Проектирование столбчатого фундамента

Чертеж ОиФ Мой.cdw

Эпюра дополнительного
Сборный железобетонный
инженерно-геологический резрез
Инженерно-геологический разрез
Вспомогательная эпюра

КаПа ОиФ.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Ижевский Государственный Технический Университет»
Кафедра «Ракетостроение»
Пояснительная записка
по выполнению курсового проекта
по дисциплине: Основания и фундаменты
тема: «Проектирование столбчатого фундамента»
Песок средней крупности средней плотности (е=065)
Суглинок мягкопластичный (IL = 06; е = 075)
Глина тугопластичная (IL = 05; е = 026)
Спроектировать столбчатый фундамент под колонну крайнего ряда однопролетного промышленного здания. Сечение колонны 600х400. Каркас железобетонный кран грузоподъемностью Q=50тс. Сетка колонн 6х18.Город строительства – Чита. Грунтовые воды на глубине 16м. Стены кирпичные 510 мм.
Техническое задание. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .стр.2
Инженерно-геологические условия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .стр.4
Сбор нагрузок. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .стр.4
Расчет столбчатого фундамента
1. Определение глубины заложения фундамента. . . . . . . . . . . . . . . . . . .стр.5
2. Определение размеров подошвы фундаментов наружной стены .стр.7
3. Проверка прочности подстилающего слоя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .стр.9
4. Расчёт оснований по несущей способности . стр.11
Список используемой литературы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .стр.12
Инженерно-геологические условия
Место расположения объекта: г. Чита
Климатический район: I
Вес снегового покрова для IV района – 80 кгм2
Расчетная температура наружного воздуха -38 0С
Климатическая зона: сухая
Класс ответственности здания: II
Степень огнестойкости: II
Размеры здания в плане: 6х18 м
Грунтовые воды на глубины 16 м.
Таблица нормативных и расчетных характеристик грунтов
Габаритные размеры здания в плане по осям колонн составляют 6×18 м. Стены кирпичные толщиной 510 мм. Здание бесподвальное.
Сбор нагрузок на колонну крайнего ряда.
Постоянные нагрузки.
Площадь грузовой площадки А=60*90=540м
Количество этажей n=1
Нормативная нагрузка
Коэффициент надежности γf.
Расчет нагрузки РР=γfРн
на единицу площади кПа.
от грузовой площадки РН=р*А
4 кН – вес колонны [12]
жб подкрановая балка
75 кН – вес балки [13]
жб фундаментная балка
кН – вес фунд-ной балки [8]
(025*126*60)*18=6804
Сумма нагрузок NI=970705 кН.
Сумма нагрузок NII=86243 кН.
Расчетные снеговые нагрузки на колонны:
где S0 – нормативный вес снегового покрова принимаю по табл. 4 [4] S0=07 кПа;
– коэффициент зависящий от профиля кровли принимаю по прил. 3 [4] =1;
А – грузовая площадка на колонну А=6·9=54 м2 – для крайних колонн;
γf – коэффициент надежности по снеговой нагрузке γf=14 [4];
γn – коэффициент сочетания нагрузок γn=095 [4];
NS =07·1·54·14·095=10055 кН – для крайних колонн.
Для заданного мостового крана грузоподъемностью Q=50 т и пролета 18 м имеются следующие данные: максимальное нормативное давление одного крана Fn=165 кН вес тележки Gt=53 кН общий вес крана Ggr=250 кН; ширина крана К=4400 мм. При расчете на действие двух кранов среднего режима работы нагрузку от них следует умножать на коэффициент сочетаний φ=085. Коэффициент надежности по нагрузке γf=11 [4]. Расчетное максимальное давление на колонну от двух сближенных кранов определяют по линии влияния давления на колонну:
где у1 у2 у3 – расстояние принимаемые по линии влияния (рис. 1) у1=1 у2=0267 у3=0685.
Горизонтальная нагрузка от поперечного торможения тележки кранов распределяемая поровну на все колеса с одной стороны крана:
расчетное горизонтальное давление на колонну:
Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки gn на высоте z над поверхностью земли:
где g0 – нормативное значение ветрового давления;
k – коэффициент учитывающий изменение ветрового давления по высоте;
сl – аэродинамический коэффициент.
