Проект фундамента промышленного здания

Проект фундамента промышленного здания

Введение

фундамент свая грунт основание

Курсовой проект - это самостоятельная расчетно-проектировочная работа в которой студент:

Закрепляет теоретические знания по дисциплине «Геотехника-2»;

Приобретает практические навыки проектирования (расчета и конструирования) оснований и фундаментов промышленных и гражданских зданий;

Приобретает умение пользоваться учебной (учебники, учебные пособия, методические указания), справочной и нормативной (СНиПы, ГОСТы и др.) литературой.

Курсовой проект содержит:

Исходные данные для проектирования;

Анализ инженерно-геологических условий площадки строительства;

Проектирование фундамента мелкого заложения;

Проектирование свайного фундамента;

Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов.

В пояснительной записке курсового проекта приводятся расчеты, расчетные схемы фундаментов и конструктивные чертежи 2-хвариантов фундамента.

Исходные данные для проектирования фундамента

Вариант здания: многоэтажное производственное

Тип фундамента: отдельный под колонну.

Нагрузки, действующие на обрезе фундамента: N=1450 кН, М=50 кНм;

Конструктивная схема фундамента (Рис. 1.1).

Рисунок 1.3

Анализ инженерно-геологических условий площади строительства

Сводная таблица физико-механических свойств (характеристик) грунтов (Табл. 2.1).

Таблица 2.1

Определение полного наименования грунтов основания (по слоям) и расчетного сопротивления () по табл. СНиП.

-ый слой:                                         Растительный;

-ой слой: песок                               0,5 < Sr = 0,63 ≤ 0,8;

0,6 ≤ е = 0,66 < 0,75;

На основании таблицы 2.2 и таблицы 2.3 полное наименование 2-го слоя: песок мелкий, влажный, средней плотности.

-ий слой: суглинок                          0,25 < IL = 0,375≤ 0,5;

На основании таблицы 2.4 полное наименование 3-го слоя: суглинок тугопластичный.

Подразделение песчаных грунтов по плотности сложения

Таблица 2.2

Подразделение песчаных грунтов по степени влажности, Sr

Таблица 2.3

Подразделение пылевато-глинистых грунтов по показателю текучести, IL

Таблица 2.4

На основании таблицы 2.6 условное расчетное сопротивление 2-го слоя МПа.

На основании таблицы 2.5 условное расчетное сопротивление 3-го слоя  (используя интерполяцию).

Условные расчетные сопротивления пылевато-глинистых грунтов

Таблица 2.5

Условные расчетные сопротивления песчаных грунтов

Таблица 2.6

Построение инженерно-геологического разреза площадки строительства с эпюрой .

Рисунок 2.3

Проектирование фундамента мелкого заложения на естественном основании

Определение глубины заложения фундамента

Глубина заложения фундаментов должна определяться с учетом:

назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения (например, наличие подвалов, подземных коммуникаций и т.д.);

величины и характера нагрузок, воздействующих на основание;

глубины заложения фундаментов примыкающих зданий и сооружений;

инженерно-геологических условий площадки строительства (физико-механических свойств грунтов, характера напластований);

гидрогеологических условий площадки и возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружения;

глубины сезонного промерзания грунтов.

Нормативная глубина промерзания грунта, если она менее 2,5 м, определяется по формуле

,

где d0 - глубина промерзания грунта, в см, зависящая от вида грунта применяется равной:

для суглинков и глин - 23 см;

супесь, пески мелкие пылеватые - 28 см;

пески гравелистые, крупные средние - 30 см;- коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе (=28).

Расчетная глубина промерзания грунта:

где  - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания на промерзание грунта у наружных стен (принимается по СНиПу в зависимости от конструкции пола первого этажа и расчетной температуры воздуха в помещениях =0,6);

- нормативная глубина промерзания грунта, в см.

.

Нормативная глубина заложения принимается: d0=88,896 см.

Конструктивная глубина заложения принимается: d0=2 м.

