3385

Проектирование фундаментов производственных зданий

Курсовая

Архитектура, проектирование и строительство

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ - тип объекта – производственное здание с подвалом и гибкой конструктивной схемой    - район строительства – г. Магнитогорск; -величины нагрузок на фундаменты представлены в табл. 1. Таблица 1 Величины нагрузок...

Русский

2012-10-31

606.5 KB

32 чел.


1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

- тип объекта – производственное здание с подвалом и гибкой конструктивной схемой   

- район строительства – г. Магнитогорск;

-величины нагрузок на фундаменты представлены в табл. 1.

Таблица 1

Величины нагрузок на фундаменты

фундамента

N0II, кН

(n0II), кН/м

M0II, кН м

Fh,кН

1

1910

-140

-210

2

363

-

-

3

415

125

-

4

1050

220

16

5

1730

-

-


2. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА УСЛОВИЙ ПЛОЩАДКИ

   СТРОИТЕЛЬСТВА

Характеристика  слоев представлена в табл. 2.1. Грунтовые воды находятся на глубине 4,8 м.

Таблица 2.1

Характеристика залегающих грунтовых слоев

Толщина

слоя, м

Номера

ИГЭ

Вид

грунта

s,

кН/м3

,

кН/м3

,

L,

р,

II,

град

СII,

кПа

Е,

МПа

H1 = 4,6

H2 = 3.3

H3  > 10

ИГЭ 14

ИГЭ 20

ИГЭ 30

Глинистый

Глинистый

Песок крупный

26,9

26,6

26,6

19,2

17,5

20

28

44

24

36

46

-

22

30

-

20

8

38

20

7

-

13

4

30

Определяем физическое состояние указанных в таблице 2.1 грунтов.

- ИГЭ 14. Грунт глинистый.

 Число пластичности  Ip = L - р = 36 – 22 = 14 %;

 Показатель текучести  IL = (  - р) / Ip = (28 - 22) / 14 = 0,428.

Грунт – суглинок тугопластичный [1, табл. 1.3, 1.4].

- ИГЭ 20. Грунт глинистый.

 Число пластичности  Ip = L - р = 46 – 30 = 16 %;

 Показатель текучести  IL = (  - р) / Ip = (44 - 30) / 16 = 0,88.

Грунт – суглинок мягкопластичный.[1, табл. 1.3, 1.4].

- ИГЭ 30. Песок  крупный.

 Коэффициент пористости  

 Степень влажности   

Грунт – песок рыхлый, насыщенный водой. [1, табл. 1.1, 1.2].

Определим  глубину заложения фундаментов по глубине сезонного  промерзания .Место строительства г.Магнитогорск. Полы по грунту. По карте определяем нормативную глубину промерзания  1,95 м.

Расчетная глубина промерзания

где kf = 0,6 [полы на грунте ,t=15 0 C].

        Глубина расположения подземных вод dw=4,8 м >df+2=1.17+2=3,17 м

        Грунт-суглинок с JL=0,43,глубина заложения должна быть не менее расчетной глубины промерзания

Расчетное сопротивление, залегающих в грунте слоев, определяется по общей формуле

Допустим что здание имеет жесткую конструктивную схему .Отношение длины здания к его высоте L/H=36/30=1,2.

Таблица 2.2

Значения величин необходимых для вычисления R0i

Вид грунта

по подошве

γC1

γC2

φ11

Mγ

Mq

MC

γII,

кН/м3

γ/II,

кН/м3

d,

м

cII,

кПа

Суглинок

1,2

1,1

20

0,51

3,06

5,66

19,2

19,2

1,17

20

Суглинок

1,0

1,0

8

0,14

1,55

3,93

17,5

19,2

4,6

7

Песок

крупный

1,4

1,4

38

2,11

9,44

10,80

10,07

14,59

7,9

-

Выводы:

1.Все слои пригодны в качестве основания.

2.При отсутствии  других ограничений целесообразно выполнить фундаменты с минимальной глубиной заложения ,равной 1,17 м.

Рис.2.Расчетная схема для определения расчетного сопротивления грунтов.


