Проектирование фундаментов промышленного здания (химический корпус)

Пояснительная_записка.doc

Проектирование фундаментов химического корпуса. Пояснительная записка к курсовому проекту по курсу «Механика грунтов основания и фундаменты». 700201 БрГТУ; ХХХХХХХ Х.Х. гр. ХХ-ХХ; ОФИГиГ. – Брест: 2006 – 56 стр 8 табл. 29 рис. 12 источн.
Ключевые слова: инженерно-геологические условия глубина заложения фундамент под колонну ленточный фундамент осадки фундамента куст свай ростверк песчаная подушка несущая способность фундамента продольная и поперечная арматура.
Пояснительная записка к курсовому проекту в своем объеме содержит реферат содержание введение исходные данные оценку инженерно-геологических условий площадки строительства расчет фундамента мелкого заложения на естественном основании проектирование свайных фундаментов проектирование фундаментов на искусственном основании технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов расчет фундаментов на ЭВМ технологию производства работ по устройству фундаментов список использованных источников.
Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства.8
Вариантное проектирование.12
1. Расчет фундаментов мелкого заложения на естественном основании.12
1.1. Выбор глубины заложения фундамента.12
1.2. Определение размеров фундамента.12
1.3. Определение осадок фундамента.15
1.4. Расчет фундамента по несущей способности.17
2. Проектирование свайных фундаментов.23
2.1 Выбор глубины заложения ростверка.23
2.2. Определение несущей способности свай.23
2.3. Определение количества свай в кусте.25
2.4. Конструирование ростверка.25
2.5. Определение прочности куста свай.29
2.6. Определение осадок фундамента.31
2.7. Выбор сваебойного оборудования и определение отказа свай.32
3. Проектирование фундаментов на искусственном основании.34
3.1. Выбор глубины заложения фундамента.34
3.2. Определение характеристик грунта песчаной подушки.34
3.3. Определение размеров фундамента в плане.34
3.4. Конструирование песчаной подушки.35
3.5. Определение осадок фундамента.37
3.6. Расчет фундамента по несущей способности.39
Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов.42
Расчет фундаментов на ЭВМ.45
Технология производства работ по устройству фундаментов.53
Список использованных источников56
«Механика грунтов основания и фундаменты» - это строительная дисциплина целью которой является изучение вопросов проектирования устройства фундаментов и их оснований для различных сооружений возводимых в разнообразных геологических и гидрогеологических условиях. От правильного выбора основания и конструкции фундамента а также от качественного их устройства во многом зависит нормальная эксплуатация зданий и сооружений.
В основе проектирования оснований и фундаментов заложены следующие принципы:
проектирование оснований сооружений по предельным состояниям;
учет совместной работы системы основание- фундамент;
комплексный учет факторов при выборе типа фундаментов и оценка работы грунтов в основании в результате совместной работы.
Для сокращения продолжительности уменьшения стоимости и сбережения ресурсов необходимо применение современных методов технологического проектирования разработки обоснованных организационно-технологических решений по выполнению строительных работ. Особое внимание должно быть уделено также выбору экономичных вариантов проектов организации и технологии работ.
Основания фундаменты и надземная конструкция неразрывно связаны между собой взаимно влияют друг не друга и должны рассматриваться как единая система. Деформации и устойчивость грунтов основания зависят от особенностей приложения нагрузок от размеров и конструкции фундамента и всего сооружения.
СХЕМА 6. Химический корпус. Здание запроектировано из сборного железобетонного каркаса. Колонны каркаса в продольном направлении имеют шаг 6 м сечение колонн 4040 см в поперечном направлении колонны также имеют шаг 6 м сечением 4040 см. Кровля плоская из железобетонных панелей.
Район строительства г. Могилев.
Таблица 1.1. Результаты определения физических характеристик грунтов.
образца от поверхности м
Гранулометрический состав %
Таблица 1.2. Сводная таблица расчетных сечений.
Рис. 1.1. Схема площадки.
Рис. 1.2. План первого этажа.
Рис. 1.3. Разрез 1-1.
Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства.
При проектировании оснований под фундаменты зданий и сооружений по данным инженерно-геологических исследований необходимо оценить свойства грунтов строительной площадки с целью выбора несущего слоя грунта.
Наименование пылевато-глинистых грунтов определяем по числу пластичности:
где WL – влажность на границе текучести %;
WP – влажность на границе раскатывания %.
Т.к. то данный пылевато-глинистый грунт является суглинком.
По показателю текучести находим состояние суглинка:
где W – природная влажность грунта %.
Согласно табл. 13 [6] данный суглинок текучепластичный т.к.
Определяем плотность грунта в сухом состоянии:
где r – плотность грунта гсм3.
Определяем коэффициент пористости грунта по формуле:
где rs – плотность частиц грунта гсм3.
Данный грунт нельзя использовать в качестве несущего основания.
т.к. то данный пылевато-глинистый грунт является суглинком.
Согласно табл. 13 [6] данный суглинок является мягкопластичным т.к.
Деформационные характеристики: при и модуль деформации: удельное сцепление: угол внутреннего трения: j расчетное сопротивление
Таблица 2.1. Гранулометрический состав.
Наименование песчаного грунта определяем по гранулометрическому составу. Для этого последовательно суммируются содержания фракций сначала крупнее 2 мм затем – крупнее 0.5 мм и т.д. Наименование грунта принимают по первому удовлетворяющему показателю в порядке их расположения по табл. 4 [6]. В данном случае масса частиц крупнее 0.1 мм составляет более 75 % (а именно – 83%) следовательно данный песчаный грунт – мелкий песок.
