Курсовая основания и фундаменты промышленного здания

Обновлено: 18.04.2024

Расчет и проектирование оснований и фундаментов промышленных зданий - курсовая работа

Проектируем фундаменты и выполняем расчет оснований однопролетного одноэтажного промышленного здания с металлическим каркасом, с подвесным крановым оборудованием, с приямком. Длина здания 60 м, шаг колонн каркаса 12 м. Шаг торцевого фахверка 6 м. Остекление здания ленточное (от оси 1 до оси 6 включительно). Остекление торцевых стен не предусмотрено. Габаритная схема здания рис.1.

L - ширина пролета; Н - высота пролета; Q - грузоподъемность кранов; tвн - расчетная среднесуточная температура воздуха в помещении; Мt - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур наружного воздуха за зиму в данном районе; Sо - снеговая нагрузка;

Wо - давление ветра.

Грунтовые условия заданы 4 разведочными скважинами, пройденные в непосредственной близости от углов проектируемого здания. Глубина расположения УПВ 0,8 м от уровня природного рельефа NL.

Характеристика грунтовых условий

Отметки устьев скважин и толщина слоев грунта; м.

Толщина слоя бурением до глубины 20 м не установлена

Показатели физико-механических свойств грунтов

Состав подземных вод по данным химического анализа

Показатель агрессивности воды-среды

Бикарбонатная щелочность ионов HCO3, мг-экв/л

Водородный показатель pH

агрессивной углекислоты CO2

аммонийных солей ионов NH4+

магнезиальных солей, ионов Mg2+

сульфатов, ионов SO42-

хлоридов, ионов Cl -

2. Определение нагрузок на фундаменты

Нормативные значения усилий на уровне обреза фундаментов по оси А от нагрузок и воздействий, воспринимаемых рамой каркаса

Усилия и ед. изм.

Нормативные значения усилий на уровне обреза фундамента для основных сочетаний нагрузок

Индексы нагрузок и правило подсчета

Наиболее неблагоприятным является сочетание из постоянной (1) и всех кратковременных 0,9 [(2) + (3) + (4)] нагрузок.

Для расчетов по деформациям (гf = 1):

N col, II = Nn гf = 1310,19 1 = 1310,19 кН

M col, II = Mn гf = 826,87 1 = 826,87 кНм

Q col, II = Qn гf = 81,91 1 = 81,91 кН

Для расчетов по несущей способности (гf = 1,2):

N col, I = Nn гf = 1310,19 1,2 = 1572,22 кН

M col, I = Mn гf = 826,87 1,2 = 922,24 кНм

Q col, I = Qn гf = 81,91 1,2 = 98,29 кН

3. Оценка инженерно - геологических и гидрогеологических условий площадки строительства

Планово-высотная привязка здания на площадке строительства приведена на рис.2. (размеры и отметки в метрах). Инженерно-геологические разрезы, построенные по заданным скважинам, показаны на рис.3.1, 3.2

Вычисляем необходимые показатели свойств и состояния грунтов по приведенным в таблице 3 исходным данным. Результаты вычислений представлены в таблице 7.

Показатели свойств и состояния грунтов (вычисляемые).

Плотность сухого грунта: ?d =??n /(1 + 0,01W)

Пористость: n = (1 - ?d /?s) 100%

Коэффициент пористости: e = n/(100 - n)

Степень влажности: Sr = W?s/(e?w), где ?w = 1 т/м3 - плотность воды

Число пластичности: Ip = WL - Wр

Показатель текучести: IL = (W - Wр) /(WL - Wр)

Расчетные значения удельного веса и удельного веса частиц:

?I = ?Ig ?II = ?IIg ?s = ?sg

Удельный вес грунта, расположенного ниже УПВ, с учетом взвешивающего действия воды:

?sb =. s-??w) /(1+e), где ?w = 10 кН/м3 - удельный вес воды

Для определения условного расчетного сопротивления грунта по формуле (7) СНиП 2.02.01-83* принимаем условные размеры фундамента d1 = dусл = 2 м и bусл =1 м (п.1.3.4) и установим в зависимости от заданных геологических условий и конструктивных особенностей здания коэффициенты c1; c2; k; M; Mq; Mc.

По табл.3 СНиП 2.02.01-83* c1 = 1,0 для (IL > 0,5); c2 = 1 для зданий с гибкой конструктивной схемой; k = 1 принимаем по указаниям п.2.41 СНиП 2.02.01-83*. При II = 7 по табл.4 СНиП 2.02.01-83* имеем M = 0,12; Mq = 1,47; Mc = 3,82.

