Проектирование фундаментов промышленного здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проектирование фундаментов промышленного здания

1.Исходные данные



Рис.2 План строительной площадки

Здание 3-х пролетное многоэтажное с несущей системой в виде железобетонного каркаса пролетом 9х6х9. Колонны сечением 400х600 мм. Ригели таврового сечения 650х800мм, соединены с колоннами по неразрезной схеме. Плиты перекрытий и покрытия размером hxbxl = 400х1500х5550 мм. Нагрузка от конструкций перекрытий . Собственный вес пола и перегородок . Высота этажа 4,2м. Покрытие совмещенное с утеплителем из минералов ватных плит, кровельное покрытие из наплавляемого материала по стяжке из раствора, уклон обеспечивается подсыпкой из гравия, нагрузка от покрытия составляет .

Стеновые ограждения выполнены из утепленных стеновых панелей .

Поверхность пола 1-го этажа соответствует отметке ±0,000м; планировочная поверхность ограждающей территории на отметке -1,000м. В здании устроен подвал высотой 3,6м. Эксплуатационная нагрузка на перекрытиях .

Рис.3

2. Сбор нагрузок на фундамент в осях А; 5

Расчётные нагрузки для расчётов по II ГПС на обрез фундамента.

Расчётные нагрузки для расчётов по I ГПС на обрез фундамента.

3. Классификация грунтов

Таблица 2. Образец грунта взятого с глубины 2,0м в скважине №1

Решение: Количество глинистых частиц (d<0,005) составляет 0,6% следовательно грунт сыпучий.

Вес фракций крупнее 0,1мм: =83,2%, 83,2%>75% - песок мелкий.

Наименование грунта: песок мелкий.

Строительные свойства грунтовых оснований в значительной степени зависят от однородности зернового состава. Однородность зернового состава характеризуется коэффициентом неоднородности

;

d₆₀ - диаметр частиц, меньше которого в данном грунте содержится (по весу) 60% частиц (при суммировании от частиц с меньшим размером к большему)

d₁₀ - диаметр частиц, меньше которого в данном грунте содержится (по весу) 10% частиц,

d₆₀ и d₁₀ определить по интерполяции в зоне суммы масс зерен (при суммировании от частиц с меньшим размером к большему) соответственно



Рассмотрим состояние грунта по однородности масса частиц M_d=10% соответствует диаметру (по линейной интерполяции между d=0,1ч0,05) d₁₀==0,07мм.

Масса частиц M_d=60% соответствует диаметру (по линейной интерполяции между d=0,25ч0,1) d==0,245мм.

Коэффициент неоднородности =3,51

Полное наименование грунта по гран составу: песок мелкий, средне отсортированный.

Плотность грунта в высушенном состоянии:

Пористость:

Коэффициент пористости:

; ;

Влажность:

Коэффициент пористости грунта e=0,76>0,75 - песок рыхлый.

Степень влажности грунта S_z=0<0,42<0,5 - песок маловлажный.

Расчётный угол внутреннего трения и коэффициент удельного сцепления для расчётов по II ГПС:

Расчётный угол внутреннего трения и коэффициент удельного сцепления для расчётов по I ГПС :

Расчётная плотность грунта в природном состоянии для расчётов по I ГПС:

/м³.

Коэффициент фильтрации , грунт находится выше уровня грунтовых вод.

Определение модуля деформации (Е):

Полное наименование грунта: Песок мелкий, рыхлый, маловлажный, средне отсортированный, сильносжимаемый.

Образец грунта взятого с глубины 4,0м в скважине №1

Характеризуется показателями:

,,,,.

Определение пластичности грунта

- грунт суглинок;

0,5<I_L?0,75 - грунт мягкопластичный.

Плотность скелета грунта:

=1,53г/см³

Пористость грунта:

Коэффициент пористости:

коэффициент пористости на границе пластичности (е_р) и текучести (е_L)

; .

Коэффициент уплотненности грунта

Глинистый грунт характеризуется средним уплотнением.

Степень влажности грунта



Расчётный угол внутреннего трения и коэффициент удельного сцепления для расчётов по II ГПС:

Расчётный угол внутреннего трения и коэффициент удельного сцепления для расчётов по I ГПС:

Расчётная плотность грунта в природном состоянии для расчётов по I ГПС:

/м³.

Коэффициент фильтрации , грунт не взвешивается.

Определение модуля деформации (Е):

Суглинок насыщенный водой, мягкопластичный, среднеуплотнён, сжимаемый.

Образец грунта взятого с глубины 6,0м в скважине №2

Характеризуется показателями:

,,,,.

Определение пластичности грунта

 - грунт суглинок;

0,5<I_L?0,75 - грунт мягкопластичный.

Плотность скелета грунта:

=1,56г/см³

Пористость грунта:

Коэффициент пористости:

коэффициент пористости на границе пластичности (е_р) и текучести (е_L)

; .

Коэффициент уплотненности грунта

Глинистый грунт характеризуется средним уплотнением.

Степень влажности грунта

Расчётный угол внутреннего трения и коэффициент удельного сцепления для расчётов по II ГПС:

Расчётный угол внутреннего трения и коэффициент удельного сцепления для расчётов по I ГПС:

Расчётная плотность грунта в природном состоянии для расчётов по I ГПС:

/м³.

Коэффициент фильтрации , грунт не взвешивается.

Определение модуля деформации (Е):

Суглинок мягкопластичный, водонасыщенный, среднеуплотнён, сжимаемый.

Таблица 3. Образец грунта взятого с глубины 9,0м в скважине №2

Решение: Количество глинистых частиц (d<0,005) составляет 0% следовательно грунт сыпучий.

Вес фракций крупнее 0,25мм: =56%, 56%>50% - песок средней крупности.

Наименование грунта: песок средней крупности.

Однородность зернового состава характеризуется коэффициентом неоднородности

;

Рассмотрим состояние грунта по однородности масса частиц M_d=10% соответствует диаметру (по линейной интерполяции между d=0,25ч0,1) d₁₀==0,12мм.

Масса частиц M_d=60% соответствует диаметру (по линейной интерполяции между d=0,5ч0,25) d==0,38мм.

Коэффициент неоднородности =3,16

Полное наименование грунта по гран составу: песок средней крупности, средне отсортированный.

Плотность грунта в высушенном состоянии:

Пористость:

Коэффициент пористости:

; ;

Влажность:

Коэффициент пористости грунта 0,5<e=0,63>0,75 - песок средней плотности.

Степень влажности грунта 0,8< S_z=0,97<1 - песок насыщен водой.

Расчётный угол внутреннего трения и коэффициент удельного сцепления для расчётов по II ГПС:

Расчётный угол внутреннего трения и коэффициент удельного сцепления для расчётов по I ГПС:

Расчётная плотность грунта в природном состоянии для расчётов по I ГПС: /м³.

Коэффициент фильтрации , грунт испытывает взвешивающее действие.

Определение модуля деформации (Е):

Полное наименование грунта: Песок средней крупности, средней плотности, насыщен водой, средне отсортированный, среднесжимаемый.

Образец грунта взятого с глубины 12,0м в скважине №3

Характеризуется показателями:

,,,,.

Определение пластичности грунта

- грунт глина;

0,25<I_L?0,5 - грунт тугопластичный.

Плотность скелета грунта:

=1,45г/см³

Пористость грунта:

Коэффициент пористости:

коэффициент пористости на границе пластичности (е_р) и текучести (е_L)

; .

Коэффициент уплотненности грунта

Глинистый грунт характеризуется средним уплотнением.

Степень влажности грунта

Расчётный угол внутреннего трения и коэффициент удельного сцепления для расчётов по II ГПС:

Расчётный угол внутреннего трения и коэффициент удельного сцепления для расчётов по I ГПС:

Расчётная плотность грунта в природном состоянии для расчётов по I ГПС:

/м³.

Коэффициент фильтрации , грунт не взвешивается.

Определение модуля деформации (Е):

Глина тугопластичная, насыщенная водой, среднеуплотнённая, сжимаемая.



Рис. 4 Инженерно - геологический разрез

4. Проектирование фундаментов неглубокого заложения в осях А; 5 по деформациям

4.1 Характеристики грунта обратной засыпки

Грунт обратной засыпки принимается с коэффициентом уплотнения k_сом=0,95.

Для глинистого грунта оптимальная влажность Максимальная плотность скелета грунта

Расчетная плотность скелета грунта

4.2 Определение требуемых размеров подошвы фундаментов

- для столбчатого фундамента.

Расчетная допустимая нагрузка на грунт по условиям II Г.П.С.



(R-P_Iiср)/R?0,05 и Р_Iimax=40,71?1,2R=46,48т/м²

4.3 Проверка среднего (Р_ср) и краевых давлений по подошве фундамента (Р_max и Р_min)

В соответствии с принятой конструкцией фундамента вычисляется фактическая величина нагрузок на основание по подошве:

.

коэффициент горизонтальной составляющей активного давления грунта.

Н=4,55/3=1,52м

,



Рис.5 Нагрузки действующие на фундамент в уровне обреза, в уровне подошвы

e=M_II/N_II=61/382,9=16см<1/6l=63cм_, ;,

W=(b



Рис. 6 Схема к определению средних (Р_ср) и краевых давлений (Р_min; Р_max) по подошве фундаментов.

4.4 Проверка слабого подстилающего слоя грунта

Рис.7 Прочностные характеристики опорного и подстилающего слоя

Модуль деформации и угол внутреннего трения грунта подстилающего слоя больше угла внутреннего трения и модуля деформации опорного слоя, проверка подстилающего слоя не требуется.

4.5 Определение осадок фундамента

4.5.1 Определение осадок фундаментов от нагрузок действующих в уровне подошвы фундамента

Построение эпюры , , .

Рис.8 Эпюры , ,

-удельный вес и мощности выше расположенных слоев грунта.

,

;

Таблица 5

z, м		а
0	0	1	29,2
1	0,625	0,89	26,9
2	1,25	0,6301	18,4
3	1,875	0,4192	12,24
4	2,5	0,277	8,08
5	3,125	0,1933	5,64
6	3,75	0,1438	4,2
7	4,375	0,1093	3,2
8	5	0,0848	2,47
9	5,625	0,0783	2,3
10	6,25	0,0571	1,66

Высота сжимаемой толщи .

Определение осадок производится по методу послойного суммирования. Толщина элементарного слоя принимается .

Осадка элементарного слоя определяется как где

Суммарная осадка фундамента определяется в пределах сжимаемой толщи (Н_с)

Мощность сжимаемой толщи определяется из условия

при

Таблица 3

z, м	E, т/м		S, м	S, см
1	1141	28,08	0,02	6,505
2		22,65	0,016
3	1713	15,32	0,0071
4	2711	10,16	0,003
5	2509	6,86	0,002
6	930	4,92	0,004
7		3,7	0,0032

Средний модуль деформации в пределах 3 слоя:

Средний модуль деформации в пределах 5 слоя:



4.5.2 Определение осадок фундаментов от соседних фундаментов в осях 4; А (6; А)

Рис.9 Разбиение прямоугольника влияния на прямоугольники с углом в (.) М

Точка М является угловой для 4-х прямоугольников загрузки:

l₁=7,6xb₁=1,9м; l₂=7,6xb₂=1,9м; l₃=4,4xb₃=1,9м; l₄=4,4xb₄=1,9м;



Рис.10 Эпюры , ,

; ;

Мощность условного слоя

Расчеты приведены в табличной форме:

Таблица 4

Н_сж=6,92м

Таблица 5

- Влияние фундамента в осях Б; 5 на проектируемый фундамент



Рис. 11 Схема влияния фундамента в осях Б; 5 на проектируемы фундамент

4.5.3 Определение осадок фундаментов от полов

Рис.12 Эпюры , ,

Если нагрузка на полы устроенные по грунту в промышленных зданиях не задана, то принимается q=20Кпа. Под рассчитываемым фундаментом по глубине сжимаемой толщи определяются дополнительные давления

для крайних фундаментов,

Таблица 6

z, м		а
0	0	1	1
1	0,625	0,89	0,89
2	1,25	0,6301	0,63
3	1,875	0,4192	0,4129
4	2,5	0,277	0,277
5	3,125	0,1933	0,1933
6	3,75	0,1438	0,1438
7	4,375	0,1093	0,1093
8	5	0,0848	0,0848
9	5,625	0,0783	0,0783
10	6,25	0,0571	0,0571

Высота сжимаемой толщи .

Таблица 7

z, м	E, т/м		S, м	S, см
1	1141	0,945	0,00066	0,195
2		0,76	0,00053
3	2713	0,521	0,00015
4	2711	0,35	0,0001
5	2509	0,23	0,00007
6	930	0,169	0,00014
7		0,1265	0,00011

4.6 Определение полной и допустимой осадки фундамента

Допустимая величина осадок (S_u=10см) определяется по СниП “Основания зданий и сооружений” ограничивается из условий накопления неравномерных осадок в грунте основания S_полн=8,12см?Su=10см.

4.7 Расчет крена фундаментов

4.7.1 Расчёт крена фундамента от изгибающего момента

При наличии горизонтальных и моментных нагрузок на фундамент грунты основания получают разную величину осадок в разных зонах подошвы - развиваются деформации крена, величина которого должна быть ограничена по работе надфундаментных конструкций

проектирование здание фундамент

-предельно допустимая величина крена для здания;

E₀ и -модуль деформации и коэффициент Пуассона грунта основания (при неоднородном основании принимается средневзвешенные величины по площади эпюры напряжений )

4.7.2 Расчёт крена фундамента от фундамента в осях Б; 4(6)

1) Точка М лежит на ближнем краю проектируемого фундамента к влияющему фундаменту.

Рис.13 Разбиение прямоугольника влияния на прямоугольники с углами в (.) М

Точка М является угловой для 4-х прямоугольников загрузки:

l₁=6xb₁=1,9м; l₂=6xb₂=1,9м; l₃=2,8xb₃=1,9м; l₄=2,8xb₄=1,9м;

; ;

Мощность условного слоя

Расчеты приведены в табличной форме:

Таблица 9

Н_сж=6,92м

Таблица 10

2) Точка М лежит на дальнем краю проектируемого фундамента к влияющему фундаменту.



Рис.14 Разбиение прямоугольника влияния на прямоугольники с углами в (.) М

Точка М является угловой для 4-х прямоугольников загрузки:

l₁=9,2xb₁=1,9м; l₂=9,2xb₂=1,9м; l₃=6xb₃=1,9м; l₄=6xb₄=1,9м;

; ;

Мощность условного слоя

Расчеты приведены в табличной форме:

Таблица 11

Н_сж=6,92м

Таблица 12

Рис.15 Влияние соседнего фундамента на крем проектируемого



Фундаменты по оси А; Г не входят в зону влияния фундаментов по осям Б; В.

Суммарная величина крена

5. Расчет проектируемого фундамента по несущей способности грунта

Нагрузки на подошву фундамента по расчёту по I ГПС составляют:

Н=4,55/3=1,52м

,

Определение вертикальной составляющей силы предельного сопротивления основания.

Определение расчетной допустимой нагрузки на основание по I Г.П.С.

Определение осадок основания с развитыми областями пластического состояния грунта S_пл

При давлении под подошвой фундамента P>R осадка определяется с учетом пластических деформаций в основании.

Величина осадки основания штампа с учетом пластических деформаций:

=6,505см - осадка, рассчитанная при давлении на грунт

6. Расчёт свайного фундамента сечением 300х300мм, l=9м

Рис.16 Определение пассивных и активных давлений грунта

Определение требуемого количества свай в кусте (n) при действии вертикальных и моментных нагрузок.

Предварительно принимается нагрузка от массива фундамента на одну сваю

,

-0,3м - размер сечения сваи; =3,85м- глубина заложения ростверка;

- средний удельный вес массива, принимается .

Определяется число свай в кусте, как для центрально нагруженного фундамента:

, принимаем 8 сваи.

- расстояние от центра тяжести свайного куста до i-ой сваи.

Проверка фактических нагрузок на сваи

После компоновки ростверка производится проверка фактической нагрузки на сваи:

 -

составляющая нагрузки от горизонтальных давлений грунта на тело фундамента

=0 - то же из-за разности нагрузок с разных сторон ростверка

7. Проектирование фундаментов неглубокого заложения в осях Б;5 по деформациям

7.1 Сбор нагрузок на фундаменты

Расчётные нагрузки для расчётов по II ГПС на обрез фундамента.

Расчётные нагрузки для расчётов по I ГПС на обрез фундамента.

7.2 Определение требуемых размеров подошвы фундаментов из условий применимости теории линейно деформируемых тел

- для столбчатого фундамента.

Расчетная допустимая нагрузка на грунт по условиям II Г.П.С.

 (R-P_IIср)/R?0,05 и Р_IImax=38,25?1,2R=46,77т/м²

7.3 Проверка среднего (Р_ср) и краевых давлений по подошве фундамента (Р_max и Р_min)

В соответствии с принятой конструкцией фундамента вычисляется фактическая величина нагрузок на основание по подошве:

,

Рис. 17 Нагрузки действующие в уровне обреза и в уровне подошвы фундамента

e=M_II/N_II=31,2/489,4=6,37см<1/6l=70cм_, ;,

W=(b

7.4 Определение осадок фундамента

Построение эпюры , , .

Рис.18 Эпюры , ,



-удельный вес и мощности выше расположенных слоев грунта.

,

;

Таблица 12

z, м		а
0	0	1	33,4
1	0,476	0,932	31 ,12
2	0,592	0,744	24,84
3	1,428	0,548	18,3
4	1,904	0,378	12,62
5	2,38	0,273	9,11
6	2,857	0,219	7,31
7	3,33	0,165	5,51
8 9	3,8 4,28	0,123 0,101	4,1 3,37

Высота сжимаемой толщи .

Определение осадок производится по методу послойного суммирования. Толщина элементарного слоя принимается .

Осадка элементарного слоя определяется как где

Суммарная осадка фундамента определяется в пределах сжимаемой толщи (Н_с)

Мощность сжимаемой толщи определяется из условия

при

Таблица 13

Средний модуль деформации в пределах 3 слоя:

Средний модуль деформации в пределах 5 слоя:



- Влияние фундамента в осях Б; 5 на проектируемый фундамент.

Рис.19 Разбиение прямоугольника влияния на прямоугольники с углами в (.) М

Точка М является угловой для 4-х прямоугольников загрузки:

l₁=7,5xb₁=1,9м; l₂=7,5xb₂=1,9м; l₃=3,3xb₃=1,9м; l₄=3,3xb₄=1,9м;

; ;

Мощность условного слоя

Расчеты приведены в табличной форме:

Таблица 14

Таблица 15

- Влияние фундамента в осях Б; 4 на проектируемый фундамент.



Рис.20 Разбиение прямоугольника влияния на прямоугольники с углами в (.) М

Точка М является угловой для 4-х прямоугольников загрузки:

l₁=7,9xb₁=2,1м; l₂=7,9xb₂=2,1м; l₃=4,1xb₃=2,1м; l₄=4,1xb₄=2,1м;

; ;

Мощность условного слоя

Расчеты приведены в табличной форме:

Таблица 16

Таблица 17

Осадки от фундаментов в осях В; 4 и В; 6 можно прогнозировать на уровне 0,2…0,3см.

- Учет влияния нагрузки на полы здания на осадки фундаментов

Если нагрузка на полы устроенные по грунту в промышленных зданиях не задана, то принимается q=20КПа. Под рассчитываемым фундаментом по глубине сжимаемой толщи определяются дополнительные давления

для крайних фундаментов,

Таблица 18

z, м		а
0	0	1	2
1	0,476	0,932	1,86
2	0,592	0,744	1,488
3	1,428	0,548	1,096
4	1,904	0,378	0,756
5	2,38	0,273	0,546
6	2,857	0,219	0,438
7	3,33	0,165	0,33
8 9	3,8 4,28	0,123 0,101	0,246 0,202

Высота сжимаемой толщи .

Таблица 19

Средний модуль деформации в пределах 3 слоя:

Средний модуль деформации в пределах 5 слоя:

- Определение полной и допустимой осадки фундамента

Допустимая величина осадок (S_u=10см) ограничивается из условий накопления неравномерных осадок в грунте основания

S=6,95+0,84+0,3+0,3+0,63+0,63+0,242=9,892см?S_u=10см

7.5 Расчет крена фундаментов

При наличии горизонтальных и моментных нагрузок на фундамент грунты основания получают разную величину осадок в разных зонах подошвы - развиваются деформации крена, величина которого должна быть ограничена по работе надфундаментных конструкций

-предельно допустимая величина крена для здания;

E₀ и -модуль деформации и коэффициент Пуассона грунта основания (при неоднородном основании принимается средневзвешенные величины по площади эпюры напряжений )



- Оценка крена фундамента от влияния соседних фундаментов.

1) Точка М лежит на ближнем краю проектируемого фундамента к влияющему фундаменту.

Рис.21 Разбиение прямоугольника влияния на прямоугольники с углами в (.) М

Точка М является угловой для 4-х прямоугольников загрузки:

l₁=5,4xb₁=1,9м; l₂=5,4xb₂=1,9м; l₃=1,2xb₃=1,9м; l₄=1,2xb₄=1,9м;

; ;

Мощность условного слоя



Расчеты приведены в табличной форме:

Таблица 20

Н_сж=8,43м

Таблица 21

2) Точка М лежит на дальнем краю проектируемого фундамента от влияющего фундамента.



Рис.22 Разбиение прямоугольника влияния на прямоугольники с углами в (.) М

Точка М является угловой для 4-х прямоугольников загрузки:

l₁=9,6xb₁=1,9м; l₂=9,6xb₂=1,9м; l₃=5,4xb₃=1,9м; l₄=5,4xb₄=1,9м;

; ;

Мощность условного слоя

Расчеты приведены в табличной форме:

Таблица 22

Н_сж=8,43м

Таблица 24

Рис.23 Влияние соседнего фундамента на крем проектируемого



Суммарная величина крена

8.Расчет проектируемого фундамента по несущей способности грунта

Нагрузки на подошву фундамента по расчёту по I ГПС составляют:

,

- Определение вертикальной составляющей силы предельного сопротивления основания.

- Определение расчетной допустимой нагрузки на основание по I Г.П.С.

- Определение осадок основания с развитыми областями пластического состояния грунта S_пл

При давлении под подошвой фундамента P>R осадка определяется с учетом пластических деформаций в основании.

Величина осадки основания штампа с учетом пластических деформаций:

=6,95см - осадка, рассчитанная при давлении на грунт

9. Оценка разности осадок фундаментов

проектирование здание фундамент

Для рядом расположенных фундаментов определяется относительная разность осадок

=0,002

S₁, S₂ - осадки рассматриваемых фундаментов;

L - расстояние между фундаментами;

Список используемой литературы

1. СП 22.13330.2011 Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83^* «Основание зданий и сооружений».

2. СП 24.13330.2011 Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

3. СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты».

4. СП 20.13330.2011 Актуализированная редакция СНиП 2.01.07.85* «Нагрузки и воздействия».

5. Берлинов М.В. Расчет оснований и фундаментов: учеб. пособие/М.В. Берлинов, Б.А.Ягупов. - 3е изд., испр. - СПб.: Лань, 2011.-267с

6. Основания и фундаменты: Метод. указания по выполнению курсового проекта./ Авт. - сост.: В.П. Кудряшов; НовГУ им. Ярослава Мудрого.- Великий Новгород. 2011- 58с.

Размещено на Allbest.ru

...