Проектирование фундаментов производственного здания

Основания и фундаменты.dwg

Схема расположения фундамента
Фундамент мелкого заложения ФМ-1
Спецификация к схеме расположения фундаментов
Спецификация сетки С1
В настоящем курсовом проекте разработан фундамент мелкого заложения. 2.Место стоительства-город Кострома. 3.За относительную отметку 0
0 принят уровень чистого пола цеха. 4.По результатам инженерно-геологических изысканий грунты строительной площадки представлены: ИГЭ-1-песок. 5.В качестве опорного слоя для фундаментов мелкого заложения принят песок. 6.Расчетное сопротивление под подошвой фундамента стаканного типа R=211
фактическое давление 201
Инженерно-геологический разрез
Глубина заложения фундамента
Спецификация фундамента ФМ-1
Схема расположения фундаментов
Спецификация фундамента ФМ1
фундаментов промышленного
Схема расположения элементов фундаментов
фундамент мелкого заложения
Расчет фундаментов промышленного здания
фундамент мелкого заложения ФМ-1
РГУПС Кафедра ИПС жд

Основания и фундаменты.docx

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Ростовский государственный университет путей сообщения»
Кафедра:” Изыскания проектирование и строительство железных дорог”
дисциплине “Основания и фундаменты”
Руководитель проекта
Доцент к.т.н. Прокопова М. В.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Зав. кафедрой ИПС ж.д.
Направление: Строительство
Дисциплина: Основания и фундаменты
Тема проекта « Проектирование фундаментов производственного здания »
Место строительства – г. Кострома
Объем работы: 15-20 стр. пояснительной записки 1 лист формата А1 графической части;
Физико – механические свойства грунтов
Емодуль деформации МПа
гранулометрический состав %
Рельеф участка спокойный.
Отметку пола цеха принять за 0000 м. Уровень планировки на отметке -02 м.
Данные по промышленному цеху:
Здание каркасное с двумя пролетами высота 10 м длина 96 м сетка колонн 60 м х 60 м .
Колонны сборные жб сечением 400 х 600 мм.
Нагрузки на колонну в уровне обреза:
Вертикальная N0II=1100 кН момент М0II=150 кНм горизонтальная Q0II=50 кН.
Определить размеры фундамента под колонну.
В графической части проекта вычертить
- геологический разрез - план фундаментов
под несущие конструкции здания - вид
рассчитанного фундамента сверху и сбоку с
размерами; спецификация примечания.
Анализ местных условий строительства 4-6
Выбор глубины заложения 7
Определение размеров подошвы 8-10
Расчет осадки фундамента 11-12
Конструирование фундамента 13-17
Список использованной литературы 19
В инженерной практике применяются несколько видов фундаментов: фундаменты мелкого заложения их подошва может располагаться на глубинах 1 5 м ( возводятся в предварительно вырытых котлованах) ; свайные фундаменты и фундаменты глубокого заложения .Последние имеют форму колодца и погружаются за счет собственного веса при извлечении грунта из их внутренней полости.
Основными типами фундаментов на естественном основании являются:
а ) отдельные фундаменты применяемые под колонны и стены;
б ) ленточные фундаменты под колонны воспринимающие давление от ряда колонн;
в ) ленточные фундаменты под стены;
г ) сплошные фундаменты в виде железобетонных плит;
д ) массивные фундаменты под всем сооружением.
Также различают монолитные фундаменты которые выполняются на месте строительства и сборные монтируемые из элементов заводского изготовления. Кроме того фундаменты различают гибкие деформации которых учитывают при распределении давления по подошве и жесткие при расчете которых деформации изгиба не учитывают.
Основное назначение фундамента-передача давления от конструкций сооружения на грунт основания.
Анализ местных условий строительства.
Место строительства-город Кострома.
По СП 131.13330-2012
“Строительная климатология” определяем:
По снеговой нагрузке- четвертый район.
Расчетное значение снегового покрова- Sg=240=24 Кпа
По давлению ветра- первый район со средней скоростью 49 мс.
Сумма абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в городе Кострома M(t)=398.
В результате проведенных инженерно-геологических изысканий установлен геолого-литологический разрез грунтовой толщи :
-слой №1 (от 0 до 08 м )
-слой №2 (от 08 до 8 м)
Подземные воды до разведанной глубины 10м не встречены. Их подъем не
Статистический анализ физических показателей грунтов позволил выделить в толще инженерно-геологические элементы (ИГЭ). Поскольку слой №1 ко-
торый заведомо должен быть прорезан фундаментами находится выше
глубины промерзания и не оказывает влияние на результаты расчетов то его
объединяют со слоем №2 в один ИГЭ распространяющийся от поверхности
до разведанной глубины 3м . Обобщенные физико-механические характеристики грунтов представлены в таблице
Физико-механические характеристики грунтов
Слой №1 85%-песок крупный;
Слой №2 68%-песок крупный;
Слой №3 678%-песок крупный.
Слой№1 e=07-песок средней плотности;
Слой №2 e=060- песок средней плотности;
Слой №3 e=050- песок плотный.
По степени влажности:
Слой №1-песок маловлажный Слой №2-влажный слой № 3-песок влажный.
Слой №1№2-R0=500 кПа слой №3-R0=600 кПа.
Так как в районе строительства не ожидается проявления опасных инженер-
но-геологических процессов то на данном этапе проектирования можно
сделать вывод что оба слоя могут служить в качестве естественного основания.
Верхний почвенно-растительный слой в пределах застройки срезается на глубину 05 м и используется в дальнейшем для озеленения территории проектируемого промышленного предприятия.
Вертикальная NОП=1100 кН момент МОП=150 кН м.
Горизонтальная QОП=50 кН.
Выбор глубины заложения.
Глубина заложения фундамента d из условия прорезки почвенно-рас-
тительного слоя должна быть больше 02м (d>02м)
Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов:dFn=d0*=03*√398=189м где d0=03-величина принимаемая для пес-
Mt=398-безразмерный коэффициент численно равный сумме абсолютных
значений среднемесячных отрицательных температур за зиму по
Расчетная глубина сезонного промерзания определяется по температурному режиму зданий (таблица 2 СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений»).Так как здание отапливается то t=150c.
df =kh*dfn =08*189=151м
где Kh – коэффициент учитывающий температуру воздуха в помещении примыкающем к наружным фундаментам наличие подвала или техподполья а также состав полов по СП 131.13330.2012.
Принимаем hf=18м так как подошва фундамента должна располагаться на 03 м ниже расчетной глубины промерзания
Определение размеров подошвы фундамента.
Рис. 1-схема фундамента.
Приближенная площадь подошвы фундамента: A=NПR0-ymt*d где ymt=20кНм d=18 м NП=1100кН тогда получим: A=1100500-20*18=24м2 где NП-сумма всех вертикальных нагрузок в обрезе фундамента для расчетов по второй группе предельных состояний. кН
d-принятая глубина заложения фундамента
-среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его
уступах; равное 20 кНм3
R0-табличное значение расчетного сопротивления грунта кПа.
При выборе сторон b и l следует учитывать соотношение сторон ко-
лонны. Для прямоугольных фундаментов соотношение сторон от 0.6 до 0.85
Пусть m=06 A=06*L2 L=(A06)0.5=(2406)0.5=2 м полученное значе-
ние округлим до величины кратной 03. Принимаем L=23м. Тогда В=06*23=138 м полученное значение округляем до величины кратной 06В=24м тогда получим A=b*l=24*23=55м2
Находим нагрузки в подошве фундамента и эксцентриситеты относительно оси фундамента с учетом веса фундамента: e1=M1N1= Вес фундамента и грунта обратной засыпки Gf=b*l(hf+015)=24*23(18+015)=1076 кН
Полная вертикальная нагрузка составляет: N=N+Gf+Gcm=1100+1076=111076=1111 кН. Полный момент: M=M2+Q12*hf=150+50*18=240 кНм. Эксцентриситет приложения равнодействующей вертикальной нагрузки в подошве фундамента:e=MN=014м.
Проверяем давление под подошвой фундамента:
Максимальное краевое давление:
Pmax=Nb*l*(1+6*el)≤12R
Pmax=111124*23(1+6*0142.3)=2026 кПа
Минимальное давление:
Pmin=Nb*l*(1-6*el)≤0
Расчетное сопротивление грунта основания:
R=14*121[051*20*248+306*18*178+566*05]=21196 кПа
К =1- коэффициент если прочностные характеристики грунта (C и f) приняты по таблицам СНиП или региональных нормативов;
Mу=051 Mg=306 Mc=566- коэффициенты принимаемые по СНиП в зависимости от угла внутреннего трения φ
Кz - коэффициент; при b 10 м Кz=1;
b - ширина подошвы фундамента
- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента кНм3;
- то же залегающих выше подошвы;
Сl1=05 - расчетное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента кПа.
d1- глубина заложения фундаментов d1=d=18м;
Давление в подошве фундамента определим по формулам:
Pcp=N1b*l=111124*23=2013≤R
Pmax =2026 кПа12*21196
Размеры фундамента подобраны успешно так как все условия выполняются.
Расчет осадки фундамента.
Подобранные ранее размеры подошвы фундамента должны быть достаточными чтобы удовлетворялось условие расчета основания по деформациям:
предельное значение совместной деформации основания и сооружения которое принимается согласно СП 22.13330.2011
совместная деформация основания и сооружения.
Сначала разбиваем основание ниже подошвы фундамента на элементарные слои . Находим вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:
zg=y11*d=20*18=36 кПа
осредненное расчетное значение удельного веса грунтов залегающих выше подошвы фундамента кНм3
глубина заложения фундамента.
Дополнительные напряжения в грунте на уровне подошвы фундамента определяются по формуле :
Находим значение на различных глубинах.
соответственно удельный вес кН и толщина слоя грунта м
Дополнительные напряжения в грунте на уровне подошвы фундамента определяются по формуле : в которой коэффициент при z=0
коэффициент принимаемый по СНиП в зависимости от формы подошвы фундамента соотношение сторон и относительной глубины расположения слоя
среднее давление под подошвой фундамента кПа
дополнительное вертикальное давление на грунт основания под подошвой фундамента.
zp =a(p-zg0 )=165 кПа
Аналогичным образом вычисляем значения для других глубин что представлено в табл.3
Используя данные таблицы вычисляем осадку основания фундамента:S=0039604=39 см.
Согласно приложению 8 для производственных одноэтажных зданий с полным железобетонным каркасом максимальная предельная осадка Sи=8 см S=39 смSи=8 см. Условие расчета фундамента по второй группе предельных состояний выполняется.
Конструирование фундамента.
- Схема к расчету плитной части и подколонника
Расчет конструкции фундамента выполняется по 1 предельному состоянию.
В расчете по первому предельному состоянию определяем высоту плитной части фундамента количество ступеней подбираем класс бетона и арматуру. Для расчета используем нагрузки с учетом коэффициентов надежности γ=12.
Определение рабочей высоты плитной части фундамента
Толщина стенки стакана в плоскости действия момента (вдоль оси ОХ)
dg ≥ 02* из плоскости момента не менее 150 мм. Тогда размеры подколонника с учетом размеров колонны толщины стенок стакана и принятых зазоров в плане и buc должны составлять (рис. 2):
≥ + 2 dg + 015 = 10 + 2*02 + 015 = 155 м;
buc ≥ bс + 2 dg + 015 = 05 + 2*015 + 015 = 095 м.
С учетом модуля 300 мм = 12 м buc = 12 м.
Предположим что плитная часть фундамента состоит из одной ступени высотой h1= 03 м. Рабочая высота нижней ступени при защитном слое 40мм и диаметре арматуры 20 мм:
h0l = hl – = 03 - (004 + 001) = 025 м.
где - расстояние от равнодействующей усилий в арматуре до подошвы фундамента т.е. сумма толщины защитного слоя бетона и половины диаметра рабочей арматуры. При наличии бетонной подготовки под подошвой фундамента толщина защитного слоя принимается равной 35 мм.
Определяем допускаемый вынос нижней ступени С1:
Принимаем класс бетона В 15.
Находим максимальное давление в плоскости действия момента( вдоль стороны l):
N1=N2*yf=1111*12=13332 кН;
M1=M2*yf=240*12=288 кН м
PLMAX =Nb*l+6Mb*l2=1333223*24+6*28824*232=377 кПа
При Рl max =377 кПа и В15 значение Кl = 22. Тогда
Допускаемый вынос ступени c1=22*025=055 м
Фактический вынос нижней ступени вдоль стороны составляет:
(l-lис)*05=(23-12)*05=055 м
При таком выносе нижней ступени достаточно одной ступени по стороне L.
Следовательно вдоль стороны достаточно одной ступени высотой
Фактический вынос нижней ступени вдоль стороны составляет
При таком выносе нижней ступени достаточно одной ступени по стороне B.
Следовательно вдоль стороны достаточно одной ступеней высотой
Расчет на продавливание колонной дна стакана фундамента.
Схема к расчету фундамента на продавливание дна стакана колонной
Так как условие (buc – dg)=1.2-0.97=0.23 0.5(luc - lc)=0.5(18-1.0)=0.4 то производим расчет на продавливание фундамента колонной от дна стакана.
.Проверка фундамента по прочности на продавливание колонной дна стакана производится по условию:
Rbt - сопротивление бетона растяжению (для В15 - 750)
Ао-площадь подошвы выходящая за пирамиду продавливания
bm - средняя линия площади А0
h0g=15-097-005=048 м
А0=05*24*(23-12-2-048)=108 м2
·24·(33-18-2·048)-025(24-1.2-2·048)2=1.01м2
3322.4*2.3*750*0.481.08=1840
Условие NIc соблюдается следовательно прочность дна стакана на продавливание обеспечена.
Определение сечения арматуры плитной части фундамента
Вычисляем эксцентриситет:
Сечение 1-1: Арматура по стороне b
вылет консоли С1 = 06м рабочая высота h01= 025 м
M=13332*05522*23*[1+6*02223-4*022*055232]=12966 кН м
Принимаем рабочую арматуру класса А400 (Rs=355000 кПа)
Asl=12966355000*09*025=00016=16 см2
Назначаем шаг рабочих стержней 200 мм. На ширину подошвы b = 24 м укладывается 2402 = 12 стержней. Расчетный диаметр одного стержня d1=(4*16)(12*314)05=13 см. Принимаем диаметр dl = 12мм.
Определяем количество рабочей арматуры вдоль ширины подошвы из плоскости действия момента.
вылет консоли Сl = 06 м
M=N*C22*b=13332*05522*24=8401 кН м
Площадь арматуры класса A 400 при RS = 355000 кПа
Asl=8401355000*09*025=00010=10 см2
При шаге 200мм на всю длину подошвы = 33 м укладывается 2302 = 115 стержней. Принимаем 11. Расчетный диаметр одного стержня
d1=(4Asl)(11*314)05=1 см. Принимаем диаметр db = 12мм.
Марку сетки подошвы фундамента записываем следующим образом:
- диаметр продольных и поперечных стержней с указанием класса арматурной стали.
Подколонник армируем конструктивно.
В ходе выполнения курсового проекта были произведены следующие расчеты: определение расчетного сопротивления грунта расчет осадка фундамента .Исходя из конструкции здания анализа местных условий строительства физико-механических свойств грунта был принят тип фундамента- столбчатый с классом бетона B 15.
В заключении необходимо отметить что осадка основания не превышает предельного значения по СП значит применение столбчатого фундамента мелкого заложения для заданных инженерно-геологических условий и данным типом здания является рациональным.
Список использованной литературы
СП.22.13330.2011 “Основания зданий и сооружений”
Методические указания к самостоятельному изучению дисциплины «Основания и фундаменты» [Текст] Сост. М.В. Прокопова; Рост. Гос. ун-т путей сообщения.– Ростов нД 2015. – с.: ил.– Библиогр.:
Основания и фундаменты. Учебно-методическое пособие. [Текст] Сост. М.В. Прокопова; Рост. Гос. ун-т путей сообщения.– Ростов нД 2015. – с.: ил.– Библиогр.:
Основания и фундаменты. Учебник. Кириллов В.С .Транспорт 1980.