Удельный вес грунта выше подошвы условного фундамента до глубины dw = 0,80 м принимаем без учета взвешивающего действия воды II = 17,05 кН/м3, а ниже УПВ, т.е. в пределах глубины d = dусл - dw = 1,20 м и ниже подошвы фундамента, принимаем

sb = 8,21 кН/м3; удельное сцепление cII = 29 кПа.

Вычисляем условно расчетное сопротивление:

= (1,0·1) ·(0,12·1·1·8,21+1,47· [0,8·17,05+(2-0,8) ·8,21] +3,82·29) = 146,29 кПа.

Полное наименование грунта слоя № 2 по ГОСТ 25100- 95 Глина мягкопластичная. Этот грунт может быть использован как естественное основание, поскольку имеет достаточную прочность. (Е = 8 МПа > 5 МПа).

Слой №3: суглинок

Толщина слоя h1 = 4,90. По табл.3 СНиП 2.02.01-83* c1 = 1,0 для (IL > 0,5); c2 = 1 для зданий с гибкой конструктивной схемой.

При II = 14 по табл.4 СНиП 2.02.01-83* имеем M = 0,26; Mq = 2,05; Mc = 4,55.

Удельный вес грунта sb = 8,51 кН/м3; удельное сцепление cII = 14 кПа.

Вычисляем условно расчетное сопротивление:

= (1,0·1) ·(0,29·1·1·8,51+2,17· [0,8·17,05+(4,90-0,8) ·8,21] +4,69·14) = 171 кПа

Полное наименование грунта слоя№3 по ГОСТ 25100-95 суглинок мягкопластичный.

Толщина слоя h2 = 1,70. По табл.3 СНиП 2.02.01-83* c1 = 1,25 для (IL < 0,25); c2 = 1 для зданий с гибкой конструктивной схемой.

При II = 17 по табл.4 СНиП 2.02.01-83* имеем M = 0,39; Mq = 2,57; Mc = 5,15.

Удельный вес грунта sb = 8,51 кН/м3; удельное сцепление cII = 14 кПа.

Вычисляем условно расчетное сопротивление:

= (1,25·1) ·(0,43·1·1·8,95+2,73· [0,8·17,05+(4,90-0,8) ·8,21+1,70·8,51] +5,31·44) =506 кПа

Полное наименование грунта слоя № 4 по ГОСТ 25100- 95 глина мягкопластичная.

Заключение

В целом площадка пригодна для возведения здания. Рельеф площадки спокойный с небольшим уклоном в сторону скважин 1 и 3. Грунты имеют слоистое напластование, с выдержанным залеганием пластов (уклон кровли не превышает 2%). Все грунты имеют достаточную прочность, невысокую сжимаемость и могут быть использованы в качестве оснований в природном состоянии. Грунтовые воды расположены на небольшой глубине, что значительно ухудшает условия устройства фундаментов: при заглублении фундаментов более 0,80 м необходимо водопонижение; возможность открытого водоотлива из котлованов, разработанных в суглинке, должна быть обоснована проверкой устойчивости дна котлована (прорыв грунтовых вод со стороны слоя глина); суглинок, залегающий в зоне промерзания, в соответствии с табл.2 СНиП 2.02.01-83 является пучинистым грунтом, поэтому глубина заложения фундаментов наружных колонн здания должна быть принята не менее расчетной глубины промерзания суглинка, а при производстве работ в зимнее время необходимо предохранение основания от промерзания.

Целесообразно рассмотреть следующие возможные варианты фундаментов и оснований:

1) фундамент мелкого заложения на естественном основании - глина

2) фундамент на распределительной песчаной подушке (может быть достигнуто уменьшение размеров подошвы фундаментов и расчетных осадок основания)

3) свайный фундамент из забивных висячих свай; несущим слоем для свай может служить глина (слой 4).

Следует предусмотреть срезку и использование почвенно-растительного слоя при благоустройстве и озеленении застраиваемого участка (п.1.5 СНиП 2.02.01-83).

4. Расчет и проектирование варианта фундамента на естественном основании

Проектируется монолитный фундамент мелкого заложения на естественном основании по серии 1.412-2/77 под стальную колонну, расположенную по осям А - 5, для исходных данных, приведенных выше.

4.1 Определение глубины заложения фундамента

Первый фактор - учет глубины сезонного промерзания грунта. Грунты основания пучинистые, поэтому глубина заложения фундамента d от отметки планировки DL должна быть не менее расчетной глубины промерзания. Для tвн = 15 и грунта основания, представленного глиной, по 2.28 СНиП 2.02.01-83:

d df = Khdfn = Khd0 = 0,70,23 = 1,27 м.

