Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Вінницький національний технічний університет

Кафедра промислового та цивільного будівництва

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА ДО КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

з дисципліни: “Основи та фундаменти ”

на тему: Фундаменти заводу по переробці молочних продуктів у м. Вінниця

Палій Н.О.

м. Вінниця - 2015 рік

Анотація

В даному курсовому проекті розглядається три варіанти виконання фундаментів: мілкого закладання, на забивних палях і на бурових палях. Проводиться техніко-економічне порівняння цих варіантів та вибирається найбільш економічний варіант фундаменту.

Вихідними даними для проектування є:

схема споруди;

геологічні та гідрогеологічні умови будівельного майданчика;

фізико-механічні характеристики ґрунтів.

Попередньо проводиться визначення відсутніх механічних та фізичних характеристик ґрунтів, визначається глибина закладання і розміри підошви фундаменту мілкого закладання та проводиться його розрахунок на осадку.

Для пальового фундаменту визначається глибина закладання ростверку, приймається марка та кількість паль в кущі, визначається їх несуча спроможність, конструюється ростверк та визначається осадка пальового фундаменту.

Всі розрахунки при необхідності супроводжуються схемами і таблицями.

Графічна частина проекту виконана у відповідності з розрахунками, що виконані при проектування фундаменту під задану споруду.

Зміст

Вступ

1. Підготовка вихідних даних для проектування фундаментів

1.1 Аналіз інженерно-геологічних умов будівельного майданчика

1.2 Збір навантаження на фундаменти

2. Розрахунок фундаментів мілкого закладання

2.1 Вибір глибини закладання фундаменту

2.2 Підбір розмірів підошви фундаменту по осі Б

2.4 Визначення осідання фундаменту по осі Б

3. Розрахунок пальових фундаментів

3.1 Вибір глибини закладання ростверку, довжини і марки забивних паль

3.2 Визначення несучої здатності забивної палі по осі Б

3.3 Визначення осідання фундаменту на забивних палях

3.4 Вибір довжини і діаметру бурових паль під фундамент по осі Б

3.6 Визначення несучої здатності бурової палі

4. Техніко-економічне порівняння варіантів фундаментів по осі Б

4.1 Фундамент мілкого закладання

4.2 Фундамент на забивних палях

4.3 Фундамент на бурових палях

Висновок

Література

Вступ

Найбільш відповідальною частиною будь-якої будівлі є фундаменти, розрахунку, проектуванню та зведенню яких приділяється велика увага. Фундамент - це конструкція, призначена для передачі навантажень від надземної частини будівлі або споруди на ґрунтову основу (штучну або природну). Фундамент повинен відповідати вимогам міцності, стійкості, довговічності, технологічності влаштування і економічності.

Надійність основ і фундаментів і здешевлення робіт по їх влаштування в значній мірі залежать від вміння вірно оцінювати властивості ґрунтів в основах і їх сумісну роботу з фундаментами і наземними конструкціями, які деформуються, від раціональності вибраних типів основ і фундаментів і їх розмірів, від якості виконання цих робіт.

Основна мета курсового проекту полягає в тому, щоб запроектувати більш економічний варіант фундаменту із всіх можливих для заданої будівлі і ґрунтових умов, розрахувати його міцність і стійкість, а також набути проектних навиків та інженерного підходу в проектуванні фундаментів та підвалин. будівельний ґрунт фундамент осідання

1. Підготовка вихідних даних для проектування фундаментів

Земельна ділянка під будівництво заводу м.Вінниця.

Рельєф ділянки спокійний.

Вітровий район - 3 [6].

Сніговий район - 4 [6].

Клас споруди за ступенем відповідальності - ІІ.

Нормативна глибина сезонного промерзання ґрунту - 1,0 м.

1.1 Аналіз інженерно-геологічних умов будівельного майданчика

Інженерно-геологічна будова майданчику показана на розрізі у графічній частині.

Ґрунтові води залягають на глибині 1,8 м. Коливання рівня ґрунтових вод може досягати ±1,5 м. Ґрунтові води неагресивні до бетону конструкцій.

У таблицях 1, 2 представлені фізико-механічні характеристики ґрунтів

Таблиця 1 - Дані випробування штампом піску дрібного

P, кПа	S, м
100	0,0058
200	0,0116
300	0,0174
400	0,0290

Глина пластична :;

;

;

.

Пісок дрібний:

;

;

;

;

.

Глина:

;

;

;

;

;

;

.

