Основы расчета фундамента промышленного здания

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Строительство


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

19

Министерство образования и науки Российской Федерации.

Филиал Федерального Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования.

Южно Уральский Государственный Университет.

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Основания и фундаменты»

Основы расчета фундамента промышленного здания

Миасс: 2012

Введение

Цель курсового проекта: проектирование фундамента промышленного здания с ж/б каркасом.

Исходные данные: район строительства г. Копейск

Геологический разрез представлен: почвенным слоем — 0. 3; слоем глин — 4500; слоем суглинка1700; скала яй=1: 5

Основание и фундаменты любого объекта должны проектироваться индивидуально с учётом особенностей строительной площадки, конструктивных решений и эксплуатационных требований, предъявляемых к зданиям и сооружениям. Для проектирования фундаментов, необходимо решить ряд вопросов, рассматриваемых в данной работе.

При оценке сложности грунтовых условий следует учесть основные показатели физико-химическое свойство грунтов и обязательно главное из них; модуль деформации и расчётное сопротивление.

При проектировании оснований и фундаментов необходимо располагать сведениями о сооружении, величине и характеристики нагрузок.

Сбор нагрузок, действующих на основание в плоскости подошвы фундамента следует производить в соответствии со статической схемой сооружения. Для отдельно стоящих фундаментов с соответствующей грузовой площади.

Если расчёт оснований под фундаментом оказался удовлетворительным, то принимаем окончательные размеры.

Исходные данные к проекту

Физико-механические свойства слоёв грунтов

Слой 1

Наименование характеристики

индекс

Размерность

Грунты

Плотность грунта

г

т/м3

1. 83

Плотность части грунта

гs

т/м3

2. 68

Влажность

W

-

0. 05

Предел раскатывания

WР

-

0. 10

Предел текучести

WL

-

0. 13

Коэффициент фильтрации

К*ф

м/сут

2. 3

Сцепление грунта

С

МПа

0. 004

Угол внутреннего трения

ц

град

20

Модуль общей деформации

Е

МПа

7. 45

Слой 2

Плотность части грунта

г

т/м3

1. 68

Плотность части грунта

гS

т/м3

2. 74

Влажность

W

-

0. 20

Предел раскатывания

WР

-

0. 14

Предел текучести

WL

-

0. 20

Коэффициент фильтрации

К*ф

м/сут

0. 35

Сцепление грунта

С

МПа

0. 012

Угол внутреннего трения

ц

град

20

Модуль общей деформации

Е

МПа

10. 0

Изменение коэффициента пористости при зама-ии под дав-м 0.3 МПа (3 кг/см2)

?m

-

0. 059

Слой 3

Плотность грунта

г

т/м3

1. 86

Плотность части грунта

гs

т/м3

2. 65

Плотность предельно рыхлого состояния грунта

гсрых

т/м3

1. 43

Плотность предельно плотного состояния грунта

гспл

т/м3

1. 75

Влажность

W

-

0. 26

Угол внутреннего трения

ц

град

34

Модуль общей деформации

Е

МПа

15. 2

Коэффициент фильтрации

Кф

м/сут

43. 4

Гранулометрический состав d > 5 мм

d > 5 мм

%

22. 2

5… 3

%

10. 1

3… 2

%

11. 8

2… 1

%

17. 6

1… 0,5

%

10. 5

0,5… 0,25

%

4. 1

0,25… 0,10

%

0. 3

d < 0,10

%

23. 4

Оценка инженерно-геологических условий

Слой 1

1. Число пластичности:

Ip= WL — WР = 0,13 — 0,10 = 0,3

Где WLь — Предел текучести; WР — предел раскатывания

Грунт глина Ip > 0,17 по ГОСТ 25 100–95

2. Индекс текучести:

I1= - 0,17

где

W- природная влажность грунта; WР— предел раскатывания;

Ip - число пластичности.

Твердая консистенция (менее 0).

3. Коэффициент пористости:

? =

Где г-плотность грунта гs-плотность части грунта

W — Природная влажность грунта.

Плотная консистенция (менее 0,55).

4. Коэффициент водонасыщения:

Sr = = 0,249 где

гs — плотность части грунта гw — плотность воды;

W — Природная влажность

Грунт малой степени водонасыщения (0−0,50).

Первый слой — глина твердо-плотная малой степени водонасыщения с коэффициентом пористости = 0,537

Модуль деформации: Е = 7,45 МПа

Слой 2

1. Число пластичности.

Ip= WL — WР = 0, 20 — 0, 14 = 0, 06

Где WL — предел текучести; WР — предел раскатывания.

