156·36+2147)=3574 ; 28613574
2.3 Стена по оси «В» с подвалом.
d1 – глубина заложения фундамента приведенная от пола подвала
d1 = hs+ hcf ×gcf gII1
hs – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала м.
hcf – толщина конструкции пола подвала (0.15м)
gcf – расчетное значение удельного веса пола подвала(22 кHм3)
db – глубина подвала
Р =2200b2 + 20×48=2200b2 +96 = f1(b)
bтр = 16м принимаем b=21м фундамент ФВ4-1 2100х1800мм это наименьший фундамент подходящий под колонны сечением 800х500мм.
R=1.2·(336·21+7907)=10335 ; 617710335
Недогруз 40 % ни чего не изменяем т. к. принятые колонны имеют сечение 08х05 м а это наименьший фундамент для таких колонн.
4. Расчет деформации оснований. Определение осадки.
Осадка оснований S с использованием расчетной схемы линейно-деформируемоей среды определяется методом послойного суммирования:
b - безразмерный коэффициент = 0.8
szpi – среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения на верхней и нижней границах слоя по вертикали проведенной через центр подошвы фундамента.
hi и Ei – соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта.
n – число слоев на которые разбита сжимаемая толщина основания.
Для рассмотрения разности осадок возьмем бесподвальную часть здания сравним осадки фундаментов под внешней и внутренней стенами.
4.1. Фундамент под стену по оси «Б».
Эпюра напряжений от собственного веса грунта:
Удельный вес грунта кНм3
gi – удельный вес i-го слоя грунта .
Нi – толщина i-го слоя.
szg0 – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы
szg0=02γ2+γ1·h1=4+25.6=296 кНм2
Строим вспомогательную эпюру 0.2×szg – для дальнейшего определения сжимаемой толщи основания.
Определим напряжение от внешней нагрузки т.е. от фундамента:
P0 = Pcp - szg0 - дополнительное вертикальное давление на основание
Р – среднее давление под подошвой фундамента.
P0 =2861-296=2565 кПа
a - коэффициент принимаемый по таблице СНиП в зависимости от формы подошвы фундамента и относительной глубины
hi = 0.4b = 0.4×33 =13 м
Сжимаемую толщу основания определяем графически – в точке пересечения графиков
f(0.2×szg0) и f(szp) - Сжимаемая толщина Нс=7м szp =2188кПа
Аналитическая проверка: szp = 0.2×szg ± 5 кПа
2×szg = 1502кПа – условие выполнено
Осадка не превышает допустимые 8 см.2.4.2. Фундамент по оси «В».
P0 = Pср - szg0 - дополнительное вертикальное давление на основание
Р – среднее давление под подошвой фунадмента.
P0 = 6177 –7647=54123 кПа
hi = 0.4b где b – ширина фундамента
f(0.2×szg0) и f(szp) - Сжимаемая толщина Нс= 48 м szp =3994 кПа
2×szg =2953кПа – условие выполнено
В связи с отсутствием данных о последующих слоях вычислить осадку в этих слоях не возможно однако исходя из того что осадка в слое №14 мала осадкой последующих слоев можно пренебречь.
Осадка не превышает допустимые 8 см.
Необходимо проверить разность осадок фундаментов в здании.
DS – разность осадок фундаментов в здании
L – расстояние между этими фундаментами
(346-289)600 = 0.00095 0.002 – условие выполнено
Величины осадок различных фундаментов в здании допустимы разность осадок также в норме следовательно фундаменты подобраны верно.
5. Конструирование фундаментов мелкого заложения.
После проведенных расчетов принимаем фундаменты:
-по оси «А»( в бесподвальной части здания) – сборный под колонны ФВ8-1 27х24м Глубина заложения фундамента от планировочной отметки -1800 мм.
-по оси «Б» (в бесподвальнй части здания) – сборный под колонны ФВ10-1 33х3м Глубина заложения фундамента от планировочной отметки –1800 мм.
