Основы расчета фундамента промышленного здания
Основание и фундаменты любого объекта должны проектироваться индивидуально с учётом особенностей строительной площадки, конструктивных решений и эксплуатационных требований, предъявляемых к зданиям и сооружениям. Для проектирования фундаментов, необходимо решить ряд вопросов, рассматриваемых в данной работе. 1,77 · 0,6 = 1,062 м Принимаем= 1,1 м Т.к. по конструкции здание не имеет подвального… Читать ещё >
Основы расчета фундамента промышленного здания (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Министерство образования и науки Российской Федерации.
Филиал Федерального Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования.
Южно Уральский Государственный Университет.
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине «Основания и фундаменты»
Основы расчета фундамента промышленного здания Миасс: 2012
Введение
Цель курсового проекта: проектирование фундамента промышленного здания с ж/б каркасом.
Исходные данные: район строительства г. Копейск Геологический разрез представлен: почвенным слоем — 0.3; слоем глин — 4500; слоем суглинка1700; скала яй=1:5
Основание и фундаменты любого объекта должны проектироваться индивидуально с учётом особенностей строительной площадки, конструктивных решений и эксплуатационных требований, предъявляемых к зданиям и сооружениям. Для проектирования фундаментов, необходимо решить ряд вопросов, рассматриваемых в данной работе.
При оценке сложности грунтовых условий следует учесть основные показатели физико-химическое свойство грунтов и обязательно главное из них; модуль деформации и расчётное сопротивление.
При проектировании оснований и фундаментов необходимо располагать сведениями о сооружении, величине и характеристики нагрузок.
Сбор нагрузок, действующих на основание в плоскости подошвы фундамента следует производить в соответствии со статической схемой сооружения. Для отдельно стоящих фундаментов с соответствующей грузовой площади.
Если расчёт оснований под фундаментом оказался удовлетворительным, то принимаем окончательные размеры.
Исходные данные к проекту Физико-механические свойства слоёв грунтов
Слой 1 | ||||
Наименование характеристики | индекс | Размерность | Грунты | |
Плотность грунта | г | т/м3 | 1.83 | |
Плотность части грунта | гs | т/м3 | 2.68 | |
Влажность | W | ; | 0.05 | |
Предел раскатывания | WР | ; | 0.10 | |
Предел текучести | WL | ; | 0.13 | |
Коэффициент фильтрации | К*ф | м/сут | 2.3 | |
Сцепление грунта | С | МПа | 0.004 | |
Угол внутреннего трения | ц | град | ||
Модуль общей деформации | Е | МПа | 7.45 | |
Слой 2 | ||||
Плотность части грунта | г | т/м3 | 1.68 | |
Плотность части грунта | гS | т/м3 | 2.74 | |
Влажность | W | ; | 0.20 | |
Предел раскатывания | WР | ; | 0.14 | |
Предел текучести | WL | ; | 0.20 | |
Коэффициент фильтрации | К*ф | м/сут | 0.35 | |
Сцепление грунта | С | МПа | 0.012 | |
Угол внутреннего трения | ц | град | ||
Модуль общей деформации | Е | МПа | 10.0 | |
Изменение коэффициента пористости при зама-ии под дав-м 0.3 МПа (3 кг/см2) | ?m | ; | 0.059 | |
Слой 3 | ||||
Плотность грунта | г | т/м3 | 1.86 | |
Плотность части грунта | гs | т/м3 | 2.65 | |
Плотность предельно рыхлого состояния грунта | гсрых | т/м3 | 1.43 | |
Плотность предельно плотного состояния грунта | гспл | т/м3 | 1.75 | |
Влажность | W | ; | 0.26 | |
Угол внутреннего трения | ц | град | ||
Модуль общей деформации | Е | МПа | 15.2 | |
Коэффициент фильтрации | Кф | м/сут | 43.4 | |
Гранулометрический состав d > 5 мм | d >5мм | % | 22.2 | |
5…3 | % | 10.1 | ||
3…2 | % | 11.8 | ||
2…1 | % | 17.6 | ||
1…0,5 | % | 10.5 | ||
0,5…0,25 | % | 4.1 | ||
0,25…0,10 | % | 0.3 | ||
d < 0,10 | % | 23.4 | ||
Оценка инженерно-геологических условий Слой 1
1. Число пластичности:
Ip= WL — WР = 0,13 — 0,10 = 0,3
Где WLь — Предел текучести; WР — предел раскатывания Грунт глина Ip > 0,17 по ГОСТ 25 100–95
2. Индекс текучести:
I1= - 0,17
где
Wприродная влажность грунта; WР— предел раскатывания;
Ip - число пластичности.