Расчетная схема фундамента

Рисунок 3.1

Определение площади подошвы фундамента

Площадь подошвы нагруженного фундамента определяется по формуле:

,

где  - расчетная нагрузка, приложенная к обрезу фундамента, (по заданию = 1450 кН);

 - расчетное сопротивление грунта основания, (=200 кПа);

 - средний удельный вес грунта и материала фундамента, кН/м3 принимаемый равный 20 кН/м3, а при наличии подвала над уступами - 16 (=20 кН/м3);- глубина заложения фундамента от планировочной отметки, м (=2 м).

Фактическая площадь:

Определение расчетного сопротивления грунта основания под подошвой фундамента (R) по формуле СНиП.

Расчетное сопротивление грунта основания, кПа, определяют по формуле:

,

где и  - коэффициенты условий работы (= 1);

К- коэффициент надежности по грунту; (К=1);

 - коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения (см. табл. 3.2 );

 = 1 при b<10 м;- ширина подошвы фундамента, (=1,9 м);

 - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, (см. табл. 2 =19,9 кН/м3);

 - то же, залегающих выше подошвы в пределах глубины d (см. табл. 2 =19,9 кН/м3);

 - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, (= 5 кПа);- глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки (=2 м).

Коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения ( см. табл. 2)

Таблица 3.2

После определения расчетного сопротивления грунта R уточняют размеры подошвы фундамента, подставляя в формулу определения фактической площади вместо R0 значение R, и затем проверяют давление под подошвой фундамента:

.

Конструктивная площадь, принимается по конструктивным соображениям, которая должна быть больше :

Полученное значение A для фундаментов при внецентренной нагрузке должно быть увеличено на 10-20% на восприятие момента сил.

Определяем размеры подошвы фундамента для квадратного фундамента, принимается кратным 100 мм:

.

Определение давлений под подошвой фундамента:  при центральном и внецентренном нагружениях

;

где  - среднее давление по подошве фундамента, кПа;

 - расчетная нагрузка, приложенная к обрезу фундамента, (по заданию = 1450 кН);

А - конструктивная площадь подошвы нагруженного фундамента (=3,61 м2);

 - средний удельный вес бетона (=22 кН/м3);- глубина заложения фундамента от планировочной отметки (=2 м).

Краевое давление определяется по формуле:

,

где  - расчетная нагрузка, приложенная к обрезу фундамента, (по заданию = 1450 кН);

А - конструктивная площадь подошвы нагруженного фундамента (=3,61 м2);

 - средний удельный вес грунта (=22 кН/м3);- глубина заложения фундамента от планировочной отметки (=2 м);

 - момент от сочетания расчетных нагрузок (= 50 кН*м);

 - момент сопротивления, определяемый по формуле:

;

Максимальное краевое давление:

Минимальное краевое давление:

При рациональном проектировании фундамента разница между давлениями под подошвой фундамента P и расчетным сопротивлением грунта R не должна превышать 10-15%. В случае большой разницы необходимо подобрать другие типовые элементы конструкций фундаментов с последующим расчетом напряжений под подошвой фундаментов. При недонапряжении ленточных фундаментов с уже подобранными размерами.

Проверка условий под подошвой фундамента:

При расчете внецентренно нагруженного фундамента методом последовательного приближения добивается удовлетворения следующих условий:

для среднего давления по подошве ;

для максимального краевого давления ;

для минимального краевого давления исходя из условия: не допускать отрыва подошвы фундамента от грунта

Для центрально нагруженного фундамента должно удовлетворяться условие

,

где  - среднее давление по подошве фундамента, кПа;

для среднего давления по подошве:

 - условие выполняется.

для максимального краевого давления:

 - условие выполнятся;

для минимального краевого давления исходя из условия:

 - условие выполняется.

После выполнения всех условий для центрально и внецентренно нагруженных фундаментов производится их конструирование.

При конструировании фундамента под колонну необходимо учитывать, что высота должна быть кратной 100 мм. Высота ступеней назначается в зависимости, от полной высоты плитной части фундамента. При назначении ширины ступени следует стремиться к тому, чтобы отношение выноса ступени к ее высоте было бы не больше двух

Конструкция фундамента мелкого заложения.

Рисунок 3.2

Расчёт осадки методом эквивалентного слоя (метод профессора Цитовича Н. А.):

где  - мощность эквивалентного слоя:

 - коэффициент относительной сжимаемости, для песка:

,

 - коэффициент эквивалентного слоя (определяется по таблице 3.2 = 0,94);

 - среднее давление по подошве фундамента (=445,66 кПа);

Значение коэффициента эквивалентного слоя  для жестких фундаментов

Таблица 3.2

Проектирование свайного фундамента

Проектирование свайных фундаментов производится в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85.

Свайный фундамент состоит из свай и ростверка. Свайные фундаменты применяются при слабых грунтах или вследствие технико-экономических преимуществ (быстрота производства работ, экономичность и др.). Для промышленного и гражданского строительства выбираются, в основном, свайные фундаменты с низким ростверком.

Расчет свайных фундаментов производится по двум группам предельных состояний. По первой группе - расчет несущей способности свай и ростверков. По второй группе - расчет по деформациям свайных фундаментов.

Выбор конструкции сваи: типа, длины и поперечного сечения свай;

Тип свай, их длина, размер поперечного сечения назначаются исходя из конкретных инженерно-геологических условий строительной площадки. В практике жилищного и промышленного строительства наиболее часто применяют сваи сечением 25х25 и 30х30 см. При назначении длины свай следует иметь ввиду, что почти всегда экономически целесообразен фундамент с большим количеством коротких свай.

Длина сваи определяется глубиной залегания несущего слоя грунта и отметки заложения подошвы ростверка. Нижний конец сваи рекомендуется заглублять в несущей слой грунта на 2 м. Минимальные размеры заделки нижних концов свай приведены в СНиПе на свайные фундаменты.

Определение глубины заложения и размеров ростверка;

При наличии глубины заложения подошвы свайного ростверка необходимо учитывать вид и состояние грунтов строительной площадки, положения уровня грунтовых вод, конструктивные особенности сооружения (например наличие подвала и т. д.).

Глубина заложения свайного ростверка в непучинистых грунтах назначается не зависимо от глубины промерзания (не менее 0,5 от поверхности планировки), в пучинистых грунтах ниже расчетной глубины промерзания не менее чем на 0,25 м.

В промышленных и гражданских зданиях обрез ростверка принимается на 15-20 см ниже уровня отметки пола. Толщина ростверка должна быть не менее 40 см. Окончательная его толщина определяется проверочным расчетом на изгиб или на продавливание головами свай. Величина заделки головы железобетонной сваи в ростверке составляет:

при отсутствии горизонтальных нагрузок на фундамент - не менее 5-10 см. При этом заделка выпусков арматуры не обязательна;

при наличии горизонтальных нагрузок на фундамент - не менее поперечного сечения свай или на 5-10 см с обязательным выпуском в ростверк арматуры периодического профиля на длину 25 ее диаметров.

Расчетная схема

Рисунок 4.2

Определение несущей способности свай по грунту и допустимую расчетную нагрузку на сваю;

Несущую способность свай по грунту определяем по формуле:

где  - коэффициент условий работы сваи; ;

,  - коэффициенты условий работы под нижнем концом и по боковой поверхности сваи, зависящее от способа погружения свай (для свай погруженных забивкой );- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, (=2,57 МПа);

А - площадь поперечного сечения сваи, (= 0,09 м2) ;- наружный периметр сваи (= 1,2 м);

 - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи, кПа (таблица 4.1);

 - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

Значение расчетных сопротивлений

Таблица 4.1

Значение расчетных сопротивлений f

Таблица 4.2

Определяем несущую способность свай по грунту:

А = 0,3*0,3 = 0,09 м2;= 0,3*4 = 1,2 м

 = 622,812 кН.

Определение количества свай в свайном фундаменте (СФ).