Определяют плотность грунта в сухом состоянии:
Определяют коэффициент пористости по формуле:
По табл. 10 [6] устанавливаем что песок средней плотности т.к. Далее находят степень влажности.
где rW = 1.0 тм3 – плотность воды. Согласно табл. 7 [6] – песок насыщенный водой.
Деформационные характеристики: для мелкого насыщенного водой песка при будем иметь: модуль деформации: удельное сцепление: угол внутреннего трения: j расчетное сопротивление
т.к. то данный пылевато-глинистый грунт является глиной.
По показателю текучести находим состояние глины:
Согласно табл. 13 [6] данная глина является полутвердой т.к.
т.к. то данный пылевато-глинистый грунт – супесь.
По показателю текучести находим состояние супеси:
Согласно табл. 13 [6] данная супесь является пластичной т.к.
После определения наименования и физико-механических характеристик грунтов для каждого слоя составляем сводную таблицу 2.2.
Вариантное проектирование.
1. Расчет фундаментов мелкого заложения на естественном основании.
1.1. Выбор глубины заложения фундамента.
Глубину заложения фундамента устанавливаем с учетом инженерно-геологических условий площадки строительства необходимости исключения возможности промерзания пучинистого грунта под подошвой фундаментов и конструктивных особенностей возводимого здания.
По инженерно-геологическим условиям первый слой (суглинок текучепластичный) не может использоваться в качестве несущего основания. Необходимо также учитывать и тот факт что заглубление подошвы фундамента ниже WL нежелательно потому что возрастает трудоемкость и стоимость работ по устройству фундамента. Следовательно в качестве основания будем использовать суглинок мягкопластичный который не является просадочным грунтом.
Определим нормативную глубину сезонного промерзания по формуле:
либо по схематической карте [1]: для Могилева
Определяем расчетную глубину сезонного промерзания:
где - коэффициент учитывающий влияние теплового режима сооружения (сооружение без подвала с полами устраиваемыми по грунту при среднесуточной температуре воздуха 15°).
Учитывая что суглинки являются пучинистыми грунтами при промерзании глубина заложения фундамента под наружную стену должна назначаться по условию недопущения морозного пучения грунтов табл. 38 [6]. В нашем случае:
Следовательно глубина заложения должна быть не менее расчетной глубины сезонного промерзания т.е. 0.6 м.
Т.к. первый слой не является несущим то фундамент заглубляется в несущий слой как минимум на 15 см при этом глубина заложения равна 2.3 м что больше глубины сезонного промерзания грунтов.
Окончательно принимаем глубину заложения фундамента
1.2. Определение размеров фундамента.
Определяем размеры железобетонного фундамента под колонну сечением 4040 см. Длина здания 48 м высота Глубина заложения фундамента расчетные нагрузки действующие на отметке и равные показаны на рис. 3.1 схема фундамента и ориентировочный разрез показаны на рис. 3.2.
Рис. 3.1. Схема нагрузок
Рис. 3.2. Схема фундамента
Грунтовые условия: первый слой – суглинок текучепластичный мощностью 2.15 м удельный вес – 19.1 кНм3; второй несущий слой – суглинок мягкопластичный мощностью 1.35 м удельный вес равен 19.3 кНм3 модуль деформации удельное сцепление угол внутреннего трения j расчетное сопротивление
Определяем площадь подошвы фундамента в плане.
где - среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах; принимается
Ширина квадратного фундамента равна:
Определяем расчетное сопротивление грунта основания:
где - коэффициенты условий работы
- коэффициент надежности принимаемый по п. 2.174 [6];
- глубина заложения фундамента от уровня планировки срезкой или подсыпкой;
- безразмерные коэффициенты определяемые по табл. 44 [6] в зависимости от угла внутреннего трения. В данном случае при j -
- расчетное значение удельного сцепления грунта залегающего непосредственно под подошвой фундамента.
Уточняем расчетное сопротивление грунта. Т. к.
то по табл. 43 [6] Значение определим по формуле:
где γi и hi - соответственно удельные веса и мощности слоев грунта выше подошвы фундамента.
Значение на отметке подошвы фундамента равно 19.3 кНм3. Здание без подвала следовательно
Уточняем значение b1 при R1=171.74 кПа.
Принимаем b1=2.5 м. Определяем R2 при b1=2.5 м.
Найдем эксцентриситет при b1=2.5 м.
следовательно принимаем прямоугольную форму фундамента.
Определим коэффициент K0 учитывающий действие момента:
Принимаем размеры фундамента в плане bl=2.52.6 м.
При расчете внецентренно нагруженных фундаментов должны выполняться следующие условия:
где - момент сопротивления.
Проверяем выполнение условий.
Все условия выполняются при этом
Следовательно размеры фундамента подобраны правильно.
1.3. Определение осадок фундамента.
Рассчитаем осадку основания фундамента под колонну методом послойного суммирования и построим эпюру распределения вертикальных напряжений от собственного веса грунта :
где - удельный вес грунта -го слоя;
- мощность -го слоя.
Удельный вес грунтов залегающих ниже уровня подземных вод но выше водоупора должен определяться с учетом взвешивающего действия воды:
где - удельный вес частиц -го слоя грунта;
- удельный вес воды
- коэффициент пористости -го слоя грунта для которого определяется .