-по оси «В» (в подвальной части здания) – сборный под колонны ФВ4-1 21х18м. Глубина заложения фундамента от планировочной отметки -4800 мм.
-по оси «Г» (в подвальной части здания) – ленточный сборный. Плиты железобетонные Ф16; блоки фундаментные марки – ФС 6. Глубина заложения фундамента от планировочной отметки -3450 мм.
6. Определение активного давления грунта на стену подвала.
Характеристики грунта
γ1=γnγq=19.91.05=18.95 кНм3
φ1=φnφq=251.15=21.70
С1=СnCq=141.5=9.3 кПа
γ11=γ1х095=895х095=1797 кНм3
φ11=φ1х09=217х09=1953 0
С11=С1х05=93х05=465 кПа
Построение эпюры активного давления грунта на стену подвала
аφ=17.97·0.49·2=17.61 кНм2
aq=1.2qн·λa=1.2·0.49·10=588 кНм2
7. Заключение по варианту фундаментов мелкого заложения.
Несмотря на немаленькие недогрузки все фундаменты рациональны и на свайный фундамент переходить нет необходимости так как залегающие грунты вполне пригодны и для такого варианта фундаментов.
Расчет и конструирование свайных фундаментов.
В данном проекте необходимо произвести расчет для свайного фундамента :
свайный фундамент в «кусте» ( для внутренних колонн по оси Б)
1Выбор типа вида размеров свай и назначение габаритов ростверков.
Рассчитываем свайный фундамент под стену «В» с подвалом.
1.1. Определение нагрузок.
Нагрузки собираются по I и II предельному состоянию:
I-е пр. сост. где: gf =1.2
II-е пр. сост. где: gf =1
для «куста» по оси Б
N01=2700·1.2=3240 kH
1.2. Назначаем верхнюю и нижнюю отметки ростверка.
1.3.Выбираем железобетонную сваю С 7-30.
Тип –висячая с упором в слой полутвердой глины
С квадратным сечением 03х03 м длиной 7м.
2 Определение несущей способности и расчетной нагрузки свай.
gс – коэффициент условий работы свай в грунте.(1)
R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи.(3600 кПа)
A – площадь поперечного сечения сваи.(0.09 м2 )
u – наружный периметр поперечного сечения сваи(1.2 м)
fi – расчетное сопротивление i-го слоя (по боковой поверхности сваи кПа)
gcr =1; gcf =1 – коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом сваи и учитывающий влияние способа погружения на расчетное сопротивление грунта.
Nc=Fdgk где: gk =1.4 – коэффициент надежности по нагрузке.
Определение сопротивления грунта по боковой поверхности сваи
Fd=1·(1·3600·0.09+12·40172)=806kH
Nc= Fdγk=8061.4=57576kH
3 Определение числа свай в свайном фундаменте и проверки по 1 группе предельных состояний.
NcI – нагрузка на фундамент в уровне поверхности земли.
Nc – принятая расчетная нагрузка
- коэффициент зависящий от вида свайного фундамента
d – размер стороны сечения сваи = 0.3 м
hp – высота ростверка от уровня планировки до подошвы
gmt (20 кНм3)– осредненный удельный вес материала ростверка и грунта на уступах.
1– коэффициент надежности
Принимаем число свай равное шести.
3.2.Уточнение размеров ростверка в плане.
Принимаем прямолинейное расположение свай в фундаменте расстояние между ними – необходимый минимум 3d (0.9м) расстояние от грани ростверка до грани сваи: с0=03d+0.05=0.14м
Расстояние от центра сваи до края ростверка:
5d + c0 = 0.15 + 0.14 =0.29 м.
Общий габарит ростверка: bp = 3d + 2c0 = 0.9 + 2×0.28 = 1.46м.
lр=2·3d+2c0=18+2·028=236м.
Принимаем размеры ростверка в плане 15х25м.
4 Проверка напряжений в свайном основании по 2 группе предельных состояний (по подошве условного свайного фундамента).
