Основы расчета фундамента промышленного здания

Размещено на http://www.allbest.ru

19

Размещено на http://www.allbest.ru

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 > 5мм	d >5мм	%	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:

I_p= W_L - W_Р = 0,13 - 0,10 = 0,3

Где W_Lь - Предел текучести; W_Р - предел раскатывания

Грунт глина I_p > 0,17 по ГОСТ 25100-95

2. Индекс текучести:

I₁= - 0,17

где

W- природная влажность грунта; W_Р- предел раскатывания;

I_{p -} число пластичности.

Твердая консистенция (менее 0).

3. Коэффициент пористости:

? =

Где г-плотность грунта г_s-плотность части грунта

W - Природная влажность грунта.

Плотная консистенция (менее 0,55).

4. Коэффициент водонасыщения:

Sr = = 0,249 где

г_s - плотность части грунта г_w - 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.

I_p= W_L - W_Р = 0, 20 - 0, 14 = 0, 06

Где W_L - предел текучести; W_Р - предел раскатывания.

Грунт - супесь (0,07 > I_p > 0,01) по ГОСТ 25100-95

2. Индекс текучести:

I₁=1

Где W природная влажность грунта;

W_p - Предел раскатывания; I_p - число пластичности

Пластичная консистенция 0 - 1

3. Коэффициент пористости:

? =

Где г-плотность грунта г_s-плотность части грунта

W - Природная влажность грунта.

Рыхлая пылеватая консистенция (свыше 0,80).

4 Коэффициент водонасыщения:

Sr = = 0,573 где

г_s - плотность части грунта г_w - 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 2мм >25% (44,1%)

2. Плотность сухого грунта:

г_d=

где г - плотность грунта, W - влажность грунта

г_d =

3. Степень неоднородности гранулометрического состава:

С_и=

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



С_и= согласно ГОСТу 12536-79 Сu > 3, соответственно грунт неоднородный.

4. Коэффициент пористости грунта: ? =

Где г_S - плотность частиц грунта,

г_d - плотность сухого грунта,;

? = = 0,795

Пески гравелистые, крупные и средней крупности, рыхлые по ГОСТу 25100-95 (? свыше 0,70)

5. Коэффициент водонасыщения (степень влажности): S_r =

Где W - природная влажность грунта;

? - Коэффициент пористости;

г_S - плотность частиц грунта,

г_w - плотность воды, применяемая = 1 .

S_r = = 0,867

Грунт насыщенный водой, т. к. (0,8 - 1) по ГОСТу-25100-95

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 = (M_г ·k_z b + M_q · d₁ · г_II + (M_q - 1)

d_b + M_c · C_II)

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

= 1,1; b = 1м

М_g, М_q, М_с - 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

г_с1=1,25; г_с2=1; = 1,1; М_г= 0,51; М_q= 3,06; M_c= 5,66; _z= 1; C_II= 45; г_II= 1,83 кН/м³ ; = 1,83 кН/м³

Примем: d₁ =1 b =1 d_b =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

г_с1=1,1; г_с2=1; = 1,1; М_г= 0,51; М_q= 3,06; M_c= 5,66; _z= 1; C_II=1; г_II= 1,68 кН/м³ ; = 1,68 кН/м³

Примем: d₁ =1 b =1 d_b =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

г_с1=1,4; г_с2=1,2; = 1,1; М_г= 1,55; М_q= 7,22; M_c= 9,22; _z= 1; C_II= 1; г_II= 1,86 кН/м³ ; = 1,86 кН/м³

Примем: d₁ =1 b =1 d_b =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 = · К_h

Где - нормативная глубина промерзания

К_h - 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.

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

= 1,77 · 0,6 = 1,062м

Принимаем= 1,1м

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 = 2,2м. А = 2,4м.

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

= 0,900+0,15+0,3 = 1,35м

Оценка грунтовой обстановки

Для сравнений расчётных давлений отдельных слоёв грунта в одинаковых условиях, определяем величины условных расчётных давлений, при одинаковых значениях глубины заложения, h = 1,35м и ширину подошвы фундамента b = 1,8м 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; А_гр 6 · 12 =72 м²

Фундамент Б = 3; А_гр 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 1м²; 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 = 1,8м²;

Р₁ = ±

По оси А

1) Р₁ = ± = 29,4 ± 1.4 mc\м²

2) Р₂ = ± = 40,1 ± 1.6 mc\м²

Находим расчётное давление

R = · (M_г · k_z · b + M_q · d₁ · г_II + (M_q - 1) · d_b + M_c · C_II)

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 mc\м²

d_b = 0 - При отсутствии подвала.

Производим проверку выполнения условий

Р_max? R Р_ср? R Р_min > 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 = 2,25м²;

1) Р₁ = ± = 28,4 ± 4,4 mc\м²

2) Р₁ = ± = 43,5 ± 2,85 mc\м²

Находим расчётное давление

R = · (M_г · k_z · b + M_q · d₁ · г_II + (M_q - 1) · d_b + M_c · C_II)

R = · (0.51· 5,6 · 1.5 + 3.06 · 1.35 · 1.8 + (5.66 - 1) 1.79 + 5.66 · 4.5) = 48,5 mc\м²

d_b = 0 - При отсутствии подвала.

Р_max? R Р_ср? R Р_min > 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 = 1,5м; b = 1,2м; h = 1.35м;

Р₁ = 40,1 mc/м²

Р₀ = Р₁ - у_zg0

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

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

= 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	0.00003
4.8	5.76	0.077	0.000002

Расчёт осадки фундамента по оси В

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

Дано: L = 1,5м; b = 1,5м; h = 2.25м;

Р₁ = 43,5 mc/м²

Р₀ = Р₁ - у_zg0

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	0.00003
4.8	5.76	0.077	0.000002

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 12536-79)

5) ГОСТ 25100-95: 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)

Размещено на Allbest.ru