Расчет фундамента промышленного здания

• 1. Исходные данные
• 2. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства
• 2.1 Определение физико-механических характеристик грунтов площадки строительства
• 2.2 Инженерно-геологические разрезы
• 3. Сбор нагрузок. Определение нормативных и расчетных усилий, действующих по верхнему обрезу фундаментов
• 4. Выбор оптимальной глубины заложения подошвы фундамента
• 5. Определение размеров подошвы фундамента
• 6. Расчет осадки фундамента по методу послойного суммирования
• 7 Расчет свайных фундаментов
• 8. Технико-экономическое сравнение вариантов фундамента
• 9. Водопонижение и гидроизоляция фундаментов
• 10. Список литературы

1. Исходные данные

Район строительства — г. Киров.

Здание — молочный блок производительностью 12 тонн молока в сутки.

Размеры здания в осях 12,0×24,0 м.

Начало работ по устройству фундаментов — январь.

Таблица 1. Данные инженерно-геологических изысканий

Таблица 2. Физические свойства грунтов строительной площадки

2. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства

фундамент инженерный строительство свайный

2.1 Определение физико-механических характеристик грунтов

1.Плотность сухого грунта:

2.Коэффициент пористости:

3.Степень влажности грунта:

4−7.Для каждого слоя грунта определяем удельное сцепление — С, угол внутреннего трения — и модуль общей линейной деформируемости грунта — Е₀ по приложению 1 СНиП 2.02.01 — 83 в зависимости от коэффициента пористости — е и показателя текучести — I_L.

Расчетное сопротивление грунта основания:

8.Число пластичности:

9.Показатель консистенции:

10.Удельный вес грунта с учетом взвешивающего действия воды: ;

Плотность воды:

Значения приведены в таблице № 3.

Таблица 3. Физико-механические свойства грунта

1. ИГЭ-1 — песок крупный, средней плотности, можно использовать для естественного основания.

2. ИГЭ-2 — суглинок, средней плотности, можно использовать для естественного основания.

3. ИГЭ-3 — песок средней крупности, средней плотности, можно использовать для естественного основания.

4. ИГЭ-4 — песок крупный, средней плотности, можно использовать в качестве естественного основания.

2.2 Построение инженерно-геологических разрезов

Отметка планировки:

D_l=УH_СКВ/n_скв=(110.1+109,4+109,3)/3=109,6 м.

Ситуационный план

3. Сбор нагрузок

Таблица 4. Сбор нагрузок на фундамент.

Грузовые площади:

1. F₁=6,0*6,0=36,0 м²

2. F₂=3,0*3,0=9,0 м²

3. F₃=6,0*3,0=18,0 м²

Нормативная: N₁н = 36,0 * 10,72 = 385,83 кН

N₂н = 9,0 * 10,72 + 18,0 * 0,3 * 3,6 * 6 = 213,12 кН

N₃н = 18,0 * 10,72 + 18,0 * 0,3 * 3,6 * 6 = 309,6 кН Расчетная: N₁ = 36,0 * 12,23 = 440,28 кН

N₂ = 9,0 * 12,23 + 11 * 0,3 * 3,6 * 6 = 181,35 кН

N₃ = 18,0 * 12,23 + 11 * 0,3 * 3,6 * 6 = 291,42 кН

4. Проектирование фундамента на естественном основании

Определение глубины заложения фундамента:

Т.к. глубина промерзания меньше 2.5 м, то нормативную глубину определяют по формуле:

где

=-51,5 — сумма среднемесячных отрицательных температур за год; определяем по табл.3 СНиП «Строительная климатология».

d₀ — величина, принимаемая равной для крупных песков 0.3.

=2,153 м Расчетная глубина сезонного промерзания:

d_f = k_n * d_fn = 0.5 * 2.153 = 1.076 (k_n — коэффициент теплового режима здания. Определяется по табл.1 СНиП 2.02.01−83 «Основания зданий и сооружений»

Принимаем глубину заложения фундамента 1.1м. В качестве несущего слоя принят слой песка крупного.

5. Определение размеров подошвы фундамента по расчетному сопротивлению грунта основания

1) Приближенно определяем площадь подошвы фундамента:

— удельный вес фундамента с грунтом на его обрезах, = 20 кН / м³;

d — глубина заложения фундамента (из п.4)

R — расчетное сопротивление грунта, определяемое по СНиП;

R₀=500 кПа — условное расчетное сопротивление первого слоя;

: N₁н = 385,83 кН

N₂н = 213,12 кН

N₃н = 309,6 кН

2) Определяем ширину подошвы b:

Для столбчатых фундаментов

3) Среднее давление под подошвой фундамента:

Подбираем фундамент стаканного типа по ГОСТ 24 476–80:

1Ф15.8−1 L = 1500, h = 750, G = 2,5 т.

Среднее давление под подошвой фундамента p не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, кПа, определяемого по формуле:

где _с1=1.4 и _с2=1,2 — коэффициенты условий работы;

k=1.1 — коэффициент, принимается из условия, что прочностные характеристики грунта (и с) приняты по табл. 1−3 рекомендуемого приложения 1 [1];

M=2,11, M_q=9,44, M_c=10,80 — коэффициенты, принимаемые по табл. 4 [1];

k_z=1 — коэффициент, так как b<10м;

b=1,5 м — ширина подошвы фундамента;

_II=9,459 кН/м³ — осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды);

'_II=9,919 кН/м³ — то же, залегающих выше подошвы;

c_II=0 кПа — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

d_b=0м — глубина подвала;

d₁ — глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений, принимаем равной d=1,1 м.

