• RU
  • icon На проверке: 14
Меню

Расчет фундамента для экспериментального цеха

  • Добавлен: 24.01.2023
  • Размер: 453 KB
  • Закачек: 0
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Расчет фундамента для экспериментального цеха

Состав проекта

icon
icon Таблица 1.doc
icon Фундаменты 2012.dwg
icon МОЙ ФУНДАМЕНТ ГОТОВО ТОЧНО.docx

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon Таблица 1.doc

Таблица 2. Сводная таблица нормативных значений характеристик грунтов.
Суглинок с чернозёмом
Суглинок светло-жёлтый
Суглинок тёмно-бурый с известняковым включением

icon Фундаменты 2012.dwg

Фундаменты 2012.dwg
ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ
Расчет фундамента здания экспериментального цеха
Разрез 1-1; Варианты фундамента Ф6; Сечение 1-1; План фундаментов; Спецификация фундамента Ф6; Стоимостьфундаментов(руб); 2-2; 3-3; 4-4; 5-5.
Суглинок с черноземом
Суглинок светло-желтый
Суглинок темно-бурый с известняковым включением
Наплавляемая кровля(бикрост)-40мм
Утеплитель МП ПЖ - 200 мм
Обмазочная пароизоляция
Сборные жб плиты - 220 мм
Цементно-песчаянная стяжка-15мм
ВАРИАНТЫ ФУНДАМЕНТА Ф6
СПЕЦИФИКАЦИЯ ФУНДАМЕНТА
Сваи 450х450 2L=7000
Бетонная подготовка из тощего бетона В7
Примечание: q*;1. Расчетная глубина промерзания грунта 1
м; 2. Под фундаментом устраивается песчаная подготовка толщиной 100 мм
СТОИМОСТЬ ВАРИАНТОВ ФУНДАМЕНТОВ (руб. за куб. м)
Асфальтобетон -20 мм
Гидроизоляционный слой-2 слоя
Гидроизола на битумной мастике
Выравнивающая стяжка-20мм
Гидроизоляция обмазка битумной мастикой в 2 слоя

