Проектирование фундамента для для вычислительного центра железной дороги

моё.dwg

Варианты фундаментов (1:100)
Ф1(низ на отметке -3
Ф2(низ на отметке -3
Р1(низ на отметке -3
Р2(низ на отметке -3
Суглинок тугопластичный
Характеристики инженерно-геологических элементов
Фундаменты мелкого заложения
Фундамент монолитный Ф1
Фундамент монолитный Ф2
Ростверк монолитный Р1
Ростверк монолитный Р2
Спецификация к схеме расположения фундаментов
Вычислительный центр железной дороги
Многоэтажное гражданское
За относительную отметку 0
0 принят уровень чистого пола 1 этажа здания
что соответствует абсолютной отметке 161
Основанием фундаментов служит суглинок мягкопластичный. 2. Подземные воды находятся на отметке 126
. 3. Монолитный железобетонный фундамент выполняется по подготовке толщиной 100мм из бетона класса С810. Бетонная подготовка выполняется из щебня
пролитого горячим битумом. 4. Обратную засыпку пазух выполнять грунтом без включений строительного мусора с послойным тромбованием. 5. Оклеечную гидроизоляцию выполнять из двух слоев гидроизола на битумной мастике. 6. Горизонтальную гидроизоляцию на отметке -0
0 выполнять из двух слоев гидроизола на битумнй мастике.
фундаментов мелкого заложения
План сооружения (1:200)
Глина тугопластичная

моё.doc

Исходные данные. Оценка инженерно-геологических
условий площадки строительства
Фундамент мелкого заложения
1. Выбор типа и конструкции фундамента. Назначение
глубины заложения фундамента
2. Определение размеров подошвы фундаментов
3. Проверка напряжений в основании фундамента
4. Расчет осадки фундамента
5. Расчет осадки фундамента во времени
Проект свайного фундамента
1. Выбор типа и конструкции свай и свайного фундамента.
Назначение глубины заложения ростверка
2. Определение несущей способности сваи и расчетной
нагрузки допускаемой на сваю
3. Определение количества свай в фундаменте и фактической
4. Расчет осадки свайного фундамента
Сравнение вариантов фундаментов и выбор основного
Таблица 1. – Исходные данные.
Отметка поверхности природного рельефа NL = 1300 м; нормативная глубина промерзания грунта dfn = 14 м.
Оценка инженерно-геологичеких условий площадки начинаем с изучения напластования грунтов. Для этого по исходным данным (табл. 1) строим геологический разрез (рис. 1).
Глубина подошвы слоям
Абс. отметка подошвы слоя м
Условные обозначения
Рисунок 1. Геологический разрез.
Для количественной оценки прочностных и деформационных свойств грунтов площадки строительства вычисляются производные характеристики их физических свойств к которым относятся:
а) для песчаных грунтов – коэффициент пористости и степень влажности;
б) для пылевато-глинистых грунтов – число пластичности показатель текучести коэффициент пористости и степень влажности.
Коэффициент пористости определяется по формуле
Для наших грунтов получаем:
Степень влажности грунта определяется по формуле
Следовательно грунт слоя № 5 является мелким песком средней плотности насыщенным водой.
Тип пылевато-глинистых грунтов устанавливается по числу пластичности определяемому по формуле
Для слоёв № 2 3 4 получаем:
Показатель текучести пылевато-глинистых грунтов определяем по формуле
Таким образом грунт слоя № 2 является суглинком тугопластичным слоя № 3 – глиной тугопластичной слоя № 4 – супесью пластичной.
В целях наглядного представления строительных свойств грунтов площадки строительства их классификационные показатели сводим в табл. 2.
Вычисляемые характеристики
Из таблиц СНиП 2.02.01-83
Граница раскатывания wp %
Показатель текучести
Угол внутреннего трения j град.
Условное расчётное сопротивление Rо кПа
Суглинок тугопластичный
Глина тугопластичная
Песок мелкий плотный
Таблица 2. – Характеристики физико-механических свойств грунтов строительной площадки.
Фундаменты мелкого заложения
1. Выбор типа и конструкции фундаментов. Назначение глубины заложения фундаментов.
Принимаем: для вычислительного центра железной дороги (по заданию – схема №0) с подвалом; с полами устраиваемыми по грунту; при расчётной среднесуточной температуре воздуха в помещении примыкающем к наружным фундаментам равной 150 С – коэффициент kh=05
Откуда расчётная глубина сезонного промерзания грунта df у фундамента определяется:
Примем глубину заложения (учитывая подвал высотой 30м) df=39м (нормативная глубина промерзания принимается по заданию dfn=14м). В качестве несущего слоя грунта выбираем тугопластичную глину
2 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 фундамента А определяется по формуле:
- для фундамента Ф1 (фундамент под крайнюю колонну):
- для фундамента Ф2 (фундамент под среднюю колонну):
Принимаем следующие фундаменты:
- для фундамента Ф1
Так как фундамент внецентренно нагруженный принимаем подошву прямоугольной формы с длиной l в направлении пролета и шириной b в направлении шага колонн с соотношением сторон подошвы l:b=1.2-1.6. Принимаем l:b=1.4 тогда
Примем фундамент ФБ 19-24 с высотой h= 1800 мм. l l1 x b1 = 2100x1800 с глубиной стакана 800мм для сечения колонны 600x600мм.
- для фундамента Ф2:
Так как фундамент центрально нагруженный то ФА 61-66 с высотой h= 1800 мм. l l1 x b1 = 2100x1500 с глубиной стакана 800мм для сечения колонны 400x400мм.
Рисунок 2 – Схема фундаментов мелкого заложения
Подсчитаем нагрузки и воздействия передающиеся на основание. Для наружной стены здания учитываются: усилие в плоскости обреза фундамента усилие от собственного веса фундамента и веса грунта на его уступах а также боковое давление грунта. Боковое давление грунта на фундамент определяется с учётом временной нагрузки на поверхности планировки интенсивностью 10 кНм2. Действие временной нагрузки заменяется эквивалентным весом грунта засыпки пазух фундамента приведённой толщиной
hпр = qgII = 1016=06 м.
При этом боковое давление грунта на отметке планировки (см. рис. 6)
sб = gII×hпр×tg2(45 - j2) = 16×06×tg2(45 – 242) = 405 кПа;
на отметке подошвы фундамента
sб = gII(d + hпр)tg2(45 - j2) = 16(25 + 06)tg2(45 – 242) = 208 кПа;
Равнодействующие бокового давления грунта засыпки на стену подвала
E0II = d(sб + sб)2 = 25(405 + 208)2 = 316 кН;
точка приложения равнодействующей
de = d3×(2s’б + sб)(sб + sб) = 253 (2×405 + 208)(405 + 208) = 097 м;
Расчётные значения моментов в сечении на отметке подошвы фундамента приближённо могут быть приняты
MEII = 6sб(d + hпр)215 = 6×208(25+ 06)215 = 799 кН×м;
Определим усилия от собственного веса фундамента и веса грунта на его уступах
В результате суммарные нагрузки и воздействия по подошве фундамента наружной стены здания для расчёта основания по деформациям можно представить в виде:
а) нормальная вертикальная нагрузка
NII = N0II + GфII + GгрII= 1400+7808+9288 = 157096 кН;
б) момент в плоскости подошвы фундамента
MII = Mo II-GгрII×e +MEII = –110 – 9288×075+799 = 998 кН×м.
Рисунок 3 – Расчетная схема стаканного фундамента под
3 Проверка напряжений в основании и уточнение размеров подошвы фундамента
Для фундамента под наружную стену здания должны выполняться условия
Определим расчётное сопротивление грунта основания
kz = 1;сII = 376кПа;
k = 11;;db = 2;=1793
d1 = hs + hcf gcf gII = 18 + 010×24 1793 = 20 м;
Для фундамента 1: b =18 м.
Среднее давление под подошвой фундамента
p = NIIA = 1571(27×18) = 3235 кПа.
Определяем максимальное и минимальное краевое давление по подошве внецентренно нагруженного фундамента.
pmin = NIIA – MIIW =1571(27×18) – 998×6(272×18) = 2776 кПа.
Расхождение между p и R составляет 91 %. Размер подошвы фундамента под наружную стену здания подобран верно.
Для фундамента 2: b =24 м; d1 = 20 м;.
p = NIIA = 2491(33×24) = 3145 кПа.
Определяем максимальное и минимальное краевое давление по подошве внецентренно нагруженного фундамента
pmin = NIIA – MIIW = 2491(33×24) -95×6(332×24) = 2927 кПа.
Расхождение между p и R составляет 85 %. Размер подошвы фундамента под внутреннюю стену здания подобран верно.
3 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 фундамента Ф1
Расчётные характеристики грунтов берутся из табл. 1 ширина подошвы b=21м среднее давление под подошвой фундамента:
напряжения от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:
дополнительное давление: кПа
Результаты вычисления осадок сведены в таблицу 2
Таблица 3 – Расчёт осадки фундамента (Ф1)
Расчёт осадки фундамента Ф2
Расчётные характеристики грунтов берутся из табл. 1 ширина подошвы b=24м среднее давление под подошвой фундамента:
Таблица 4 – Расчёт осадки фундамента (Ф2)
Рисунок 3 – Эпюры напряжений в основании фундамента ФМ1
Рисунок 4 – Эпюры напряжений в основании фундамента ФМ2
6. Расчёт осадки фундамента во времени.
