Проектирование и расчет оснований и фундаментов промышленного здания

Лист 1.dwg

Схема расположения свай
ростверков и фундаментных балок
Варианты фундамента Ф1
фундамент мелкого заложения
свайный фундамент сваи сечением 300*300 L=7м
фундамент из свай оболочек ø=600 L=7м
Спецификация элементов к схеме свайного поля
Спецификация элементов к схеме расположения фундаментов и фундаментных балок
Без учета массы свай
За относительную отметку 0
0 принять уровень соответствующиий абсолютной отметке 34
Ростверки фундаментов выполнить из тяжолого бетна класса В15
Заделку стыка колонны с фундаментом производить мелкозернистым бетоном класса В15
Набетонку на фундаментах выполнить из тяжолого бетона класса В15
Ростверки фундаментов и фундаментные балки обмазываются горячим битумом марки БН-III за 2 раза
варианты фундамента Ф1
Схема расположения фундаментов и

ПЗ КП ОиФ.doc

Министерство образования и науки РФ
Саратовский государственный технический университет
Кафедра: Промышленное и гражданское строительство
Пояснительная записка
к курсовому проекту на тему:
«Проектирование и расчет оснований и фундаментов промышленного здания»
Оценка гидрогеологических условий
1Определение характеристик грунта
2Оценка состояния грунта
3Заключение по площадке
4Геологический разрез
Фундамент мелкого заложения (I тип)
Свайный фундамент (II тип)
Свайный фундамент (III тип)
Определение стоимости вариантов фундамента №1
Свайный фундамент под среднюю колонну №2
Свайный фундамент под угловую колонну №3
Список использованных источников
Выполнение курсового проекта «Основания и фундаменты промышленного здания» по дисциплине «Основания и фундаменты» направлено на усвоение знаний полученных при изучении теоретической части этой дисциплины и на выработку практических навыков расчета и проектирования оснований и фундаментов.
В курсовом проекте рассматриваются три варианта фундамента под среднюю колонну (наиболее нагруженную) после чего производится сравнение стоимости вариантов фундамента. Наиболее экономичный вариант принимается для дальнейшего расчета фундаментов под крайние колонны и под колонны фахверка.
Расчет фундаментов производится по методу предельных состояний в соответствии с положениями СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» и СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».
Район строительства – г. Петрозаводск;
NL=34200 м – отметка земли;
WL=32200 м – отметка уровня грунтовых вод;
Слои грунта сверху вниз:
-мощность почвенного слоя - 03м;
-первый: мощность - 40 м
- второй: мощность - 23 м
-третий: № грунта –46.
Оценка гидрогеологических условий.
1. Определение характеристик грунта ведем по формулам:
удельный вес грунта:
где ρ – плотность грунта; g=98 мс2 – ускорение свободного падения;
удельный вес частиц грунта:
где ρs – плотность частиц грунта;
число пластичности:
где L – влажность грунта на границе текучести p – то же на границе раскатывания (пластичности);
показатель текучести:
где – природная влажность грунта;
коэффициент пористости грунта:
степень влажности грунта:
где γw=10 кНсм3 – удельный вес воды;
коэффициент относительной сжимаемости:
где m0 – коэффициент сжимаемости;
модуль деформации грунта:
где – коэффициент Пуассона:
=03 – для песков супесей
=035 – для суглинков
удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды:
Все вычисленные характеристики грунтов сведены в таблице 1.
2. Оценка состояния грунтов.
- грунт находится в пластичном состоянии;
- грунт насыщен водой;
- грунт находится в тугопластичном состоянии;
- грунт насыщен водой
- грунт средней плотности
3. Заключение по площадке.
Природный рельеф площадки строительства спокойный. Грунты основания имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием пластов. Все они могут служить естественным основанием (Е>5МПа). Фундаменты мелкого заложения с небольшими нагрузками можно заложить в пределах супесей с обязательной проверкой прочности подстилающего слоя суглинки. Грунтовые воды залегают на отметке 32200 м и не повлияют в этом случае на выбор типа фундамента.
При использовании в качестве основания песков залегающих на глубине 63 м и ниже УПВ значительно повысится стоимость и трудоемкость фундаментных работ. В этом случае целесообразно рассмотреть вариант свайного фундамента.
При больших нагрузках на фундаменты в качестве несущего слоя можно использовать супеси слоя №1 с предварительным улучшением строительных свойств подстилающих суглинков.
4. Геологический разрез.
Фундамент мелкого заложения (I тип).
Определение глубины заложения подошвы фундамента мелкого заложения.
Принимаем в качестве несущего слоя слой №1 – супеси. Колонны - железобетонные. Обрез фундамента на глубине 150мм.
Нормальная глубина сезонного промерзания:
где d0=0.28 м (для супесей) Мt=346 – безразмерный коэффициент.
Расчетная глубина сезонного промерзания:
где kh=0.5 – коэффициент учитывающий влияние теплового режима сооружения.
Принимаем высоту фундамента 900 мм.
Тогда глубина заложения фундамента:
Определение размеров подошвы фундамента.
Предварительно ширину фундамента b определяем по условному расчетному сопротивлению R0:
где NII=3200 кН – нагрузка на фундамент
R0(е=051; IL=0.33)=300 кПа
- отношение сторон подошвы фундамента
- осредненный удельный вес фундамента и грунта.
Расчетное сопротивление грунта:
Принимаем b=36 м. Тогда .
Таким образом размеры подошвы 36х36 м (R=303кПа).
Среднее давление под подошвой фундамента от расчетных вертикальных усилий:
Краевые давления под подошвой фундамента:
где - момент сопротивления подошвы фундамента.
Условие выполняется оставляем принятый фундамент.
Проверка слабого подстилающего слоя суглинков.
Для суглинков: φ=22 сII=19 кПа.
Должно выполняться условие:
Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине 4 м от отметки планировки срезкой:
Дополнительное давление на глубине z от подошвы фундамента:
где α – коэффициент определяемый по табл.1 приложения 2 [1] в зависимости от и
Площадь условного фундамента:
Ширина условного фундамента:
Расчетное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента:
Условие выполняется поэтому оставляем принятые размеры фундамента.
Конструирование фундамента.
Принимаем класс бетона В15. Наибольший допустимый вынос нижней ступени:
где k1=3 (P=0.267 МПа В15).
Принимаем высоту нижней ступени h1=450 мм. Тогда рабочая высота бетона при величине а=70+202=80 мм (20 - предполагаемый диаметр арматуры): .
Фактический вынос плиты:
Принимаем двухступенчатый фундамент с hcт=300 мм и выносом нижней ступени .
Определение конечной осадки основания фундамента.
Расчет оснований производится исходя из условия:
где S – совместная деформация основания и сооружения определяемая расчетом
Su – предельное значение совместной деформации основания и сооружения принимается по [1].
Осадки основания рассчитываются методом послойного суммирования по формуле:
где =08 – безразмерный коэффициент
n – число слоев на которые разбита сжимаемая толща основания.
Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на границе слоя расположенного на глубине z от подошвы фундамента определяется по формуле:
где - удельный вес грунта расположенного выше подошвы фундамента;
и - удельный вес и толщина
- вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента;
dn - глубина заложения фундамента от поверхности природного рельефа.
Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента определяются по формуле:
где α – коэффициент принимаемый по табл.1 приложения 2 [1] в зависимости от относительной глубины и отношения сторон прямоугольного фундамента ;
р0 – дополнительное вертикальное давление под подошвой фундамента
Нижняя граница сжимаемой толщи основания до которой производится суммирование осадок принимается на глубине где выполняется условие:
Однородные пласты основания ниже подошвы фундамента разбиваем на слои толщиной
Результаты расчетов сведены в таблице 3. Расчетная схема на рис.5.
Требование СНиП выполняется.
Свайный фундамент (II тип).
Определение глубины заложения ростверка. Выбор размера сваи.
По своим физико-механическим характеристикам слой №3 (пески) является более прочным чем слой №2. Поэтому в качестве несущего слоя под нижний конец сваи принимаем слой №3. Заглубление сваи в слой №3 должно быть не менее 1 м.
Принимаем свободное сопряжение ростверка со сваей с глубиной заделки оголовка сваи в ростверк – 100 мм.
Тогда требуемая длина сваи:
Принимаем сваи сечением 30х30 см длиной 7м.
Определение несущей способности сваи.
Несущая способность висячей сваи определяется по формуле:
где γс=1 – коэффициент условий работы сваи в грунте;
R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;
А – площадь поперечного сечения сваи равна 009 м2;
U – наружный периметр поперечного сечения сваи;
γCRγcf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи.
Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи определяем по табл.VI.1 приложения VI [3]: R=7300 кПа
По табл. VI.2 приложения VI [3] определяем расчетное сопротивление
f5=612 кПа (l4=742 м).
Периметр ствола сваи:
По табл. VI.3 приложения VI [3]:
Несущая способность сваи:
Определение требуемого количества свай в фундаменте. Определение фактической нагрузки на сваю.
Требуемое количество свай в кусте определяют по формуле:
n=11 – коэффициент перегрузки;
dp=105 м – глубина заложения подошвы ростверка от отметки планировки;
γ0=20 кНм3 – осредненный удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах;
- площадь ростверка (здесь a – расстояние между осями свай для висячих призматический забивных свай принимается a=3d=0.9 м d=03 м – размер поперечного сечения сваи );
γk=14 – коэффициент надежности;
- расчетная нагрузка на обрез свайного фундамента;
Требуемое количество свай:
. Принимаем 6 свай и располагаем их на расстоянии 09 м в осях друг от друга.
Нагрузка с учетом изгибающего момента действующего на крайние сваи:
где Nd – вертикальная сила кН действующая на обрезе фундамента (с учетом );
М - расчетный изгибающий момент в уровне обреза фундамента: ;
n – расстояние от главной оси до сваи для которой определяется нагрузка;
yi – расстояние от главной оси до каждой сваи.
Проверим выполнение условия:
Условие выполняется поэтому конструируем ростверк для фундамента из 6 свай.
Конструирование ростверка.
Принимаем ростверк с одной ступенью высотой 450 мм и размерами в плане 24х15м. Материал ростверка - бетон кл. В20.
Определение осадки основания свайного фундамента.
Определение осадки основания фундамента из висячих свай производится как для условного фундамента на естественном основании. Границы условного фундамента: снизу – плоскостью АБ походящей через нижние концы свай с боков – вертикальными плоскостями АВ и БГ отстоящими от наружных граней крайних рядов свай на расстоянии: сверху – поверхностью планировки грунта ВГ где - средневзвешенное расчетное значение угла внутреннего трения грунта определяемое по формуле:
где φII1φII2 и φII3 – расчетные значения углов внутреннего трения для пройденных сваей слоев грунта толщиной соответственно d1 d2
d – глубина погружения свай в грунт считая от подошвы ростверка.
(здесь 220 – масса 1 м сваи кг 10 – ускорение свободного падения мс2 50 - масса острия сваи кг).
Вес грунта в объеме АБВГ:
Давление под подошвой условного фундамента:
Используя эпюру напряжения от действия собственного веса грунта полученную для фундамента мелкого заложения определим ординату эпюры вертикального напряжения от действия собственного веса на уровне подошвы условного свайного фундамента:
Дополнительное давление под подошвой условного фундамента:
Отношение сторон условного фундамента: . Задаем тогда высота элементарного слоя грунта .
Результаты расчетов сведены в таблице 4. Расчетная схема на рис.9.
Проверим выполнение условия: .
Осредненный удельный вес грунтов залегающих выше подошвы условного фундамента:
- основное условие при расчете свайного фундамента по второй группе предельных состояний удовлетворяется.
Свайный фундамент (III тип).
Требуемая длина сваи:
Принимаем сваю-оболочку диаметром 60 см длиной 7м.
Несущая способность сваи-болочки определяется по формуле:
Площадь сечения сваи:
Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи определяем по табл.VI.1 приложения VI [3]: R=5100 (IL=0.21)
По табл. VI.2 приложения VI [3] определяем расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи:
Расчетная нагрузка на обрез свайного фундамента
- площадь ростверка (здесь a>15d=1 м d=06 м – диаметр сваи );
Дополнительное давление от собственного веса ростверка:
. Принимаем 2 сваи и располагаем их из конструктивных соображениях на расстоянии 18 м в осях друг от друга.
М - расчетный изгибающий момент в уровне обреза фундамента;
n – число свай в кусте;
Условие выполняется поэтому конструируем ростверк для фундамента из 2 свай.
Принимаем ростверк с одной ступенью высотой 450 мм размерами в плане 3 х 12 м. Материал ростверка - бетон кл. В15.
Вусл=22 м; Lусл=40 м. А=88 м2
Расчетное сопротивление грунта по формуле 7 1
; - коэффициенты условия работы (по СНиП(1))
- коэффициенты (по СНиП(1))
Среднее давление под подошвой фундамента
Объём условного фундамента
Вес условного фундамента
Среднее давление под подошвой условного фундамента:
Результаты расчетов сведены в таблице 5. Расчетная схема на рис.9.
Определение стоимости вариантов фундамента.
I. Фундамент мелкого заложения
Устройство фундамента
II. Свайный фундамент l=7 м
Стоимость свай с забивкой
Устройство ростверка
III. Свая оболочка l=7 м
По результатам сравнения стоимости трех вариантов фундамента наиболее экономичным является II тип фундамента. Поэтому для дальнейшего расчета принимаем – свайный фундамент из забивных свай длиной 7 м и сечением 03х03 м.
Свайный фундамент под среднюю колонну (№2).
Нагрузка на обрез фундамента: N=2360 кН М=36 кНм.
Обрез фундамента на отм. –015 м.
Определение глубины заложения ростверка.
Из условия продавливания высота ростверка должна быть >450мм. Принимаем высоту ростверка 450мм. Тогда глубина заложения ростверка d1=105 м.
Принимаем сваи длиной 7 м и сечением 30х30 см.
Несущая способность висячей сваи определяем аналогично предыдущему типу по формуле:
Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи определяем по табл.VI.1 приложения VI [3]: R=7300 кПа .
- площадь ростверка (a=3d=0.9 м d=03 м – размер поперечного сечения сваи );
. Принимаем 4 свай и располагаем их на расстоянии 09 м в осях друг от друга.
Условие выполняется поэтому конструируем ростверк для фундамента из 4 свай.
Принимаем ростверк с одной ступенью высотой 450 мм и размерами в плане 15х15 м. Материал ростверка - бетон кл. В20.
Свайный фундамент под угловую колонну (№3).
Нагрузка на обрез фундамента: N=1280 кН М=206 кНм.
. Принимаем 2 сваи и располагаем их на расстоянии 09 м в осях друг от друга.
Условие не выполняется поэтому принимаем nc=4
СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений Госстрой СССР. М.: Стройиздат 1986. 40 с.
СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР 1986. 48 с.
Берлинов М.В. Ягупов Б.А. Примеры расчета оснований и фундаментов. М.: Стройиздат 1986. 173 с. ил.
Потапов С.Н. Механика грунтов основания и фундаменты. Методические указания к выполнению курсового проекта. – СГТУ 1992. 27 с.
Далматов Б.И. механика грунтов основания и фундаменты. – 2-е изд. перераб. п доп. – Л.: Стройиздат Ленинградское отд-ние 1988. – 415 с. ил.
Ведомость курсового проекта