Таблиця 2 - Фізико-механічні характеристики ґрунтів

Найме-нування ґрунту	Поту-жність шару, м	,	,	Вологість					,		,	Характ. міцності	Деформат. характер.	,	Вид ґрунту
														, град	,		,
Мулис-тий грунт	1,6-2,0	15,6	-	0,13	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Глина Пластична	3,5-4,0	17,2	27,4	0,32	0.48	0.18	0.3	0.46	0,52	1,102	13.03	0,79	8.27	15	8	0,42	17,59	250	тугопластична
Пісок дрібний	6,8-7,2	19,8	25,5	0,18	-	-	-	-	0,34	0,52	16,78	0,88	10,19	33	1	0,25	28,0	200	Пісок насичений водою щільний
Глина	4,8-5,4	20,4	27,8	0,24	0,44	0,17	0,27	0,26	0,41	0,68	16,45	0,98	10,59	19.7	63.8	0,41	23,1	300	Глина м'яко пластична
Рівень ґрунтових вод - 1,8 м

Размещено на http://www.allbest.ru/

1.2 Збір навантаження на фундаменти

При розрахунку фундаментів визначають найбільші навантаження. Для цього складають декілька схем, на які наносять всі можливі варіанти та вибирають найбільш невдалий варіант навантаження. Всі дані нормативних значеннях навантаження, які діють на фундамент зведені в таблиці 3.

Таблиця 3 - Навантаження на фундаменти

Вид навантаження	Нормативне навантажен- ня, кН/м2	Коефіцієнт надійності, f	Розрахункове навантаження, кН/м2
1	2	3	4
Від покриття Постійні (g)
1.ПВХ мембрана	0,005	1	0,005
2.Утеплювач-мінеральні плити “Monrock”(180кг/м3)100мм	0,18	1	1,8
3. Утеплювач-мінеральні плити “Monrock”(100кг/м3)150мм	0,1	1	0,1
4. Пароізоляційна плівка “Jutafol”	0,05	1,15	0,058
5. Профільний настил Pruszynski T150(60 мм)	0,08	1,25	0,1
6.Металева конструкція покриття R15	1	1,05	1.05
Разом	1,415		1,493
Від перекриття
1.Підлога	1,5	1,3	4
2.Перекриття монолітне	5,5	1,1	6,05
3.Вага колони	9,91	1,05	10,4
Разом	16,91		20,45
Тимчасові
Снігове навантаження	1,14	1,14	1.96
Від перегородок	4,4	1,2	5,28
Разом	5,8		7,24
Всього	23,125		29,18

Загальна сума навантажень від будівлі на вантажну площу (48):

Вид навантаження	Нормативне навантаження, кН/м2	Розрахункове навантаження, кН/м2
1	2	3
Пастійні:
Від покриття	1,415*48=67,92	1,493*48=71,664
Від перекриття	16,91*48=811,68	20,45*48=981,6
Тимчасові:
Від перегородок	4,4*48=211,2	5,28*48=253,442
Снігове навантаження	1,41*48=67,68	1,96*48=94,08
разом	1158,48	1300

N_e = 67.92+811.68+211.2+67.68=1158.48кН

N_m =71.664+981.6+253.442+94.08=1300кН

2. Проектування фундаменту мілкого закладання

2.1 Вибір глибини закладання фундаменту

В багатьох випадках чим вище закладена підошва фундаменту, тим менша вартість робіт по закладенню фундаментів. Тому фундаменти краще закладати на меншу глибину.

Визначаємо глибину закладання стрічкового фундаменту під металеву колону:

1. Будівля не має підвалу.

2. Сезонний шар промерзання ґрунту складає 1,00м.

3. По інженерно-геологічним умовам видно, що фундамент необхідно заглибити несучий шар, який в нас розташований глибоко. Це глина пластична. Її показники: С=8 кПа; ц=15^о.

4. Відмітка рівня ґрунтових вод нижче відмітки підошви фундаменту. Отже, рівень ґрунтових вод не впливає на глибину закладення фундаменту.

Порівнюючи всі отримані значення, отримуємо максимальне значення глибини закладання фундаменту:

- підошва фундаменту розташована в глині пластичні.

Рисунок 2 - Визначення глибини закладання фундаменту по осі «Б»

2.2 Підбір розмірів підошви фундаменту по осі Б

1);

Попередньо приймаємо:; b=;

b ==2,6м; l=b =2,6м.

Корегуємо розміри підошви фундаменту:

,

де М_г, М_q, М_с - коефіцієнти [12 табл.44].

