Проектирование фундаментов в особых условиях строительства и эксплуатации

Проектирование фундаментов в особых условиях.doc

Министерство образования Российской Федерации
ГОУ ВПО Тамбовский Государственный Технический Университет
“Проектирование фундаментов в особых условиях
строительства и эксплуатации”
Оценка инженерно-геологических условий строительства .4
Определение глубины заложения подошвы фундамента 15
Определение ширины подошвы фундамента 15
Проверка давления под подошвой фундамента 16
Расчет вертикальных деформаций 17
1 Расчет осадки методом послойного суммирования .17
2 Расчет просадки 19
Устранение просадочных свойств грунта . . 21
Список литературы ..28
Цель данного курсового проекта является: проектирование фундаментов мелкого заложения под железобетонные колонны на просадочных грунтах определение типа грунтовых условий по просадочности и устранение просадочных свойств грунта. В данной расчетно-графической работе для устранения просадочных свойств грунта были применены грунтовые сваи.
Задание на проектирование
Высота этажа – 105 м;
Количество этажей – 1
Грузоподъёмность крана Q=800 кН;
Подвального помещения нет;
Уровень грунтовых вод – по разрезу;
Район строительства – г. Воронеж;
Пролёт здания – L = 18;
Шаг колон – В = 12 м.
Рис. 1 Схема здания.
I.1.Оценка инженерно-геологических условий строительства.
Рис. 2 Геологический разрез
Физические характеристики
Механические характеристики
Исходные данные для просадочных
Формулы для расчёта физических характеристик:
Механические характеристики взяты из СНиП 2.02.01-83* прил. 1 и 3.
Сбор нагрузок на крайнюю колонну
грузовая площадь А=В·L2=12·182=108 м2
Нормативные и расчетные нагрузки действующие на 1 м длины фундамента под наружную стену.
а) защитный слой гравия на мастике 04·108=432 (кНм)
б) трёхслойный рубероидный ковёр
в ) асфальтобетонная стяжка (t=20мм γ=20кНм3)
г) утеплитель-пенобетон (t =12смγ =4кН м3 )
д) пароизоляция-2 слоя пергамина на мастике
е) собственный вес фермы
)от собственного веса надкрановой части колонны
·04·13·114·25=152(кНм)
)от собственного веса подкрановой части колонны.
·1· (23·114) ·25=114
)от веса кранового пути
)от собственного веса керамзитобетонных стен цокольных панелей и фундаментной балки
)от заполнения оконных проёмов
Всего постоянная нагрузка:
временная снеговая:
)длительная с пониженным значением
)кратковременная с полным значением
Определение усилий действующих на обрезе фундамента
Вертикальные нагрузки:
Надкрановая часть колонны
Подкрановая часть колонны
Вертикальное давление
Стеновые панели фундаментная балка и оконные проемы
Суммарное значение вертикальной нагрузки
=Gпок+Gсн++Gв+Gн+Dmax+Gб
=Gпок+Gсн+Gв+Gн+Dmin+Gб
Горизонтальные нагрузки:
(наветренная сторона)
(заветренная сторона)
Тормозная влево(вправо)
Суммарное значение горизонтальной нагрузки
кран слева(ветер слева)
кран слева(ветер справа)
кран справа(ветер слева)
кран справа(ветер справа)
Момент от стеновых панелей (е=0605м)
Момент от и (е=065м)
Момент от FW (е= 11.4м)
Момент от w (е=525м)
Момент от w’ (е=525м)
(кран слеваветер слева)
(кран справаветер слева)
(кран слеваветер справа)
(кран справаветер справа)
Расчетные сочетания нагрузок:
) по II группе кН кН
Для дальнейшего расчета принимаем 1 и 2 сочетания нагрузок как наиболее опасные.
Сбор нагрузок на среднюю колонну
грузовая площадь А=В·L=18·12=216 м2
а) защитный слой гравия на мастике 04·216=864 (кНм)
·07·05·095·216= 12928(кНм)
=Gпок+Gсн+Gв+Gн+Dmin+Dmax+Gб
Суммарное значение моментов (2 крана у колонны)
Суммарное значение моментов (1 кран у колонны)
) Мизг наибольший: =12346 кН =1358 кН; =-26667 кНм; =-29337 кНм; =313955 кН; =37055 кН
) -максимальная: =0 кН =0 кН; =0 кНм; =0 кНм;
=424864 кН; =492587 кН
Определение ветровой нагрузки.
