Расчет оснований и фундаментов склада
Здание склада размером 24×36 с железобетонным каркасом, подвальное. Высота в осях А-В равна 18,0 м (3 этажа). На здание действуют знакопеременные моментные нагрузки и поперечные силы. Осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства (п. 2.40) определяется методом послойного суммирования по формуле: Kn — коэффициент, учитывающий влияние теплового… Читать ещё >
Расчет оснований и фундаментов склада (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования
«Уфимский государственный нефтяной технический университет»
Факультет: Архитектурно-строительный Специальность: 270 102
Кафедра: Автомобильные дороги и технология строительного производства Пояснительная записка К курсовому проекту
«Расчет оснований и фундаментов склада»
Выполнил: ст. гр. БПГ-06Кудаяров Р. Р.
Проверил:Урманшина Н. Э.
Уфа-2009
РЕФЕРАТ Курсовой проект 23 с., 5 рис., 3 табл., 4 источника, 2 приложения.
ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ; ФИЗИКО МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ; РАСЧЕТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ОСНОВАНИЯ; ФУНДАМЕНТЫ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ; СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ; ДЕФОРМАЦИЯ ОСНОВАНИЯ; ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ.
Объектом курсового проекта является расчет оснований и фундаментов здания ремонтного цеха.
В результате работы над проектом устанавливаются физико-механические характеристики грунтов и дано их наименование, определено расчетное сопротивление основания, выполнены расчеты фундаментов мелкого заложения и свайных.
На основе технико-экономического сравнения вариантов фундаментов в качестве наиболее рационального принят свайный фундамент.
Задание на курсовое проектирование
«РАСЧЕТ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ»
ФИО студента: Кудаяров Ренат Римович ВАРИАНТ: 2.1.10
ЗДАНИЕ: склад МЕСТО СТРОИТЕЛЬСТВА: г. Вологда НОМЕР ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА: 10
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛОЕВ ГРУНТА слой 3: г=18,1 кН/м3, гS=26,9 кН/м3, щ=0,39, kф=2,2?10−8 см/с, ц=14 град, Е=7 МПа;
слой 10: г=20,5 кН/м3, гS=26,6 кН/м3, щ=0,18, щP=0,15, щL=0,21, kф=2,7?10−5 см/с, c=10 кПа, ц=20 град, Е=18 МПа;
слой 5: г=19,0 кН/м3, гS=26,6 кН/м3, щ=0,30, щP=0,27, щL=0,41, kф=4,3?10−7 см/с, c=28 кПа, ц=18 град, Е=12 МПа.
Отметка поверхности природного рельефа 12 м УПВ = -2 м ВАРИАНТ НАГРУЖЕНИЯ
Фундамент 1: Фундамент 2: Фундамент 3: Фундамент 4: | N = 2,06 мН; N = 3,56 мН; N = 2,86 мН; N = 0,68 мН; | M = -0,02 мН*м; M = ±0,18 мН*м; M = 0,28 мН*м; M = 0,06 мН*м; | Q = -0,04 мН. Q = -0,03 мН. Q = 0,05 мН. Q =? мН. | |
ЗАДАНИЕ ПОЛУЧЕНО 28 сентября 2009 г.
Преподаватель_______________ Урманшина Н.Э.
1 Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства
Для правильной оценки пригодности грунтов как основание сооружения необходимо определить их физико-механические свойства и дать полное наименование.
Таблица 1. Сводная ведомость физико-механических свойств грунтов
Физико-механические характеристики | Формула расчета | Слои грунта | |||
Мощность слоя h, м | не вскрыт | ||||
Удельный вес грунта при естественной влажности г, кН/м3 | 18,0 | 20,5 | |||
Удельный вес твердых частиц гs, кН/м3 | 26,9 | 26,6 | 26,6 | ||
Естественная влажность щ | 0,39 | 0,18 | 0,30 | ||
Удельный вес сухого грунта гd, кН/м3 | 13,021 | 17,37 | 14,61 | ||
Коэффицент пористости e | 1,065 | 0,531 | 0,82 | ||
Удельный вес грунта с учетом взвешивающего веса воды гsb, кН/м3 | 8,18 | 10,84 | 9,12 | ||
Степень влжности грунта Sr | 0,985 | 0,901 | 0,973 | ||
Влажность на границе текучести щL | 0,46 | 0,21 | 0,41 | ||
Влажность на границе пластичности щP | 0,27 | 0,15 | 0,27 | ||
Число пластичности IP | 0,19 | 0,06 | 0,14 | ||
Показатель текучести IL | 0,63 | 0,5 | 0,21 | ||
Коэффициент фильтрации ka, см/с | 2,2•10−4 | 2,5•10−7 | 3,0•10−8 | ||
Удельное сцепление с, кПа | |||||
Угол внутреннего трения ц, град | |||||
Модуль деформации E, МПа | |||||
Условное расчетное сопротивление R0, кПа | 255,8 | 292,5 | |||
2
Заключение
по данным геологического разреза площадки строительства
Слой 3 (верхний) — глина (0,17<0,75, по табл. Б.14,[1]). Модуль деформации составляет Е=7МПа. Условное расчетное сопротивление R0=255,8 кПа.
Слой 10 (средний) — супесь (0,01<0,7, по табл. Б.11,[1]).Мощность слоя составляет 2 м. По показателю текучести супесь находится в пластичном состоянии (0<1, по табл. Б.14,[1]). Модуль деформации составляет Е=18 МПа. Условное расчетное сопротивление R0= 292,25 кПа.
Слой 5 (нижний) — суглинок (0,07<0,27, по табл. Б.11,[1]). Слой не вскрыт. По показателю текучести суглинок находится в полутвердом состоянии (IL=0,21 по табл. Б.14,[1]). Модуль деформации составляет Е=12 МПа. Условное расчетное сопротивление R0=230 кПа Заключение по данным геологического разреза:
природный рельеф площадки строительства спокойный с горизонтальным залеганием грунтов. Слои 3, 5 могут служить основанием для фундаментов. Уровень подземных вод составляет — 2 м.
Рис. 1 план участка
3 Анализ конструктивных особенностей здания и характеристика нагрузок
Здание склада размером 24×36 с железобетонным каркасом, подвальное. Высота в осях А-В равна 18,0 м (3 этажа). На здание действуют знакопеременные моментные нагрузки и поперечные силы.
В качестве возможных вариантов фундаментов принимаем фундамент мелкого заложения и свайный фундамент на забивных призматических сваях.
4 Определение глубины заложения фундамента
Глубина заложения подошвы фундамента под наружные стены и колонны из учета климатического фактора определяется из условия:
d?df, где df — глубина промерзания;
df=kn•dfn, где dfn — нормативная величина промерзания грунтов
kn — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения Для данного места строительства (г.Вологда) и вида теплового режима внутренних помещений находим:
dfn = 2,2 м, kn = 0,5;
df = 0,5•2,2=1,1 м.
При выборе глубины заложения фундаментов рекомендуется:
— заглублять подошвы фундаментов в несущий слой на 10 — 15 см;
— избегать наличия под подошвой фундаментов слоя грунта малой толщины, если его строительные свойства значительно хуже свойств подстилающего слоя;
— закладывать фундаменты выше уровня подземных вод для исключения необходимости применения водопонижения при производстве работ.
Учитывая, что глубина промерзания 1,5 м и уровень подземных вод dw=2 м, отметка уровеня пола 0,0 м.; а также все выше сказанное, принимаем предварительную глубину заложения подошвы фундамента d = 3,3 м.
5 Расчет фундаментов мелкого заложения
Расчет фундаментов мелкого заложения ведем по II-й группе предельных состояний (по деформациям). Данный расчет для фундаментов является основным и достаточным.
S?[S], где S — совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом;
[S] - предельное значение совместной деформации (нормативное) основания и сооружения.
Фундамент столбчатый № 1
Определяем предварительные размеры подошвы фундамента мелкого заложения:
где N = 2,06 Мн — вертикальная сила, действующая на фундамент;
гср — усредненное значение удельного веса фундамента и грунта на его уступах;
d = 3,3 м — глубина заложения фундамента от планировочной отметки;
R0 = 292,5 кН — расчетное сопротивление грунта.
Расчетное сопротивление грунта основания R определяется по формуле:
где гс1 и гс2 — коэффициенты условий работы;
k — коэффициент, принимаемый равным 1 так, как прочностные характеристики грунта (ц и с) определены непосредственными испытаниями;
Mг, Mq, Mc — коэффициенты;
kz — коэффициент, принимаемый при b?10 м равным 1;
b — ширина подошвы фундамента, м;
гII — осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3;
г’II — то же, залегающих выше подошвы, кН/м3;
сII — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегабщего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;
d1 — глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки, м.
Уточняем размеры подошвы фундамента:
Проверяем принятые размеры подошвы фундамента:
Следовательно, принимаем d = 3 м; b = 2,5 м; l = 3,0 м.
Фундамент столбчатый № 2
Определяем предварительные размеры подошвы фундамента мелкого заложения:
Расчетное сопротивления грунта основания:
Уточняем размеры подошвы фундамента:
Проверяем принятые размеры подошвы фундамента:
Следовательно, принимаем d = 3 м; b = 3,3 м; l = 4 м.
Фундамент столбчатый № 3
Определяем предварительные размеры подошвы фундамента мелкого заложения:
Расчетное сопротивления грунта основания:
Уточняем размеры подошвы фундамента:
Проверяем принятые размеры подошвы фундамента:
Следовательно, принимаем d = 3 м; b = 3 м; l = 3,6 м.
Фундамент столбчатый № 4
Назначаем глубину заложения подошвы фундамента на отметке -3,3.
Определяем предварительные размеры подошвы фундамента мелкого заложения:
Расчетное сопротивления грунта основания:
Уточняем размеры подошвы фундамента:
Проверяем принятые размеры подошвы фундамента:
Следовательно, принимаем d = 3 м; b = 2,5 м.
6 Расчет осадок ФМЗ № 3
Осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства (п. 2.40) определяется методом послойного суммирования по формуле:
где в — безразмерный коэффициент, равный 0,8;
уzpi — значение дополнительного вертикального нормального напряжения на глубине zi от подошвы фундамента, кПа;
hi — толщина i-го слоя, м;
Ei — модуль деформации i-го слоя, кПа;
n — число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.
Дополнительные вертикальные напряжения в грунте вычисляются по формуле:
уzpi = бi• уzp0,
где б — коэффициент, принимаемый по табл.1 приложения 2 в зависимости от соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, равной о = 2z/b;
уzp0 — вертикальное напряжение в грунте на уровне подошвы фундамента.
Дополнительно вертикальное напряжение в грунте в уровне подошвы фундамента определяют по формуле:
уzp0 = p — уzg0,
где p — среднее давление на грунт от нормативных постоянных нагрузок, кПа;
уzg0 — вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента.
уzg0=?гihi,
уzg0 = 18,1•3+20,5•0,3 =60,45 кПа;
уzp0 = 324,8 — 60,45 = 261,11 кПа.
Расчет ведется до тех пор, пока не выполнится условие уzp?0,2уzg.
hi?0,4b; hi=0,4•3=1,2; отсюда hi?1,2 м.
Таблица 2. Определение деформации основания фундамента
zi, м | hi, м | гi, кН/м3 | о | б | уzpi, кПа | уzgi, кПа | 0,2уzgi, кПа | Ei, кПа | Si, см | |
20,5 | 0,00 | 99,96 | 224,845 | 44,969 | ||||||
1,2 | 1,2 | 20,5 | 0,80 | 0,824 | 82,36 292 | 249,445 | 49,889 | 0,439 269 | ||
1,7 | 0,5 | 1,13 | 0,6755 | 67,5196 | 258,945 | 51,789 | 0,225 065 | |||
2,9 | 1,2 | 1,93 | 0,395 213 | 39,50 347 | 281,745 | 56,349 | 0,316 028 | |||
4,1 | 1,2 | 2,73 | 0,241 088 | 24,0979 | 304,545 | 60,909 | 0,192 783 | |||
5,3 | 1,2 | 3,53 | 0,157 775 | 15,7704 | 327,345 | 65,469 | 0,126 163 | |||
6,5 | 1,2 | 4,33 | 0,110 413 | 11,3 628 | 350,145 | 70,029 | 0,8 829 | |||
?=1,299 308 | ||||||||||
7 Расчет свайных фундаментов
Для устройства свайных фундаментов применяются забивные призматические сваи квадратного сечения размером 300×300 мм. Расчет заключается в подборе длины сваи, а также определении числа свай в кусте:
где N — нагрузка от вышележащей конструкции, кН;
Fdg — расчетная несущая способность сваи, кН.
где Fd — расчетная несущая способность сваи по грунту, кН;
гk = 1,4 — коэффициент надежности по несущей способности сваи.
Несущая способность сваи рассчитывается по грунту:
где гc — коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1;
R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемое по табл.1 СНиП 2.02.03−85, кПа;
A — площадь опирания сваи на грунт, м2;
u — наружный периметр поперечного сечения сваи, м;
fi — расчетно сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, принимаемое по табл.2, кПа;
hi — толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;
гcR, гcf — коэффициенты условий работы грунта, соответственно, под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта и принимаемые по табл.3 СНиП 2.02.03−85.
Фундамент свайный № 1
Выбираем сваю l=9 м. Несущая способность данной сваи по грунту:
Fd = 1•(1•5277•0,09+1,2•1•545,78) = 1129,875 кПа;
Число свай в кусте:
Тогда принимаем число свай в кусте равным 4.
Фундамент свайный № 2
Выбираем сваю l=9 м. Несущая способность данной сваи по грунту:
Fd = 1•(1•5277•0,09+1,2•1•545,78) = 1129,875 кПа;
Число свай в кусте:
Тогда принимаем число свай в кусте равным 5.
Фундамент свайный № 3
Выбираем сваю l=9 м. Несущая способность данной сваи по грунту:
Fd = 1•(1•5277•0,09+1,2•1•545,78) = 1129,875 кПа;
Число свай в кусте:
Тогда принимаем число свай в кусте равным 4.
Фундамент свайный № 4
Выбираем сваю l=9 м. Несущая способность сваи по грунту:
Fd = 1•(1•5277•0,09+1,2•1•545,78) = 1129,875 кПа;
Число свай в кусте:
Принимаем 1 ряд свай.
8 Определение размеров ростверков
Для фундаментов № 1 ширина ростверка составляет:
bp=1,3 м.
При этом высота ростверка равна 3 м.
Для фундаментов № 2 ширина ростверка составляет:
bp=2,2 м.
При этом высота ростверка равна 3 м.
Для фундаментов № 3 ширина ростверка составляет:
bp=1,3 м.
Высота ростверка составляет 3 м.
Для фундамента № 4 ширина ростверка составляет:
bp=0,4 м.
Высота ростверка составляет 0,6 м.
9 Расчет осадок свайного фундамента № 2
Осадка свайного фундамента определяется как осадка условного фундамента на естественном основании:
— вычисляется ширина условного фундамента BУСГМ;
— определение веса свайно-грунтового массива
где гср =20 кН/ м2.
— находится среднее фактическое давление под подошвой условного фундамента
;
— определяется расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента по формуле:
где гс1, гс2 — коэффициенты условий работы, принимаемые по табл.3;
k = 1 — коэффициент, учитывающий метод определения прочностных характеристик грунта;
Mг, Mq, Mc — коэффициенты;
kz = 1,0 — коэффициент для подошвы b? 10,0 м;
BУСГМ — ширина подошвы фундамента, м;
гII — удельный вес грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м3;
сII — удельное сцепление грунта, залегающего непосредственно под подошвой, кПа;
dУСГМ — глубина заложения подошвы фундамента бесподвальных зданий от уровня планировки.
— проверяется условие P? R;
— рассчитывается осадка условного фундамента, проверяется условие S?[Su], строятся эпюры.
Расчет производим для наиболее загруженного фундамента — ФГЗ № 2.
Ширина подошвы условного фундамента:
BУСГМ = 6d + d + 2•(h•tg (цср / 4)) = 6•0,3 + 0,3 +0,05•2+ 2•(9,95•(tg (18,34/4)) = 2,52 м.
Вес свайно-грунтового массива:
.
Среднее фактическое давление под подошвой условного фундамента:
Расчетное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента:
Условие Pср = кПа? R = кПа.
Осадку определяем методом послойного суммирования по формуле:
Расчет введем в табличной форме.
уzg0 = 1,7•20,5+11,250•19=248,62 кПа;
уzp0 = - 248,62 = 578,02 кПа.
Расчет ведется до тех пор, пока не выполнится условие уzp?0,2уzg.
Таблица 3. Определение деформации основания фундамента
zi, м | hi, м | гi, кН/м3 | о | б | уzpi, кПа | уzgi, кПа | 0,2уzgi, кПа | Ei, кПа | Si, см | |
0,00 | 578,02 | 248,62 | 44,736 | |||||||
0,79 | 0,804 | 484,7798 | 242,68 | 48,536 | 3,231 866 | |||||
1,59 | 0,4529 | 273,0806 | 261,68 | 52,336 | 1,820 537 | |||||
2,38 | 0,26 | 156,7696 | 280,68 | 56,136 | 1,45 131 | |||||
3,17 | 0,163 | 98,28 248 | 299,68 | 59,936 | 0,655 217 | |||||
3,97 | 0,109 | 65,72 264 | 318,68 | 63,736 | 0,438 151 | |||||
4,76 | 0,078 | 47,3 088 | 337,68 | 67,536 | 0,313 539 | |||||
?=7,190 901 | ||||||||||
В соответствие со СниП 2.02.01−83*, для здания с полным железобетонным каркасом, максимальная осадка см. — условие выполняется.
10 Определение объема котлована
Объем котлована определяется по формуле:
где HK — глубина разработки котлована, м;
a и b — длина и ширина котлована понизу, м;
с и d — длина ширина котлована по верху, м.
Объем котлована будем считать для фундаментов ФМ-1 и ФС-1.
Определение объема котлована для фундамента ФМ-1
Размеры котлована:
b = 3+3+0,6=6,6 м;
d = 6,6+ 2•2•3,3=19,8 м;
a=36+2,5+0,6=39,1 м;
с=39,1+2•2•3,3=52,3 м.
Объем котлована:
=2038,608 м³.
Определние объема котлована для фундамента ФС-1
Размеры котлована:
b = 1,3+1,3+0,6=3,2 м;
d = 3,2+ 2•2•3,3=16,4 м;
a=36+1,3+0,6=37,9 м;
с=37,9+2•2•3,3=51,1 м.
Объем котлована:
=1487,046 м³.
11 Состав работ при устройстве фундаментов
1. Земляные работы
— срезка растительного слоя бульдозером;
— разработка грунта в выемке экскаватором;
— погрузка грунта в транспортные средства или за бровку котлована экскаватором;
— транспортирование грунта самосвалом;
— выгрузка грунта в отвал;
— зачистка дна траншей вручную;
— обратная засыпка бульдозером;
— уплотнение засыпанного грунта вибротрамбовками.
2. Устройсво фундаментов
2.1 Для свайного фундамента:
Погружение ж/б свай до 12 м в грунты группы 2
— установка арматурных каркасов;
— устройство опалубки;
— подача и укладку бетонной смеси;
— уход за уложенным бетоном;
— разборка опалубки;
— устройство обмазочной и оклеечной гидроизоляции фундамента.
2.2 Для фундамента мелкого заложения:
— установка арматурных каркасов;
— устройство опалубки;
— подача и укладку бетонной смеси;
— уход за уложенным бетоном;
— разборка опалубки;
— устройство обмазочной и оклеечной гидроизоляции фундамента.
12 Технико-экономические показатели
Таблица 4. Показатели стоимости затрат и материалов на устройство фундаментов
Обоснование | Наименвание | Ед. изм. | Сметная стоимость | Вариант фундаментов | ||||
ФМЗ | Свайный фундамент | |||||||
Объем | Стоимость | Объем | Стоимость | |||||
ТЕР1−01−013−14 | Разработка грунта | 1000 м³ | 4848,24 | 2,038 | 9880,7 | 1,487 | 4062,82 | |
СЦП3−3-5−1 | Перевозка грунта | т | 7,95 | 29 526,3 | 1508,4 | 11 991,7 | ||
ТЕР1−01−033−2 | Засыпка котлована | 1000 м³ | 822,87 | 1,98 | 1629,28 | 0,809 | 665,78 | |
ТЕР1−02−005−1 | Уплотнение грунта | 100 м³ | 392,38 | 19,8 | 7769,1 | 8,09 | 3174,35 | |
ТЕР5−01−002−6 | Погружение 10 м сваи | 1 м³ сваи | 537,36 | ; | ; | 28,8 | 16 512,7 | |
ТЕР8−01−002−1 | Устройство основания под фундаменты песчанного | 1 м³ основания | 211,95 | 12,903 | 2734,79 | ; | ; | |
ТЕР8−01−003−7 | Гидроизоляция горизонтальная оклеенная в 2 слоя | 100 м² изолируемой | 5009,02 | 2,31 | 11 570,8 | 0,998 | ||
ТЕР6−01−001−7 | Устройство железобетонных фундаментов под колонны | 100 м³ | 58 830,16 | 0,5534 | 32 556,61 | ; | ; | |
СЦМ-401−0048 | Бетон тяжелый, крупность заполнителя 40 мм, класс В15 | м3 | 494,87 | 55,34 | 27 386,1 | ; | ; | |
СЦМ-441−2000;1000 | Ростверк из бетона класса В15 с расходом стали 100кг/м3 | м3 | 2497,40 | ; | ; | 28,39 | ||
СЦМ-441−3001−1104 | Сваи забивные С 10.30 | шт. | 1544,10 | ; | ; | 49 411,2 | ||
У=123 053,28 | У=161 718,6 | |||||||
Вывод: из результатов технико-экономического сравнения наиболее выгодным является устройство фундамента мелкого заложения.
Библиографический список
1. ГОСТ 25 100–95 «Грунты. Классификация». М.: Госстрой, 1995.
2. СНиП 2.02.01−83* «Основания зданий и сооружений». М.: Госстрой, 1983.
3. СНиП 2.02.03−85 «Свайные фундаменты». М.: Госстрой, 1985.
4. СНиП 23−01−99 «Строительная климатология». М.: Госстрой, 2000.