        3. РАЗРАБОТКА ВАРИАНТОВ ФУНДАМЕНТОВ

3.1. Расчет отдельного фундамента  на естественном основании

3.1.1. Предварительная компоновка подземной части

Проектируем отдельный монолитный фундамент. Расстояние от пола подвала до обреза фундамента – a = 0,15 м. Отметка пола подвала 3,0 м. Тогда глубина заложения подошвы составит:

Минимальная высота фундамента:

                                                 

Полученную высоту фундамента  увеличиваем до величины кратной 300 мм.

В итоге глубина заложения  фундамента  от уровня пола первого этажа

3.1.2. Определение размеров подошвы отдельного фундамента под колонну

Исходные данные.

Нагрузки по обрезу фундамента:

N0II =1910 кн; M0II=140 кНм; F0II=210 кН.

Высота фундамента Hf = 0,9 м; глубина подвала =3 м.

Конструктивная схема здания - гибкая.

Удельный вес материала пола равен 22 кН/м3.Схема фундамента показана на рис.3.1.

Площадь подошвы фундамента

где γ = 17 кН/м3- среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его уступах .

Примем отношение сторон подошвы η = l/b = 1,4, тогда

Принимаем размеры кратным 0,3 м, l = 3,9 м, b = 2,7 м.

При определении расчетного сопротивления характеристики грунта под подошвой усредняются на глубину, равную b/2. Величины φII  и сII  принимаются для первого слоя без корректировки, а II принимается усредненной на глубину 1,35 м. Так как уровень подземных вод находится на уровне 4,8 м ниже уровня земли, т.е. ниже подошвы ,то взвешивающего действия воды не учитываем.

Расчетное сопротивление грунта R при вычисленной ширине b и с учетом глубины подвала

здесь d1=0,95+0,1∙17,0/19,2=1,038 м

Среднее давление по подошве фундамента

Недогрузка составляет 42%.

Примем  новые размеры, l = 3,0 м, b = 2,1 м, тогда

Недогрузка составляет 14,3%.

Для проверки краевых напряжений определим эксцентриситет

, здесь   

Максимальное давление давления под краем фундамента

Минимальное давление под краем фундамента

3.2. Проектирование песчаной подушки для отдельного фундамента.

В качестве материала песчаной подушки примем песок средней крупности с R0=400 кПа и =18,8 кН/м. Предварительная высота подушки hп=1 м.

Песок подушки рассматривается как несущий слой; по величине условного расчетного сопротивления песка определяем площадь подошвы фундамента

Примем отношение сторон подошвы η = l/b = 1,4, тогда

Принимаем размеры кратным 0,3 м, l = 2,7 м, b = 2,1 м.

Среднее давление по подошве фундамента

Максимальное давление давления под краем фундамента

Дополнительное давление на уровне подошвы фундамента

     

Дополнительное давление на суглинок на уровне низа песчаной подушки

где α = 0,786 [2, прил. 2, табл. 1] при η =1,4 и ξ = 2/2,1=0,95.

Площадь условного фундамента

a= (2.7-2.1)/2=0,3

Ширина подошвы условного фундамента

Напряжение от собственного веса грунта на глубине 4,55 м

Полное напряжение на слабый слой

Уточняем значение расчетного сопротивления подстилающего (слабого) слоя:

           где d1 = 1,95+0,1∙22/19,2=2,065 м;

Размеры песчаной подушки понизу:

bп=2,1+4,6∙0,9∙tg45=6,24 м,

Lп=2,7+2∙0.9∙tg45=4,5 м.

3.3.. Определение ширины ленточного фундамента под несущие стены здания

Нагрузка на 1 м ленточного фундамента:

n0II =363кн;

Ширина фундаментной подушки

Примем b=2,0 м.

3.4Определение размеров подошвы отдельного фундамента под колонну

Нагрузки по обрезу фундамента №3

N0II =415 кн;.

глубина заложения =1,17 м.

Конструктивная схема здания - гибкая.

Удельный вес материала пола равен 22 кН/м3.

Площадь подошвы фундамента

где γ = 17 кН/м3- среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его уступах .

Примем отношение сторон подошвы η = l/b = 1,4, тогда

Принимаем размеры кратным 0,3 м, l = 1,8 м, b = 1,2 м.