Нормативное значение где - нормативное значение ветрового давления k – коэффициент учитывающий изменение ветрового давления по высоте. Для местности типа В (город) на высоте 10 м – k = 065; 5 м – k = 05. с – аэродинамический коэффициент = 08 (06) с наветренной (заветренной) стороны.
На отметке 14м (верх парапета):
Сосредоточенная сила в уровне верха колонны для расчета по 1-й группе:
где - коэффициент надежности по нагрузке - ветровое давление В = 12 м – шаг колонн (ширина грузовой площади) Н = 35 .
Равномерно распределенная нагрузка на колонну до отметки 105 м:
с наветренной стороны
F’wI=262*10514=196кН
FwII=19*10514=1425кН
Сбор крановых нагрузок
Для определения крановой нагрузки необходимо знать характеристики крана – максимальное давление колеса крана кН ширина В = 9100 база К=4350 вес тележки кН. При расчете на действие двух кранов (в одном пролете) нагрузку от них необходимо умножить на коэффициент сочетаний . Коэффициент надежности по нагрузке .
Максимальное давление на колонну от двух сближенных кранов:
где - сумма ординат линии влияния от двух кранов при их самом невыгодном расположении (рис.2).
Рис. 3. К определению ординат линии влияния.
Минимальное нормативное давление одного колеса:
Минимальное давление на колонну от двух сближенных кранов:
Горизонтальные нагрузки возникающие при торможении кранов:
Определение глубины заложения фундамента.
Определить глубину заложения подошвы фундамента под наружную стену. Район строительства – г. Воронеж. Грунт основания – супесь мощностью 42м. УГВ на отм. –1381 м. от поверхности грунта. Температура воздуха в помещении -15.
Нормативная глубина промерзания:
м (г. Воронеж). Коэффициент учитывающий влияние теплового режима (пол устраивается на грунте).
Расчетная глубина промерзания:
Высота типового монолитного фундамента – 15м. Тогда из конструктивных соображений: .
Определение размеров подошвы отдельно стоящего фундамента.
Грунт основания – супесь:
Нагрузки на фундамент
Так как фундамент внецентренно загружен:
где кНм - удельный вес фундамента с грунтом
d = 165 м – глубина заложения от уровня планировки
=12 – соотношение размеров подошвы.
Расчетное сопротивление грунта:
Где γс1=10; γс2=10 [1 табл.3]; k=11; Mg=084; Mq=437; Mc=69 [1 табл.4]; kz=1
Необходимо уточнить размеры подошвы:
Условие выполняется.
Принимаем типовой монолитный фундамент 42 на 54м. с глубиной заложения d=215м.
Уточняется значение R:
Проверка давления под подошвой
Проверка краевого давления:
Условие выполняется размеры фундамента подобраны верно.
Условие выполняется размеры фундамента(размеры подошвы 42х54) подобраны верно.
Уточняется значение R:
Рис. 4 К определению размера фундамента
Расчет вертикальных деформаций.
1 Расчет осадки методом послойного суммирования.
Вертикальные напряжения от собственного веса грунта на уровне подошвы:
Дополнительное давление на основание под подошвой:
Для нахождения глубины сжимаемой зоны определим zg и zр по оси фундамента. Разбиваем каждый слой фундамента на элементарные толщиной (02-04)b=084-168 м. Расчет сводим в таблицу.
Суммарная осадка: Таблица 6
Рис.5 Распределение напряжений.
Напряжения определяются до границы сжимаемой зоны в пределах которой выполняется условие:
В данном случае условие выполняется при глубине 59 м. ниже отметки подошвы фундамента.
2 Определение просадки.
При расчете деформаций основания должно выполнятся условие:
где s – величина совместной деформации основания здания или сооружения определяемая без учета просадочных свойств исходя из деформационных характеристик грунтов природной или установившейся влажности;
[su] – предельно допустимая величина совместной деформации основания и сооружения определяемая по [3 прил.4].
Просадка грунтов при увеличении их влажности в следствии замачивания с верху больших площадей.
– соответственно относительная просадочность и толщина
– коэффициент просадочности i-го слоя грунта
Р – среднее давление под подошвой кПа
Рsli – начальное просадочное давление грунта i-го слоя кПа.
Ро – давление равное 100 кПа.
Рис.6 К определению sli
Так как Ssl=498 см 2S=2563=1126 см то и [su]=8 см.
(Ssl+S)=498+563 =1061 cм > [su]=8 см – условие не выполняется.
Определяем тип грунтовых условий по просадочности.
Рис.7 Распределение напряжений.
Делаем вывод что грунтовые условия строительной площадки принадлежат I типу по просадочности.7. Устранение просадочных свойств грунта
1.Инъекционное закрепление грунтов способом силикатизации.
Для закрепления грунтов применяем однорастворную силикатизацию на основе жидкого стекла (силиката натрия). При коэффициенте фильтрации радиус закрепления [Пособие табл.1.27]. Прочность закрепленного грунта равна 15 МПа. Инъекторы располагаем в шахматном порядке.
1.1 Определение вида и параметров закрепления.
Расстояние между рядами инъекторов:
Расстояние между инъекторами в ряду:
где - длина действующей части инъектора
1.2 Определение размеров закрепленного массива и количества инъектируемого раствора.
Объем закрепленного грунта от одиночной инъекции:
Количество инъектируемого в грунт раствора:
Глубину закрепления принимаем на всю просадочную толщу
1.3 Определение размеров подошвы фундамента.
Нормативные характеристики закрепленного грунта:
Принимаем схему сплошного закрепления грунта под весь фундамент:
Где γс1=07; γс2=1 (1 табл.3); k=11 т.к. с и φ были определены по прил.3 (1);
=365; Mq=1564; Mc=1464; kz=1 b=42м-ширина подошвы (предварительно определенная)
Проверка условия: - условие выполнено.
Принимаем типовой монолитный фундамент 21 на 3 м с глубиной заложения 14м.
1.4 Проверка давления под подошвой
Принимаем типовой монолитный фундамент 33 на 24 м с глубиной заложения 14м. Уточняется значение R:
Среднее давление:кПа.
Проверка краевого давления:.
условие не выполняется
Принимаем типовой монолитный фундамент 42 на 27 м с глубиной заложения 18м. Уточняется значение R:
Рис.8 К определению размера фундамента
1.5 Расчёт осадки фундамента
Для нахождения глубины сжимаемой зоны определим zg и zр по оси фундамента. Разбиваем каждый слой фундамента на элементарные толщиной (02-04)b=054-108 м. Расчет сводим в таблицу.
В данном случае условие выполняется при глубине 41 м. ниже отметки подошвы фундамента.
Рис.9 Распределение напряжений.
Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов: Учебн.пособие для вузов. М.: Стройиздат1990.304с
Антонов В.М. проектирование зданий в особых условиях строительства и эксплуатации: учебное пособие. Тамбов:ТГТУ2002. 240с.
СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. М.: Стройиздат 1985.35с.
СНиП 2.01.07-85.Нагрузки и воздействия. М.: Стройиздат 1985.35с.

КП Проектирование фундаментов в особых условиях.dwg

ФМ-2 низ на отм. -2.250
ФМ-3 низ на отм. -1.650
ФБ-1 низ на отм. -0.350
ФБ-2 низ на отм. -0.350
План фундамента М1:300
Основания и фундаменты
Проектирование фундаментов в особых условиях строительства и эксплуатации
геологический разрез
кафедра "КЗиС" гр. ССТ-51
Проект разработан в соответствии со СНиП 2.02.01-83; 2. Основанием фундамента мелкого заложения служит супесь; 3. Боковые поверхности фундамента
соприкасающиеся с грунтом
обмазываются горячим битумом за 2 раза; 4. Под монолитный фундамент выполнить бетонную подготовку из бетона В7
Спецификация фундаментов
Фундамент монолитный
Фундамент под фахверковую колонну
Спецификация арматуры
Геологический разрез
Схема расположения инъекторов
Схема определения осадки
Схема определения просадки
Схема определения осадки после химического закрепления