icon МОЙ ФУНДАМЕНТ ГОТОВО ТОЧНО.docx

Анализ исходных данных по надфундаментной конструкции 2
Анализ инженерно-геологических и гидрогеологических условий
площадки строительства 3
1Физико-механические характеристики грунтов .. ..3
2.1Расчет физических характеристик грунта 6
2.2Определение наименования грунта .. ..6
2.3Определение механических характеристик грунта .. .7
Определение глубины заложения фундамента (ростверка) 9
1Определение глубины заложения фундамента .. 9
2Определение глубины заложения ростверка 11
Выбор типов оснований и фундаментов на основании сравнения вариантов 12
1Расчет размеров фундамента мелкого заложения 12
2Расчет размеров свайного фундамента ..14
3Выбор типа фундамента ..17
Конструирование фундаментов 18
Расчет осадок методом послойного суммирования ..19
Список использованной литературы .25
Анализ исходных данных по надфундаментной конструкции
Проектируемый объект (здание экспериментальный цех) находится в г. Орел. Это многоэтажное здание размерами в плане здания 4250030000. Несущими конструкциями здания является железобетонный каркас состоящий из колонн и продольных ригелей. Ограждающими конструкциями служат навесные панели. Одна часть здания имеет 7 этажей – размером в осях 12000×12000. Вторая часть – трехэтажная размеры в осях 18000×12000 под которым запроектирован подвал глубиной 25 м. Третья часть здания имеет размеры в осях 12000×30000 Высота первой части здания +3000 м; высота второй +1500 м; высота третьей +1650 м. Здание чувствительно к неравномерным осадкам.
Рис.1. Проектируемое здание.
Предельно допустимые деформации: максимальная осадка Smaxu=8 см относительная разность осадок sL=0002 крен in - отсутствует [по СНиП 2.02.01-83*)].
Пространственная жесткость и устойчивость многоэтажного каркасного здания достигается защемлением колонн в фундаментах и устройством диафрагм жесткости.
Задача — необходимо запроектировать фундамент Ф6 под колонну (рис.1). Расчет фундамента по материалу не производится.
Усилия на верхнем обрезе фундамента Ф6 приведены в табл. 1
Таблица 1. Усилия в верхнем обрезе фундамента Ф6.
Для расчетов по второй группе предельных состояний (по деформациям основания) в качестве расчетного выбираем сочетание с наибольшей вертикальной составляющей нагрузки т.е. FVII =1050 кН MII =200 кНм FhII =18 кН.
Для расчетов свайных фундаментов по первой группе предельных состояний эти величины необходимо умножить на усредненный коэффициент 12:
FVI =1260 кН MI =240 кНм FhI =216 кН.
Анализ инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства.
Площадка строительства находится в г. Орел. Рельеф площадки спокойный с небольшим уклоном.
2 Физико-механические характеристики грунтов
Для определения инженерно-геологических условий строительства на площадке были пробурены 3 скважины глубинами до 150 м (рисунок 2). При бурении выявлены следующие грунты:
) Культурный слой — мощность колеблется от 03 до 04 м;
) Суглинок с черноземом — мощность слоя от 05 до 08 м;
) Суглинок светло-желтый — мощность слоя от 38 до 41 м
) Глина красно-бурая — мощность слоя от 60 до 68 м;
) Суглинок темно-бурый с известняковым включением — мощность слоя от 34 до 40 м.
Рис.2. Строительная площадка
Залегание слоев согласное. Грунтовые воды обнаружены в четвертом слое слое в глине красно-бурой. Отметка грунтовых вод от 1387 до 1390 м. Геологические изыскания проводились в период наибольшего уровня грунтовых вод. Возможно появление верховодки и дальнейшее поднятие уровня грунтовых вод.
Анализ показывает что все слои кроме первого (культурный слой) являются надежными. Поэтому их прочностные и деформативные свойства позволяют использовать эти грунты в качестве основания.
Возникновение новых геологических процессов (просадка карст) в период эксплуатации сооружения исключается.
