Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра геотехники

Курсовой проект

Фундаменты монтажного цеха

Выполнила студентка

группы 3-ПЗ-III:

Авдеева М.В.

Санкт-Петербург 2015

Содержание

• Задание на курсовое проектирование
• 1. Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки
• 1.1 Дополнительные характеристики грунтов
• 1.2 Нормативная глубина сезонного промерзания грунта
• 1.3 Расчетные сопротивления грунтов
• 1.4 Заключение об инженерно-геологических условиях строительной площадки
• 2. Оценка конструктивных особенностей сооружения
• 3. Выбор основного типа фундамента
• 3.1 Фундамент на естественном основании
• 3.2 Свайный фундамент
• 3.3 Фундамент на песчаной подушке
• 4. Конструирование и расчет фундаментов монтажного цеха
• 4.1 Фундамент №1
• 4.2 Фундамент №2
• 4.3 Фундамент №4
• 4.4 Фундамент №5
• 4.5 Фундамент №6
• 4.6 Определение деформаций основания
• 4.7 Определение несущей способности основания
• Задание на курсовое проектирование

1. Геологические условия

Рис. 1 Место строительства - г. Санкт-Петербург

2. Схема сооружения

Рис. 2 Монтажный цех

Таблица 1 Усилия на обрезе фундамента от нормативных нагрузок в наиболее невыгодных сочетаниях

Вариант и наименование сооружения	Вариант нагрузок и размеров	Номер Фундамента	1-е сочетание	2-е сочетание
			N0n, кН	М0n, кНм	Q0n, кН	N0n, кН	М0n, кНм	Q0n, кН
Схема 0. Монтажный цех	Нечетный. ;	1	1480	-400	-20	1640	480	42
		2	700	-	-	850	-	-
		3	1900	440	15	2200	-420	-30
		4	400	-	-	440	-	-
		5	180	-	-	210	-	-
		6	690	460	-	710	-300	-50

Таблица 2 Расчетные характеристики физико-механических свойств грунтов

Номер грунта	Наименование грунта	Для расчета по несущей способности	Для расчета по деформациям	Удельный вес твердых частиц грунта гs, кН/м3	Влажность W	Предел текучести WL	Предел раскатывания Wp	Коэффициент фильтрации kф, см/с	Модуль деформации Е, МПа
		Удельный вес грунта I , кН/м3	Угол внутреннего трения I , град	Сцепление сI , кПа	Удельный вес грунта II , кН/м3	Угол внутреннего трения II , град	Сцепление сII , кПа
13	Супесь	16,6	17	3	18,3	20	5	26,4	0,28	0,30	0,24		8
17	Песок ср. крупности	17,4	31	-	19,2	35	-	26,5	0,18	-	-		31
6	Суглинок	17,5	16	13	19	18	20	26,7	0,26	0,32	0,21		14

1. Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки

1.1 Дополнительные характеристики грунтов

I. Грунт - супесь:

Удельный вес скелета грунта

;

Относительное содержание твердых частиц

;

Пористость

;

Коэффициент пористости

Полная влагоемкость

;

Коэффициент водонасыщения

,

грунт водонасыщеный ();

Удельный вес грунта при полном водонасыщении

г_sat = г_s*m+г_w*n = 26,4*0,54+0,46*9,8 = 18,8 кН/м³

Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды

г_sb = г_sat-г_w = 18,8-9,8 = 9 кН/м³

Число пластичности

.

Так как , следовательно, грунт - супесь;

Показатель текучести

,

супесь находится в пластичном состоянии ();

Так как Е = 8МПа, следовательно, грунт сильнодеформируемый (5<E10)

II. Грунт - песок средней крупности

Удельный вес скелета грунта

;

Относительное содержание твердых частиц

;

Пористость

;

Коэффициент пористости

разновидность песка - средней плотности (0,55 <е < 0,70)

Полная влагоемкость

;

Коэффициент водонасыщения

,

грунт средней степени водонасыщения, влажный ();

Удельный вес грунта при полном водонасыщении

г_sat = г_s*m+г_w*n = 26,5*0,62+0,38*9,8 = 20,15 кН/м³

Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды

г_sb = = г_sat-г_w = 20,15-9,8 = 10,35 кН/м³

Так как Е = 31МПа, следовательно, грунт среднедеформируемый (10<E50)

III. Грунт - Суглинок

Удельный вес скелета грунта

;

Относительное содержание твердых частиц

;

Пористость

;

Коэффициент пористости

Полная влагоемкость

;

Коэффициент водонасыщения

,

грунт водонасыщеный ();

Удельный вес грунта при полном водонасыщении

г_sat = г_s*m+г_w*n = 26,7*0,57+0,43*9,8 = 19,4 кН/м³

Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды

г_sb = = г_sat-г_w = 19,4-9,8 = 9,6 кН/м³

Число пластичности

.

Так как , следовательно, грунт - суглинок;

Показатель текучести

,

суглинок находится в тугопластичном состоянии ();

Так как Е = 14МПа, следовательно, грунт среднедеформируемый (10<E50)

1.2 Нормативная глубина сезонного промерзания грунта

d_fn = d₀ = 0,28* = 1,39 м

где d₀ - величина, принимаемая равной для супесей - 0,28м;;

M_t - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур для г. Санкт-Петербург.

1.3 Расчетные сопротивления грунтов

Определение величин расчетных сопротивлений R для всех пластов основания при ширине подошвы фундамента b=1 м:

,

где и - коэффициенты условий работы;

k-коэффициент, принимаемый равным 1;

, , -- коэффициенты, принимаемые в зависимости от значения ;

k_z-коэффициент, принимаемый равным 1 при b<10 м;

b-ширина подошвы фундамента, м;

- расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³;

-то же, залегающих выше подошвы (при наличии нескольких видов грунтов определяется как средневзвешенное );

- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

- глубина заложения фундаментов без подвальных сооружений .

Таблица 3 Данные по грунтам из СНиП 2.02.01-83

Грунт			цII
Супесь	1,1	1,0	20	0,51	3,06	5,66
Суглинок	1,2	1,0	18	0,43	2,73	5,31

;

.

.

.

.

.

Рис. 3 Эпюра изменения R грунтов по глубине (скважина 2 по разрезу II-II)

1.4 Заключение об инженерно-геологических условиях строительной площадки

Место строительств - г. Санкт-Петербург. Абсолютные отметки рельефа изменяются в пределах от 6,0 м до 9,0 м

На рассматриваемой площадке под строительство произведены инженерно-геологические изыскания в виде пяти скважин глубиной 11м. Среднемесячная отрицательная температура в период с ноября по март. Уровень грунтовых вод зафиксирован на глубине 2,5 м. Площадки с уклоном на юг. Расчетная глубина сезонного промерзания составляет 1,39м.

Первый слой - техногенный грунт, мощностью 0 ч 3м, не пригоден в качестве естественного основания.

Второй слой - супесь пылеватая, пластичная, сильнодеформируемая, мощностью 0 ч 3 м и имеет следующие расчетные характеристики: R₁=129,3 кПа, R₂=160,6 кПа, E=8 МПа, R₃=200,8 кПа, R₄=216,4 кПа; ц_II=20°, с_II=5 кПа. Данный слой является пригодным в качестве естественного основания, т.к. R ? 100 кПа. Скважиной №4 вскрыт слой - пылеватый песок, средней плотностью, среднедеформируемый,влажный, мощностью 0 ч 2,5 м. песок имеет следующие расчетные характеристики: E=31 МПа, ц_II=35°

Третий слой - суглинок пылеватый с гравием, тугопластичный, водонасыщенный, среднедеформируемый, а также имеет следующие расчетные характеристики: R₅=337,3 кПа, R₆=512,4 кПа, E=14 МПа, ц_II=18°, с_II=20 кПа. Данный слой также является пригодным в качестве естественного основания, т.к. R ? 100 кПа.

грунт фундамент деформация

2. Оценка конструктивных особенностей сооружения

Проектируемое сооружение - монтажный цех, к которому пристроено административно-бытовое здание.

Административно-бытовой корпус. Двухэтажное, каркасное здание, размером 9х18м. Полная высота здания 7,5 м. Колонны - железобетонные сечением

0,4х0,4 м

Монтажный цех. Одноэтажное, каркасное здание, размером 18х42 м. Полная высота здания 22,5м. Цех бесподвальный. Вдоль оси «Б» находится приямок глубиной 2,2 м, шириной 1,5м. Наружными стенами, толщиной 0,3м, ограждены обе части здания. Колонны металлические, двухветвевые. Шаг колонн 6 м.

Предельные деформации основания сооружения:

АБК: максимальная осадка S_u = 10 см;

относительная разность осадок .

Монтажный цех: максимальная осадка S_u = 12 см;

относительная разность осадок .

3. Выбор основного типа фундамента

Разработку вариантов следует проводить для одного наиболее нагруженного и характерного фундамента заданного здания или сооружения. Для монтажного цеха таким будет фундамент № 3.

3.1 Фундамент на естественном основании

Определение типа фундамента и глубины его заложения

С целью недопущения морозного пучения грунтов основания глубину заложения подошвы наружных фундаментов располагают ниже глубины промерзания.

Расчётное значение глубины промерзания:

d_f = d_fn•k_h = 1,39•0,5 = 0,7 м

где d_fn - нормативная глубина промерзания грунта, м.; k_h - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения;

По возможности подошву фундамента располагают выше уровня грунтовых вод для исключения работ по водопонижению и гидроизоляции.

Минимальная глубина заложения подошвы фундамента под стальную колонну:

d=Дd+l_ан+h'= 0,85+1,0+0,15=2,0м

где Дd-глубина заложения обреза фундамента от уровня планировки; l_ан- глубина заделки анкерных болтов, по ГОСТ 24379.1-80 анкерный болт 1 типа исполнения диаметр = 40мм. Глубину заделки анкерных болтов принимаем равной 25d = 25•40 = 1000мм; h'- расстояние от корня анкерного болта до подошвы фундамента, принимаем не менее 0,1м.

С учетом конструктивных особенностей сооружения принимаем глубину заложения подошвы фундамента d = 2,4 м.

Определение значения расчётного сопротивления грунта R, в уровне подошвы фундамента при b=1 м

;

где d₁ - приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов, причем d₁ = d

Определение площади подошвы фундамента А, м2

,

где N_OII - расчетное значение вертикальной нагрузки на обрез фундамента для расчета по второму предельному состоянию, кН, фундамента №3, равное 2200 кН; R - расчетное сопротивление грунта, кПа, на глубине d при b=1м; _m - среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его ступенях, принимаемый для фундамента без подвала, .

Проектирование конструкции фундамента

Принимаем размеры фундамента:

первая ступень 4,8 х 3,6 х 0,3

вторая ступень 3,9 х 2,7 х 0,3

третья ступень 3,0 х 2,1 х 0,3

Вычисляем площадь подошвы для принятых размеров фундамента:

.

Рис. 4

Определение расчетного сопротивления грунтового основания фундамента R с учетом принятой ширины подошвы b=3,6м, b/2 = 1,8 м

;

Сбор нагрузок на основание

,

где - расчетное значение вертикальной нагрузки на обрез фундамента для расчета по второму предельному состоянию, кН;

Нагрузка от веса фундамента, кН;



где - объем фундамента, м³; - удельный вес железобетона, равный 24 кН/м³.

= 4,8•3,6•0,3+3,9•2,7•0,3+3,0•2,1•0,3+2,1•1,2•1,5 = 14,01 м³

Нагрузка от веса грунта, находящегося на ступенях фундамента, кН;

где - объем грунта, находящегося на ступенях фундамента, м³; - удельный вес грунта (засыпки), находящегося на ступенях фундамента кН/м³.

= 4,8•3,6•2,4-14,01=27,5 м³

Нагрузка от веса фундаментной балки, кН;

,

где расчетное значение изгибающего момента на обрез фундамента для расчета по второму предельному состоянию, кН•м;

расчетное значение горизонтальной силы на обрез фундамента для расчета по второму предельному состоянию, кН;

высота фундамента, м, ;

нагрузка от веса фундаментной балки, кН;

эксцентриситет приложения фундаментной балки, м.

Определение давления по подошве фундамента (среднее p, максимальное pmax и минимальное pmin), кПа



Недогрузка фундамента:

- условие выполняется.

Определение осадки фундамента методом послойного суммирования.

Осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле:

где =0,8-безразмерный коэффициент;

_zp.i - среднее, значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней z_i-1 и нижней z_i границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

h_i и Е_i- соответственно толщина и модуль деформации i-гo слоя грунта;

n- число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания.

Для построения эпюр _zg и _zp разбивают толщу грунта ниже подошвы фундамента на элементарные слои. При однородном основании высота элементарного слоя h_i может быть принята равной 0,4b, а при неоднородном основании, принимают h_i0,4b таким образом, чтобы одна из точек находилась на границе двух различных по составу грунтов.

В нашем случае высота элементарного слоя h_i0,4 • 3,6=1,44м. Принимаем h_i=1,4м

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента _{zg 0} при планировке срезкой определится по формуле:

_{zg 0}=d = 17,82,4=42,7 кН/м².

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта _zg на границе слоя, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле

где _i и h_i - удельный вес и толщина i-го слоя грунта.

Дополнительное вертикальное давление на основание на уровне подошвы фундамента определяют по формуле: _{zp 0}=p₀=p-_{zg 0} ,

где p - среднее давление под подошвой фундамента.

_{zp 0}=174,3 - 42,7 =131,6 кН/м² .

Дополнительные вертикальные нормальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, определятся по формуле:

_{zp 0}=p₀

где - коэффициент, принимаемый по табл. 1 прил. 2 СНиП в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента =l/b и относительной глубины =2z/b.

Нижняя граница сжимаемой толщи основания условно находится на глубине z=H_с там, где _zp=0,2_zg, если модуль деформации этого слоя или непосредственно залегающего под этой границей больше или равен 5 МПа.

Величины, используемые при расчете осадок фундаментов на естественном основании по методу послойного суммирования

Таблица 5

Точка	z, м	уzg, кПа	?	о	б	уzp, кПа	Слой	уzpi, кПа	hi, м	Ei, кПа	si, мм
0	0,00	42,7	1,3	0,00	1,000	131,6	-	-	-	-	-
1	0,05	44,5	1,3	0,03	0,997	131,3	1,0	131,4	0,10	8000	0,001
2	0,80	51,3	1,3	0,44	0,956	125,8	2,0	128,5	0,75	8000	0,010
3	1,55	58,0	1,3	0,86	0,810	106,6	3,0	116,2	0,75	8000	0,009
4	2,95	71,5	1,3	1,64	0,500	65,8	4,0	86,2	1,40	14000	0,007
5	4,35	84,9	1,3	2,42	0,305	40,1	5,0	53,0	1,40	14000	0,004
6	5,75	98,4	1,3	3,19	0,199	26,2	6,0	33,2	1,40	14000	0,003
7	7,15	111,8	1,3	3,97	0,138	18,2	7,0	22,2	1,40	14000	0,002
8	8,55	125,2	1,3	4,75	0,100	13,2	8,0	15,7	1,40	14000	0,001

Мощность сжимаемого слоя Н_с=7,2 м. Осадку вычисляем по следующей формуле: s = ?s_i = 3,6см

Сравниваем расчетное значение осадки основания s с предельным значением s_u, регламентированным нормами:

Осадка фундамента меньше максимальной предельной осадки.



Рис. 5

Объёмы работ и конструкций

Параметры котлована:

· Расстояние от края фундамента до откоса 0,5 м.

· Глубина котлована h = 2,5 м.

· Размеры по низу 5,8х4,3 м.

· Угол откоса (по таблицам СНиП 3.02.01 прил. 3) и = 40°

Принимаем, что нагрузки вблизи котлована нет и число единиц загружения К = 0.

Параметр устойчивости:

При разработке грунта учтен поправочный коэффициент равный 1,2, учитывающий работы при глубине котлована до 3м независимо от объема котлована или его площади.

Рис. 6

Таблица 6

№ п/п	Наименование работ и конструкций	Подсчёт объемов
1	Отдельный железобетонный монолитный фундамент под колонну
2	Разработка грунта под фундамент
3	Водоотлив
4	Бетонная подготовка высотой 100 мм

Таблица 7 Стоимость работ по устройству фундамента на естественном основании

№ п/п	Виды работы, элемент конструкции	Ед. изм.	Кол-во	Стоимость работ, р.
				единичная	общая
1	Разработка грунта 1-ой группы в отвал экскаваторами «обратная лопата»; поправочный коэффициент
	сухой грунт	м3	111,4	2,33•1,2	311,5
	мокрый грунт	м3	12,2	1,72	21,0
2	Водоотлив из котлована	м3	12,2	21,01	256,3
3	Устройство монолитных железобетонных фундаментов общего вида под колонны объемом до 25 м3	м3	14,01	903,23	12654,3
4	Бетон тяжелый класс В15	м3	14,01	592,76	8304,6
5	Устройство бетонной подготовки	м3	1,7	577,88	982,4
	ИТОГО:	22531

3.2 Свайный фундамент

Выбор глубины заложения подошвы ростверка d.

При установлении глубины заложения подошвы ростверка руководствуются теми же соображениями, что и при определении глубины заложения подошвы фундаментов, возводимых на естественном основании.

Принимаем м

Выбор несущего слоя грунта. Выбор типа сваи и назначение ее габаритов.

Для данных грунтовых условий более рациональными будут висячие сваи. Учитывая глубину заложения подошвы ростверка, заделку сваи в ростверк и расположение несущего слоя грунта, можно наметить тип и длину сваи.

Руководствуясь табл. ГОСТ 19804 принимаем сваи марки С11-35 - свая длиной 11 м сплошного квадратного сечения 3535 см с поперечным армированием ствола 420 кл. A-I. Марка бетона В 15.

Определение несущей способности сваи.

Для висячей сваи постоянного поперечного сечения несущую способность основания вычисляют по формуле:

где - коэффициент условия работы сваи в грунте, ;

- коэффициенты условий работы грунта под нижним концом и по боковой поверхности сваи;

- расчетное сопротивление суглинка под острием сваи, на глубине 9,8м, ;

- площадь поперечного сечения острия сваи, ;

- наружный периметр поперечного сечения ствола сваи ;

- расчетное сопротивление i-го слоя грунта по боковой поверхности сваи, кПа; f₁ - для супеси, f₂ - f₆ - для суглинка

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

Вычисляют расчетную нагрузку, кН, допускаемую на основание сваи:

Таблица 8

zi, м	fi, кПа
3,4	10,3
5	26,5
7	28,8
9	30,5
11	31
12,7	31,9



где - несущая способность грунтового основания одиночной сваи, кН;

- коэффициент надежности по грунту, зависящий от способа определения несущей способности сваи.

Рис. 7

Расчет условного сопротивления свайного основания:

,

где - расстояние между сваями, м;

Вычисление ориентировочной площади подошвы ростверка

,

где - расчетное значение вертикальной силы, передаваемой сооружением на обрез ростверка, кН;

- среднее значение удельного веса материала ростверка и грунта на его ступенях, принимаемое для фундаментов сооружений без подвала равным 20кН/м3;

- коэффициент надежности по нагрузке для веса ростверка и грунта на нем, принимаемый равным 1,15.

Вычисление ориентировочного значения нагрузки от веса ростверка и грунта на его ступенях: (для расчета по первому предельному состоянию):

.

Определение ориентировочного количества свай:

.

Для учета изгибающего момента полученное количество свай увеличивают на 20 %. Следовательно, принимаем 6 свай.

Конструирование свайного фундамента.

Руководствуясь указаниями раздела 7 СНиП 2.02.03. Размещаем сваи в кусте. Типовые конструкции ростверков свайных фундаментов выбираем по серии 1.411.1-7 выпуск 2. Принимаем свайный куст с размерами ростверка 2700x2100x900 мм

Рис.8

Сбор нагрузок, передаваемых ростверком на свайное основание.,

Нагрузка от веса фундамента, кН;

= 2,7•2,1•0,9+2,1•1,2•1,5 = 8,9 м³

Нагрузка от веса грунта, находящегося на ступенях фундамента, кН;

где - объем грунта, находящегося на ступенях фундамента, м³; - удельный вес грунта (засыпки), находящегося на ступенях фундамента кН/м³.

- коэффициент надежности по нагрузке для веса ростверка и грунта на нем.

= 2,7•2,1•2,4-8,9=3,8 м³

Нагрузка от веса фундаментной балки, кН;

M = г_f •(M_0n+Q_0n•h_f )+N_bn e_b=1,2(420+30•1,8)- 12,258•1,15•1,2 = 573,4 кНм,

где расчетное значение изгибающего момента на обрез фундамента для расчета по второму предельному состоянию, кН•м;

расчетное значение горизонтальной силы на обрез фундамента для расчета по второму предельному состоянию, кН;

высота фундамента, м, ;

нагрузка от веса фундаментной балки, кН;

эксцентриситет приложения фундаментной балки, м.

Вычисление фактической нагрузки на сваи в ростверке

,

Тогда нагрузка на самую нагруженную сваю будет:

,

где - количество свай в фундаменте;

- расчетное значение изгибающего момента, передаваемого ростверком на сваи, кН•м;

- расстояние от главной оси х плана свай до продольной оси каждой сваи, м;

?у_i = 4y_i² = 4•1,05² = 4,41м

- расстояние от главной оси х плана свай до продольной оси сваи, для которой вычисляют расчетную нагрузку, м.

Расчёт осадки свайного фундамента

Средневзвешенное расчетное значение угла внутреннего трения грунтов, находящихся в пределах длины сваи:



где - расчетное значение углов внутреннего трения для отдельных пройденных сваями слоев грунта толщиной .

Проведем наклонные плоскости под углом от точек пересечения наружных граней свай с подошвой ростверка до плоскости АБ, проходящей через нижние концы свай.

Размеры подошвы условного фундамента:

,

,

где и - размеры в пределах внешних граней крайних свай, м;

глубина погружения свай в грунт, считая от подошвы ростверка.

; ; .

,

,

,

- площадь условного фундамента.

Среднее значение давления условного фундамента на основание:

N_fII = N_росII + N_свII = 211,2+194 = 405,2 кН

Вес грунта в объеме свайного фундамента:

N_ggII = 15•17•0,95+18,2•18,3•0,95+1,7•18,3+25,2•9+158,9•9,6 = 2278,6кН

V₁ = 1•(3,9•4,5-2,1•1,2) = 15м³ - объем техногенного грунта

V₂ = 0,5•(4,5•3,9-2,1•1,2) +0,9•(4,5•3,9-2,7•2,1) = 18,2 м³ - объем супеси (засыпки) до ур.WL

V₃ = 0,1•(4,5•3,9-6•0,1225) = 1,7 м³ - объем супеси до ур.WL

V₄ = 1,5•(4,5•3,9-6•0,1225) = 25,2 м³ - объем супеси после уровня WL

V₅ = 9,4•(4,9•3,7-10•0,1225) = 158,9м³ - объем суглинка

Расчетное сопротивление грунта на глубине заложения подошвы условного фундамента при ширине .

Требование п. 2.41 СНиП 2.02.01-83 удовлетворено.

Величины, используемые при расчете осадок свайного фундамента по методу послойного суммирования

Осадку условного фундамента вычисляют от дополнительного давления по его подошве аналогично расчету осадки фундамента на естественном основании.

Таблица 9

Точка	z, м	уzg, кПа	?	о	б	уzp, кПа	Слой	уzpi, кПа	hi, м	Ei, кПа	si, мм
0	0,0	148,8	1,2	0,00	1,000	131,9	-	-	-	-	-
1	1,5	163,2	1,2	0,77	0,835	110,1	1	121,0	1,5	14000	0,010
2	3,0	177,6	1,2	1,54	0,392	51,7	2	80,9	1,5	14000	0,007
3	4,5	192,0	1,2	2,31	0,310	40,9	3	46,3	1,5	14000	0,004
4	6,0	206,4	1,2	3,08	0,199	26,2	4	33,5	1,5	14000	0,003
5	7,5	220,8	1,2	3,85	0,136	18,0	5	22,1	1,5	14000	0,002
6	9,0	235,2	1,2	4,62	0,098	13,0	6	15,5	1,5	14000	0,001

Мощность сжимаемого слоя Н_с=5,8 м. Осадку вычисляем по следующей формуле: s = ?s_i = 2,74 см

Сравниваем расчетное значение осадки основания s с предельным значением s_u, регламентированным нормами:

Рис. 9 Осадка фундамента меньше максимальной предельной осадки.

Объёмы работ и конструкций

Параметры котлована:

· Расстояние от края фундамента до откоса 0,5 м.

· Глубина котлована h = 2,4 м.

· Размеры по низу 3,7х3,1 м.

· Угол откоса (по таблицам СНиП 3.02.01 прил. 3) и =40°

Принимаем, что нагрузки вблизи котлована нет и число единиц загружения К = 0.

Параметр устойчивости:

При разработке грунта учтен поправочный коэффициент равный 1,2, учитывающий работы при глубине котлована до 3м независимо от объема котлована или его площади.



Рис. 10

Таблица 10

№ п/п	Наименование работ и конструкций	Подсчёт объемов
1	Ростверк
2	Разработка грунта под фундамент
3	Водоотлив	5,1
4	Бетонная подготовка высотой 100 мм
5	Бетонные сваи

Таблица 11 Стоимость работ по устройству свайного фундамента

№ п/п	Виды работы, элемент конструкции	Ед. изм.	Кол-во	Стоимость работ, р.
				единичная	общая
1	Разработка грунта 1-ой группы в отвал экскаватором «обратная лопата» ; поправочный коэффициент
	сухой грунт	м3	64,7	2,33•1,2	180,9
	мокрый грунт	м3	5,1	1,72	8,8
2	Водоотлив	м3	5,1	21,01	107,2
3	Забивка ж/б свай гусеничным копром в грунты 1-ой группы, длина свай до 12 м	м3	8,1	345,55	2799,0
4	Устройство монолитных железобетонных фундаментов общего вида под колонны объемом до 10 м3	м3	8,8	956,41	8416,4
5	Сваи ж/б сплошные	м3	8,1	1405,57	11385,1
6	Бетон тяжелый класс В15	м3	8,8	592,76	5216,3
7	Устройство бетонной подготовки	м3	0,6	577,88	346,7
	ИТОГО:	28460,4

3.3 Фундамент на песчаной подушке

Выбор материала подушки

В качестве материала подушки принимаем средней плотности песок средней крупности со следующими характеристиками: _n=36,20; _d=16,5 кН/м3, с_n = 1,4, _s = 26,5 кН/м3, E = 34 Мпа.

В соответствии с крупностью выбранного материала для песчаной подушки и назначенной плотностью по табл. 2 прил. 3 СНиП 2.02.01 устанавливается расчетное сопротивление - R₀ для песка, R₀=400 кПа.

Определение глубины заложения подошвы фундамента

Минимальная глубина заложения подошвы фундамента под стальную колонну:

d=Дd+l_ан+h'= 0,85+1,0+0,1=1,95м

где Дd-глубина заложения обреза фундамента от уровня планировки; l_ан-глубина заделки анкерных болтов, по ГОСТ 24379.1-80 анкерный болт 1 типа исполнения диаметр = 40мм. Глубину заделки анкерных болтов принимаем равной 25d = 25•40 = 1000мм; h'- расстояние от корня анкерного болта до подошвы фундамента, принимаем не менее 0,1м.

Принимаем глубину заложения .

Определение предварительной площади подошвы фундамента , исходя из принятого значения :

Принимаем г_m= 20 кН/ м³, т.к. здание без подвала.

Рис. 11 Конструирование фундамента

Корректировка фактического сопротивления

Для окончательного назначения размеров фундамента определяю расчетное сопротивление грунта подушки R, при d= 1,95 м по следующей формуле:

;

где k₁= 0,125- коэффициент, значение которого зависит от разновидности грунта;

и - соответственно ширина и глубина заложения проектируемого фундамента, м;

и - соответственно ширина и глубина заложения фундамента, м, которые соответствуют значению ;

Сбор нагрузок, передаваемых на искусственное основание

Нагрузка от веса фундамента, кН

где - объем фундамента, м³; - удельный вес железобетона, равный 24 кН/м³.

= 3,0•2,1•0,45+2,1•1,2•1,5 = 6,6 м³

Нагрузка от веса грунта, находящегося на ступенях фундамента, кН

где - объем грунта, находящегося на ступенях фундамента, м³; - удельный вес грунта, находящегося на ступенях фундамента кН/м³.

= 3,0•2,1•1,95-6,6=5,7 м³

Нагрузка от веса фундаментной балки, кН;

Определение давлений по подошве фундамента

,

Назначение толщины подушки

Зададимся толщиной песчаной подушки h_п (в первом приближении ее можно принять 1 м) и проверим условие:

;

где и - вертикальные напряжения на уровне подошвы подушки, кПа;

- расчетное сопротивление грунта природного сложения на уровне подошвы подушки (на глубине ), кПа.

;

Дополнительные вертикальные нормальные напряжения на уровне подошвы подушки:

Причем

б = 0,7858 при условии, что;

Площадь условного фундамента:

Ширина условного фундамента :

Расчетное сопротивление грунта природного сложения на уровне подошвы подушки:

Здесь

Проверка:

- условие не выполняется

Тогда зададимся толщиной песчаной подушки h_п = 1,8м

;

Дополнительные вертикальные нормальные напряжения на уровне подошвы подушки:

Причем

б = 0,473 при условии, что;

Площадь условного фундамента:

Ширина условного фундамента :

Расчетное сопротивление грунта природного сложения на уровне подошвы подушки:

Проверка: - условие выполняется

Вычисляем ширину песчаной подушки по формуле:

Величины, используемые при расчете осадок фундаментов на песчаной

подушке по методу послойного суммирования

Таблица 12

Точка	z, м	уzg, кПа	?	о	б	уzp, кПа	Слой	уzpi, кПа	hi, м	Ei, кПа	si, мм
0	0,0	34,4	1,4	0	1	357,0	-	-	-	-	-
1	0,6	44,5	1,4	0,52	0,935	333,7	1	345,4	0,55	8000	0,018
2	1,3	51,2	1,4	1,24	0,667	238,1	2	285,9	0,75	8000	0,020
3	2,1	58,0	1,4	1,95	0,429	153,0	3	195,6	0,75	8000	0,015
4	2,9	65,6	1,4	2,71	0,275	98,0	4	125,5	0,8	14000	0,006
5	3,7	73,3	1,4	3,48	0,184	65,7	5	81,9	0,8	14000	0,004
6	4,5	81,0	1,4	4,24	0,132	47,1	6	56,4	0,8	14000	0,003
7	5,3	88,7	1,4	5,00	0,098	35,0	7	41,0	0,8	14000	0,002
8	6,1	96,4	1,4	5,76	0,075	26,9	8	31,0	0,8	14000	0,001
9	6,9	104,0	1,4	6,52	0,060	21,4	9	24,2	0,8	14000	0,001

Мощность сжимаемого слоя Н_с=6,8 м. Осадку вычисляем по следующей формуле: s = ?s_i = 7,0см

Сравниваем расчетное значение осадки основания s с предельным значением s_u, регламентированным нормами:

Рис. 12 Осадка фундамента меньше максимальной предельной осадки.

Объёмы работ и конструкций

Параметры котлована:

· Расстояние от края фундамента до откоса 0,5 м.

· Глубина котлована h = 1,8 м.

· Размеры по низу 3.1х4.0 м.

· Угол откоса (по таблицам СНиП 3.02.01 прил. 3) и =45°

Принимаем, что нагрузки вблизи котлована нет и число единиц загружения К = 0.

Параметр устойчивости:

При разработке грунта учтен поправочный коэффициент равный 1,2, учитывающий работы при глубине котлована до 3м независимо от объема котлована или его площади.

Рис. 13

Таблица 13

№ п/п	Наименование работ и конструкций	Подсчёты объёмов
1	Железобетонный ростверк	6,6 м3
2	Песчаная подушка	58,1 м3
3	Разработка грунта под фундамент	58,6 м3
4	Бетонная подготовка высотой 100мм	0,6 м3

Таблица 14 Стоимость работ по устройству фундамента на песчаной подушке

№ п/п	Вид работ или элемент конструкции	Ед. изм.	Кол-во	Стоимость работ
				Единичная руб.	Общая руб.
1	Разработка грунта 1-ой группы экскаватором «обратная лопата»; поправочный коэффициент	м3	58,6	2,33•1,2	163,8
2	Устройство грунтовых подушек методом послойной укатки	м3	58,1	8,1	470,6
3	Устройство монолитных железобетонных фундаментов общего вида под колонны объемом до 10 м3	м3	6,6	956,41	6312,3
4	Бетон тяжелый класс В15	м3	6,6	592,76	3912,2
5	Песок природный средней крупности для строительных работ	м3	58,1	55,26	3210,6
6	Устройство бетонной подготовки	м3	0,6	577,88	346,7
	ИТОГО	14416,2

4. Конструирование и расчет фундаментов монтажного цеха

В результате технико-экономических расчетов выяснено, что наиболее экономичным является фундамент на песчаной подушке.

Подберем фундамент на песчаной подушке под остальные конструкции.

4.1 Фундамент №1

Выбор материала подушки

В качестве материала подушки принимаем средней плотности песок средней крупности со следующими характеристиками: _n=36,20; _d=16,5 кН/м3, с_n = 1,4, _s = 26,5 кН/м3, E = 34 Мпа.

В соответствии с крупностью выбранного материала для песчаной подушки и назначенной плотностью по табл. 2 прил. 3 СНиП 2.02.01 устанавливается расчетное сопротивление - R₀ для песка, R₀=400 кПа.

Определение глубины заложения подошвы фундамента

Минимальная глубина заложения подошвы фундамента под стальную колонну:

d=Дd+l_ан+h'= 0,85+1,0+0,1=1,95м

где Дd-глубина заложения обреза фундамента от уровня планировки; l_ан-глубина заделки анкерных болтов, по ГОСТ 24379.1-80 анкерный болт 1 типа исполнения диаметр = 40мм. Глубину заделки анкерных болтов принимаем равной 25d = 25•40 = 1000мм; h'- расстояние от корня анкерного болта до подошвы фундамента, принимаем не менее 0,1м.

Принимаем глубину заложения .

Определение предварительной площади подошвы фундамента , исходя из принятого значения :

.

Рис. 14 Конструирование фундамента

Корректировка фактического сопротивления

;

Сбор нагрузок, передаваемых на искусственное основание

Нагрузка от веса фундамента, кН

.

= 3,0•1,8•0,45+2,1•1,2•1,5 = 6,2 м³

Нагрузка от веса грунта, находящегося на ступенях фундамента, кН

.

= 3,0•1,8•1,95-6,2=4,3 м³

Нагрузка от веса фундаментной балки, кН;

Определение давлений по подошве фундамента

,

где

Назначение толщины подушки

Зададимся толщиной песчаной подушки h_п =1,7м и проверим условие:

;

где и - вертикальные напряжения на уровне подошвы подушки, кПа;

- расчетное сопротивление грунта природного сложения на уровне подошвы подушки (на глубине ), кПа.



;

Дополнительные вертикальные нормальные напряжения на уровне подошвы подушки:

б = 0,5376 при условии, что;

Площадь условного фундамента:

Ширина условного фундамента :

Расчетное сопротивление грунта природного сложения на уровне подошвы подушки:

Здесь

Проверка:

- условие выполняется

Вычисляем ширину песчаной подушки по формуле:

Таблица 15 Величины, используемые при расчете осадок фундаментов на песчаной подушке по методу послойного суммирования

Точка	z, м	уzg, кПа	?	о	б	уzp, кПа	Слой	уzpi, кПа	hi, м	Ei, кПа	si, мм
0	0,00	34,4	1,7	0	1	312,6	-	-	-	-	-
1	0,55	44,5	1,7	0,61	0,915	286,1	1	299,3	0,55	8000	0,016
2	1,30	51,2	1,7	1,44	0,623	194,8	2	240,4	0,75	8000	0,018
3	2,05	58,0	1,7	2,28	0,389	121,4	3	158,1	0,75	8000	0,012
4	2,75	64,7	1,7	3,06	0,259	81,0	4	101,2	0,7	14000	0,004
5	3,45	71,4	1,7	3,83	0,182	56,8	5	68,9	0,7	14000	0,003
6	4,15	78,1	1,7	4,61	0,133	41,6	6	49,2	0,7	14000	0,002
7	4,85	84,8	1,7	5,39	0,101	31,6	7	36,6	0,7	14000	0,001
8	5,55	91,6	1,7	6,17	0,079	24,6	8	28,1	0,7	14000	0,001

Мощность сжимаемого слоя Н_с=5,5 м. Осадку вычисляем по следующей формуле: s = ?s_i = 5,7 см

Сравниваем расчетное значение осадки основания s с предельным значением s_u, регламентированным нормами:

Осадка фундамента меньше максимальной предельной осадки

4.2 Фундамент №2

Выбор материала подушки

В качестве материала подушки принимаем средней плотности песок средней крупности со следующими характеристиками: _n=36,20; _d=16,5 кН/м3, с_n = 1,4, _s = 26,5 кН/м3, E = 34 Мпа.

В соответствии с крупностью выбранного материала для песчаной подушки и назначенной плотностью по табл. 2 прил. 3 СНиП 2.02.01 устанавливается расчетное сопротивление - R₀ для песка, R₀=400 кПа.

Определение глубины заложения подошвы фундамента

С учётом конструктивных размеров фундамента (устройство приямка) принимаем глубину заложения подошвы фундамента d = 3,0 м.

Определение предварительной площади подошвы фундамента , исходя из принятого значения :

.

...