Нагрузки по обрезу фундамента №4

N0II =1050 кн;.

глубина заложения =1,17 м.

Конструктивная схема здания - гибкая.

Удельный вес материала пола равен 22 кН/м3.

Площадь подошвы фундамента

где γ = 17 кН/м3- среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его уступах .

Примем отношение сторон подошвы η = l/b = 1,4, тогда

Принимаем размеры кратным 0,3 м   l =2,7 м, b = 1,8 м.

3.5.Расчет свайного фундамента под колонну

Нормативные нагрузки на фундамент :

N=1910 кН; М0II=140 кНм  ;F=210 кН;

Глубина подвала от уровня планировки -3м. Высота ростверка -0,9м;

Для расчета несущей способности  примем усредненный  коэффициент надежности по нагрузке , равный 1,2.

Расчетные  нагрузки:

-продольная сила на уровне обреза ростверка

кН;

-изгибающий момент на уровне подошвы ростверка

Верхний обрез ростверка принимаем на 0,15 ниже уровня пола подвала ,тогда глубина заложения  ростверка от уровня планировки dp=3,55 м.

Сваю заглубляем в надежный 3-й слой  на 2м,несущий слой грунта –песок крупный. Примем железобетонные  забивные сваи квадратного сечения  С8.0-30 .Длина сваи 8м,сечение -30x30 см.Расчетная длина сваи  будет около 7,5м.

Расчет по 1-ой группе предельных состояний.

 Определяем несущую способность сваи по грунту (рис.2).На глубине 11,05м.  расчетное     сопротивление      под нижним концом сваи  R=7805 кПа.

Расчетные сопротивления по боковой поверхности свай:

                               Для суглинка, с

                                              

                               Для суглинка, с

                                         

                                                                        

                                        

                                        

Недогрузка, допускаемая на сваю  

Количество свай в кусте определяется по формуле:

                                                                  

шт.

Принимаем  4 сваи.

Конструируем ростверк .Размеры подошвы принимаем кратными 300мм. Lp=1,5м,  bp=1,5 м.

Вес ростверка и грунта на его уступах

кН;

Средняя нагрузка на сваю:

Максимальная нагрузка на наиболее нагруженные сваи

Перегрузка

Принимаем сваю С9-30 длиной 9м.

    

    

;

кН

Принимаем сваю С10-30 длиной 10м.

    

    

;

кН

Недогрузка

Оставляем длину сваи 10м и количество свай в кусте -4шт.

Расчет по 2-ой группе предельных состояний

Определим размеры условного фундамента

-средний угол внутреннего трения

-размеры условного фундамента

-среднее значение удельного веса грунта

-Общий вес свай кН

-среднее давление от нормативных нагрузок по подошве условного фундамента

      -Расчетное сопротивление грунта

При проверке по 2-ой группе предельных состояний должно выполниться условие:

- условие выполняется.

4.ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ ФУНДАМЕНТОВ.

Выбор окончательного типа фундамента производится на основе сравнения их технико-экономических показателей .Решение о выборе того или иного варианта принимается прежде всего, на основе сравнения стоимости устройства одного фундамента под колонну.

Сравнительную оценку вариантов можно произвести на основе показателей, приведенных в табл.3.3

Таблица 3

Наименование работ

Стоимость единицы объема,руб(в ценах 1984г.)

1 вариант (на естественном основании)

2 вариант(на песчаной подушке)

3 вариант (свайный)

Объем

Стоимость

Объем

Стоимость

Объем

Стоимость

1.Разработка грунтов

3-60

А∙d

80,51

А∙d

80,51

А∙d

28,76

2.Устройство подготовки под фундаменты

27-30

0,1∙А

17,20

0,1∙А

17,20

0,1∙А

6,143

3.Устройство железобетонных фундаментов и ростверков

31-00

Объем фундамента

175,77

Объем фундамента

175,77

Объем ростверка

62,78

4.Устройство песчаной подушки

7-20

-

-

Объем песчаной подушки

202,18

-

-

5.Погружение железобетонных свай

88-40

-

-

-

-

Объем свай

318,24

       Итого

273,48

448,31

415,92

Принимаем фундамент  на естественном основании.