;

; умова не виконується, тому збільшуємо розміри підошви фундаменту: l =3,3м, b=3,3 м, А=10.43м², тоді:

;

;

Остаточно приймаємо розміри підошви фундаменту мілкого закладання:

l =3,3м, b=3,3 м, А=10,43м².

2.4 Визначення осідання фундаменту

Осідання розраховують методом пошарового підсумовування в такій послідовності:

1)Товщину ґрунтового масиву, починаючи від підошви фундаменту, розбивають на шари товщиною не більше 0,2b. Приймаємо 0,66м.

2) Визначають середній тиск під підошвою фундаменту, у_zg,0- вертикальне напруження від власної ваги ґрунту на рівні підошви фундаменту.

у_zg,0 =20,68 кПа

3) Будують епюру вертикальних напруг від зовнішнього навантаження по глибині основи у_zpi,. Ординати епюри визначаються по границям шарів ґрунту, на які розбита зжата товща, по формулі:

у_zpi=бр,

де б - коефіцієнт затухання напружень по глибині, який приймається в залежності від коефіцієнтів ж=2Z_і/b; з=l/b=1.

4)Будують епюри вертикальних напруг від власної ваги ґрунту основи у_zgi.

у_Zgi=г'd_і+?г_jhj

де г_j та hj - питома вага та товщина шарів ґрунту, які лежать в границях глибини Z_і

5)Визначають положення границі стиснутої товщі основи. Вона приймається на глибині Z_І=H_С, де виконується умова

у_Zpi?0,2у_zgi,

6) Визначають осідання кожного з шарів, на які розбита товща ґрунтового масива в границях глибини Н_С. Осідання і-го шару:

де в-безрозмірний коефіцієнт, рівний 0,8;

7) Визначаємо повне осідання основи сумуванням осідань окремих шарів:

S=?S_і,

8) Фактичне осідання основи порівнюємо з гранично допустимою S_u.=10см

Рисунок 3 - Визначення осідання методом пошарового підсумовування.

Результати розрахунків приведені в таблиці 4

Осідання становить S=1,7см<S_u=10cм , що є в межах допустимого значення осідання для заданої будівлі. Отже, розміри підошви фундаменту мілкого закладання достатні. Всі послідуючі розрахунки і конструювання ведемо по таким розмірам.

3. Розрахунок пальових фундаментів

3.1 Вибір глибини закладання ростверку, довжини і марки забивних паль

Глибину закладення ростверку приймаємо з конструктивних вимог ? d=0,9м.

Приймаємо палю марки С9-30. Схема розташування палі показана на рисунку 4.

3.2 Визначення несучої здатності забивної палі по осі Г

Несучу здатність палі визначаємо за формулою:

,

де г_с = 1, г_cR = 1, г_cf = 1, [3, табл. 43];

R = 2533кН, [1, табл. 4.5];

А = 0,30·0,30 = 0,09 м²;

u = 4·0,30 = 1,2 м.

Для визначення розрахункового опору ґрунту по боковій поверхні палі розділимо ґрунтову товщу на шари товщиною не більше 2 м (рисунок 4.) Обчислення виконуємо в таблиці 5.



Рисунок 4 - Проектування пальових фундаментів

Таблиця 5 - Визначення несучої спроможності палі по боковій поверхні

;

.

До подальших розрахунків приймаємо менше значення несучої здатності палі .

Розрахункове навантаження, яке може бути передане на палю з умов несучої спроможності ґрунту:

.

Необхідна кількість паль у кущі:

Розмістимо палі у ростверку так, як показано на рисунку 5.

Рисунок 5 - Схема розташування паль у ростверку

Виконаємо перевірку розрахункових навантажень на крайні палі:

, (3)

де ;

=1300 кН;

Вага палі G_паль=0,3²*8,6*25*7*1,1=149(кН)

Вага ростверку до відмітки планування, що приходиться на одну палю, G_р = 9,43·0,9·0,5·20·1=84,87 (кН). Загальне максимальне розрахункове навантаження на одну палю

Отже, несуча здатність паль при обраному їх розташуванні забезпечена.

.

Отже, розрахункове навантаження на крайні палі фундаменту не перевищує допустимого.

3.3 Визначення осідання фундаменту на забивних палях

І.Розрахунок осідання як для умовного фундаменту мілкого закладання

Осідання пальового фундаменту визначається шляхом перетворення його на умовний фундамент мілкого закладання.