Для II-го района и местности типа В: g0=030 сl1=-015 – с наветренной стороны сl2=-085 – с заветренной стороны.
на отметке 10 м коэффициент k=100;
на отметке 20 м коэффициент k=125;
коэффициент k на отметке +126 м:
На участке выше отметки +126 м заменяем трапециевидную нагрузку на прямоугольную тогда средний коэффициент:
где k1 – коэффициент на отметке +126 м
k – приращение коэффициента выше отметки +126 м.
Расчетная ветровая равномерно распределенная нагрузка на колонны поперечной рамы до отметки +126 м (увеличением ветровой нагрузки на участке 08 м выше отметки +10 м ввиду малости пренебрегаем):
где γf – коэффициент надежности по нагрузке γf=14 [4];
с наветренной стороны
с заветренной стороны
Суммарная сосредоточенная сила на уровне верха колонны от ветровой нагрузки на стеновые панели расположенные выше отметки +126 м:
Сила приложенная к подошве фундамента:
где Nпост – постоянная нагрузка на колонну Nпост=970705 кН;
NS – снеговая нагрузка NS =10055 кН;
W – ветровая нагрузка W=18812 кН;
N=970705+100548+3011+18812=1391165 кН – для крайних колонн.
Момент для крайней колонны:
М=W·e1+Dmax·e2-NC·e3
где W – ветровая нагрузка W=18812 кН;
NC – нагрузка создаваемая от стены здания NC=74844 кН;
e1 – эксцентриситет для ветровой нагрузки e1=156 м;
e2 – эксцентриситет для нагрузки от мостового крана e2=09 м;
e3 – эксцентриситет для нагрузки создаваемой от стены здания e3=0705 м;
М=18812·156+3011·09-74844·0705=3681 кН·м.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ
Расчет фундамента под колонну.
Проектируемое здание – однопролетный производственный корпус с шириной пролета 18 м в г. Чите.
Габаритные размеры здания в плане по разбивочным осям составляют 18×60 м. Отметка планировки поверхности земли для промышленных зданий составляет - -015 м.
Высота основного блока здания от спланированной поверхности земли составляет 156 м. Пролет здания оборудован мостовым кранам.
Максимальная нагрузка на фундамент внутренней колонны по оси «Б» имеющей поперечное сечение 60*40см составляет 139116 кН.
Абсолютная отметка планировки земли принимаю как Hпл вертикальной планировки строительной площадки DL=(1245+124+124+1235)4=124 м.
Площадка строительства сложена песчаным грунтами мощностью слоя 19 м подстилаемые песок средней крупности мощностью слоя 42 м. На глубине 79 м залегает тугопластичная глина.
1.Определение глубины заложения фундамента
Тип фундамента – отдельно стоящий монолитный стаканного типа внецентренно нагруженный.
В соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» нормативная глубина заложения фундамента:
Mt-безразмерный коэффициент численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур (Σ Tf) за зиму в данном районе принимаемых по СНиП 23-01-99 «Строительная климатология»
d0- глубина промерзания при (Σ Tf)=1 0С принимаемая равной м для суглинков и глин-023; супесей песков мелких и пылеватых-028;
dfn=d0х=028+=237 м. – нормативная по региональным нормам в песчаных грунтах для г. Чита
Расчётная глубина сезонного промерзания:
где dfn – нормативная глубина промерзания;
kh – коэффициент учитывающий влияние теплового режима сооружения: для наружных фундаментов отапливаемых сооружений по табл. 1 СНиП 2.02.01-83*. kh принят равным 06.
df=khхdfn=06237=142 м.
С учетом конструктивных особенностей глубину заложения фундамента принимаем 21 м.
Тип подколонника с учётом размеров поперечного сечения колонны – Б с размерами в плане 1200х1200мм.
Рис.1. Сечение монолитного фундамента под колонну крайнего ряда.
В качестве несущего слоя основания принимаем песок средней плотности.
2. Определение размеров подошвы фундаментов наружной стены
Определяем предварительные размеры фундамента в плане условно считая что фундамент центрально-нагружен и имеет квадратную форму
Учитывая внецентренное приложение нагрузки по рекомендациям для определения длины подошвы фундамента увеличиваем размер до 20% на основании этого принимаем l=24м. Т.о. по номенклатуре модульных монолитных фундаментов для ПЗ предварительно принимаем марку ФБ6-1 lxb=24х21м (приложение 3 таблица12).