Выполним расчёт консолидации отдельно стоящего фундамента с шириной подошвы b = 24 м глубиной заложения d = 390 м. Под подошвой фундамента залегает пласт глины мощностью h = 305 м. Конечная осадка фундамента s = 388 см. Коэффициент фильтрации kf = 5×10-8 смс = 15 смгод = 0015 мгод.
Коэффициент относительной сжимаемости
mv = 08Е = 08(123×106) = 0000065 кПа-1.
Вычисляем значение коэффициента консолидации
cv = kf (mvgw) = 0015(0000065×10) = 2308 м2год.
Задаемся значениями степени консолидации U: 02 ; 04 ; 06 ; 08 ; 095.
Таким образом получаем:
St= 02·388 = 078 см. ;t1=016·008 =00128 года
St= 04·388 = 155 см. ;t1=016·031 =00496 года
St= 06·388 = 233 см. ;t1=016·071 =01136 года
St= 08·388 = 310 см. ;t1=016·140 =0224 года
St= 095·388 = 369 см. ;t1=016·280 =0448 года
Рис. 6. График осадки фундамента во времени.
Проект свайного фундамента
1 Выбор типа и конструкции свай и свайного фундамент. Назначение глубины заложения ростверка
Для нашего здания принимаем свайные кусты под колонны каркасного здания состоящие из группы свай и низкого ростверка в сочетании с фундаментными балками. В нашем здании подвал отсутствует поэтому ростверк должен быть заглублен на уровень подошвы подстаканника.
Ростверки следует закладывать ниже расчетной глубины промерзания dfn =07м то принятая глубина заложения dр = 390 м. достаточна.
Для выбора марки сваи необходимо определить её длину:
l = lз + lн + h = 01 + 10 + 91 = 102 м.
Принимаем сваю С11-30 с характеристиками:
- продольное армирование 4 12
- масса сваи 22 8 кН;
сечение сваи 300300мм.
2 Определение несущей способности сваи и расчётной
нагрузки допускаемой на сваю
Несущая способность висячей сваи определяется по формуле
где gс gсR gсf – коэффициенты условий работы;
R и f1 – расчетное сопротивление грунта соответственно под нижним
концом сваи и на боковой поверхности сваи.
gс = 1 (СНиП [6]);R = 3500 кПа (табл. 1 СНиП [6]);А = 009 м2;
u = 4×030 = 12 м; gcR = 1; gcf = 1 (табл. 3 СНиП [6]).
Расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности сваи:
для глиныz1=390+10=490мf1=388 кПа;
для глиныz2=590+055=645мf2=425 кПа;
для супесиz3=700+10=800мf3=193 кПа;
для супесиz4=900+10=1000мf4=193 кПа;
для супесьz5=1100+10=1200мf5=198 кПа;
для пескаz6=1300+09=139мf6=495 кПа;
Рисунок. 6. Определение длинны сваи и расчётного сопротивления грунта на боковой поверхности сваи.
Расчёт свайных фундаментов и свай по несущей способности грунтов производится исходя из условия
N Fd gk = P;P = 57514 = 410 кН;
В дальнейших расчётах будем использовать меньшее значение т.е. расчётная нагрузка передаваемая на сваю Р =410 кН.
3. Определение несущей способности сваи и расчётной
нагрузки допускаемой на сваю.
Количество свай в свайном фундаменте под колонну определяем следующим образом:
-вычисляем среднее давление под подошвой ростверка
- определяем площадь подошвы ростверка
Для наружной и внутренней стен здания соответственно получаем
n1 = (1400+ 2891)501 = 414;n2 = (2200+ 4164)501 = 582.
Конструктивно принимаем для фундамента 1 n = 5 для фундамента2 n = 6.
Сваи располагаем в рядовом порядке с расстоянием между осями в направлении действия момента и поперечной силы по оси X: 3d= 3·030=090м в направлении оси Y: 3·d= 3·03=090м.
Конструируем ростверк и определяем его фактический вес и вес грунта на ступенях. Размеры поперечного сечения подколонника 12x12м размеры плиты ростверка в направлении оси X: 090+030+01·2=14м в направлении оси Y: 2·09+030+01·2=23м.
Принимаем размеры подошвы ростверка с учетом модуля 30см 24x15м. Высота плиты 06м.