Визначаємо осереднене значення кута внутрішнього тертя для ґрунтової товщі, яка прорізається палями:

.

Розміри ростверку в плані по зовнішнім граням крайніх паль:

l₁ =4,1м, b₁ = 2,3м.

Розміри умовного фундаменту в площині нижніх кінців паль:

Приймаємо умовний фундамент розмірами 6,06х4,26 м.

.

Вага ґрунту в об'ємі:

.

Перевірка тиску на підстилаючий шар:

.

Навантаження на рівні підошви умовного фундаменту:

,

=1158кН,

.

Розрахунковий опір ґрунту основи:

де г_c1, г_с2 - [3, табл. 43]; M_г, M_q, M_c - [3, табл. 44].

Перевіряємо умову Р =246,38 кН/м²< R =2063 кН/м².

Умова виконується.

Таблиця 6 - Розрахунок осідання пальового фундаменту

Z,м	, м	, м	б	бк	уzp,і, кПа	уzг,і, кПа	уzg,і, кПа	уzpі,сер, кПа	уzгі,сер, кПа	hі, м
0	0	0	1	1	126,2	22,65	25,05	-	-	-
0,74	0,4	0,07	0,96	0,993	121,1	22,5	39,8	123,6	22,5	0,74
1,48	0,8	0,14	0,8	0,986	100,9	22,3	54,6	111	22,4	0,74
2,21	1,19	0,2	0,606	0,98	76,4	22,2	69,4	88,6	22,25	0,74
2,95	1,6	0,29	0,449	0,971	56,6	21,9	84,2	66,5	22,05	0,74
3,69	1,9	0,36	0,34	0,964	42,9	21,8	99	49,7	21,8	0,74
4,43	2,3	0,44	0,277	0,944	28,6	21,3	113,8	35,7	21,5	0,74
5,17	2,8	0,517	0,201	0,913	25,3	20,6	128,6	26,9	20,9	0,74

S_i= 0,007 м

S=7см<S_u=10cм - осідання в межах норми.

ІІ. Розрахунок осідання шляхом розв'язання задачі про переміщення стержня в пружному на півпросторі

Вага ростверку з грунтом на його уступах

G_р = 84,87 (кН).

Середнє навантаження на палю

Середнє значення коефіцієнта Пуассона в межах напруженої зони

Граничний опір палі

Навантаження на палю на межі пропорційності

Модуль деформації грунту під нижнім кінцем палі в межах одного діаметру вище і чотирьох діаметрів нижче позначки нижнього кінця палі

Е_р =23,8 МПа.

Осереднений у межах довжини палі модуль деформаціі грунтової основи

Відношення усереднених модулів деформації під нижнім кінцем і в межах бічної поверхні палі

Приведений радіус палі

Модуль деформації матеріалу палі при класі бетону С16/20

Е₀ = 24500 МПа.

Коефіцієнт, що визначає частину навантаження, яка передається нижнім кінцем (за таблицею П.1.2 [9] в залежності від r та k_E)

b = 0,175.

Коефіцієнт умов роботи грунту вздовж бічної поверхні палі за табл. П.1.5 [9] k_f = 1,4.

Коефіцієнт умов роботи піщаного грунту під нижнім кінцем палі за табл. П.1.7 [9] k_р = 2,475.

Приведений модуль деформації грунту

Коефіцієнт осідання (за таблицею П.1.1 [9] в залежності від r та k_E)

с = 0,612.

Пружна складова осідання палі

Осідання одиночної палі

Визначимо осідання куща з 7 паль, взявши за основну одну з паль.

а₁ = 0,9 м .

Визначаємо коефіцієнти впливу сусідніх паль за табл. П.1.3 та П.1.4 [9] в залежності від приведеної відстані

Осідання середньої палі від одиничного навантаження на j-ту палю у фундаменті визначаємо за формулою

Для відповідних паль

Осідання пальового куща з 7 паль

Умова S= 0,3693 см < S_u= 12 см виконується.

3.4 Вибір довжини і діаметру бурових паль під фундамент

Приймаємо бурову палю діаметром 0,5м без уширення, довжиною 15м. Схема розташування палі показана на рисунку 7.

3.6 Визначення несучої здатності бурової палі

Визначаємо необхідну кількість бурових паль довжиною 15м (рисунок 4.7).

Несуча спроможність палі складає

,

де г_с = 1; г_cR = 1; г_cf = 0,7 [11];

;

;

Для визначення розрахункового опору ґрунту по боковій поверхні палі розділимо ґрунтову товщу на шари товщиною не більше 2 м (рисунок 4.7). Обчислення виконуємо в таблиці 7.

Таблиця 7 - Визначення несучої спроможності палі по боковій поверхні

Н	hi	IL(крупність)	fi	?cf*fc*hi	Vi	?i°	CI	Ggi	f2
1,45	1,1	0	0	0	0	0	0	0	0
3	2	0,46	22	24,2	0,42	15	8	16,54	11,21
5	2	0,46	26	52	0,42	15	8	16,54	11,21
7	2	дрібний	43	86	0,25	33	1	20,38	5,41
9	2	дрібний	5,41	10,82	0,25	33	1	20,38	5,43
11	2	дрібний	5,41	10,82	0,25	33	1	20,38	5,43
12,6	1,2	дрібний	3,65	7,3	0,25	33	1	12,23	3,64
14,2	2	0,26	69,2	83,04	0,41	19,7	63,8	111,25	28,831
15,35	0,3	0,26	72	144	0,41	19,7	63,8	16,67	5,17
				418,18

.

опустиме навантаження на палю з умови несучої спроможності палі по ґрунту:

.

Необхідна кількість буронабивних паль:

Отже, приймаємо 2 палі.

Виконаємо перевірку розрахункових навантажень з врахуванням власної ваги палі:

- обчислимо вагу палі:

- обчислимо вагу ростверку з ґрунтом на його уступах:

Отже, умова виконується.

Рисунок 7 - Схема розташування бурової палі у ґрунті

4. Техніко-економічне порівняння варіантів фундаментів

Виконаємо техніко-економічне порівняння фундаментів під колону, які розроблені в трьох варіантах, і по найменшій кошторисній вартості та найменшим трудовитратам будівельників і машиністів виберемо основний варіант фундаменту.

Таблиця 8. - Визначення об'ємів робіт

Найменування робіт	Формула розрахунку	Одиниці	Кількість
		вимірювання
Фундамент мілкого закладання
1.Відкопування котловану.	Vk=48х(1.35+0,1)=	1000 м3	0.0695
2.Влаштування бетонної підготовки.	Vп=(3,23+0.2) х(3,23+0.2) х0,1	м3	0.0117
3. Влаштування монолітного фундаменту.	Vф=3,3*2,5*0.45+2,5*1,2*0,3	м3	4,61
4. Кількість арматури	Gарм=4,9*0.007*7850	кг	270
5. Зворотнє засипання і ущільнення грунту	Vущ =Vз.з=48*1.5-0.0117-4,9	м3	67,09
Фундамент із забивних паль
1.Відкопування котловану.	Vk=48 х(1.35+0,1)	1000 м3	0.0695
2.Влаштування бетонної підготовки.	Vп=1,7*0,8*0,1	м3	0,136
3. Кількість паль	Vп=7х10	п.м.	70
4. Влаштування монолітного фундаменту(ростверку)	Vф=0,45*1,5*0,6+0,9*0,6*0,65	м3	0,756
5. Арматура	Gарм.=Vфх0,007х7850=2.1х0,007х7850	кг	115.4
6. Занурення паль дизель-молотом	5х(0,302х9.6)	м3	4.32
7. Зворотнє засипання і ущільнення грунту	Vущ =Vз.з= Vущ.= Vз.з.=48х1.5-0,391-2.1	м3	69,5
Фундамент із бурових паль
1. Влаштування з/б бурових паль діаметром 0,5 м	Vп=(3,14*0,52/4)*15+(1/3)*3,14*0,5*2*(0,92+0,9*0,4+ +0,42)		4,34
3.Кількість арматури в палях	Gарм.пал.=2,466х1х15	кг	36,99

Об'єм бетону:

1) Фундаменти мілкого закладання:

0.0117+4,61=4,6217 м³

2) Фунзаменти з забивних паль:

0.136+0,756+4.32=5,212 м³

3) Фундаменти з бурових паль:

6,9 м³

Виходячи з умови найменшої витрати бетону, ми обираємо фундамент мілкого закладання для нашої будівлі.

Висновок

В даному курсовому проекті було розглянуто три варіанти стрічкових фундаментів.

Глибина закладання фундаменту прийнята з врахуванням інженерно - геологічних та конструктивних умов.

При техніко - економічному порівнянні кращим виявився фундамент мілкого закладання.

Всі прийняті рішення обґрунтовані розрахунками згідно нині діючих норм.

Размещено на Allbest.ru

...