Фундаменты под колонну промышленного здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ:

1. ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПЛОЩАДКИ СТРОИТЕЛЬСТВА

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ

2.1 ВЫБОР ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ ФУНДАМЕНТА

2.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ ФУНДАМЕНТА

2.3 РАСЧЕТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА

2.4 РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТОВ ПО II-ОЙ ГРУППЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ

2.4.1. ПРОВЕРКА УСЛОВИЙ P?R, P_max?1,2R

2.4.2 РАСЧЕТ ОСАДКИ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЯ

2.5 КОНСТРУИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА

3.1 ВЫБОР ДЛИНЫ СВАЙ

3.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ СВАЙ

3.3 КОНСТРУИРОВАНИЕ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА

3.4 РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТА ПО НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ

3.5 ПОДБОР СВАЕБОЙНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ ФУНДАМЕНТА

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Чертеж фундамента мелкого заложения.

Чертеж свайного фундамента.

1. ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПЛОЩАДКИ СТРОИТЕЛЬСТВА

строительство фундамент грунт сваи

Расчёт недостающих физических и механических характеристик грунтов

Плотность скелета грунта т/м³

Коэффициент пористости грунта

Коэффициент водонасыщения

Число пластичности

Показатель текучести

Удельный вес грунта

Плотность грунтов с учетом взвешивающего действия воды , т/м³

Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды

1. Рассчитываем первый слой: Глинистый грунт

Суглинок тугопластичный

Рассчитываем второй слой: Песок крупный

Песок крупный средней плотности

2. Рассчитываем третий слой: Песок мелкий

Песок мелкий средней плотности, средней степени водонасыщения

3. Рассчитываем четвёртый слой: Глинистый грунт

Супесь пластичная

5 слой скальный грунт - аргиллит

Значения Е, С, , для всех грунтов определяем по таблицам методом интерполяции

Результаты расчета заносим в таблицу № 1.

Вывод: Грунтовые условия благоприятны для строительства. Основанием для фундамента мелкого заложения служит суглинок тугопластичный.

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТА МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ

2.1 Выбор глубины заложения

Исходя из конструктивных требований, глубина заложения фундамента должна быть не меньше:

Условие промерзания:

Расчетная глубина промерзания для глинистых грунтов определяется по формуле:

- коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения;

- нормативная глубина сезонного промерзания;

Следовательно, глубина заложения фундаментов, исходя из условия промерзания пучинистых грунтов, должна быть не менее 1,8м.

Принимаем окончательно

2.2 Определение предварительных размеров фундамента

Предварительная площадь подошвы столбчатого фундамента определяется по формуле:

где - сумма вертикальных нагрузок на обрезе фундамента,

- расчетное сопротивление,

- среднее значение удельного веса бетона фундамента на его обрезах,

- глубина заложения фундамента.

Определим геометрические характеристики фундамента, которые кратны трем:

В первом приближении размеры подошвы принимаем: ,

2.3 Расчетное сопротивление грунта

где - коэффициенты условий работы, для одноэтажных промзданий, имеющих гибкую конструктивную схему,

к = 1,1 - коэффициент, учитывающий надежность определения характеристик с и при определении их в лабораторных условиях,

- коэффициенты, зависящие от ,

- глубина заложения фундамента,

к_z = 1 - коэффициент, при b<10 метров,

b = 3,6м- ширина фундамента,

- расчетное значение удельного сцепления грунта под подошвой фундамента,

- удельный вес грунта ниже подошвы фундамента, при слоистом напластовании принимается средневзвешенное значение для слоя толщиной равной b, при наличии подземных вод учитывается взвешивающее действие воды, (кН/м³),

- удельный вес грунта расположенного выше подошвы фундамента.

разность не превышает 25%. Следовательно, пересчёта площади не требуется.

2.4 Расчет фундамента по II-ой группе предельных состояний

2.4.1 проверка условий P?R, P_max?1,2R

Приведение нагрузок к подошве фундамента осуществляется следующим образом:

, =

где - нагрузки действующие от веса колонны, стены и фундамента кН,

а = 0,48м - размер от оси колонны до оси стены,

Q = Q_к =82кН

Основными критериями расчета основания фундамента неглубокого заложения по деформациям является условия:

Проверку производят по обеим компонентам. Если данные условия не выполняются, то значит, допущена ошибка или не точность.

Давления определяются по формулам:

Условие выполнено: Р=178,42кПа<R=252,59кПа

где - эксцентриситет нагрузки.