Грунт — супесь (0,07 > Ip > 0,01) по ГОСТ 25 100–95

2. Индекс текучести:

I1=1

Где W природная влажность грунта;

Wp — Предел раскатывания; Ip — число пластичности

Пластичная консистенция 0 — 1

3. Коэффициент пористости:

? =

Где г-плотность грунта гs-плотность части грунта

W — Природная влажность грунта.

Рыхлая пылеватая консистенция (свыше 0,80).

4 Коэффициент водонасыщения:

Sr = = 0,573 где

гs — плотность части грунта гw — плотность воды;

W — Природная влажность

Грунт средней степени водонасыщения (0,50−0,80).

Второй слой — супесь пластично-рыхлая со средней степенью водонасыщения с коэффициентом пористости = 0,957.

Модуль деформации: Е = 10,0 МПа

Слой 3

1. Определение гранулометрического состава:

22,2%+10,1%+11,8% = 44,1%

Песок гравелистый, т.к. содержание частиц крупнее 2 мм > 25% (44,1%)

2. Плотность сухого грунта:

гd=

где г — плотность грунта, W — влажность грунта

гd =

3. Степень неоднородности гранулометрического состава:

Си=

где , — диаметр частиц, мм, меньше которых в грунте содержится соответственно 60% и 10% (по массе) частиц

Наибольший размер частиц во фракции, мм

> 5

5

3

2

1

0,5

0,25

0,10

Суммарное содержание частиц, %

100

77,8

67,7

55,9

38,3

27,8

23,7

23,4

Си= согласно ГОСТу 12 536−79 Сu > 3, соответственно грунт неоднородный.

4. Коэффициент пористости грунта:? =

Где гS — плотность частиц грунта,

гd — плотность сухого грунта,;

? = = 0,795

Пески гравелистые, крупные и средней крупности, рыхлые по ГОСТу 25 100−95 (? свыше 0,70)

5. Коэффициент водонасыщения (степень влажности): Sr =

Где W — природная влажность грунта;

? — Коэффициент пористости;

гS — плотность частиц грунта,

гw — плотность воды, применяемая = 1.

Sr = = 0,867

Грунт насыщенный водой, т. к. (0,8 — 1) по ГОСТу-25 100−95

Третий слой — песок гравелистый крупный и средней крупности, неоднородный, рыхлого сложения, насыщенный водой, с модулем деформации Е = 15,2 МПА

Слой-4

Скала

Приближенное расчётное сопротивление грунтов

R = (Mг ·kz b + Mq · d1 · гII + (Mq — 1)

db + Mc · CII)

Где и — коэффициенты, условий работы, применяемые по таблице № 3 СНиП 2. 02. 01−83*:

= 1,1; b = 1 м

Мg, Мq, Мс — Коэффициенты зависящие от угла внутреннего трения грунта. Принимаются по таблице № 4 СНиП 2. 02. 01−89*:

z = 1 (т.к. b< 10м)

— осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента.

= кН/м3

— осреднённое расчётное значение удельного веса грунта, залегающего выше фундамента.

Слой 1

гс1=1,25; гс2=1; = 1,1; Мг= 0,51; Мq= 3,06; Mc= 5,66; z= 1; CII= 45; гII= 1,83 кН/м3; = 1,83 кН/м3

Примем: d1 =1 b =1 db =1

R = (0,51·1·1·1,83+3,06·1·1,83+(3,06−1)·1·1,83+5,66·45) = 301,043 кПа

Слой 2

гс1=1,1; гс2=1; = 1,1; Мг= 0,51; Мq= 3,06; Mc= 5,66; z= 1; CII=1; гII= 1,68 кН/м3; = 1,68 кН/м3

Примем: d1 =1 b =1 db =1

R = · (0,51·1·1·1,68+3,06·1·1,68+(3,06−1)·1·1,68+5,66 ·1) = 15,1184 кПа

Слой 3

гс1=1,4; гс2=1,2; = 1,1; Мг= 1,55; Мq= 7,22; Mc= 9,22; z= 1; CII= 1; гII= 1,86 кН/м3; = 1,86 кН/м3

Примем: d1 =1 b =1 db =1

R = · (1,55·1·1·1,86+7,22·1·1,86+(7,22−1)·1·1,86+9,22 ·1) = 56,67 кПа

Эпюра относительных сопротивлений слоёв грунта

Фундаменты (А-3; Б-3)

Глубина заложение подошвы фундамента

Глубина заложения фундамента в первую очередь зависит от глубины сезонного промерзания грунтов. Нормативная глубина промерзания определяется по следующей формуле:

= d0 ·

Где — безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНиПу по строительной климатологии и геофизике;

d0 — величина, принимаемая равной, м, для:

суглинков и глин — 0,23

супесей, песков мелких и пылеватых — 0,28

песков гравелистых, крупных и средней крупности -0,30

скальный породы — ?