Kh=0,7 -коэффициент учитывающий влияние теплового режима сооружения, принят как уточненный при последующем расчете в соответствии с указаниями примечания к табл.1 СНиП 2.02.01-83 (расстояние от внешней грани стены до края фундамента

dfn - нормативная глубина промерзания

d0 - величина, принимаемая равной для глины - 0,23 м

Второй фактор - учет конструктивных особенностей здания. Требуется подколонник площадью сечения 1500х1200 мм. Минимальный типоразмер высоты фундамента для указанного типа подколонника Hф=1,5м. Таким образом, по второму фактору требуется d =Hф+0,7=2,2 м.

Третий фактор - инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки. С поверхности на большую глубину залегает слой 2, представленный достаточно прочным суглинком. Подстилающие слои 3 и 4 по сжимаемости и прочности не хуже среднего слоя. В этих условиях, учитывая высокий УПВ, глубину заложения подошвы фундамента целесообразно принять минимальную, однако достаточную из условий промерзания и конструктивных требований.

С учетом всех трех факторов, принимаем глубину заложения от поверхности планировки (DL) с отметкой 65,40 м d = 2,05 м, Нф = 1,5 м. Абсолютная отметка подошвы фундамента (FL) составляет 63,35 м, что обеспечивает выполнение требования о минимальном заглублении в несущий слой. В самой низкой точке рельефа (см. рис.3. скв.1) заглубление в несущий слой 2 от отметки природного рельефа (NL) составляет: 64,90 - 0,3 - 63,35 = 1,25 м > 0,5 м.

4.2 Определение площади подошвы фундамента

Площадь Атр подошвы фундамента определяем по формуле:

Атр = Ncol II / (R2усл - mtd) = 1310,19 / (146,29 - 202,05) = 12,44 м2

Ncol II = max Ncol II f = 1310, 191 = 1310,19 кН

(f - коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый 1)

mt = 20 кН / м3 - средний удельный вес материала (бетона) фундамента и грунта на его уступах.

d - глубина заложения фундамента от уровня планировки, м.

4.3 Выбор фундамента и определение нагрузки на грунт

Принимаем фундамент ФВ 12-1 с размерами подошвы l = 4,2 м, b = 3,0 м, тогда

А = l b = 12,6 м2, Нф = 1,5 м, объём бетона Vfun = 7,8 м3

Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах:

Gfun II - расчетное значение веса фундамента

Gg II - расчетное значение грунта на его уступах

Vg - объем грунта на уступах

Gfun II = Vfun b f = 7,8 251 = 195 кН

Vg = lbd - Vfun = 4,2 3 2,05 -7,8 = 18,03 м3

Gg II = Vg kpз II f = 18,03 0,95 17,05 1 = 292 кН

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II =1310,19 + 292 + 195 = 1797 кН

Mtot II = Mcol II + Qtot II · Нф =826,87 + 81,91 1,5 = 950 кНм

Qtot II = Qcol II = 81,91 кН

4.4 Расчетное сопротивление грунта

Уточняем расчетное сопротивление R для принятых размеров фундамента (l = 4,2 м, b = 3 м, d = 2,05 м)

=(1,1·1) ·(0,12·1·4,2·8,21+1,47· [0,8·17,05+(2,05-0,8) ·8,21] +3,82·29) = 140 кПа

4.5 Давление на грунт под подошвой фундамента

Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента:

P II max = Ntot II /A + Mtot II / W = 179712,6 + 9506/34,2І = 251 кПа

P II min = Ntot II /A - Mtot II / W = 1797/12,6 - 9506/34,2І = 35 кПа

P II max = 251 кПа < 1,2R = 1,2 140 = 168 кПа

Условие ограничения давлений не выполнены, увеличиваем размеры подошвы фундамента.

Принимаем фундамент ФВ 13-1 с размерами подошвы l = 4,2 м, b = 3,6 м, тогда

А = l b = 15,2 м2, Нф = 1,5 м, объём бетона Vfun = 9,3 м3

Gfun II = Vfun b f = 9,3 251 = 232,5 кН

Vg = lbd - Vfun = 4,2 3,6 2,05 -9,3 = 21,6 м3

Gg II = Vg kpз II f = 21,6 0,95 17,05 1 = 350 кН

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II =1310,19 + 350 + 232,5 = 1893 кН

Mtot II = Mcol II + Qtot II · Нф =826,87 + 81,91 1,5 = 950 кНм

Qtot II = Qcol II = 81,91 кН

Давление на грунт под подошвой фундамента

P II max = Ntot II /A + Mtot II / W = 1893/15,2 + 9506/3,64,2І = 215 кПа

P II min = Ntot II /A - Mtot II / W = 1893/15,2 - 9506/3,64,2І = 35 кПа

P II max = 215 кПа < 1,2R = 1,2 140 = 168 кПа

Условие ограничения давлений не выполнены, увеличиваем размеры подошвы фундамента.