Для песка мелкого средней плотности ниже получим:
Для глины полутвердой которая является водоупором ниже :
Для супеси пластичной (не является водоупором):
Определяем вертикальное напряжение от собственного веса грунта в характерных плоскостях:
на подошве 1-го слоя (суглинок текучепластичный):
на подошве фундамента:
на подошве 2-го слоя (суглинок мягкопластичный):
на отметке уровня грунтовых вод:
на подошве 3-го слоя (песка мелкого средней плотности):
Т. к. ниже залегает глина полутвердая которая является водоупором то необходимо учесть давление столба воды на глину:
Определяем дополнительное (к природному) вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента и строим эпюру :
где - среднее давление на уровне подошвы фундамента.
Толщу грунта ниже подошвы фундамента разбиваем на слои не более (обычно ):
Значения рассчитываются по формуле:
где - коэффициент принимаемый по таб. 55 [6] в зависимости от соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины
Определяем осадку каждого слоя основания по формуле:
где - безразмерный коэффициент для всех видов грунтов
- среднее дополнительное вертикальное напряжение в -том слое грунта.
Осадка основания фундамента получается суммированием величины осадки каждого слоя. Она не должна превышать предельно допустимой осадки сооружения определяемой по табл. 72 [6]:
Вычисления сводим в таблицу:
Таблица 3.1. Определение осадок фундамента.
Суглинок мягкопластичный
Определяем нижнюю границу сжимаемой зоны (В.С.). Она находиться на горизонтальной плоскости где соблюдается условие:
Это условие соблюдается на глубине от подошвы фундамента.
Осадка основания для производственных и гражданских зданий с полным железобетонным каркасом.
1.4. Расчет фундамента по несущей способности.
Расчет фундаментов по прочности производится на расчетные нагрузки взятые с коэффициентом надежности
Определяем реактивное давление грунта по подошве фундамента от действия расчетных нагрузок:
Рис. 3.3. Эпюры осадок.
Эксцентриситет силы N1 равен:
Учитывая глубинное заложение фундамента принимаем его конструкцию с подколонником стаканного типа и плитой. Толщину стенок стакана поверху назначаем 225 мм что больше 150 мм (для фундаментов с армированной стаканной частью). Зазор между колонной и стаканом принимаем 75 мм. Т.к. размеры колонны то размеры подколонника в плане:
Принимаем одну ступень высотой Высота подколонника:
Определяем глубину стакана:
Размеры дна стакана в плане:
Принимаем защитный слой бетона для арматуры подошвы 35 мм (см. рис. 3.4).
Рис. 3.4. Конструктивная схема фундамента.
Принимаем для бетона класса расчетные характеристики:
Расчетные характеристики для арматуры классa S400:
Проверяем прочность фундамента на продавливание:
где - расчетная продавливающая сила;
- коэффициент принимаемый равный 1.0;
- среднее арифметическое значение периметров верхнего и нижнего основания пирамиды продавливания
- рабочая высота пирамиды продавливания от дна стакана до центра растянутой арматуры.
Продавливающая сила равна .
Таким образом принятая высота плитной части фундамента достаточна.
Расчет рабочей арматуры плитной части фундамента.
где - давление на грунт в зоне смятия;
Принимаем с шагом 200 мм
Расчет армирования подколонника и его стаканной части.
Площадь поперечной арматуры определяем в осях 1-1 и 2-2.
Коробчатое сечение 1-1 приводим к двутавровому (рис. 3.5). Определяем в сечении изгибающий момент (М) и продольную силу (N).
где - нагрузка от веса подколонника на уровне торца колонны:
где - коэффициент надежности по нагрузке;
- коэффициент надежности по назначению;
- удельный вес тяжелого бетона.
Тогда эксцентриситет: т. к.
Площадь сечения арматуры расположенной в одном уровне определяется по формуле:
где - сумма расстояний от каждого ряда поперечной арматуры до нижней грани колонны (учитываются только ряды арматуры расположенные выше нижней грани колонны)
Необходимая площадь сечения рабочего стержня сварной сетки:
где 4 - число стержней сетки воспринимающих растягивающие усилия от изгибающего момента.
Принимаем с с шагом 200 мм начиная на расстоянии 50 мм от верха стакана и по направлению вниз.
Рис. 3.5. Армирование стаканной части фундамента.
2. Проектирование свайных фундаментов.
2.1 Выбор глубины заложения ростверка.
Глубину заложения подошвы ростверка назначаем из условия промерзания грунтов.
Определяем расчетную глубину сезонного промерзания по формуле:
где по схематической карте [1] для Могилева
- коэффициент учитывающий влияние теплового режима сооружения согласно табл. 13 [1] :
Конструктивная глубина заложения подошвы ростверка определится:
где - глубина стакана принимаемая не менее большего размера поперечного сечения колонны плюс 0.05 м для возможности рихтовки колонны при монтаже принимаем
- минимальная толщина дна стакана принимаемая не менее 0.3 м.
Принимаем - подошва ростверка находится ниже глубины промерзания.
2.2. Определение несущей способности свай.
Сваи будут заделываться жестко т.к. ростверк расположен на слабых грунтах и сжимаемая нагрузка приложена на фундамент с эксцентриситетом.
Определяем длину сваи:
где - глубина заделки сваи в ростверк Оголовок сваи разбиваем и продольной арматуры замоноличиваем в ростверке.