Ширина условного фундамента:
b - расстояние между осями крайних свай
d – размер поперечного сечения сваи
l – расстояние от острия сваи до уровня с которого происходит передача давления боковой поверхностью сваи на грунт.
by=2·tg(29784)·725+0.9+0.3=31
Ry – расчетное сопротивление грунта условного фундамента
Py - расчетная нагрузка
Py = ( NoII + NfII + NgII +NcII ) Ay
NfI1=Vрос*·γбет·11=(15·1.2·1.2-0.9·0.8·0.5+03·25·15)·25·11=9034кН
NgI1=Vгр·γгр·12=(2.9·0.275·1.2+0.813·6.2·2+2·1.5·0.95·6.2)·1.2·199=713 кН
Ру=(2700+9788+713+9034)961=3747kHм2
Условие прочности выполнено.
5 Расчет осадок условного свайного фундамента
Рср – среднее давление под подошвой фундамента.
P0 =6177–24824 =36946 кПа
hi = 0.4b = 0.4×25 = 1м
f(0.2×szg0) и f(szp) - Сжимаемая толщина Нс=46 м szp = 70кПа
2×szg = 64.8 кПа – условие выполнено
Аналитическая проверка: szp = 0.2×szg ± 5 кПа =648±5 условие выполнено
S = 0.049×0.8 = 0.039 м =39 см
6 Подбор оборудования для погружения свай. Определение расчетного отказа.
Глубина погружения сваи Sa от одного удара молота или от работы вибропогружателя в течение 1 минуты называется отказом.
Определяется по формуле:
h = 1500 кПа – для жб свай
x2 = 0.2 – коэффициент восстановления
М =08 - коэффициент зависящий от грунта под концом сваи.
Еd=175·a·N – расчетная энергия удара молота
Еd = 1.75×25×57576 = 251895 Дж=252 кДж
N = 57576 кН – расчетная нагрузка на сваю.
Выбираем паро-воздушный молот одиночного действия СССМ-570:
расчетная энергия удара 27 кДж
масса ударной части 18т
Высота подъема цилиндра 15м
условие применимости:
m1 = 27 кН – масса молота
m2 = 159 кН - вес сваи
m3 = 0.3 кН – масса подбабка
km=5- условие выполнено
7 Заключение по варианту свайных фундаментов.
Назначаем свайные фундаменты из забивных свай по ГОСТ 19804.1-79*
квадратного сечения 03х03м длиной 7м. Марка сваи С 7-30 несущая способность Fd=806кН. Ростверки монолитные железобетонные высотой 15м. Несущий слой-глина полутвердая с IL=0.27. Оборудование для погружения - паро-воздушный молот одиночного действия ССС-570 с Еd=25.2 кДж. Расчетный отказ-0004м.
8 Рекомендации по производству работ и устройству гидроизоляции.
Земляные работы должны выполнятся комплексно-механизированным способом в соответствии со СНиП 3.02.07-87. Ширина по дну траншеи с учетом ширины конструкции фундаментов и необходимостью спуска людей с добавлением 06м.
Наружную поверхность фундаментов стен подвала покрывают двумя слоями горячего битума.Заключение
Выполнив курсовой проект я научился рассчитывать как фундаменты мелкого заложения так и свайные фундаменты.
После проведенных расчетов как основной вариант принимаем фундаменты мелкого заложения:
-по оси «В» (в подвальной части здания) – сборный под колонны ФВ4-21х18м. Глубина заложения фундамента от планировочной отметки -4800 мм.
-по оси «Г» (в подвальной части здания) – ленточный сборный. Плиты железобетонные Ф16; блоки фундаментные марки – ФС 6. Глубина заложения фундамента от планировочной отметки -4800 мм.
Как второй вариант строительства можно принят свайный фундамент со сваями длиной 7м марки С7-30.
Список использованной литературы.
Механика грунтов основания и фундаменты( методические указания к курсовому проекту для студентов специальности 1202) ДВГТУ 1984. г.Владивосток
Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов. М.: Стройиздат 1990
Далматов Б.И. Механика грунтов основания и фундаменты. Л.: Стройиздат 1988