Т.к. по разрезу чертежа здания видно, что подошва фундамента опирается на первый слой, и он имеет наибольшее сопротивление, рассчитываем глубину заложения для первого слоя.

Для г. Копейск |М0| = | -16,4−14,1−8,4−6,7−13,5| = 59,1

Т.к. грунт первого слоя, глина малой пластичности, принимаем d0 -0,23

= 0,23 · = 1,77

Расчётная глубина сезонного промерзания грунта, м, определяется по формуле = · Кh

Где — нормативная глубина промерзания

Кh — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, применяемый; для наружных фундаментов отапливаемых сооружений — по табл.1 СНиП 2. 02. 01. -83*; для наружных и внутренних фундаментов.

Кh = 0,6; т.к. моё здание не имеет подвального помещения и температура в нём в районе 150 С

= 1,77 · 0,6 = 1,062 м

Принимаем= 1,1 м

Т.к. по конструкции здание не имеет подвального помещения с бетонным полом по грунту (200мм), и щебневую подушку (200мм). Фундаментную подушку (300мм). Принимаемая окончательная глубина заложения исходя из рациональности, и конструктивности, примем строительный стакан по серии

ФЖ-1М В = 900; А = 900; Н = 1100

Принимаем подошву фундамента для крайнего ряда — В = 2,2 м. А = 2,4 м.

Принимаем подошву фундамента для среднего ряда — В = 1,4 м. А = 1,8 м.

= 0,900+0,15+0,3 = 1,35 м

Оценка грунтовой обстановки

Для сравнений расчётных давлений отдельных слоёв грунта в одинаковых условиях, определяем величины условных расчётных давлений, при одинаковых значениях глубины заложения, h = 1,35 м и ширину подошвы фундамента b = 1,8 м приведены безразмерные коэффициенты, определённые по СНиП 2. 02. 01. -83(2000).

№ слоя

Угол трения, град

Мг

1

20

0,51

3,06

5,66

2

20

0,51

3,06

5,66

3

34

1,55

7,22

9,22

Сбор нагрузок

Фундамент, А = 3; Агр 6 · 12 =72 м2

Фундамент Б = 3; Агр 18 · 12 = 216 м2

Сбор нагрузок

Комбинации Основного сочетания нагрузок

М, кН·м

N, кН

Q, кН

По оси А

1

36

484

5,1

2

42

678

21,5

По оси В

1

126

584

9,1

2

82

923

47

Где: г — нормативная нагрузка, кН/м2;

S — Нормативный вес снегового покрова на 1 м2; h — высотность здания.

Определяем давление под подошвой

Сбор нагрузок для проектируемого сооружения ведется на подошву фундамента в характерных сечениях, указанных в задании. При сборе нагрузок учитываются указания и рекомендации СНиП 2. 02. 01−83*. Сбор нагрузок выполняется на основное сочетание нагрузок. Для упрощения расчетов при сборе нагрузок учитываются только наиболее характерные виды вертикальных нагрузок. Ветровая нагрузка не учитывается. Расчетные значения нагрузок по 2-м группам предельных состояний определяются по формуле:

Р1 =

G = г · I · b · Н =1,8 · 1,5 · 1,2 · 1,35 = 4,4

F = 1,2 · 1,5 = 1,8 м2;

Р1 = ±

По оси А

1) Р1 = ± = 29,4 ± 1.4 mcм2

2) Р2 = ± = 40,1 ± 1.6 mcм2

Находим расчётное давление

R = · (Mг · kz · b + Mq · d1 · гII + (Mq — 1) · db + Mc · CII)

R = · (0. 51· 1 · 1,2 · 1, 83 + 3. 06 · 1 · 1. 83 + (3. 06 — 1) 0 ·1. 83 + 5. 66 · 4. 5) = 41,9 mcм2

db = 0 — При отсутствии подвала.