- расстояние от подошвы ростверка до кровли несущего слоя грунта
- заглубление в несущий слой
По [1] табл. 22 принимаем сваю С40 3-1 сечением и длиной .
Определяем несущую способность сваи:
где - коэффициент условий работы сваи в грунте
- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи согласно табл. 17 [1]
- площадь поперечного сечения сваи;
- наружный периметр поперечного сечения сваи;
- коэффициенты работы грунта соответственно по боковой поверхности и под нижним концом сваи;
- расчетное сопротивление i-го слоя грунта по боковой поверхности сваи табл. 18 [1].
Рис. 3.6. К определению несущей способности сваи.
Расчет сводим в таблицу.
Таблица 3.2. К определению несущей способности сваи.
Определяем расчетное усилие на сваю по материалу:
- коэффициент продольного изгиба ;
- призменная прочность бетона сваи на сжатие. Для бетона класса
- расчетное сопротивление арматуры на сжатие для арматуры класса S400
- площадь поперечного сечения сжатой арматуры ().
В дальнейших расчетах принимаем меньшее значение:
2.3. Определение количества свай в кусте.
Количество свай в кусте определяем по формуле:
где - коэффициент надежности для промышленных зданий
- коэффициент учитывающий влияние момента
Окончательно принимаем куст из 4-ех свай.
2.4. Конструирование ростверка.
Из условия унификации размеры ростверка в плане принимаем кратными . Расстояние между сваями . Расстояние от края ростверка до геометрической оси сваи принимаем
Рис. 3.7. Расположение свай в ростверке.
Определим максимальную и минимальную нагрузки на голову сваи при действии сжимающей силы и момента:
где - вес ростверка кН;
- расстояние от центра тяжести свайного поля до ряда свай в котором определяется давление на сваю м.
- момент инерции отдельного ряда свай относительно центра свайного поля.
Расчетная допустимая нагрузка на сваю:
Недонапряжение составляет:
Окончательно принимаем четыре сваи сечением
Проектируем ростверк с подколонником. Толщину стенок поверху назначаем зазор между колонной и стаканом - Т.к. размеры колонны то размеры подколонника в плане:
Высота подколонника: глубина стакана:
Размер дна стакана в плане:
Расчет ростверка на продавливание колонной не требуется т.к. пирамида продавливания охватывает сваю.
Расчет ростверка на продавливание угловой сваей не требуется т.к. свая заходит за грань подколонника более чем на 50 мм.
Расчет прочности по наклонным сечениям:
где - сумма реакций всей свай находящихся за пределами наклонного сечения.
по табл. 5.1.[6] при где - расстояние от плоскости внутренних граней свай до ближайшей грани подколонника;
Принимаем бетон класса :
Расчетные характеристики для арматуры классa S400: арматура классa S240:
Условие выполняется толщина стакана достаточна.
Рис. 3.8. Конструирование ростверка.
Расчет ростверка на изгиб:
Принимаем рабочую арматуру с шагом 200 мм второстепенную арматуру назначаем конструктивно с шагом 200 мм .
Расчет на местное сжатие:
где - площадь сечения колонны.
условие выполняется.
Расчет стаканной части ростверка.
Коробчатое сечение 1-1 приводим к двутавровому (см. рис. 3.9). Определяем в сечении изгибающий момент (М) и продольную силу (N).
Тогда эксцентриситет: . Т. к. то площадь сечения арматуры расположенной в одном уровне определяем по формуле:
Рис. 3.9. Армирование стаканной части фундамента.
2.5. Определение прочности куста свай.
Расчет осадок свайного фундамента выполним методом эквивалентного слоя.
- средневзвешенное значение угла внутреннего трения.
Определяем ширину и длину условного фундамента:
где hc - длина сваи.
Площадь условного фундамента равна:
Вес условного фундамента:
Среднее давление по подошве условного фундамента:
Вычисляем расчетное сопротивление для условного фундамента:
где - коэффициенты условий работы принимаемые по табл. 15 [1]
Значение - осредненное значение удельного веса грунта залегающего ниже подошвы фундамента - определим по формуле:
Для по т. 16 [1] определяем
Рис. 3.10. Условный фундамент.
Давление на подошве условного фундамента от расчетных нагрузок не должно превышать расчетного давления на грунт:
2.6. Определение осадок фундамента.
Дополнительное вертикальное напряжение на уровне подошвы условного фундамента:
где - напряжение от собственного веса грунта на подошве условного фундамента.
Мощность эквивалентного слоя вычисляем по формуле:
где - коэффициент эквивалентного слоя из отношения сторон условного фундамента для песков и коэффициента Пуассона по табл. 26 [5]
Максимальная осадка фундамента определяется по формуле:
Нижняя граница сжимаемой зоны:
где - коэффициент относительной сжимаемости;
где - предельные деформации основания для производственных зданий с полным каркасом.
Рис. 3.11. Эпюры осадок.
2.7. Выбор сваебойного оборудования и определение отказа свай.
Исходя из принятой в проекте расчетной нагрузки допустимой на сваю определяется минимальная энергия удара по формуле:
где - коэффициент равный 25 ДжкН;
- расчетная нагрузка допустимая на сваю и принятая в проекте кН
По таблице 26 [1] подбираем молот энергия удара которого соответствует расчетной минимальной. Имеем трубчатый дизель-молот с водяным охлаждением со следующими характеристиками:
масса ударной части - 1250 кг;
высота подскока ударной части: max
энергия удара - 19 кДж;
число ударов в минуту - не менее 44;
масса молота с кошкой - 2600 кг.
Производим проверку пригодности выбранного молота:
где расчетная энергия удара Дж;
- полный вес молота Н;
- вес сваи наголовника и подбабка Н;
- коэффициент принимаем .
Для дизель-молотов (трубчатых) расчетная энергия удара принимается:
где - вес ударной части молота кН;
- фактическая высота падения ударной части молота м.
Для контроля несущей способности свайных фундаментов и окончательной оценки применимости выбранного молота определяем отказ сваи:
где - остаточный отказ равный значению погружения свай от одного удара молота а при применении вибронагружателей – от их работы в течении 1 мин м;
- коэффициент принимаемый согласно [4] в зависимости от материала сваи
- площадь сечения сваи м2;
- расчетная энергия удара молота кДж;
- несущая способность сваи кН;
- коэффициент принимаемый при забивке свай молотами ударного типа равный 1.0;
- вес сваи и наголовника
- вес масса подбабка
- коэффициент восстановления удара при забивке железобетонных свай молотами ударного действия с применением наголовника с деревянным вкладышем ;
3. Проектирование фундаментов на искусственном основании.
3.1. Выбор глубины заложения фундамента.
Глубину заложения фундаментов назначаем из условия промерзания грунтов.
С другой стороны глубина заложения подошвы ростверка:
3.2. Определение характеристик грунта песчаной подушки.
В качестве искусственного основания под фундаменты в связи со слабым верхним слоем (суглинок текучепластичный) принимаем песчаную подушку.
В качестве материала подушки принимаем песок крупный со следующими характеристиками:
Коэффициент пористости для принятого песка:
следовательно основанием фундамента является песок крупный средней плотности маловлажный.
Определяем нормативные значения прочностных и деформационных характеристик грунта песчаной подушки: по табл. 11 [1] согласно табл. 9 [1] по табл. 12 [1] .
3.3. Определение размеров фундамента в плане.
Определяем ориентировочные размеры фундамента по формуле:
Задаемся соотношением сторон фундамента тогда:
Принимаем Т. к. то по табл. 43 [6] Согласно табл. 44 [6] в зависимости от угла внутреннего трения определяем коэффициенты . В данном случае при j Здание без подвала следовательно
Уточняем значение b1 при R1=385.40 кПа:
Принимаем b1=1.4 м. Определяем R2 при b1=1.4 м.
Проверяем выполнение следующих условий:
Условия выполняются при этом
Следовательно размеры фундамента подобраны правильно: bl=1.41.6 м.
3.4. Конструирование песчаной подушки.
Проверяем прочность слабого подстилающего слоя грунта расположенного на глубине ниже подошвы фундамента по формуле:
где - вертикальное напряжение в грунте на глубине z от подошвы фундамента соответственно от нагрузки на фундамент и от собственного веса грунта;
- расчетное сопротивление грунта пониженной прочности на глубине z.
Рис.3.12. Предварительная схема фундамента и песчаной подушки.
где d - глубина заложения фундамента;
b l - ширина и длина фундамента соответственно.
Для определения находим:
Принимаем по табл. 24 [1]. Тогда
Вертикальное напряжение:
Для условного фундамента на кровле подстилающего слоя с характеристиками грунта определяем расчетное сопротивление по формуле:
где - безразмерные коэффициенты согласно табл. 44 [6] при j - Значение на отметке подошвы фундамента равно 19.1 кНм3. Здание без подвала следовательно
Значение определим по формуле:
Прочность подстилающего слоя грунта обеспечивается.
Определение размеров подушки в плане.
Задаемся распределением в ней давления под углом тогда размеры подушки понизу определяются по формулам:
Для определения размеров подушки поверху задаемся углом при котором заведомо обеспечивается устойчивость песчаной подушки.
Рис.3.13. Фундамент на песчаной подушке.
3.5. Определение осадок фундамента.
Строим эпюру распределения вертикальных напряжений от собственного веса грунта . Определяем вертикальные напряжения от собственного веса грунта в характерных плоскостях:
на подошве песчаной подушки (на подошве 1-го слоя – суглинка текучепластичного):
на подошве 3-го слоя (песок мелкий):
на подошве 4-го слоя (глина полутвердая):
Определяем дополнительное (к природному) вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента и строим эпюру .
Толщу грунта ниже подошвы фундамента разбиваем на слои не более :
Определяем осадку каждого слоя основания и вычисления сводим в табл. 3.3.
Таблица 3.3. Определение осадок фундамента.
Песок крупный (песчаная подушка)
Рис. 3.14. Эпюры осадок.
3.6. Расчет фундамента по несущей способности.
Расчет фундаментов по прочности производится на расчетные усилия взятые с осредненным коэффициентом .
Эксцентриситет силы равен:
Реактивные минимальное и максимальное давления на подошве фундамента:
Принимаем следующую конструкцию фундамента: толщину стенок поверху назначаем зазор между колонной и стаканом - Т.к. размеры колонны то размеры подколонника в плане:
Рис. 3.15. Размеры фундамента.
Защитный слой для арматуры подошвы принимаем 35 мм.
Расчет фундамента на продавливание.
Расчет арматуры плитной части фундамента.
Расчет армирования стаканной части фундамента выполнен в п. 3.2.4 (расчет продольной и поперечной арматуры стакана).
Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов.
Фундамент на естественном основании.
Определяем объем земляных работ.
Рис. 4.1. К определению объема земляных работ.
Крепление стенок досками:
Определяем объем фундамента.
Рис. 4.2. К определению объема фундамента.
Размеры фундамента в плане показаны на рис. 3.4.
Размеры фундамента в плане показаны на рис. 3.8.
Рис 4.3. К определению объемов работ.
Определяем объем земляных работ:
Определяем объем фундамента:
Фундамент на искусственном основании.
Рис 4.4. К определению объема земляных работ и объема песчаной подушки.
Определяем объем песчаной подушки.
Размеры песчаной подушки в плане показаны в пункте 3.3.4 (Конструирование песчаной подушки).
Определяем объем фундамента (размеры фундамента в плане показаны на рис. 3.15.):
Рис. 4.5. К определению объема фундамента.
Расчеты сводим в таблицу 4.1.
Таблица 4.1. Калькуляция денежных затрат.
Стоимость всего объема работ руб. коп
Фундамент на естественном основании
Разработка грунта под фундамент
Крепление стенок досками
Устройство монолитного фундамента под колонну
Стоимость свай с забивкой до 12 м
Устройство монолитного ростверка
Фундамент на искусственном основании
Устройство песчаной подушки
Принимаем свайный фундамент как наиболее экономичный.
Расчет фундаментов на ЭВМ.
Черноиван гр. КП-15
РАСЧЕТ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ.
!СЛОЙ!GAMКНМ3!GAMSКНМ3! EK ! IL !CКПА!ЕМПА!FГР.!
! 1! 19.10 ! 26.60 ! .70! .80! .00! .00! 0!
! 2! 19.30 ! 26.80 ! .67! .60!24.00!16.00! 19!
! 3! 19.60 ! 26.10 ! .66! .00! 1.80!27.00! 32!
! 4! 19.60 ! 27.00 ! .72! .05!58.20!21.90! 19!
! 5! 18.00 ! 26.10 ! .66! .58!12.80!15.40! 24!
!СЛОЙ! H M !НАИМЕНОВАНИЕ!
! 1! 2.1! суглинок !
! 2! 1.4! суглинок !
УСЛОВНЫЕ СЛОИ В ПРЕДЕЛАХ ДЛИНЫ СВАИ
РАСЧЕТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ПОД НИЖНИМ
КОНЦОМ СВАИ - 2190.00 КПА
ДЛИНА СВАИ - 4.000 M
РАЗМЕР СТОРОНЫ СВАИ - .250 M
НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ СВАИ - 230.89 КН
ДОПУСКАЕМАЯ НАГРУЗКА - 164.924 M
ФАКТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ - 170.12КН
ПРИНИМАЕМОЕ КОЛИЧЕСТВО СВАЙ - 4.
РАСЧЕТ ОСАДКИ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА
МЕТОДОМ ЭКВИВАЛЕНТНОГО СЛОЯ
ШИРИНА УСЛОВНОГО ФУНДАМЕНТА - 1.62 М
ДЛИНА УСЛОВНОГО ФУНДАМЕНТА - 1.62 М
ВЕС УСЛОВНОГО ФУНДАМЕНТА - 204.09 КН
СРЕДНЕЕ ДАВЛЕНИЕ ПО ПОДОШВЕ УСЛОВНОГО
ФУНДАМЕНТА - 275.16 КПА
РАСЧЕТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ УСЛОВНОГО
ФУНДАМЕНТА - 788.85 КПА
ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ВЕРТИКАЛЬНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ
НА УРОВНЕ ПОДОШВЫ УСЛОВНОГО ФУНДАМЕНТА - .18 МПА
МОЩНОСТЬ ЭКВИВАЛЕНТНОГО СЛОЯ - 1.75 М
ОСАДКА СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА - .01 М
! 2! 1.7! суглинок !
КОНЦОМ СВАИ - 2220.00 КПА
ДЛИНА СВАИ - 3.000 M
РАЗМЕР СТОРОНЫ СВАИ - .300 M
НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ СВАИ - 312.97 КН
ДОПУСКАЕМАЯ НАГРУЗКА - 223.547 M
ФАКТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ - 215.29КН
РАССТОЯНИЕ МЕЖДУ СВАЯМИ - 1.100 M
ШИРИНА УСЛОВНОГО ФУНДАМЕНТА - .96 М
ДЛИНА УСЛОВНОГО ФУНДАМЕНТА - 1.00 М
ВЕС УСЛОВНОГО ФУНДАМЕНТА - 56.05 КН
ФУНДАМЕНТА - 261.94 КПА
ФУНДАМЕНТА - 823.21 КПА
НА УРОВНЕ ПОДОШВЫ УСЛОВНОГО ФУНДАМЕНТА - .16 МПА
МОЩНОСТЬ ЭКВИВАЛЕНТНОГО СЛОЯ - 2.50 М
Расчет арматуры в сечении 5-5.
Рис. 5.1. Сечение 5-5.
Расчет фундамента по прочности производим на расчетные усилия взятые с осредненным коэффициентом .
Рис. 5.2. Размеры фундамента.
Рис. 5.3. Армирование стаканной части фундамента.
Расчет арматуры в сечении 6-6.