Принимаем фундамент ФВ 14-1 с размерами подошвы l = 4,8 м, b = 3,6 м, тогда

А = l b = 17,28 м2, Нф = 1,5 м, объём бетона Vfun = 10,2 м3

Gfun II = Vfun b f = 10,2 251 = 255 кН

Vg = lbd - Vfun = 4,8 3,6 2,05 -10,2 = 25,2 м3

Gg II = Vg kpз II f = 25,2 0,95 17,05 1 = 408 кН

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II =1310,19 + 408 + 255 = 1973 кН

Mtot II = Mcol II + Qtot II · Нф =826,87 + 81,91 1,5 = 950 кНм

Qtot II = Qcol II = 81,91 кН

Давление на грунт под подошвой фундамента

P II max = Ntot II /A + Mtot II / W = 1973/17,28 + 9506/3,64,8І = 182 кПа

P II min = Ntot II /A - Mtot II / W = 1973/17,28 - 9506/3,64,8І = 45 кПа

P II max = 182 кПа < 1,2R = 1,2 140 = 168 кПа

Условие ограничения давлений не выполнены, увеличиваем размеры подошвы фундамента.

Принимаем фундамент ФВ 15-1с размерами подошвы l = 4,8 м, b = 4,2 м, тогда

А = l b = 20,16 м2, Нф = 1,5 м, объём бетона Vfun = 11,7 м3

Gfun II = Vfun b f = 11,7 251 = 293 кН

Vg = lbd - Vfun = 4,8 4,2 2,05 -11,7 = 29,6 м3

Gg II = Vg kpз II f = 29,6 0,95 17,05 1 = 480 кН

Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:

Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II =1310,19 + 480 + 293 = 2083 кН

Mtot II = Mcol II + Qtot II · Нф =826,87 + 81,91 1,5 = 950 кНм

Qtot II = Qcol II = 81,91 кН

Давление на грунт под подошвой фундамента

P II max = Ntot II /A + Mtot II / W = 2083/20,16 + 9506/4,24,8І = 162 кПа

P II min = Ntot II /A - Mtot II / W = 2083/20,16 - 9506/3,64,8І = 44 кПа

P II max = 162 кПа < 1,2R = 1,2 140 = 168 кПа

P II min = 44 кПа > 0

P II mt = Ntot II /A = 2083/20,16 = 94,4

P II mt = 94,4 < R = 140

Все условия ограничения давлений выполнены.

Эпюра контактных давлений по подошве фундамента приведена на рисунке 5.

4.6 Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования

Для расчета осадки фундамента методом послойного суммирования составляем расчетную схему, совмещенную с геологической колонкой по оси фундамента А-5 (Рис.6).

Напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента при планировке срезкой в соответствии с п.1 прил.2 СНиП 2.02.01-83

zg,0 = [IIdw + sb II (d - dw)] = [17,050,8 + 8,21 (2,05 - 0,80)] = 24 кПа

Дополнительное вертикальное давление на основание от внешней нагрузки на уровне подошвы фундамента:

zp 0 = P0 = PII mt - zg,0 = 94,4 - 24 = 70,4 кПа

Соотношение сторон подошвы фундамента

з = l/b = 4,8/4,2 = 1,1

Значения коэффициента устанавливаем по табл.1 прил.2 СНиП 2.02.01-83

Для удобства пользования указанной таблицей из условия о=2hi/b=1,68/4,2=0,4 принимаем толщину элемента слоя грунта hi = 0,2 b = 0,2 4,2 = 0,84 м

Курсовая работа: Фундаменты промышленного здания

Образец №1: взят из скважины №1. Так как W_p = 0 и W_l = 0 и содержание частиц крупнее 2 мм менее 5%, вид грунта – песок.

Разновидность грунта определяется по гранулометрическому составу, по коэффициенту пористости е, по коэффициенту водонасыщения S_r .

1. По гранулометрическому составу согласно табл. 2.1 [1] содержание частиц крупнее 0,1 мм более 75% (0+1+5+12+20+45 = 83%), следовательно, грунт – песок мелкий.

2. По коэффициенту пористости е.

Коэффициент пористости составит:

По табл. 2.5 [1] устанавливаем – песок мелкий, средней плотности.

3. По коэффициенту водонасыщения S_r согласно формуле 2.5 [1]:

следовательно, песок малой степени водонасыщения (табл.2.6 [1]).

По табл. 3.3 [1] определяем расчетное сопротивление R₀ для песчаных грунтов.

Рассматриваемый грунт – песок мелкий, средней плотности, малой степени водонасыщения с расчетным сопротивлением R ₀ = 300 кПа.

