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

30 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

30925. Межполушарные взаимоотношения 27.5 KB
  Абстрактное мышление и сознание связаны с левым полушарием а конкретно чувственное мышление с правым полушарием. А Правое полушарие осуществляет обработку всей поступившей информации одновременно синтетически по принципу дедукции при этом лучше воспринимаются пространственные и относительные признаки предмета; Б Левое полушарие проводит обработку поступившей информации последовательно аналитически по принципу индукции лучше воспринимаются абсолютные признаки предмета и временные отношения. А Правое полушарие обуславливает более...
30926. Анализаторы 60 KB
  Суживающаяся воронка слой фоторецепторов 130 млн. По горизонтали в каждом слое различные свойства рецепторов в сетчатке палочки и колбочки; в свою очередь колбочки подразделяются на воспринимающие красный зеленый и фиолетовый цвет. Адаптация рецепторов. Некоторые рецепторы кроме обычной чувствительной иннервации по которой сигналы от рецепторов поступают в мозг получают эфферентные волокна.
30927. Зрительный анализатор 43 KB
  Строение и функции оптической системы глаза. Изза этого происходит преломление световых лучей внутри глаза. Преломляющая сила для здорового глаза для рассмотрении на далеких расстояниях составляет 59 D а при рассмотрении близких предметов 705 D. Обеспечивает приспособление глаза к ясному видению предметов расположенных на различном расстоянии.
30928. Топология. Функциональный анализ. Учебник 6.26 MB
  Слово «топология» относят ныне к двум разделам математики. И изначально для каждого из них имелись свои определения при слове «топология». Одну топологию, родоначальником которой был Пуанкаре, называли долгое время комбинаторной, за другой (у истоков ее были исследования Кантора) закрепилось название общей или теоретико-множественной
30929. Гідрогазодинаміка. Курс лекцій 5.25 MB
  Метою вивчення дисципліни ”гідрогазодинаміка” є засвоєння студентами понять і законів гідравліки і газодинаміки та застосування їх надалі у процесі вивчення спеціальних дисциплін та проведення необхідних інженерних розрахунків. Предмет ”Гідрогазодинаміка” базується на дисциплінах ”Вища математика”, ”Фізика”, ”Теоретична механіка”, ”Прикладна механіка”, ”Термодинаміка”
30930. Финансы и кредит. Конспект лекций 1.74 MB
  Размер процентной ставки зависит от ряда объективных и субъективных факторов: общего состояния экономики, в том числе денежно кредитного рынка, кратковременных и долгосрочных ожиданий его динамики, вида сделки, ее валюты, срока кредита и т.д.
30931. Проектирование информационных систем (ИС) CASE средствами 638.5 KB
  Современные крупные проекты ИС характеризуются как правило следующими особенностями: сложность описания достаточно большое количество функций процессов элементов данных и сложные взаимосвязи между ними требующая тщательного моделирования и анализа данных и процессов; наличие совокупности тесно взаимодействующих компонентов подсистем имеющих свои локальные задачи и цели функционирования например традиционных приложений связанных с обработкой транзакций и решением регламентных задач и приложений аналитической обработки...
30932. Філософія та соціологія 410 KB
  Комунікативна повсякденна практика, навколо якої утворюється життєвий світ, забезпечується спільною грою культурного відтворення, соціальної інтеграції та соціалізації, яка в цій практиці укорінена. Життєвий світ як результат соціалізації, тобто структурованості суспільними і культурними зв’язками.
30933. Проектная деятельность на уроке английского 25.65 KB
  Проектная методика позволяет вести индивидуальную работу над темой которая вызывает наибольший интерес у каждого участника проекта что несомненно влечет за собой повышенную мотивированную активность учащегося. В основе проекта лежит какаято проблема. Структурирование содержательной части проекта; 5. Предполагает собой наличие выходной информации по данному проекту причем результат данной деятельности может быть различным в зависимости от индивидуальных возможностей или способностей участников проекта.