Изгибающие моменты в ростверке и поперечную силу на грани сваи возникающие в период строительства определяем по формулам:
где - вес свежеуложенной кладки и соответственный вес ростверка кНм;
L - расстояние между сваями в осях м;
Длина полуоснования эпюры нагрузки равна:
Максимальная ордината эпюры нагрузки над гранью сваи для схемы 4:
где - расчетная равномерно распределенная нагрузка от здания на уровне низа ростверка
Рис. 5.4. Сечение 3-3.
Рис. 5.5. Моменты в неразрезном свайном ростверке от стен.
По полученным значениям M и Q проверяем принятое сечение ростверков и подбираем продольную и поперечную арматуру.
Верхняя арматура рассчитывается по опорному моменту:
Нижняя арматура рассчитывается по пролетному моменту:
Поперечная арматура -
Рис. 5.6. Армирование жб ростверка.
Технология производства работ по устройству фундаментов.
Сваи предназначены для передачи нагрузки от здания или сооружения на грунты повышения несущей способности слабых грунтов ограждения пространств от доступа воды предотвращения осыпания или оползания грунтов.
Свайные фундаменты по сравнению с ленточными и столбчатыми на естественном основании позволяют уменьшить объем земляных работ на 70 75% расход бетона – на 25 30% снизить трудоемкость работ по возведению подземной части сооружений в 15 2 раза сократить сроки строительства и создать благоприятные условия для возведения надземной части зданий а также для монтажа технологического оборудования при строительстве промышленных объектов и специальных сооружений.
Подготовка площадки для свайных работ. В состав подготовительных работ входят перенос или защита существующих инженерных сетей; освобождение площадки от строений насаждений мусора снега; устройство водоотвода; планировка площадки с учетом уклонов водостока; разбивка и рытье котлована подвальной части здания; прокладка временных дорог ограждение площадки; устройство наружного освещения временных сетей электроэнергии воды пара сжатого воздуха; организация площадок для складирования свай и других материалов; приемка свай железобетонных элементов ростверка.
В подготовительные работы входит также геодезическая разбивка осей рядов свай. Оси выносятся за пределы котлована и закрепляются на обноске или створных знаках. Затем они нумеруются и составляется схема расположения знаков разбивки и привязки к опорной сети. Места погружения каждой сваи закрепляются инвентарными металлическими штырями. Вертикальные отметки голов и низа ростверков контролируются по специально установленным реперам которые должны быть привязаны к государственной геодезической сети. Исполнительная схема разбивки и закрепления осей свай прилагается к акту о выполненных работах.
Транспортирование и раскладка свай. После доставки свай на объект сваевозами или другими транспортными средствами проверяется правильность маркировки элементов и проводится наружный осмотр свай. Сваи целесообразно разгружать раскладывая непосредственно в зоне работы копра. Они могут быть уложены поодиночке или штабелями головами к копру перпендикулярно оси его движения.
Железобетонные сваи укладываются рядами в штабеля высотой 3 - 4 ряда на деревянные прокладки размерами 10620 см располагаемые под монтажными петлями. При разгрузке и складировании подтаскивать сваи волоком не разрешается. Для подачи сваи к копру используют сваеустановщик самоходный кран автопогрузчик оборудованный специальным захватом или лебедку копра.
Подготовка свай к погружению. В процессе подготовки свай к погружению необходимо проверить документацию произвести внешний осмотр свай выполнить их сборку и обустройство сделать разметку.
Укрупнительная сборка свай по длине делаетсят в соответствии с технологической картой проекта производства работ (ППР) предварительно на специальной площадке или в процессе погружения. Наращивание и крепление звеньев составных железобетонных свай осуществляется путем электросварки закладных частей фланцами на болтах клиновыми и штыревыми устройствами; короткие трубчатые сваи соединяются с помощью вкладыша. Металлический шпунт перед погружением проверяется на прямолинейность и сохранность замковых соединений срубаются наплывы обеспечивается жесткое соединение сваи с погружателем.
Погружение свай забивкой. В ППР свайных работ включаются технологические карты исполнительные схемы графики технологические схемы погружения свай излагается технология погружений свай и устройства ростверков.
Забивка свай выполняется в соответствии с исполнительной схемой свайного поля по рабочим чертежам проекта содержащим данные о длине свай их сечении глубине погружения величине отказа направлениях перемещения копра.
Данные о погружении свай записываются в «Журнал забивки свай». В состав основных работ входят: перемещение копра или копровой установки к месту погружения сваи; строповка и подтягивание сваи к копру; установка сваи на точку погружения и выверка правильности ее положения; закрепление на свае наголовника; установка погружателя и расстроповка сваи; погружение сваи с выверкой ее положения; снятие погружателя и наголовника; срубка недопогруженной части сваи или забивка дублирующей сваи.
Забивка сваи начинается с медленного опускания молота на наголовник после установки сваи на грунт и ее выверки. Под действием массы молота свая погружается в грунт. Чтобы обеспечить правильное направление сваи первые удары производят с небольшой высоты подъема молота (0.4 0.5 м). В начале погружения отсчитывается число ударов на каждый метр погружения сваи отмечается при этом средняя высота падения ударной части молота одиночного действия. В конце забивки когда острие сваи погружено приблизительно до проектной отметки или получен проектный отказ забивку производится «залогами» по 10 ударов в каждом.
Бетонирование фундаментов осуществляется в два этапа:
бетонирование башмака фундамента до низа отметки стакана подколонника (бетонирование выполняется послойно слоями толщиной 0.3 м);
укладка бетонной смеси после установки и выверки опалубки стакана фундамента.