Образец №2: взят из скважины №1. Так как W_p > 0 и W_l >0, следовательно, грунт глинистый.

Разновидность глинистого грунта определяется по числу пластичности I_p , по показателю текучести I_l .

1. По числу пластичности I_p согласно формуле (2.1) [1]:

Следовательно, грунт суглинок (табл. 2.2) [1]. По табл. 2.3 [1] суглинок легкий пылеватый, так как частиц от 2 мм до 0,5 мм (0%) содержится менее 40%.

2. По показателю текучести I_l , согласно формуле (2.2) [1]:

следовательно, суглинок мягкопластичный (табл. 2.4 [1]).

Поскольку грунт глинистый, необходимо установить, обладает ли он набухающими или просадочными свойствами. Для этого в начале определим следующие характеристики:

;

- коэффициент пористости е по формуле (2.4) [1]:

;

- коэффициент водонасыщения S_r по формуле (2.5) [1]:

;

- показатель е_l по формуле (2.8) [1]:

Определяем по формуле (2.5) [1] показатель I_ss , с помощью которого дается предварительная оценка просадочных и набухающих свойств грунта:

Грунт будет относиться к просадочным, если условия и выполняются. В нашем случае одно из условий не выполняется, следовательно, грунт является непросадочным.

Грунт будет относиться к набухающим, если условие выполняется. В нашем случае условие не выполняется, следовательно, грунт является ненабухающим.

По табл. 3.4 [1] определяем расчетное сопротивление R₀ для легкого пылеватого суглинка.

Рассматриваемый грунт – легкий пылеватый суглинок мягкопластичный с расчетным сопротивлением R ₀ = 170,33 кПа.

Образец №3: взят из скважины №1. Так как W_p > 0 и W_l >0, следовательно, грунт глинистый.

Разновидность глинистого грунта определяется по числу пластичности I_p , по показателю текучести I_l .

1. По числу пластичности I_p согласно формуле (2.1) [1]:

2. По показателю текучести I_l , согласно формуле (2.2) [1]:

следовательно, суглинок мягкопластичный (табл. 2.4 [1]).

г/см 3 ;

- коэффициент пористости е по формуле (2.4) [1]:

;

- коэффициент водонасыщения S_r по формуле (2.5) [1]:

;

- показатель е_l по формуле (2.8) [1]:

По табл. 3.4 [1] определяем расчетное сопротивление R₀ для легкого пылеватого суглинка.

Рассматриваемый грунт – легкий пылеватый суглинок мягкопластичный с расчетным сопротивлением R ₀ = 163,47 кПа.

Образец №4: взят из скважины №1. Так как W_p = 0 и W_l = 0 и содержание частиц крупнее 2 мм менее 25%, вид грунта – песок.

1. По гранулометрическому составу согласно табл. 2.1 [1] содержание частиц крупнее 0,25 мм более 50% (0+1+3+23+29 = 56%), следовательно, грунт – песок средней крупности.

2. По коэффициенту пористости е.

Коэффициент пористости составит:

По табл. 2.5 [1] устанавливаем – песок средней крупности, средней плотности.

3. По коэффициенту водонасыщения S_r согласно формуле 2.5 [1]:

следовательно, песок, насыщенный водой (табл.2.6 [1]).

По табл. 3.3 [1] определяем расчетное сопротивление R₀ для песчаных грунтов.

Рассматриваемый грунт – песок средней крупности, средней плотности, насыщенный водой с расчетным сопротивлением R ₀ = 400 кПа.

Образец №5: взят из скважины №1. Так как W_p > 0 и W_l >0, следовательно, грунт глинистый. Разновидность глинистого грунта определяется по числу пластичности I_p , по показателю текучести I_l .

1. По числу пластичности I_p согласно формуле (2.1) [1]:

Следовательно, грунт глина (табл. 2.2) [1]. По табл. 2.3 [1] глина легкая пылеватая, так как частиц от 2 мм до 0,5 мм (1%) содержится менее 40%.

2. По показателю текучести I_l , согласно формуле (2.2) [1]:

следовательно, глина полутвердая (табл. 2.4 [1]).

г/см 3 ;

- коэффициент пористости е по формуле (2.4) [1]:

;

- коэффициент водонасыщения S_r по формуле (2.5) [1]:

;

- показатель е_l по формуле (2.8) [1]:

По табл. 3.4 [1] определяем расчетное сопротивление R₀ для легкой пылеватой глины.

Рассматриваемый грунт – легкая пылеватая глина полутвердая с расчетным сопротивлением R ₀ = 265 кПа.

Общая оценка грунтовых условий площадки строительства.

По инженерно-геологическому разрезу площадка имеет спокойный рельеф с абсолютными отметками 140,25-141,5 м. Грунты имеют слоистое напластование с согласным залеганием пластов. Все они могут служить естественным основанием для фундаментов зданий.

Для рассматриваемого промышленного здания при устройстве фундаментов мелкого заложения несущим слоем может быть песок мелкий средней плотности, малой степени водонасыщения (слой 1).

При использовании свайных фундаментов в качестве несущего слоя рекомендуется использовать глину, пылеватую, полутвердую (слой 5). В этом случае свая будет работать по схеме свая висячая.

При инженерно-геологических изысканиях были обнаружены подземные воды. Они залегают на отметках 135,8 – 137,0 м (глубина залегания 4,5 – 4,8 м от поверхности) и не будут существенно влиять на устройство оснований и фундаментов здания.

Характеристики плотности, г/см 3

Коэффициент пористости е, д.е.

Естественная влажность, W, д.е.

Коэффициент водонасыщения S_r

Число пластичности, I_p , д.е.

Показатель текучести, I_l , д.е.

Модуль деформации, Е₀ , МПа

Удельное сцепление грунта С, кПа

песок мелкий, средней плотности, малой степени водонасыщения

легкий пылеватый суглинок мягкопластичный

песок средней крупности, средней плотности, насыщенный водой

пылеватая глина полутвердая

3. Основные сочетание нагрузок действующие на фундаменты здания

Группа предельного состояния

I предельное состояние

II предельное состояние

4. Проектирование фундамента мелкого заложения.

4.1. Расчет и конструирование фундамента мелкого заложения под колонну крайнего ряда.

4.1.1. Определение глубины заложения фундамента

Глубина заложения фундаментов d должна назначаться в зависимости от конструктивных решений подземной части здания (наличия подвалов, технического подполья, подземных коммуникаций и др.), инженерно-геологических условий строительной площадки, величины и характера нагрузок на основание, а также возможного пучения грунтов при промерзании и других факторов. Глубина заложения d исчисляется от поверхности планировки основания, а в некоторых случаях (для зданий с подвалом) от поверхности пола подвала или подполья.

Грунт, ИГЭ1-песок мелкий, средней плотности, малой степени водонасыщения, площадки строительства относится к непучинистым при промерзании, т.к. S_r = 0,43 < 0,6. Руководствуясь картой, приведенной на рис. 5.15 [3], определяем нормативную глубину сезонного промерзания d_fn для г. Иркутск d_fn = 2,2 м, тогда расчетная глубина промерзания составит (рис. 2).

где k_h = 0,7 – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима здания, принимаемый по [2, табл. 1].

Рис. 2. Схема к назначению глубины заложения подошвы фундамента:

DL – отметка планировки; FL – отметка заложения фундамента; 1 – насыпной грунт; 2 – расчетная глубина промерзания грунта; 3 – песок мелкий.

Принимаем глубину заложения фундамента d = 1,8 м по конструктивным требованиям; высота фундамента должна быть кратной 0,3 м [3].

4.1.2. Определение основных размеров подошвы фундамента.

Прежде чем определять размеры подошвы фундаментов, необходимо проанализировать конструктивную схему здания (сооружения) и установить наиболее целесообразный тип фундаментов в рассматриваемых грунтовых условиях. В процессе анализа уточняются размеры и материал основных элементов здания, выявляется жесткость конструкций и их чувствительность к неравномерным осадкам, а также устанавливается характер передачи нагрузок на основание, материал и форма подошвы фундаментов. Анализ заканчивается определением (сбором) нагрузок, действующих на основание.

Для промышленных зданий без подвалов нагрузки, обычно, суммируют на уровне спланированной отметки земли. При этом должны быть установлены наиболее неблагоприятные сочетания нагрузок.

Расчет размеров подошвы фундаментов необходимо производить на основании сочетания расчетных нагрузок с коэффициентом перегрузки n = 1.

Для назначения размеров подошвы фундаментов промышленных и гражданских зданий применяются аналитические и графические методы. При выполнении курсового проекта будем использовать метод последовательных приближений.

Рис. 3. Схема к определению размеров подошвы фундамента под колонну промышленного здания.

Для промышленных зданий проверку давления по подошве фундаментов (pmax, pmin) необходимо производить на несколько (минимум на два) наиболее невыгодных сочетаний нагрузок [4]. Например, на сочетание максимальной вертикальной нагрузки и соответствующего ей момента (Nmax, М) и на сочетание максимального момента сил и соответствующей этому моменту вертикальной нагрузки (Мmax, N).

Первое невыгодное сочетание нагрузок (M _max , N), крайняя колонна:

Площадь подошвы фундамента в первом приближении равна:

где 1,2 – коэффициент, учитывающий действие момента сил;

- среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его обрезах;

R₀ – расчетное сопротивление грунта основания

d – глубина заложения.