Производим проверку выполнения условий

Рmax? R Рср? R Рmin > 0

41,7 < 41,9 40,1 < 41,9 40,1 < 38,5

Условия выполняются удовлетворительно. Принимаем размеры фундамента; 1,2 · 1,8:

По оси Б

Р1 = ±

G = г · I · b · Н =1,8 · 1,5 · 1,5 · 1,35 = 5,5

F = 1,5 · 1,5 = 2,25 м2;

1) Р1 = ± = 28,4 ± 4,4 mcм2

2) Р1 = ± = 43,5 ± 2,85 mcм2

Находим расчётное давление

R = · (Mг · kz · b + Mq · d1 · гII + (Mq — 1) · db + Mc · CII)

R = · (0. 51· 5,6 · 1.5 + 3. 06 · 1. 35 · 1.8 + (5. 66 — 1) 1. 79 + 5. 66 · 4. 5) = 48,5 mcм2

db = 0 — При отсутствии подвала.

Рmax? R Рср? R Рmin > 0

2) 46,35 < 48,5 2) 43,5 < 48,5 2) 40,65 < 48,5

Условия выполняются удовлетворительно. Принимаем размеры фундамента: 1,5 м х 1,5 м.

Расчёт осадки фундамента по оси А

Методом элементарного суммирования определяем стабилизированную осадку сборного ж/б фундамента под колонной среднего ряда.

Дано: L = 1,5 м; b = 1,2 м; h = 1. 35 м;

Р1 = 40,1 mc/м2

Р0 = Р1 — уzg0

Р0 = 40,1 -(1,83 · 0,3 + 1,68 · 1,05) = 37,787 mc/м2

Вычисляем ординаты эпюры природного давления уzg, и вспомогательной эпюры 0,2 уzg

= 0 0,2 = 0 = 0,3 · 1,83 = 0,549 mc/м2 0,2 = 0,110 mc/м2

= 0,549 +1,68 · 4,5 = 8,109 mc/м2 0,2 = 1,622 mc/м2

= 8,109+1,86 · 1,7 = 11,271 mc/м2 0,2 = 2,254 mc/м2

Вычисляем ординаты эпюры дополнительного давления.

б

уzg= б Р0mc/м2

слой

Е,(mc/м2)

0. 0

0. 00

1. 000

37,787

2

100

0. 4

0. 48

0. 960

36. 275

0. 8

0. 96

0. 800

29. 020

1. 2

1. 44

0. 606

17. 586

1. 6

1. 92

0. 449

7. 896

2. 0

2. 4

0. 336

2. 653

2. 4

2. 88

0. 257

0. 681

2. 7

3. 36

0. 201

0. 137

2. 8

3. 84

0. 160

0. 021

3

152

3. 2

4. 32

0. 131

0. 002

3. 6

4. 8

0. 108

0. 0003

4. 2

5. 28

0. 091

0. 3

4. 8

5. 76

0. 077

0. 2

Расчёт осадки фундамента по оси В

Методом элементарного суммирования определяем стабилизированную осадку сборного ж/б фундамента под колонной среднего ряда.

Дано: L = 1,5 м; b = 1,5 м; h = 2. 25 м;

Р1 = 43,5 mc/м2

Р0 = Р1 — уzg0

Р0 = 43,5 — (1,83 · 0,3 + 1,68 · 1,05) =27,1 mc/м

Вычисляем ординаты эпюры дополнительного давления.

б

уzg= б Р0mc/м2

слой

Е,(mc/м2)

0. 0

0. 00

1. 000

41,187

2

100

0. 4

0. 48

0. 960

39. 539

0. 8

0. 96

0. 800

31. 631

1. 2

1. 44

0. 606

19. 168

1. 6

1. 92

0. 449

8. 606

2. 0

2. 4

0. 336

2. 891

2. 4

2. 88

0. 257

0. 743

2. 7

3. 36

0. 201

0. 149

2. 8

3. 84

0. 160

0. 023

3

152

3. 2

4. 32

0. 131

0. 003

3. 6

4. 8

0. 108

0. 0003

4. 2

5. 28

0. 091

0. 3

4. 8

5. 76

0. 077

0. 2

Определяем полную осадку фундамента

S =

S1= 0,8 [ (+39,539+31,631+19,168+8,606+2,891+0,743+)+ ·(+0,023+)] = 3,94 см

Литература

фундамент проектирование промышленное здание

1) СНиП 2. 02. 01−83*

2) ПОСОБИЕ по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2. 03. 01−84)

3) http: //www. remstroyinfo. ru/tom05/tom0513. php

4) Методы определения гранулометрического состава грунтов (ГОСТ 12 536−79)

5) ГОСТ 25 100–95: Грунты. Классификация.

6) ПОСОБИЕ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ФУНДАМЕНТОВ НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ ПОД КОЛОННЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ (к СНиП 2. 03. 01−84 и СНиП 2. 02. 01−83)

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой