Размещено на http://www.allbest.ru/

МПС РОССИИ

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Ростовский государственный бюджетный университет путей сообщения

Министерства путей сообщения Российской Федерации (РГУПС)

Л.В. Моргун

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ СТАКАННОГО ТИПА ПОД КОЛОННЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

Выполнил студент:

Курочкина Т.Г.

Ростов-на-Дону 2015 г

Задание

на курсовую работу

по дисциплине «Основания и фундаменты»

Тема: «Проект фундамента стаканного типа под колонны одноэтажного промышленного здания»

Студент группы: ЗГБ-3-709 Курочкина Т Г

должен запроектировать фундамент под двухпролетное промышленное здание

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

Номер геологического разреза 3 .

Постоянная вертикальная нагрузка, кН N1 =320 ; N2= 755 ; N3= ; N4= .

Горизонтальная нагрузка , кН Q1=16 ; Q2=-51 ; Q3= ; Q4= (+ справа налево, - слева направо)

Материал стены Газосиликат .

Высота здания, м 13,2

Среднесуточная температура в цехе 25 .

Величина моментов, кНм М1 = 45 ; М2= -52,7 ; М3= ; М4=

Временная вертикальная нагрузка,кН 10 . Коэффициент надежности временной нагрузки 0,95

Коэффициент для расчета глубины промерзания грунта Мt 53,2.

Дата выдачи задания 27.09.14.

Дата сдачи работы ____________________________

Руководитель работы _______________

План курсовой работы:

1. Задание на проектирование.

2. Анализ местных условий строительства.

3. Выбор глубины заложения фундамента.

4. Определение размеров подошвы фундамента.

5. Расчет осадок подошвы фундамента.

Введение

Фундамент - является основной опорной частью всей конструкции дома, от него зависит прочность и долговечность постройки. Ошибки при проектировании этого элемента здания очень трудно исправить, а иногда бывает и невозможно.

Предотвратить ошибки строителей, а так же во избежание халатного отношения, на строительство фундамента необходимо иметь проект, и проводить приемку работ заказчиком или его представителем. Если есть недочеты или брак, не соответствие проекту, все должно быть переделано. Так как маленькие недочеты перейдут в большие проблемы при дальнейшем возведении здания и эксплуатации. Если, все работы выполнены по проекту, и в соответствии с ним то, можно подписывать акт приемки скрытых работ, и продолжить строительство.

При проектировании фундамента учитывается характеристика грунтов и уровень расположения грунтовых вод на участке под строительство дома, особенности строения.

Вид и тип фундамента выбирается в соответствии с четкими параметрами - ленточный или плитный, свайный, столбчатый или винтовой.

Строительство фундамента важная составляющая строительства дома, это ответственные работы с использованием современных технологий, высокотехнологичного оборудования, и профессиональных инженерных решений.

При проектировании фундамента учитывается целый ряд вопросов, таких как:

Изучение проектной документации дома, его технических параметров.

Расчет нагрузок проектируемого фундамента, в результате которых будет возможность выбрать, из каких стройматериалов и по каким технологиям будет возводиться дом.

Проведение инженерно геологических изысканий с выводами о состоянии и характеристики грунтов, их возможной деформации, уровня вод и их агрессивности.

Проверка всех расчетов, с учетом всех изменений, которые достаточно часто вносятся в проект.

Возведение фундамента начинается с очистки и разметки участка, при правильном планировании сократятся сроки выполнения фундаментных работ, а наличие проекта, так же повлияет на строительство всего дома в целом.

В этом курсовом проекте рассматриваются фундамент стаканного типа. Его используют для устройства колонн промышленного здания. Такой фундамент относится к разновидности оснований столбчатого вида. Одним из главных преимуществ, выделяющих фундамент стаканного типа на фоне других, является его высокая прочность. Фундамент стаканного типа нельзя устанавливать на пучинистых и просадочных грунтах. Что же касается недостатков, характерных для фундаментов стаканного типа, то среди них можно выделить необходимость использования специальной тяжелой техники, сравнительно высокую стоимость, а также необходимость транспортировки отдельных элементов с завода-производителя.

1. Задание на проектирование

Необходимо запроектировать фундаменты для двух пролетного одноэтажного промышленного здания, размерами 36х24 м, II класса ответственности, в котором технологическое оборудование и заглубленные помещения не оказывают влияния на расположение фундаментов. Нагрузки на полы цеха вблизи колон крайнего ряда отсутствуют. Режим работы кранов 7, круглосуточный.

Проектируемое промышленное здание должно иметь железобетонный каркас. Поэтому по приложению 4.СНиП 2.02.01-83* предельная осадка такого здания 8см, предельный крен не нормируется.

При проектировании необходимо обеспечивать:

- прочность и эксплуатационную надежность фундамента (деформации его конструктивных элементов не должны превышать предельно допустимых величин);

- максимальное использование механических свойств грунтов и материала фундамента;

- устойчивость на опрокидывание и сдвиг в плоскости подошвы;

- соблюдение нормативных величин абсолютных и неравномерных осадок;

- соответствие технико-экономическим требованиям и современным способам производства работ.

2. Анализ местных условий строительства

Информация о местных условиях строительства относится к исходным данным для проектирования оснований и фундаментов. Эти сведения оказывают на содержание проектирования важное влияние. Основными факторами, подлежащими анализу в ходе проектирования фундаментов, являются следующие:

1) инженерно-геологические, гидрогеологические и геодезические условия (номенклатура грунтов, слагающих толщу; их физические и механические свойства; толщина слоев; наличие грунтов со специфическими свойствами; возможность проявления опасных инженерно-геологических процессов; расположение и состав подземных вод; возможность изменения инженерно-геологических и гидрогеологических условий в процессе эксплуатации проектируемого сооружения; рельеф строительной площадки и т.д.). Эти сведения содержатся в отчетах по инженерным изысканиям;

2) инженерно-гидрометеорологические условия (отражают температурный режим грунтов, который предопределяется глубиной промерзания, ветровым и снеговым районами и т.д.);

3) технико-экономические условия, отражающие уровень технической оснащенности строительной организации, расположение строительной площадки относительно транспортных магистралей (авто, ж/д), наличие необходимых местных строительных материалов и т.д.;

4) опыт строительства в данной местности;

5) расположение строительной площадки относительно существующих сооружений и инженерных коммуникаций.

Расчет физико-механических свойств и наслоения грунта.

Опираясь на исходные данные, выполним расчеты физико-механических свойств наслоений грунта с точностью до второго десятичного знака, и представляем их в тексте пояснительной записки в табличной форме (табл.2.1).

После выполнения расчетов проводим анализ инженерно-геологических свойств напластований грунтов исходя из следующих условий:

- в предполагаемом районе строительства специфические свойства грунтов, влияющие на возможность возведения двухпролетного промышленного здания второго класса ответственности не обнаружены;

- грунты обладают условным сопротивлением сжатию больше 150КПа и модулем деформаций Е больше 5 МПа.

Напластование грунтов данной строительной площадки могут служить в качестве естественного основания для проектируемого промышленного здания.

Таблица 2.1 Физико-механические свойства грунтов на площадке строительства.

№	Наименование свойств	Расчетное уравнение	Наименование грунта
			почва	глина	суглинок	Песок крупный
1	2	3	4	5	6	7
1	Удельный вес твердых частиц грунта
2	Объёмный вес скелета грунта в состоянии естественной влажности
3	Коэффициент пористости
4	Степень влажности
5	Число пластичности
6	Показатель текучести
7	Условное сопротивление грунта сжатию

Примечания: гw - удельный вес воды, 10 кН/м3;

г - удельный вес сухого грунта в состоянии естественной пористости.

3. Выбор глубины заложения фундамента

Глубина заложения фундамента (d) - это расстояние от поверхности планировки или пола подвала до подошвы фундамента. Подошва фундамента должна опираться на прочные слои грунта, о6еспечивающие восприятие нагрузки от фундамента и долговременную эксплуатационную
надежность здания.

Не рекомендуется опирать фундамент на свеженасыпанные, илистые и заторфованные грунты, рыхлые пески и грунты, содержащие растительные остатки. Рекомендуется предусматривать заглубление подошвы фундаментов в несущий слой грунта не менее чем на 0,5 м; избегать наличия под подошвой фундамента слоя грунта малой толщины, если его строительные свойства значительно хуже свойств подстилающего слоя; закладывать подошву фундамента выше уровня подземных вод для исключения необходимости применения водопонижения при производстве работ.

Одним из важнейших факторов, предопределяющих заглубление подошвы фундамента, является глубина сезонного промерзания грунта. Для районов, где глубина промерзания на незастроенной территории не превышает 2,5 м, ее нормативное значение (dfn) определяют по формуле:

где Mt - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНиП 2.01.01 «Строительная климатология и геофизика» М = 53,2 ;

d0 - эмпирический коэффициент, величина которого зависит от вида грунта. Для суглинков и глин d0 = 0,23 м; супесей, песков мелких и пылеватых d0 = 0,28 м; песков гравелистых, крупных и средней крупности d0 = 0,30 м; крупнообломочных грунтов d0 = 0,34 м.

Поэтому существует понятие расчетного значения глубины сезонного промерзания грунта (df), которое определяют по формуле:

df = Кh*dfn

где Кh - коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха внутри помещений, примыкающих к наружным фундаментам, учитывающий наличие подвала или технического подполья, а также состав полов (табл.1). Принимается по СНиП 2.02.01 «Строительная климатология и геофизика». К =0,5

Высота фундамента (hf) - это расстояние от его обреза до подошвы. Высота фундамента должна быть достаточной для надежного крепления к нему надземных конструкций (колонн). При стаканном сопряжении фундамента с железобетонной колонной глубина заделки колонны в фундамент (dc) в том случае, когда колонна имеет сплошное прямоугольное сечение, должна быть не менее величины длинной стороны поперечного сечения колонны (lc):

dc ? lc

Глубина заделки колонны в стакан зависит также от:

- диаметра и класса арматуры колонны;

- класса бетона колонны.

Высота фундамента (hf) из условия надежной заделки колонны в стакан должна быть не менее:

hf ? dc + hg + 0,05

где hg - расстояние от дна стакана до подошвы фундамента, принимаемое не менее 0,2 м;

0,05 - расстояние между торцом колонны и дном стакана, назначаемое для обеспечения рихтовки колонны при монтаже, м.

Выбираем типовую колону 3КК132 по ГОСТу 25628 на высоту здания 13,2 м и грузоподъёмностью 20 т.

Так как в промышленных зданиях высота фундамента стаканного типа не может быть меньше 1,5 м, с учетом глубины промерзания грунта и надежной заделки колон в стан, примем высоту фундамента 1,6 м. обрез фундамента должен быть не менее 0,25 м от поверхности земли, принимаем 0, 25 м. Таким образом глубина заложения фундамента 1,85 м.

4. Определение размеров подошвы фундамента

Размеры подошвы фундамента устанавливают на основе расчетов оснований по деформациям, которые включают:

- построение эпюры давлений в подошве фундамента и величине отрыва;

- расчет давлений под подошвой;

расчет величины давления на кровлю слабого слоя;

расчет осадок и крена;

- проверку размеров подошвы фундамента по несущей способности основания (для скального - по прочности; для других видов оснований - по прочности и устойчивости; для всех видов оснований - на сдвиг по подошве и по слабому слою).

В первом приближении площадь подошвы фундамента (А) определяют по конструктивным соображениям и вычисляют по формуле:

А = N:(R0 - гmtd)

где N - сумма всех вертикальных нагрузок в обрезе фундамента для расчетов по П группе предельных состояний, кН;

Ro - табличное значение условного сопротивления грунта сжатию, кПа;

гmt - среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, принимаемое в инженерных расчетах равным 20 кН/м3;

d - глубина заложения фундамента, м.

Значение N определяют как сумму наибольшей вертикальной нагрузки Nmax из всех заданных сочетаний нагрузок от колонны для расчетов по П группе предельных состояний и дополнительных нагрузок в обрезе фундамента в виде, например, веса фундаментной балки, веса стены и т.д.

Для условий курсового проекта:

N = Nmax + G1

где G1 - вес стены, кН;

G1 = H1*b0*n*г1*kn*гn

где H1 - высота здания, м;

b0 - толщина стены, м;

n - шаг колонн (n=6), м;

г1 - удельный вес материала стены, кН/м3;

kn - коэффициент проемности (kn=0,70….0,85);

гn - коэффициент надежности по назначению (гn=0,9).

При центрально нагруженном фундаменте его подошву проектируют
квадратной, и сторона подошвы определяется как корень
квадратный из площади «А». При внецентренно нагруженном фундаменте
его подошву развивают в направлении действия наибольшего момента, т.е. проектируют прямоугольный в плане фундамент. Отношение ширины подошвы фундамента (b) к его длине (l) принимают в пределах

m= b/l = 0,6...0,85

Принимаем размеры подошвы фундамента: 1,8 и 2,1м

Первой проверкой найденных размеров подошвы является установление средних, максимальных и минимальных давлений на грунт по подошве фундамента (контактных давлений) и сравнение их с расчетным сопротивлением грунта сжатию. Проверка осуществляется через расчет значений относительных эксцентриситетов и сводится к выполнению условия: инженерный фундамент колонна подошва

оi ? оu (i =1,2,….n)

где оi - расчетное значение относительных эксцентриситетов для каждого i- го сочетания нагрузок при расчетах по П группе предельных состояний;

n - число сочетаний нагрузок при расчетах по П группе предельных состояний;

оu - предельный эксцентриситет, принимающий следующие значения

оu =1/6 - для остальных производственных зданий с мостовыми кранами и открытых крановых эстакад;

Относительный эксцентриситет вертикальной нагрузки в подошве фундамента для каждого сочетания определяют по формуле

оi = ei/a,

где a - сторона подошвы фундамента (a = l или b), вдоль которой действуют моменты, м;

ei - эксцентриситет вертикальной нагрузки, приложенной к подошве фундамента, определяемый по формуле:

ei = (У Мi) / (У Ni) (i =1,2…n)

где У Ni - сумма всех вертикальных сил, приложенных к подошве фундамента;

У Mi - сумма всех моментов, относительно выбранных координатных осей в подошве фундамента.

Вначале определяют сумму всех вертикальных сил, действующих на подошву фундамента:

У Ni = У Nзад +G1+Gf

где У Nзад - сумма вертикальных сил из табл.;

Gf - ориентировочный вес фундамента, грунта на его уступах и
подготовки под полы, определяемый по формуле:

Gf = b* l * (d +0,15)* гmt*гn

где гn - коэффициент надежности по назначению (гn=0,9);

У Mi = У M зад + Q П1*hf + N П1*O + G1 (bст+ lcт) *0,5

где У M зад - сумма моментов из табл.1.1;

bст - толщина стены, м; lcт длина стены, равная 1 м;

Эксцентриситет приложения равнодействующей вертикальной нагрузки в подошве фундамента в первом сочетании:

e = (У Mi )/( У Ni)

о = (e)/ а

В соответствии со СНиП 2.02.01-83* среднее давление под подошвой фундамента (Р) не должно превышать расчетного сопротивления грунта (R), краевое давление при действии изгибающего момента вдоль каждой оси фундамента (Pmax) не должно превышать 1,2 R и в угловой точке (Pсmax) не должно превышать 1,5 R .

При действии момента только в одной плоскости должны выполняться два условия:

Р < R и Pmax ? 1,2 R

Расчетное сопротивление грунта основания для бесподвальных зданий определяют по формуле:

R = [(гС1 гС2):к]*(M g КZbг11 + Mqd г111 + McC11)

где гС1 и гС2 - коэффициенты условий работы приведены в табл 5.1 (СНиП 2.02.0I-83*, табл.3);

к - коэффициент, принимаемый равным: к = 1 - если прочностные характеристики грунта (С и ц) определены непосредственными испытаниями; к = 1,1 - если они приняты по таблицам СНиП;

M g , Mq , Mc - коэффициенты, принимаемые по табл. 5.2 в зависимости от угла внутреннего трения цП;

КZ - коэффициент, принимаемый равным:

при b < 10 м КZ =1, при b ? 10 м КZ = Z0/b + 0,2 (здесь Z0 = 8 м);

b - ширина подошвы фундамента, м;

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

гП1 - то же, залегающих выше подошвы;

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

d - глубина заложения фундамента, м.

Давления под подошвой определяют по формулам:

среднее

Pi = (УNi ): (b*l)

максимальное и минимальное краевые давления для первого и второго сочетания нагрузок

Pmaxi = P (1+6оi)

Pmini = P (1- 6оi)

Проверяем условия:

В соответствии с требованиями СНиП среднее давление под подошвой фундамента не превышает расчетного сопротивления грунта. Принимаем установленные размеры без изменений.

5. Расчет осадок подошвы фундамента

Подобранные ранее размеры подошвы фундамента должны быть

достаточными, чтобы удовлетворялось условие расчета основания по деформациям:

S ? Su

где S - совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом по приложению 2 СНиП 2.02.01-83* ;

Su - предельное значение совместной деформации основания и сооружения, которое допускается принимать согласно приложению 4 СНиП 2.02.01-83*.

Метод послойного суммирования рекомендуется СНиП 2.02.01 - 83* для расчета осадок фундаментов шириной менее 10 м. Величина осадки фундамента определяется по формуле

,

где в - безразмерный коэффициент, равный 0,8;

- среднее вертикальное (дополнительное) напряжение в i - м слое грунта;

hi и Ei - соответственно толщина и модуль деформации i - го слоя грунта;

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

Сжимаемую толщину грунтов, расположенную ниже подошвы фундамента, разбивают на элементарные слои толщиной hi ? 0,4b,

где b - ширина подошвы фундамента.

Границы элементарных слоев должны совпадать с границами слоев грунтов. Глубина разбивки должна быть примерно равна 3b.

Определяют значения вертикальных напряжений от собственного веса грунта (уzgo) на уровне подошвы фундамента

уzgo = Угihi

где Угihi - сумма вертикальных нагрузок, от собственного веса грунта выше подошвы фундамента.

Определяют значения вертикальных напряжений от собственного веса грунта (уzgo) на уровне подошвы фундамента и на границе каждого слоя

уzgi= уzgo + Угi hi

где уzgi - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на i -той границе слоя ниже подошвы фундамента;

- удельный вес грунта i - го слоя;

hi - толщина i - го слоя грунта.

Далее вычисляют дополнительное (к природному) вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента по формуле

Среднее давление на грунт от нормативных постоянных нагрузок

P = (NПi )/A

Значения ординат эпюры распределения дополнительных вертикальных напряжений в грунте от внешней нагрузки вычисляются по формуле

уzрi = б*уzро

где б - коэффициент, принимаемый по табл. 5.1 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины.

Результаты расчета заносят в таблицу 5.1 и по этим данным уzgi и уzрi строят эпюры соответствующих напряжений.

Таблица 5.1-Результаты расчетов при определении осадки фундамента

№ слоя	Z, м	hi, м	Вертикальное напряжение от собственного веса грунта уzgi на границе слоя, кПа	б	Ордината эпюры распределения дополнительных вертикальных напряжений от внешней нагрузки уzрi, кПа	Осадка слоя si, cм
			верхней	нижней
1	2	3	4	5	6	7	8
1
2
3
4
5
6

1/b=2,1/1,8=1,17

Расчет 2z/b:

По условию S S :

Подобранные размеры подошвы фундамента сохраняем, так как размер осадки не превышает допустимые пределы.

Далее определяем нижнюю границу сжимаемой толщи (В.С.). она находится на горизонтальной плоскости, где соблюдается условие

уzрi ? 0,2уzgi

Границу сжимаемой толщи можно установить графически, построив справа эпюру. В точке пересечения этой эпюры с основной эпюрой получим нижнюю границу сжимаемой толщи грунта (В.С.).

Размещено на Allbest.ru

...