На основание передаются вертикальные, горизонтальные и моментные нагрузки. Поэтому подошву фундамента принимаем прямоугольной формы в плане. Для определения размеров подошвы задаемся соотношением сторон , тогда

принимаем а=3,3 м, b=2,4м.

Вычисляем расчетное сопротивление грунта основания R по формуле (7) [2].

где g _с1 и g _с - коэффициенты, условий работы,

k - коэффициент, принимаемый равным: k ₁ =1, если прочностные характеристики грунта (j и с ) определены непосредственными испытаниями, и k ₁ =1,1, если они приняты по табл. 1-3 рекомендуемого приложения 1 [2];

М _g , М_q , M_c - коэффициенты, принимаемые по табл. 4 [2];

k_z - коэффициент, принимаемый равным:

при b < 10 м - k_z =1, при b ³ 10 м - k_z =z₀ /b +0,2 (здесь z₀ =8 м);

b - ширина подошвы фундамента, м;

g _II - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м 3 (тс/м 3 );

g / _II - то же, залегающих выше подошвы;

с_II - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа (тс/м 2 );

d ₁ - глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле

где h_s - толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

h_cf - толщина конструкции пола подвала, м;

g _cf - расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м 3 (тс/м 3 );

d_b - глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом шириной B £ 20 м и глубиной свыше 2 м принимается d_b = 2 м, при ширине подвала B > 20 м - d_b = 0).

Максимальное , среднее и минимальное давления по подошве внецентренно нагруженного фундамента должны удовлетворять условиям:

Определяем коэффициент запаса:

Условие выполняется с запасом (kз,1 = 11%), следовательно, размеры подошвы оставляем равными a=3,3 м, b=2,4 м.

Второе невыгодное сочетание нагрузок (N _max , M), крайняя колонна:

Проверяем размеры подошвы фундамента, a=3,3 м, b=2,4 м:

Давления на основание по подошве фундамента равны:

Определяем коэффициент запаса:

Окончательно принимаем размеры подошвы фундамента b=2,4 м, a=3,3 м.

4.1.3. Проверка прочности подстилающего слоя.

В нашем случае: ИГЭ1 (слой залегания фундамента) имеет следующие характеристики

Рис. 4. Схема к определению размеров подошвы фундамента с учетом прочности подстилающего слоя

При проверке прочности подстилающего слоя должно выполняться условие [3, 8]

где - соответственно напряжения в грунте от собственного веса и внешней нагрузки в уровне кровли подстилающего слоя.

R_z – расчетное сопротивление подстилающего слоя грунта.

Напряжения в грунте от собственного веса на глубине h = 4,1 м равны:

кПа (0,697 кгс/см 2 ).

Для определения дополнительных напряжений в грунте (от внешней нагрузки) на глубине z = 2,4 м от подошвы фундамента находим среднее давление под подошвой фундамента.

кПа.

Для вычисления расчетного сопротивления подстилающего слоя грунта R_z необходимо определить размеры подошвы условного фундамента b_y , a_y . Площадь условного фундамента в случае прямоугольной формы в плане вычисляется по формуле:

м 2 ,

ширина подошвы условного фундамента:

м 2

Проверка условия: кПа.

Условие выполняется, следовательно, размеры подошвы фундамента оставляем прежними b=2,4 м, a=3,3 м.

4.1.4. Определение конечных осадок фундамента.

Для определения конечных (стабилизированных) осадок оснований фундаментов (далее осадок фундаментов) в настоящее время наибольшее распространение получили метод послойного суммирования, метод эквивалентного слоя и метод линейно – деформируемого слоя конечной толщины [5, 6].

Методы послойного суммирования и эквивалентного слоя используются обычно для определения осадок фундаментов с небольшими размерами подошвы (ширина подошвы фундамента менее 10 м), возводимых на однородных и слоистых основаниях.

При этом форма подошвы фундамента может быть любой.

Метод линейно – деформируемого слоя конечной толщины используется, как правило, при проектировании фундаментов с большой опорной площадью (ширина подошвы фундамента более 10 м), возводимых на слое сжимаемого грунта, ниже которого залегают практически несжимаемые породы (Ео>100 МПа), а также на слое сжимаемого грунта любой мощности.

Для определения осадок промышленных зданий (ширина подошвы фундамента менее 10 м) действующие нормы рекомендуют использовать метод послойного суммирования СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений.

Расчет осадок фундаментов необходимо производить на основные сочетания расчетных нагрузок с коэффициентом перегрузки n=1 (Nmax, М).

Наносим на геологический профиль контуры фундамента.

Рис. 5. Схема к определению размеров осадки фундамента

Определим напряжение от собственного веса грунта p_zq _, _o и дополнительное напряжение p_o в уровне подошвы фундамента.

кПа

Вычисляем дополнительное напряжение p_zp на границах выделенных слоев:

Результаты расчета сводим в табл.4

Для определения нижней границы сжимаемой толщи основания фундамента вычисляем напряжение от собственного веса грунта p_zq на границах пластов грунта и выделенных слоев h_i . При этом для суглинков, залегающей ниже уровня грунтовых вод, удельный вес принимается без учета взвешивающего действия воды.

Курсовая по основаниям и фундаментам

пля кривая же курсовая задание с чертежем не сходится вертикальная планировка не сходится с планом фундаментов каким то образом в стаканах фундаментов вместо колонн оказались кирпичные стены кароче 2

вренрекаорека , 24 марта 2010 в 12:50

действительно не совпадает

Pochti_professor , 01 июня 2011 в 23:28

Когда вижу такое, жалею, что у нас введен мораторий на смертную казнь. Причем это касается не только студента, который получил 5 и считает себя великим специалистом, но и препода, который сам себя обесчестил, поставив, отлично за такууую, мягко скажем, халтуру. Колонна, заштрихованная как кирпичная стена, попала в сечение, а панели ограждения - нет. Откуда видны оголовки, свай заделанные в ростверк. Не студент, а рентген какой-то. Узел примыкания стен трехэтажной части здания к шестиэтажной части не решен. А про пояснительную записку со списком литературы из одного СНиПа и какой-то книжонки я вообще молчу.

olsen , 29 октября 2013 в 20:04

Pochti_professor, поздравляю, вы великий специалист, никогда не ошибаетесь и не писали косячных курсовых.

«Основания и фундаменты промышленного здания» Выполнил: студент 511 гр.

Проверил: Криворотов А.П..Новосибирск 2012 г.

Содержание1. Исходные данные для проектирования оснований и фундаментов

.1 Инженерно-геологические условия строительной площадки

.2 Объемно-планировочное решение здания

1.3 Сбор нагрузок на обрез фундамента

.4 Сбор нагрузок на подошву фундамента

1.5 Анализ инженерно-геологических условий

. Расчет фундаментов мелкого заложения

.1 Определение глубины заложения фундамента

.2 Определение размеров подошвы фундамента

.3 Расчет осадок фундамента

.4 Определение размеров подошвы фундаментов с использованием ЭВМ

.5 Пределение расчетных осадок фундаментов с использованием ЭВМ

2.6 Конструирование фундаментов мелкого заложения

3. Свайные фундаменты

.1 Определение расчетных нагрузок в уровне подошвы ростверка

.2 Выбор типа, длины и марки свай

.3 Определение несущей способности свай

.4 Определение количества свай в ростверке

.5 Расчет свайного фундамента по деформациям

.6 Определение расчетного сопротивления грунта под подошвой фундамента

3.7 Определение фактического давления под подошвой фундамента

.8 Определение расчетной осадки фундамента

.9 Конструирование ростверков

.10 Расчет ростверков на продавливание колонной

.11 Расчет ростверка на продавливание угловой сваей

.12 Подбор нижней арматуры по изгибающим моментам

3.13 Выбор сваебойного оборудования и расчет проектного отказа

1. Исходные данные для проектирования оснований и фундаментов .1 Инженерно-геологические условия строительной площадки Вариант №9

Место строительства г. Новосибирск

Рис.1 Грунтовые условия За относительную отметку 0.000 принята отметка уровня пола первого этажа , соответствующая абсолютной отметке 28.50

Курсовые работы по основаниям и фундаментам

Сделайте индивидуальный заказ на нашем сервисе. Там эксперты помогают с учебой без посредников Разместите задание – сайт бесплатно отправит его исполнителя, и они предложат цены.

Цены ниже, чем в агентствах и у конкурентов

Вы работаете с экспертами напрямую. Поэтому стоимость работ приятно вас удивит

Бесплатные доработки и консультации

Исполнитель внесет нужные правки в работу по вашему требованию без доплат. Корректировки в максимально короткие сроки

Если работа вас не устроит – мы вернем 100% суммы заказа

Техподдержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры всегда на связи и оперативно решат любую проблему

Строгий отбор экспертов

К работе допускаются только проверенные специалисты с высшим образованием. Проверяем диплом на оценки «хорошо» и «отлично»

Новых работ ежедневно

Требуются доработки?
Они включены в стоимость работы

Работы выполняют эксперты в своём деле. Они ценят свою репутацию, поэтому результат выполненной работы гарантирован