На рисунке 2 показан план строительной площадки с привязкой здания. Отметки планировки: DL=1446 м отметка чистого пола 14475 м.
По геологическим колонкам выполним геологический разрез и нанесём на него вертикальные контуры подземной и надземной частей здания (рис. 3)
Рис. 3. Инженерно-геологический разрез I-I. Мгор 1:100 Мвер1:100
Результаты лабораторных определений характеристик грунтов приведены в таблице 2. Испытания проводились по пяти образцам из трех скважин. По исходным характеристикам вычисляем недостающие характеристики. В качестве примера рассмотрим расчёт третьего (сверху) слоя (образец грунта №3).
2.1 Расчет физических характеристик грунта
– Естественная плотность ρ = γII g
где: γII – удельный вес грунта в естественном состоянии кНм3;
g – ускорение свободного падения g = 10
– Плотность в сухом состоянии ρd = ρ (1 + w);
где: W – естественная влажность.
ρd = 2 (1 + 027) = 157 тм3.
– Коэффициент пористости e = (ρs – ρd) ρd;
где: ρs – плотность твёрдых частиц тм3.
e = (275 – 157) 157 = 075
Удельный вес с учётом взвешивающего действия воды:
γsb = (ρs – ρw)*g (1 + e);
где: ρw – плотность воды (100 тм3)
γsb = (275 – 1)*10 (1 + 075) = 10 кНм3.
– Число плотности Jр = WL –
где: WL – влажность на границе текучести;
WP – влажность на границе пластичности.
– Показатель текучести JL = (W – WP) JP
JL = (027 – 02) 02 = 035
– Степень влажности Sz = ( W × ρs ) (e × ρw);
где: ρw = 100 Тм3 – плотность воды.
Sz = (027 * 275) (075 × 1) = 099
2.2 Определение наименования грунта
По ГОСТ 25100-82 определим наименование грунта:
по Jp = 015 – суглинок.
по JL = 04 – тугопластичный.
Полное наименование – суглинок тугопластичный.
2.3 Определение механических характеристик грунта
Механические характеристики определим по СНиП 2.02.01 – 83;
– модуль деформации E = 11 мПа;
– угол внутреннего трения и коэффициент сцепления φ = 210 С = 23кПа;
– расчётное сопротивление Rо = 200 кПа;
Анализ прочностных и деформационных характеристик грунтов приведённых в таблице 2 позволяет сделать вывод что основание можно принимать естественно и в качестве несущего слоя может быть любой начиная с 2 – го.
Наиболее прочным является 4 слой но он расположен глубоко (более 9 м).
Определение глубины заложения фундамента (ростверка)
1 Определение глубины заложения фундамента
Абсолютную отметку подошвы фундамента определяю согласно пп. 2.25-2.33 СНиП 2.02.01-83 исходя из следующих условий:
) По назначению и конструктивным особенностям проектируемого сооружения.
Рис. 4. Определение глубины заложения фундамента с учётом конструктивных особенностей проектируемого здания.
В проекте для Ф6 принята железобетонная колонна сечением 500500 мм.
Для определения глубины заложения фундамента необходимо выполнить схему показанную на рисунке 4.
При проектировании железобетонных колонн верхний обрез фундамента проектируют на 150 мм ниже отметки чистого пола первого этажа или подвала. Зазор между подошвой и днищем стакана – 50 мм. Глубину заделки сборных колонн в стакане фундамента Н3 принимаем равной:
Н3 = 15*hk = 1.5*500 = 750 мм
Абсолютная отметка подошвы фундамента по первому условию:
FL = 1446 - (075+015+005+02) = 14345 м
) По глубине заложения фундаментов примыкающих к существующим сооружениям. Поскольку строительная площадка свободна от застройки то по условию 2 глубина заложения фундамента не определяется т.к. нет никаких ограничений.
) По нагрузкам и воздействиям на основания и инженерно-геологическим условиям местности на которой находиться строительная площадка.
В качестве несущего слоя предварительно выберем суглинок светло-желтый тугопластичный (3–й слой).
По геологическому разрезу (рисунок) определим абсолютную отметку кровли несущего слоя по оси Ф6 –1435м. Величину заглубления подошвы фундамента примем – 12 м. Тогда отметка подошвы:
Определим ориентировочную площадь подошвы фундамента исходя из величины вертикальных нагрузок и значения условного расчётного сопротивления суглинка принятого в качестве основания:
А = FvII R0 = 1050200 = 525 м2.
Величина площади подошвы находится в разумных для практики пределах поэтому суглинок светло-желтый тугопластичный может быть принят в качестве несущего слоя.
) По существующему и проектируемому рельефу застраиваемой территории.
Существующий рельеф строительной площадки спокойный колебания абсолютных отметок небольшое (100 см в пределах плана здания) поэтому ограничений при выборах глубины заложения фундамента нет.
) По глубине сезонного промерзания грунтов. Нормативная глубина сезонного промерзания dfn для г.Орла определяем по схематической карте из СНиП 23.01.99. что составляет 12 м.
Расчётная глубина сезонного промерзания определяется по формуле:
где kn – коэффициент учитывающий влияние теплового режима сооружения определяемый по таблице 1 СНиП 2.02.03.-83 – kn = 048.
Тогда df = 048 · 12 = 058 м.
Абсолютная отметка фундамента по этому условию:
FL = DL – df = 1446 – 058 = 14402
) По гидрогеологическим условиям в период строительства и эксплуатации сооружения.
Уровень грунтовых вод находится более 2-х м ниже несущего слоя. В период эксплуатации здания значительных изменений уровня грунтовых вод не ожидается. Поэтому глубина заложения по этому условию не ограничена.
Сравниваем полученные отметки FL по всем условиям:
условие – ограничений нет.
В качестве расчётной (проектной) принимаем минимальную отметку 1423м. Тогда глубина заложения будет равна:
d = DL – FL = 1446 – 1423 = 23 м.
2 Определение глубины заложения ростверка.
) По конструктивным особенностям проектируемого здания.
Под железобетонную колонну размерами 500500мм предварительно принимаем монолитный ростверк с заделкой головы сваи на 10 см толщиной ростверка 20 см отстоящий от уровня пола первого этажа на 015 м (рисунок). Определим глубину заложения подошвы ростверка.
FL = 1446 – (05 + 01 + 02 + 015) = 14365
) По глубине заложения фундаментов примыкающих сооружений — ограничений нет.
) По инженерно-геологическим условиям строительной площадки глубина заложения ростверка не определяется.
) По рельефу строительной площадки — ограничений нет.
) По глубине сезонного промерзания. Аналогично фундаментам мелкого заложения абсолютная отметка FL = 1442 м.
) По гидрогеологическим условиям — ограничений нет.
В результате сравнения величин отметок в качестве расчетной принимаем минимальную абсолютную отметку подошвы ростверка — 1423 м тогда глубина расположения (заложения) ростверка:
dp= DL — FL = 1446 –1423 = 23 м.
Выбор типов оснований и фундаментов на основании
1 Расчет размеров фундамента мелкого заложения
Размеры подошвы фундамента Ф6 определим методом последовательного приближения.
) Расчет площади подошвы в первом приближении:
А1 = FvII (F0 – 085 · γбет · d) = 1050 (200 – 085 · 25 · 23) = 69 м2
Форму подошвы выбираю квадратной.
Рис.5. Схема действия сил и возможные эпюры контрактных давлений.
) Исходя из ширины подошвы b1=25 м определяю расчетное сопротивление грунта основания [2]:
R =(γc1 * γc2) k * [Mγ * kz * b1 * γII +Mq * d1 * γ1 II +(Mq – 1)* db * γ1 II + Mc * с]
γc1 и γc2 – коэффициенты условия работы принимаются по таблице 3 СНиП 2.02.01. – 83 (γc1 = 12 γc2 = 11).
k - коэффициент принимаемый равным k=11 если прочностные характеристики (γ и c) приняты по таблицам 1–3 прил. 1 СНиП 2.02.01.83.
MγMyMc – коэффициенты принимаемые по табл. 4 СНиП 2.02.01.83. (Mγ = 056; Mq = 324 Mc = 584).
kz – коэффициент принимаемый равным kz = 1 при b 10 м.
b – ширина подошвы фундамента (b = 25 м.);
γII – усреднённое расчётное значение удельного веса грунтов залегающих ниже подошвы фундамента (γII = 20 кНм3).
γ'II – то же для грунтов залегающих выше подошвы фундамента.
γII1 = (h1*γII1 +h2*γII2 ) h1+h2 =(03*173 + 08*182+39*20)5=196 кНм3
- удельные весы грунтов залегающих выше подошвы фундамента
cII – расчётное значение уклонного сцепления грунта заменяющего непосредственно над подошвой фундамента.
d1 – приведённая глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала определяется по формуле: 12
R = (12 * 11) 11 * [056 * 1 * 25 * 20 + 324 * 12*1955 + (324-1) *2*1955+ +584*23] = 39784 кПа.
) Определяю площадь подошвы во 2-м приближении
Az = FvII (R – 085 * γбет * d) = 1050 (39784 - 085 * 25 * 23) = 3 м2
Вычисляю ширину подошвы фундамента:
Принимаю ширину подошвы b1=2 м.Тогда площадь подошвы А=4 м2.
) Вычисляю среднее давление под подошвой фундамента.
P = (FvII + Gф + Gгр) А = ( 1050 + 195+ 27) 4 = 318 кПа.
гдеGф = 085 * d * b2 * γбет = 085 * 23 * 22 * 25 = 1955кН
Gгр = 015 * d * b2 * γгр = 015 * 23 * 22 * 1955 = 27 кН
) Проверим выполнение условий:
а) PR т.е. 31839784. Условие выполняется.
Pmaxmin = ((FvII + Gф + Gгр) А ) ± (MγII + FhII * d) Wx =
8 + ((200 + (18 * 23) 13) = 5037 кПа
где: Wx = b3 6 = 23 6 = 13
Условие Pmax ≤ 12 * R (5037 12 * 39784 = 4774 кПа) - выполняется
Pmin =1323 > 0 – выполняется.
Все условия выполняются размеры площади подошвы принимаем для дальнейших расчётов.
2 Расчет размеров свайного фундамента
Абсолютная отметка подошвы ростверка определена в разделе 3 и составляет 1423 м. Исходя из инженерно-геологических условий выберем тип свай. Выбираем забивные сваи сечением 045×045 м и длиной 7 м. Свайные фундаменты рассчитываются по первому предельному состоянию — по несущей способности. Расчетные нагрузки на верхний обрез фундамента Ф6 были определены в разделе 1.
Рис.6. Схема для определения несущей способности одиночной сваи по грунту.
Для определения несущей способности сваи рисуем расчетную схему (рис. 6). Разделим сваю на 8 частей из условия что длина каждой части не более 2 м. Определяем средние глубины расположения слоев (z1) расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи R = 4600 кПа (таб.7 СНиП 2.02.03.-85).
Расчетную способность забивной сваи определим по формуле:
Ed = γc * (γCR * R * A + u * γcf * f
где: γс – коэффициент условий расчёта сваи в грунте (γc = 1 кНм3)
R – расчётное сопротивление грунтов под сваи в грунте (R = 4600кПа);
A – площадь сечения сваи = 0203 м2
u – периметр сваи (u = 18 м);
γcf γcR – коэффициенты условий работы грунта соответственно на боковой поверхности и под нижним концом сваи (γcf = γcR = 1 кНм2).
Таблица 3. Вычисление несущей способности забивной сваи.
Сопротивление грунта на боковой поверхности f.
Примечания: 1. Значения fi определяются по табл. 2 СНиП 2.02.01-83*
Вычисляем несущую способность сваи:
Ed = 1 * (1 * 4600 * 0203 + 18 * 1 * 33739) = 15411 кН
Определим необходимое количество свай в фундаменте:
где: γk – коэффициент надёжности (γk = 14 п 3.10 СНиП 2.02.03-85.)
n = (14 * 1260) 15411 = 12принимаем 2 сваи
Рис. 7. Расположение свай в фундаменте под колонну и размеры ростверка.
Размеры ростверка в плане Аp= 085 м2.
Принимаем монолитный ростверк.
Определим усилие передаваемое ростверком на сваи:
Gф1 = 12 * Gф1 = 12 * 085 * γбет * Ap * dp =12*085*25*085*058=1257 кН
Gгp1 = 12 * Gгp1 = 12 * 015 * γII * Ap * dp = 12*015*20*085*058= 178 кН
Nd1 = 1260 + 1257 + 178 = 127435 кН
Уточним количество свай исходя из полной нагрузки NdI
n = γk * Nd1 Ed = 14 *127435 15411 = 12 шт
Количество свай остается без изменений.
Определим расчетную нагрузку Ni на максимально нагруженную сваю:
N1 = Nd1 n + (ni=1) * M
где: yi – расстояние от центральной оси ростверка до оси каждой сваи
N1 = 127435 2 + (240 * 06) (062 +062) = 8436 кН
Проверяем условие Ni Fdk:
Условие выполняется следовательно параметры свай и размеры ростверка выбраны правильно.
3 Выбор типа фундамента
Вычислим объемы железобетона относящихся к одному фундаменту. Объем железобетонного фундамента мелкого заложения и ростверка вычислим исходя из величин A и d умножая их на 085 (доля приходящаяся на жб). Объем свай определим по их размерам и количеству.
Общий объём бетона для фундаментов мелкого заложения составит:
Общий объём бетона для фундаментов глубокого заложения составит:
V2=085*085*03+2*0452*7=3052 м3.
Стоимость фундамента мелкого заложения (1 м3 железобетона стоит 650 руб.):
С1 = 7826500=50830 руб.
Стоимость свайного фундамента(1 м3 железобетона стоит 1125 руб.):
С2 =305111250=34335 руб.
Таблица 4. Технико-экономических показателей фундаменты на 1 погонный метр стены.
Стаканный фундамент руб
Свайный фундамент руб
Исходя из стоимости для дальнейшей разработки проекта принимаю свайный фундамент.
Конструирование фундаментов
Фундамент Ф6 под колонну проектирую монолитным с уступами и армированием сеткой укладываемой в нижней их части. Фундамент является жестким рассчитывается в соответствии с методикой предусмотренной для железобетонных изделий на продавливание и на изгиб как плита на упругом основании. Под фундаментом предусмотрена бетонная подготовка толщиной 10 – 15 см из бетона или из утрамбованного в грунт щебня и политого раствором. Защита фундамента от агрессивных вод не предусматривается.
Расчет осадок методом послойного суммирования
Определение осадки основания фундамента из забивных 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 h1 h2
h – глубина погружения свай в грунт считая от подошвы ростверка.
Вусл=18+252*2=686 м; Lусл=252*2 = 504 м.
где: 220 – масса 1 м сваи кг;
– ускорение свободного падения мс2;
- масса острия сваи кг.
Вес грунта в объеме АБВГ:
Давление под подошвой условного фундамента:
Расчетное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента:
где: γс1 =125; γс2 =11; k=1; Мγ=051; Мq=306; Мс=566; kz=1; γII =201 кНм3;
; сII=54 кПа; dz=775 м.
Краевые давления под подошвой фундамента:
где: - момент сопротивления подошвы фундамента.
Вертикальное напряжение от действия собственного веса грунта на уровне подошвы условного свайного фундамента:
Дополнительное давление под подошвой условного фундамента:
Рис.8. Расчетная схема
Таблица 5. Результаты расчета осадки фундамента Ф1 методом послойного суммирования.
Подсчитываю расчетную величину осадки:
Su=8 см - Расчетная величина осадки меньше допустимой следовательно
размеры и глубина заложения фундамента остаются без изменений.
В процессе проектирования фундамента Ф6 были рассмотрены два варианта фундаментов мелкого и глубокого заложения. На основании сравнения вариантов в качестве проектного был принят свайный фундамент глубокого заложения. Расчёт основания этого фундамента методом послойного суммирования показал что фактическая осадка фундамента значительно меньше допустимой для данного здания.
Список использованной литературы
С. В. Сергеев. Основания и фундаменты. Методические указания к выполнению курсового проекта и раздела дипломного проекта. — Орел.: ОрелГТУ 2002.— 50 с.;
СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. — М.: Стройиздат 1985 г.;
СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты. — М.: Стройиздат 1986 г.;
СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия М.: Госстрой 1987.;
ГОСТ 2.105.-95 Общие требования к текстовым документам.;
ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация;
Н. А. Цытович В. Г. Березанцев Б. И. Далматов М. Ю. Абелев. Основания и фундаменты (краткий курс). — М.: Высшая школа 1970. — 384 с.

Рекомендуемые чертежи

Свободное скачивание на сегодня

Обновление через: 6 часов 59 минут
up Наверх