Условие выполнено: =179,92кПа <1,2R=303,11кПа

Так как разница между и 1,2R слишком большая, большой запас, то можно уменьшить размеры подошвы фундамента: примем

Сделаем перерасчёт давления с новыми размерами подошвы фундамента:

Условие выполнено: Р=227,08кПа<R=252,59кПа

где - эксцентриситет нагрузки.

Условие выполнено: =229,31кПа <1,2R=303,11кПа

2.4.2 расчет осадки грунтов основания

Рассчитать осадку грунтов под фундаментом, имеющим следующие размеры глубина заложения фундамента, ширина длина нагрузка приложения к фундаменту N = 2697,68кН.

Среднее давление равно:

Все необходимые формулы для определения осадки приведены ниже, а результаты приведены в виде таблицы №2.

Находим значения каждого i-го слоя:

;

; ;

Расчет осадки методом послойного суммирования

Таблица №2

N, п/п	z1,м						hi,м	Еi,кПа	Si,м
0	0	36,27	0	1	190,81	168,87	1,44	10700	0,018
1	1,44	63,054	0,87	0,77	146,92
						114,48	1,44	10700	0,012
2	2,88	89,84	1,75	0,43	82,05
						64,21	1,44	10700	0,0069
3	4,32	116,62	2,62	0,243	46,37
						37,49	1,44	10700	0,004
4	5,76	143,4	3,5	0,15	28,62
						?Si = 0,041 м
Н.Г.С.Т.

Нижняя граница сжимаемой толщи находится на отметке 1,95м+5,76м=7,71м

2.5 Конструирование фундамента

Конструирование монолитных столбчатых фундаментов начинают с назначения размеров стакана и подколонника. Отметку верхнего обреза фундамента принимают - 0,150 м, глубину стакана - на 0,05 м ниже отметки нижнего торца колонны. Размеры стакана понизу принимают на 100 мм больше размеров сечения колонны, поверху - больше на 150 мм. Учитывая, что все размеры монолитного фундамента в плане должны быть кратными 300 мм, размеры подколонника в плане принимают типовыми: для колонны сечением 300x400 и 400x400 мм - 900x900 мм; 400x500, 500x500, 400x600 и 500x600 мм -1200x1200 мм; 400x700, 400x800 и 450x800 мм - 1200x1500 мм. Продольная ось колонны совмещается с геометрическим центром подошвы фундамента. Количество ступеней принимают обычно 1 - 2, реже 3. Высота ступеней принимается 300 мм, иногда 600 мм, причем все ступени должны иметь одинаковую высоту. Вылеты ступеней принимаются равными от 1 до 2 высот ступеней, т.е. при высоте ступеней 300 мм вылет может составлять, учитывая модуль 300 мм, 300, 450 или 600 мм, при высоте 600 мм - 600, 750, 900, 1050 и 1200 мм. Количество ступеней может быть разным по различным сторонам фундамента. Вылеты ступеней тоже могут быть разными, в этом случае большие вылеты предусматривают для нижних ступеней.

Подколонник размерами 1,2x1,2м

b=3,3м

Количество уступов принимаем равным трем из них два по 0,3м и один по 0,45м.

l=3,6м

Количество уступов принимаем равным трем из них два по 0,45м и один по 0,3м.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА

3.1 Выбор длины свай

Проектирование кустового свайного фундамента начинается с выбором глубины заложения ростверка и длинны свай. Для этого, прежде всего, выполняется инженерно - геологический разрез.

Глубина заложения ростверка выбирается минимальной из конструктивных требований:

Отметка обреза составляет 0,15м, отметка головы свай составляет 1,45м.

Минимальная глубина погружения в грунт свай составляет 3 м. Нижние концы свай не погружаются в пески рыхлые просадочные, торфяные и глинистые грунты у которых . Не оставляют эти грунты под нижним концом свай. В несущий слой сваи заглубляются на 0,5м в скальный, крупнообломочный, пески крупные, средней крупности, гравелистые, и глинистые грунты с . В остальные грунты не менее 1 м.

Отметка нижнего конца свай равна:

1 Заглубление в тугопластичный суглинок должно быть не менее 1 м. Поэтому принимаем сваю 4 м (С40.30); отметка нижнего конца составит 4,65м, а заглубление в суглинки составляет 4,65м.

3.2 Определение несущей способности свай

Несущая способность висячих свай определяется по формуле:

где - коэффициент условия работы сваи в грунте, принимается равным 1,

- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, ( по табл.)

1 слой: h₁=2м, z₁=2,65м, f₁=21,74кПа, 2 слой: h₂=1м, z₂=3,15м, f₂=23,3кПа,

- площадь поперечного сечения сваи,

- коэффициент условия работы под нижним концом сваи, принимаемые для свай сплошного сечения, погружаемых забивкой, равным 1,

- периметр поперечного сечения сваи,

- коэффициент условия работы грунта по боковой поверхности сваи, принимаемый для свай, погруженных забивкой и без лидерных скважин, равным 1,

- расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности сваи в пределах i - слоя грунта,

- толщина i - слоя грунта.

Допускаемая нагрузка на сваю согласно расчету составляет 224,67/1,4=160,48 кН. Принимаемое в практике значение допускаемой нагрузки на сваю для глинистых грунтов с I_L=0,2-0,5 находиться в диапазоне от 200 - 400 кН, что и соответствует.

Определяем количество свай:

где - сумма вертикальных нагрузок на обрезе ростверка в комбинации с причем нагрузки принимаются для расчета I предельного состояния,

- расстояние от обреза до подошвы ростверка,

- усредненный удельный вес ростверка и грунта на его обрезах.

.

17 свай экономически невыгодно, поэтому:

Рассмотрим второй случай, проведем перерасчет количества свай увеличив ее длину на три метра:

Несущая способность висячих свай определяется по формуле:

где - коэффициент условия работы сваи в грунте, принимается равным 1,

- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи,( по табл.)

3 слой: h₃=2м, z₃=5,65м, f₃=28,04кПа, 4 слой: h₄=1м, z₄=7,15м, f₄=30,44кПа,

- площадь поперечного сечения сваи,

- коэффициент условия работы под нижним концом сваи, принимаемые для свай сплошного сечения, погружаемых забивкой, равным 1,

- периметр поперечного сечения сваи,

- коэффициент условия работы грунта по боковой поверхности сваи, принимаемый для свай, погруженных забивкой и без лидерных скважин, равным 1,

- расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности сваи в пределах i - слоя грунта,

- толщина i - слоя грунта.

Допускаемая нагрузка на сваю согласно расчету составляет 356,28/1,4=254,49кН. Принимаемое в практике значение допускаемой нагрузки на сваю для твердой глины находиться в диапазоне от 200-400кН что и соответствует.

Определяем количество свай:

где - сумма вертикальных нагрузок на обрезе ростверка в комбинации с причем нагрузки принимаются для расчета I предельного состояния,

- расстояние от обреза до подошвы ростверка,

- усредненный удельный вес ростверка и грунта на его обрезах.

.

Опять таки10 свай экономически невыгодно, поэтому:

Рассмотрим третий случай, когда после троекратного увеличения длины свай, решим заглубиться в нижележащий слой грунта - (песок крупный, средней плотности), на 0,5м; проведем перерасчет количества свай:

Несущая способность висячих свай определяется по формуле:

где - коэффициент условия работы сваи в грунте, принимается равным 1,

- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи,( по табл.)

5 слой: h₅=2м, z₅=8,65м, f₅=30,53кПа, 6 слой: h₆=1м, z₆=10,15м, f₆=31,28кПа,

7 слой: h₇=1,05м, z₇=10,125м, f₇=65,175кПа,

- площадь поперечного сечения сваи,

- коэффициент условия работы под нижним концом сваи, принимаемые для свай сплошного сечения, погружаемых забивкой, равным 1,

- периметр поперечного сечения сваи,

- коэффициент условия работы грунта по боковой поверхности сваи, принимаемый для свай, погруженных забивкой и без лидерных скважин, равным 1,

- расчетное сопротивление грунта на боковой поверхности сваи в пределах i - слоя грунта,

- толщина i - слоя грунта.

Допускаемая нагрузка на сваю согласно расчету составляет 1085,2/1,4=775,14кН. Из опыта проектирования принимаем =500кН; Определяем количество свай:

где - сумма вертикальных нагрузок на обрезе ростверка в комбинации с причем нагрузки принимаются для расчета I предельного состояния,

- расстояние от обреза до подошвы ростверка,

- усредненный удельный вес ростверка и грунта на его обрезах.

.

Окончательно принимаем 5 свай.

Расстановку свай в кусте принимаем в шахматном порядке так, чтобы расстоянии между осями свай не превышало 900 мм. Размеры ростверка в плане составят, учитывая свесы его за наружные грани свай 150 мм, - 2100.

3.3 Конструирование свайного фундамента

Схема расположения свай изображена на рисунке №1.

Подколонник имеет размеры: 1,2х1,2м

b=1,8м;

Количество уступов принимаем равным два по 0,3м

l=2,1м;

Количество уступов принимаем равным два по 0,45м

4.4 Расчет фундамента по несущей способности

Свайный куст рассчитывается от нагрузок, действующих по подошве ростверка. Поэтому все нагрузки приводятся к центру ростверка (продольной оси колонны) в уровне подошвы дна

Нагрузка создаваемая весом ростверка определяется по формуле:

где - размеры ростверка в плане,

- расстояние от поверхности грунта до подошвы ростверка,

- коэффициент надежности по нагрузке,

- среднее значение удельного веса бетона фундамента на его обрезах.

Приведение нагрузок ростверка осуществляется следующим образом:

где - нагрузки, действующие от веса колонны, стены и ростверка (кН),

а = 0,48м - размер от оси колонны до оси стены,

Q = Q_к =82кН,

Основным критерием проектирования свайных фундаментов является условие:

,

где

где - расстояние от оси свайного куста до сваи, в которой определяется усилие,

=- расстояние от оси до оси каждой сваи.

Условие выполнено, так как разница между N и не превысила 10%

3.5 Подбор сваебойного оборудования

Критериями контроля несущей способности свай при погружении являются глубина погружения и отказ. От глубины погружения зависит величина несущей способности, однако в связи с невысокой точностью этих расчетов и изменчивостью грунтовых условий одного этого критерия недостаточно. Поэтому обязателен и другой критерий - достижение сваей в конце забивки контрольного отказа (отказ - величина погружения сваи за один удар молота), назначаемого при проектировании.

Чтобы рассчитать отказ, нужно предварительно выбрать молот, которым предпочтительно забивать сваи. Наиболее распространенными являются подвесные механические молота с массой ударной части 3-6 т, смонтированные на базе экскаваторов или кранов, штанговые и трубчатые дизель-молота, работающие преимущественно в составе самоходных сваебойных установок. Параметры дизель-молотов, необходимые для выбора типа молота и расчета отказа.

Определим энергию одного удара молота:

,

где .

Принимаем дизель - молот с техническими характеристиками:

Технические характеристики трубчатого дизель - молота С-996
Масса ударной части m1,т	1,8
Энергия удара Еd, кДж	45,4
Полная масса молота, т	3,65

Расчётный отказ определяется по формуле:

- энергия удара для дизель - молота С996,

- коэффициент, для железобетонной свай,

- площадь поперечного сечения сваи,

- коэффициент зависящий от вида сваебойного агрегата,

- расчетная несущая способность сваи,

- коэффициент восстановления удара молота,

- масса ударной части молота,

- масса наголовника,

- масса сваи.

После проведенного расчета необходимо проверить условие:

Условие выполнено принимаем данный дизель - молот марки С-996.

Вывод: сваи забиваем до проектной отметки 11,7м, с принятым отказом

Вывод:

1. Инженерно - геологические условия благоприятные для строительства;

2. Грунты не пучинистые;

3. Основанием для свайного фундамента служит песок крупный;

4. Нижние концы свай могут быть заглублены на 11,7 метров;

4. ТЕХНИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ ФУНДАМЕНТА

Задачей курсового проектирования является технико-экономическое сравнение по расходу материалов, стоимости и трудоемкости вариантов фундаментов, в частности неглубокого заложения и свайного.

При определении объемов и стоимости учитываются следующие виды работ и материалы:

механическая разработка грунта;

ручная разработка грунта;

устройство бетонной подготовки;

устройство опалубки снизу ростверка;

устройство монолитного железобетонного фундамента и ростверка;

погружение свай.

стоимость свай.

срубка голов свай.

Выемка грунта под фундаменты промышленных зданий производится в виде траншеи, ширина которой понизу назначается на 1 м шире большей сто-роны столбчатого или ширины ленточного фундамента (по 1 м с каждой сторо-ны), а поверху - исходя из крутизны откосов, (принимаемых по табл.)

Механическую разработку грунта при глубине траншеи до 2 м ведут бульдозером, при большей - экскаватором. Разработка грунта механизмами ведется с недобором его на 10 см (на высоту бетонной подготовки). Под бетонную подготовку грунт выбирают вручную.

По трудности разработки грунт делится на группы; к 1-й группе относя песчаные грунты, а также глинистые грунты туго- и мягкопластичной консистенции.

Объем бетонной подготовки определяют исходя из того, что ее размеры в плане 200 мм больше размеров подошвы фундамента.

Объем фундамента вычисляют по его геометрическим размерам. Расценки и норм трудозатрат приведены (в прил. 11)

Земляные работы:

Для фундамента мелкого заложения:

Откос 1:0,5 В=3,3+0,5+0,5=4,3м; L=3,6+0,5+0,5=4,6м

В^/=В+2·0,975=5,25м; L^/=L+2·0,975=5,55м

,

Где d глубина заложения подошвы фундамента=1,95м

Ручные работы:

Найдём объём железобетонного фундамента:

Устройство бетонной подготовки:

Для свайного фундамента:

Откос 1:0, т.к грунт суглинистый

В=1,8+1=2,8м; L=2,1+1=3,1м

Объём опалубки снизу ростверка:

V=1,8·2,1=3,78 м²

Найдём объём ростверка:

Стоимость и трудоемкость работ по возведению фундамента в ценах 1984 года

Наименование работ и вид расценок	Единица измерения	Объем	Фундамент мелкого заложения
			Стоимость, руб.	Трудоемкость, чел. ч.
			единица	объём	единица	объём
Разработка грунта бульдозером 1 гр.	1000 м3	0,024	91,2	2,19	8,33	0,2
Разработка грунта в ручную 1 гр.	м3	1,978	0,69	1,36	1,25	2,47
Устройство монолитного Ж/Б фундамента	м3	10,65	37,1	395,12	2,9	30,89
Устройство подготовки из бетона В 3,5	м3	1,48	29,37	43,47	1,37	2,03
	Итого:	442,14	Итого:	35,59
Свайный фундамент под колонну
Разработка грунта бульдозером 1 гр.	1000 м3	0,013	91,2	1,19	8,33	0,11
Устройство монолитного Ж/Б ростверка	м3	2,41	39,10	94,23	4,5	10,85
Устройство опалубки	м2	3,78	2,34	8,85	0,93	3,52
Погружение свай	м3	4,52	26,3	118,89	4,03	18,22
Стоимость сваи	м пог	55	7,68	422,4	-	-
Срубка голов свай	шт	5	1,19	5,95	0,96	4,8
	Итого:	651,51	Итого:	37,5

Технико-экономическое сравнение показателей по фундаментам

Показатели	Фундамент мелкого заложения	Свайный фундамент под колонну
Стоимость, руб.	442,14	651,51
Трудоемкость, чел. ч.	35,59	37,5
Расход бетона, м3	10,65	2,41

Вывод: в данных инженерно - геологических условиях при заданных нагрузках целесообразно принимать фундамент мелкого заложения.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. «Механика грунтов, основания и фундаменты»: Учеб. Пособие М55 для строит. Спец. Вузов/ С.Б. Ухова, В.В. Семенов, В.В. Знаменский и др.; Под ред. С. Б. Ухова - 2 - ое изд., переработано и дополнено. - М.: Высш. Шк., 2002. - 566 с.: ил.

2. «Проектирование фундаментов неглубокого заложения», Методические указания к курсу и дипломному проектированию для студентов специальностей 29300,290500,291400,291500. Красноярск: КрасГАСА, 2002.60 с.

3. «Проектирование свайных фундаментов из забивных свай», Методические указания к курсу и дипломному проектированию для студентов специальностей 29300,290500,291400,291500. Красноярск: КрасГАСА, 2003.54 с.

4. «Физические и механические характеристики грунтов». Методы определения: Лабораторный практикум. 2 - е изд. Перераб. И доп. - Красноярск: КрасГАСА, 2004. - 88с.

РАСЧЕТ ФИЗИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТА

№ ИГЭ	Полное наименование грунта	h1, м	Плотность, т/м3	Уровень воды, кН/м3	Влажность	e	Sr	Jр	JL	Е, кПа	, град	с, кПа	Ro,
									w	wp	wL
1	Песок мелкий плотный средней степени водонасыщености	5,9	1,98	2,66	1,74	1,08	19,8	10,8	0,14	-	-	0,53	0,7	-	-	4,2*10	37	5	300
2	Песок средней крупности средней плотности водонасыщенный	4,8	2,06	2,66	1,7	1,064	10,8	10,64	0,21	-	-	0,56	1	-	-	4*10	38	2	400
3	Суглинок тугопластичный	3,9	1,8	2,71	1,45	-	10,8	9	0,24	0,2	0,3	0,87	0	10	0,4	1,2*10	20	23	160
4	Суглинок полутвердый	6,3	1,93	2,71	1,52	-	10,8	-	0,27	0,23	0,37	0,8	-	14	0,24	1,5*10	22	23	260
5	Алевролит	3,7

Размещено на www.allbest.ru