Определяем расчётное сопротивление грунта основания по формуле:
R==1.31.01.0[08412.118.5+4371.518.5+692]=2942 кПа
где =1 т.к. здание классифицируется как имеющее гибкую конструктивную схему;
к=10 – прочностные характеристики (с и ); при величине угла внутреннего трения несущего слоя основания =26 безразмерные значения коэффициентов М=084; Мq=437; Мс=69 определяем по приложению 1 табл.7;
db=0 – т.к. отсутствует подвальное помещение.
Определяем величину абсолютного эксцентриситета в направлении оси х в уровне подошвы фундамента
Вес грунта на плитную часть фундамента
Относительный эксцентриситет:
х = ехl = 02624 = 010 u=01 – для зданий с кранами условие выполняется следовательно действующий эксцентриситет в пределах нормы.
Определяем форму эпюры контактных давлений
ех=026мl=0.4м следовательно форма эпюры контактных давлений – трапециевидная.
Определяем величину абсолютного эксцентриситета в направлении оси у в уровне подошвы фундамента
Форма эпюры контактных давлений под подошвой фундамента - трапециевидная т.к. у=еуb=00621=003и=14.
Так напряжение под подошвой фундамента – в угловых точках:
pma контактное давление допустимо.
pm pcр=2502 кПаR=2942 кПа – условие выполняется оставляем ранее принятые размеры фундамента 21х24м.
Расчёт оснований по деформациям
Рис.2. К определению осадки основания методом эквивалентного слоя
Осадка методом эквивалентного слоя определяется по формуле:
где - мощность эквивалентного слоя;
=119 – коэффициент эквивалентного слоя приложение 1 таблица 19;
mvm- средний коэффициент относительной сжимаемости
Мощность сжимаемой толщи основания
Дополнительное давление под подошвой фундамента составит:
Определяем коэффициенты сжимаемости каждого слоя входящие в сжимаемую толщу в зависимости от модуля деформации:
; =07426000=0000029кПа-1;
для песка средней крупности средней плотности
для суглинка мягкопластичного
осадка не превышает предельно допустимую.
3. Проверка прочности подстилающего слоя
Так как модуль деформации подстилающего грунта (суглинок мягкопластичный) меньше модуля деформации несущего слоя грунта необходима проверка прочности подстилающего слоя:
Ро=223 кПа; по прил.1 табл.8 определяем коэффициент
Дополнительное напряжение на кровле слабого слоя:
Природное напряжение(от собственного веса грунта) на кровле слабого слоя:
Т.к. песок средней крупности средней плотности находится ниже УПВ то определяем удельный вес грунта во взвешенном состоянии:
Суммарное напряжение на кровле слабого слоя составит:
Условная ширина подошвы фундамента опирающаяся на кровлю слабого слоя:
Расчётное сопротивление слабого грунта:
Rсл=111010[0431709971+2735951521+53125] = 45035 кПа
Рис.3 К проверке прочности подстилающего слоя.
кПа Rz = 45035 кПа. Прочность подстилающего слоя достаточна следовательно размеры фундамента подобраны верно.
4. Расчёт оснований по несущей способности.
Приведённые размеры по подошве фундамента:
Коэффициенты формы подошвы фундамента:
Угол наклона к вертикали равнодействующей внешней нагрузки на основание:
Проверяем условие: где 047 (прил.1 табл.18) условие выполняется следовательно дальнейший расчёт проводим по формуле:
Вертикальная составляющая силы предельного сопротивления основания для Nс=2144.
; F=1261212 = 151344 кН 10387264115 = 33675 кН условие выполняется устойчивость основания обеспечивается при принятых размерах фундамента.
Список используемой литературы
СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия.
СНиП 23-01-99 Строительная климатология.
СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений.
Е. И Примакина. Фундаменты мелкого сложения. Свяйные фундаменты. Методическое пособие к выполнению курсового и дипломного проектирования по дисциплине «Основания и фундаменты» для студентов очной и заочной форм обучения специальности 290300 «Промышленное и гражданское строительство».- Кострома: КТСХА 2006.- 85 с.
Лекции по дисциплине «Основания и фундаменты».