5.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ФУНДАМЕНТОВ

Исходные данные:

- размеры сечения колонны  – 400 × 600 мм;

- бетон фундамента В 12,5 (Rbt = 0,66 МПа = 660 кПа).

Размеры сечения подколонника:

-

-

Размеры принимаем кратными 0,3 м, т.е. huc = 1200 мм, buc = 900 мм.

-глубина стакана  hd = 400 + 50 = = 450 мм.

-ширина подошвы b=2.1 ,длина подошвы  L=3м.

-нормативное значение  продольной силы N02=1910кН;

-максимальное краевое давление Pmax.2=468,22кПа;

Определяем приближенно максимальное краевое давления от расчетных значений нагрузок при γf = 1,2 без учета веса фундаментов и грунта на его уступах.

Определяем минимальную рабочую высоту h0 плитной части из условия продавливания

где

     

     

Так как h0 = 0,465 м < сb = 0,6 м, то уточнение не требуется .

Тогда высота плитной части будет равна

где a – толщина защитного слоя при щебеночной подготовки равна 70 мм.

Принимаем H0 равным 0,6 м. Плитную часть конструируем из двух ступеней .

Максимальный вынос нижней ступени из условия прочности на продавливание

Принимаем с1=300,с2=600мм.

В полученном фундаменте  пирамида продавливания будет идти от дна стакана      .следовательно ,необходима проверка фундамента по второй схеме.

Сделаем проверку на продавливание дна стакана:

Проверим условие

Прочность на продавливание дна стакана обеспечена.Проверка на раскалывание уже не нужна.

 

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСАДКИ МЕТОДОМ ПОСЛОЙНОГО СУММИРОВАНИЯ

Исходные данные :

-ширина подошвы равна 2.1м, длина 3м

-среднее давление по подошве

-глубина заложения dn =3,55м.

-удельный вес грунта выше подошвы γ’=19,2кН/м

Расчетная схема представлена на рис. 3.4.

1) Напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента

Условно разделим грунтовый массив под подошвой фундамента на однородные по сжимаемости участки толщиной hi = 0,4 × b = 0,4 × 2,1 = 0,84 м

Точка 1

Дополнительное напряжение

Напряжение от собственного веса грунта

Точка 2

Среднее дополнительное напряжение по слоям :

    Слой 1.

Слой 2.

Для остальных точек напряжения определяются аналогично.Результаты расчета  представлены в табл.6.1.

Ширина подошвы меньше 5,поэтому нижнюю границу сжимаемой толщи определяем из условия  σzp=0.2∙σzg. Это условие выполняется  в точке 9 σzp,9 = 25,72 кПа < 0,2 × σzg,9 = 33,68 кПа , поэтому ее можно принять за нижнюю границу сжимаемой толщи.

Таблица 6.1

Значения величин необходимых для определения осадки

Номер

точки

zi,

м

hi,

м

σzg,i,

кПа

0,2× σzg,i ,

кПа

z / b

α

σzp,i ,

кПа

σ,i ,

кПа

,

кПа

1

2

3

4

5

6

7

8

8

9

0

0

0,84

0,21

0,63

0,84

0,84

0,84

0,15

0,69

0,84

68,16

13,63

0

1

325,6

68,16

273,88

207,63

166,94

110,31

78,87

45,7

36,3

31,15

23,68

1

0,84

84,29

16,8

0,8

0,848

276,1

57,79

2

1,05

88,3

17,66

1

0,765

249,08

52,14

3

1,68

99,4

19,88

1,6

0,532

173,2

36,26

4

2,52

114,1

22,82

2,4

0,325

105,82

22,15

5

3,36

128,8

25,76

3,2

0,210

68,38

14,31

6

4,2

143,4

28,68

4

0,145

47,21

9,88

7

4,35

146,07

29,21

4,14

0,137

44,61

9,34

8

5,04

156,14

31,23

4,8

0,105

34,18

7,16

9

5,88

168,4

33,68

5,6

0,079

25,72

5,38

Определяем осадку фундамента


Список использованных источников

  1.  Каримов Р.М. Проектирование фундаментов. Примеры расчетов: учебное пособие. – Магнитогорск: МГТУ, 2007.
  2.  СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. – М.: Госстрой СССР, 1995.