Gргр =11·(Vр·B+ Vгр·γII)
Vр=06·24·15+12·12·12-06·06·08= 344 м3;
Vгр=39·24·15-344= 106 м3;
Gргр =11·(344·24+ 106·59)=1596 кН.
Момент на уровне подошвы ростверка с учетом поперечной силы:
Му = МоI+QоI·dр=-110+10·390=710 кН·м.
Конструируем ростверк и определяем его фактический вес и вес грунта на ступенях. Размеры поперечного сечения подколонника 09x09м размеры плиты ростверка в направлении оси X: 2·090+030+01·2=23м в направлении оси Y: 09+03+01·2=14м.
Vр=06·24·15+09·09·12-06·06·08= 289 м3;
Vгр=24·15·39-289= 1115 м3;
Gргр =11·(289·24+ 1115·59)= 1487 кН.
Му = МоI+QоI·dр=95+10·390=144 кН·м.
Определим фактическую нагрузку на сваю
N = (N0I + Gр.гр)n+М0II Syi2= (1400+1596)5+710×045(4×0452) =
34 кН 12·Р=410·12=4920кН;
N = (N0I + Gр.гр)n+М0II Syi2= (2200+1487)6+144×045(4×0452) =
1 кН 12·Р=410·12=492 кН;
Рис. 7 Схема свайного фундамента 1
Рис. 8 Схема свайного фундамента 2
4. Расчёт 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
jIImt = (jIIi × hi)hi = (142×31+ 258×60+320·19)110 = 236°.
l = 110·tg(2364) = 114м.
Определяем ширину подошвы условного фундамента и его вес
bм = 21 + 114×2 = 438 м;
GIIм = 348×438×1241×148 = 27424 кН.
Среднее давление под подошвой массива
pIIм = (N0II + GIIм)Ам = (1400 + 27424)(348·438) = 2717 кПа.
Проверим условие выполнения pIIм R.
Таким образом pIIм=2717 кПа R=75717 кПа.
Определим значение свайного фундамента стены здания по методу послойного суммирования. Среднее давление под подошвой массива p=2717 кПа; напряжение от собственного веса грунта в уровне подошвы массива szgо = Ny by ly = 27424348·438= 17991 кПа дополнительное давление pо = 2717 – 17991 = 9179 кПа. Результаты вычислений осадки данного фундамента сведены в таблицу 5 а эпюры напряжений показаны на рисунке 8.
Таблица 5. – Расчёт осадки свайного фундамента
Рис. 9 Эпюры напряжений в основании свайного фундамента 1
bм = 12 + 114×2 = 348 м;
pIIм = (N0II + GIIм)Ам = (2200 + 27424)(348·438) = 3243 кПа.
Таким образом pIIм=3243 кПа R=75717 кПа.
Определим значение свайного фундамента стены здания по методу послойного суммирования. Среднее давление под подошвой массива p=3243 кПа; напряжение от собственного веса грунта в уровне подошвы массива szgо = Ny by ly = 27424348·438= 17991 кПа дополнительное давление pо = 3243 – 17991 = 1444 кПа. Результаты вычислений осадки данного фундамента сведены в таблицу 5 а эпюры напряжений показаны на рисунке 9.
Таблица 6. – Расчёт осадки свайного фундамента
Рис. 10 Эпюры напряжений в основании свайного фундамента 2
Полученные значения осадки меньше предельно допустимых установленных СНиП [1].
Сравнение вариантов фундаментов и выбор основного.
Выбор основного варианта производится путём сопоставления стоимости устройства фундамента на естественном основании со стоимостью устройства свайного фундамента.
Таблица 7 – Расчет стоимости устройства фундамента мелкого заложения
Наименование работ и конструктивных элементов
Ссылка на пункт таблицы
Отдельный монолитный железобетонный фундамент Ф1
Отдельный монолитный железобетонный фундамент Ф2
Отрывка котлована в сухом грунте
Таблица 8 – Расчет стоимости устройства свайного фундамента
Железобетонный ростверк
Железобетонные забивные сваи
На основании произведённого расчёта стоимости устройства запроектированных фундаментов в качестве основного варианта принимаем монолитный фундамент.
СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. М. 1985.
СНиП 2.02.03-85. СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ. М. 1985.
Далматов Б.И. Механика грунтов основания и фундаменты. Л. 1988.
СНБ 5.01.01-99. Основания и фундаменты зданий и сооружений. Минск. 1999.
Фундаменты зданий: альбом чертежей. Л.: ЛИИЖТ 1983.
Вотяков И.Ф. Механика грунтов основания и фундаменты: методические указания к выполнению курсового проекта. Гомель: БелГУТ 1996.