Бетонную смесь уплотняют глубинными вибраторами а в углах и у стенок опалубки производят дополнительное штыкование ручными шуровками. Укладка каждого последующего слоя выполняется до начала схватывания предыдущего слоя. При этом конец рабочей части вибратора погружается в ранее уложенный слой бетона на глубину не менее 5 10 см.
При обработке поверхности бетона (после перерывов в работе) водовоздушной струей сопло форсунки держится под углом 30° на расстоянии 30 40 см от обрабатываемой поверхности.
Контроль качества погружения забивных свай. Контроль качества работ по устройству свайного фундамента ведется пооперационно с оформлением актов подготовки котлована подъездных путей геодезической разбивки погружения свай устройства ростверка.
Основным требованием к качеству погружения сваи является достижение ею заданной несущей способности. Допустимая нагрузка на сваю зависит от глубины точности и технологии ее погружения а также от грунтовых условий. Наиболее достоверное значение несущей способности свай дает их статическое испытание однако оно трудоемко и длительно. Поэтому в процессе производства работ применяется менее точный но простой и удобный в исполнении динамический метод испытания свай сущность которого основана на корреляции зависимости сопротивления сваи и отказа.
Отказом сваи называется глубина погружения сваи в грунт от одного удара молота определяемая как среднее арифметическое значение величины погружения сваи от определенного числа ударов (залога). Число ударов в залоге для молотов подвесных и одиночного действия принимают равным 10 (для молотов двойного действия и вибропогружателей принимают число ударов или работу механизма в течение 2 мин). Этот фактический отказ сравнивается с расчетным (проектным) который устанавливают проектировщики исходя из инженерно геологических условий с целью контроля несущей способности сваи. Отказ замеряется в конце погружения сваи с точностью до 1 мм не менее чем от трех последовательных залогов. Свая не давшая расчетного (проектного) отказа должна быть подвергнута контрольной добивке после отдыха и засасывания ее в грунте в течение 6 суток - для глинистых и разнородных грунтов 10 суток - для водонасыщенных мелких и пылеватых песков 20 суток - для мягко- и текучепластичных глинистых грунтов. Сваи давшие ложный отказ или сваи не забитые на 10 15 % длины следует подвергнуть обследованию с целью устранения причин затрудняющих забивку. В случае если отказ при контрольной добивке превышает расчетный проектная организация должна провести контрольные испытания свай статической нагрузкой и откорректировать проект свайного фундамента или его часть.
Погружение свай может производиться как до проектного отказа так и до проектной отметки (устанавливается проектом). Последнее возможно только в тех случаях когда под острием сваи залегают слабые грунты и несущая способность сваи не превышает 200 кН.
Список использованных источников
Задания к курсовому проекту и контрольным работам по курсу «Механика грунтов основания и фундаменты» для студентов специальности Т.19.01. – Брест: БПИ 1996.- 49 с.
Методические указания к выполнению курсового и дипломного проектов по курсу «Механика грунтов основания и фундаменты». Часть 1 – Брест: 2000.- 54 с.
Методические указания к выполнению курсового и дипломного проектов по курсу «Механика грунтов основания и фундаменты». Часть 2. Примеры расчетов. – Брест: 1999.- 58 с.
СНБ 5.01.01.-99 «Основания и фундаменты зданий и сооружений». Официальное издание.
Долматов Б. И. «Механика грунтов основания и фундаменты». – М.: Стройиздат 1981.- 319с.
Основания фундаменты и подземные сооружения (М.И. Горбунов-Посадов В.А. Ильичев В.И. Крутов и др.) – М.: Стройиздат 1985.- 480с.
П16-03 к СНБ 5.01.01.-99 «Земляные сооружения. Основания фундаментов. Производство работ». Официальное издание.
СНБ 5.03.01 - 02. Бетонные и железобетонные конструкции – Минск: 2003 – 140 с.
Клейн Г.К. Черкасов И.И. «Фундаменты городских транспортных сооружений». – М.: Транспорт 1985.- 233с.
Земляные работы. Справочник строителя. Под ред. А.К. Рейша – 2 изд. –М.: Стройиздат 1984 –320 с.
Штоль Т.М. и др. «Технология возведения подземной части здания». – М.: Стройиздат 1990.- 288с.

Графическая_часть.dwg

Инженерно-геологические условия строительной площадки
Вертикальный масштаб: 1:200
Горизонтальный масштаб: 1:200
Варианты фундаментов в сечении 1-1
на естественном основании
Условные обозначения:
Варианты фундаментов сечения 1-1
на искусственном основании
Спецификация жб элементов
Развертка фундаментных стен по осям А-Д
Для первого слоя грунта физико- механические характеристики не нормируются.
Планировочная отметка DL=-0.450 соответствует отметке 103.55 в обсолютных высотах.
Забивку свай осуществлять дизель-молотом С-995.
Перед устройством ростверка выполнять выравнивание голов свай цементно-песчаным раствором.
Для изготовления ростверка использовать бетон класса C1620 и арматуру класса S400.
План строительной площадки
Сваи жб забивные квадратного
сечения с обычной арматурой
Стеновые блоки фундаментов
Химический корпус в г. Могилев
Проектирование фундаментов
промышленного здания
инженерно-геологические условия и план строительной площадки
развертка фундаментных стен по осям А-Д
Лист читать совместно с листом 2.
Лист читать совместно с листом 1.
Фундаменты свайные монолитные