EMBED AutoCAD.Drawing.17  

EMBED AutoCAD.Drawing.17  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

28905. Общественно-политические процессы в СССР в 1945—1985 гг. 44 KB
  Центр власти перемещался в секретариат ЦК КПСС т. ЦК КПСС стал превращаться в коллективный орган. они предприняли попытку сместить Хрущева с поста Первого секретаря ЦК КПСС. В дальнейшем власть все более концентрировалась в руках Первого секретаря ЦК КПСС.
28906. Социально-экономическое положение страны (1945—1984 гг.) 43 KB
  Социальноэкономическое положение страны 1945 1984 гг. Жилой фонд страны вырос за годы семилетки 19591965 на 40. политическое развитие страны было противоречивым.
28907. Внешняя политика Советского Союза в 1945—1984 гг. 44.5 KB
  Победа в Великой Отечественной войне решающая роль во Второй мировой войне существенно укрепили авторитет СССР его влияние на международной арене. СССР стал одним из создателей Организации Объединенных Наций постоянным членом Совета Безопасности. Трумэн предложил образовать военнополитический союз западных стран создать на границах СССР сеть военных баз развернуть программу экономической помощи европейским странам пострадавшим от фашистской Германии доктрина Трумэна. Реакция СССР была вполне предсказуема.
28908. Цели и этапы перестройки 26.5 KB
  Горбачевым перестройка нашла живой отклик во всех слоях советского общества. Если говорить коротко то перестройка означала: создание эффективного механизма ускорения социально экономического развития общества; всестороннее развитие демократии укрепление дисциплины и порядка уважениек ценности и достоинству личности; отказ от командования и администрирования поощрение новаторства; решительный поворот к науке соединение научно технических достижений с экономикой и многое другое. К началу 1990х годов перестройка завершилась...
28909. Перестройка и распад СССР (1985–1991 гг.) 46.5 KB
  Перестройка и распад СССР 19851991 гг. В стране был введен пост президента первым президентом СССР стал Горбачев. В марте была отменена 6 статья Конституции СССР о руководящей роли КПСС. I Съезд народных депутатов СССР 1989 г.
28910. Внешняя политика в годы перестройки 24.5 KB
  ; XXVII съезд КПСС анализировал перспективы мирового развития исходя из концепции противоречивого но взаимосвязанного по сути дела целостного мира. Было признано что жизнеспособность мирового сообщества в многовариантности развития в его многоликости: национальной духовной социальной политической географической культурной. А поэтому каждая страна должна быть свободна в выборе пути к прогрессу; 5 необходимость отказа от осуществления собственного развития за счет других стран и народов а также учета баланса их интересов поиска...
28911. Человечество в конце XX-начале XXI веков 24 KB
  мир всё в большей степени взаимозависимый столкнулся с угрозой которая может быть предотвращена только общими усилиями. Всё больше и больше кажется что мир должен либо исчезнуть либо выжить как единое целое. Глобальная угроза которую сулит разрушение окружающей среды и истощение материальных и энергетических ресурсов была не первым материальноэнергетическим кризисом с которым столкнулся мир. мир снова застрял в историческом узком месте выбраться из которого можно при помощи новых технологий включая исследования в области...
28912. Становление новой российской государственности 45.5 KB
  Проведенные изменения пришли в противоречие с положениями Конституции РСФСР 1977 года. Ельцин в обращении к гражданам России объявил о введении в стране президентского правления вплоть до принятия новой Конституции. На основании решений референдума Президент приступил к разработке новой Конституции. Верховный Совет данный указ президента признал не соответствующим Конституции и в свою очередь принял решение о смещении президента как нарушившего Конституцию.
28913. Радикальная социально-экономическая модернизация 43.5 KB
  Конкурентный рынок мог утвердиться только на базе частной собственности поэтому необходимо было приватизировать передать в частную собственность значительную часть предприятий ограничить роль государства как хозяйствующего субъекта. Следующим этапом реформ стала приватизация государственных предприятий. Согласно ей было проведено акционирование государственных предприятий 51 акций распределялись между работниками предприятий а остальные поступали в открытую продажу: каждому россиянину выдавался приватизационный чек ваучер стоимостью...