Среднее реактивное давление по подошве фундамента:

R

Условие выполняется.

Проверка прочности подстилающих слоев " слабых" грунтов:

по табл.1 СНиП 2.02.01−83

79,1143+1,796<622,475

Условие выполняется.

6. Расчет осадки фундамента по методу послойного суммирования

Осадка определяется по следующей формуле:

h_i — толщина i — го слоя;

Е_i — модуль деформации i-го слоя.

_zp,i — среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме напряжений на верхней и нижней границах элементарного слоя по вертикали.

Осадку определяем до тех пор, пока, т. е. напряжения от внешней нагрузки не должны превышать 20% напряжений от собственного веса грунта.

Вертикальное напряжение от внешней нагрузки определяем по формуле:

где — коэффициент, принимаемый по таблицам СНиП, и зависит от относительной глубины .

S_u — предельно допустимая деформация, которая определена по приложению 4 СНиП 2.02.01- 83.

S_U=8 см

7. Расчет свайных фундаментов

1) Определяем грунт основания В качестве несущего слоя для свайного фундамента принимаем второй слой — суглинок.

2) Определяем длину сваи:

Принимаем сваи марки СНпр3−30 (по ГОСТу 19 804.2−79*) с размером сечения 300*300 мм, массой 0,70 т.

3) Определим несущую способность одиночной сваи по формуле:

— коэффициент условий работы сваи в грунте;

и — коэффициенты условия работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетное сопротивление грунта и принимаемые по таблице:

для случая погружения сплошных свай дизельным молотом ;

А — площадь поперечного сечения сваи ;

U — периметр поперечного сечения сваи ;

R =2000 кПарасчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи при глубине погружения 3 м. Принимается по табл.1 СНиП 2.02.03−85 «Свайные фундаменты».

f_i — расчетное сопротивление i — го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, принимаемое по табл.2 СНиП 2.02.03−85 «Свайные фундаменты».

4) Расчетная нагрузка на одну сваю:

— коэффициент надежности.

5) Количество свай Принимаем n=2 для первого и третьего сечения.

Для угловой колонны:

Принимаем n=1 для второго сечения.

Проверка свайного фундамента:

Для :

;

;

;

;

Для :

;

;

;

;

;

Для :

;

;

;

;

;

;

.

По формуле Пузыревского:

Условие P

Условие P

Условие P

Расчет осадок свайного фундамента

Осадка определяется по следующей формуле:

h_i — толщина i — го слоя;

Е_0i — модуль деформации i — го слоя.

Осадку определяем до тех пор, пока, т. е. напряжения от внешней нагрузки не должны превышать 20% напряжений от собственного веса грунта. Вертикальное напряжение от внешней нагрузки определяем по формуле:

— коэффициент, принимаемый по табл.1 приложения 2 СНиП 2.02.01−83 «Основания и фундаменты», зависит от относительной глубины .

Таблица 6. Определение напряжений под подошвой фундамента.

8. Технико-экономическое сравнение вариантов

Определение объема котлована:

где: h = 1,1 (0,5) мглубина котлована

a?, b? — длины сторон котлована по низу;

a?=a+2· (0.5+0.5) =12,0+2,0=14,00 м

b?=b+2· (0.5+0.5)=24,0+2,00=26,00 м

a_1,b₁ — длины сторон котлована по верху.

а₁ =a?+h· m=14,00+2·1.1(0,6)·0.5=15,1 (14,6)м

b₁ =b?+h· m=26,00+2·1,1(0,6)·0,5=27,1 (26,6)м где: m=0,5-коэффициент откоса (СНиП 3.02.01−87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты).

Объем грунта для засыпки пазух котлована где: V_K =425,044 — объем котлована

V_Ф =6,92 — объем фундаментов, м³

К_ОР =1,06 — коэффициент остаточного разрыхления

=394,46 м³

Объем грунта при зачистке дна котлована

V_ЗАЧ=S_Ф· h_Н, м³

где: S_Ф=а?· b?=14·26=364 м² — площадь котлована по низу, м²

h_Н =15 см величина недобора грунта при разработке грунта экскаваторами

V_ЗАЧ=364· 0,15=54,6 м³

Объем лишнего грунта, подлежащего вывозке:

V_ЛГ=V_К-V_ОЗ

V_ЛГ=425,044−394,46=31 м³

V_ЛГ=225,67−197,8=27,87 м³

9. Водопонижение и гидроизоляция фундаментов

Т.к. уровень подземных вод находится выше отметки котлована, то рекомендуется произвести водопонижение. В процессе строительства с помощью лёгких иглофильтровых установок (либо открытый водоотлив).

Устраивается вертикальная и горизонтальная гидроизоляция на стеновые блоки и монолитный ростверк.

10. Список литературы

1. СНиП 2.02.01−83 «Основания зданий и сооружений»

2. СНиП 2.02.03−85 «Свайный фундамент»

3. СНиП 2.02.02−83 «Нагрузки и воздействия»

4. Справочник проектировщика. Основания, фундаменты и подземные сооружения, М: Стройиздат, 1985 г.

5. Веселов В. А. Проектирование оснований и фундаментов, М: Стройиздат, 1987 г.