Твердая консистенция (менее 0).
3. Коэффициент пористости:
? =
Где г-плотность грунта гs-плотность части грунта
W — Природная влажность грунта.
Плотная консистенция (менее 0,55).
4. Коэффициент водонасыщения:
Sr = = 0,249 где гs — плотность части грунта гw — плотность воды;
W — Природная влажность
Грунт малой степени водонасыщения (0−0,50).
Первый слой — глина твердо-плотная малой степени водонасыщения с коэффициентом пористости = 0,537
Модуль деформации: Е = 7,45 МПа Слой 2
1. Число пластичности.
Ip= WL — WР = 0, 20 — 0, 14 = 0, 06
Где WL — предел текучести; WР — предел раскатывания.
Грунт — супесь (0,07 > Ip > 0,01) по ГОСТ 25 100–95
2. Индекс текучести:
I1=1
Где W природная влажность грунта;
Wp — Предел раскатывания; Ip — число пластичности Пластичная консистенция 0 — 1
3. Коэффициент пористости:
? =
Где г-плотность грунта гs-плотность части грунта
W — Природная влажность грунта.
Рыхлая пылеватая консистенция (свыше 0,80).
4 Коэффициент водонасыщения:
Sr = = 0,573 где гs — плотность части грунта гw — плотность воды;
W — Природная влажность
Грунт средней степени водонасыщения (0,50−0,80).
Второй слой — супесь пластично-рыхлая со средней степенью водонасыщения с коэффициентом пористости = 0,957.
Модуль деформации: Е = 10,0 МПа
Слой 3
1. Определение гранулометрического состава:
22,2%+10,1%+11,8% = 44,1%
Песок гравелистый, т.к. содержание частиц крупнее 2 мм >25% (44,1%)
2. Плотность сухого грунта:
гd=
где г — плотность грунта, W — влажность грунта гd =
3. Степень неоднородности гранулометрического состава:
Си=
где , — диаметр частиц, мм, меньше которых в грунте содержится соответственно 60% и 10% (по массе) частиц
Наибольший размер частиц во фракции, мм | >5 | 0,5 | 0,25 | 0,10 | |||||
Суммарное содержание частиц, % | 77,8 | 67,7 | 55,9 | 38,3 | 27,8 | 23,7 | 23,4 | ||
Си= согласно ГОСТу 12 536−79 Сu > 3, соответственно грунт неоднородный.
4. Коэффициент пористости грунта:? =
Где гS — плотность частиц грунта,
гd — плотность сухого грунта,;
? = = 0,795
Пески гравелистые, крупные и средней крупности, рыхлые по ГОСТу 25 100−95 (? свыше 0,70)
5. Коэффициент водонасыщения (степень влажности): Sr =
Где W — природная влажность грунта;
? — Коэффициент пористости;
гS — плотность частиц грунта,
гw — плотность воды, применяемая = 1 .
Sr = = 0,867
Грунт насыщенный водой, т. к. (0,8 — 1) по ГОСТу-25 100−95
Третий слой — песок гравелистый крупный и средней крупности, неоднородный, рыхлого сложения, насыщенный водой, с модулем деформации Е = 15,2 МПА
Слой-4
Скала Приближенное расчётное сопротивление грунтов
R = (Mг · kz b + Mq · d1 · гII + (Mq — 1)
db + Mc · CII)
Где и — коэффициенты, условий работы, применяемые по таблице № 3 СНиП 2. 02. 01−83*:
= 1,1; b = 1 м Мg, Мq, Мс — Коэффициенты зависящие от угла внутреннего трения грунта. Принимаются по таблице № 4 СНиП 2.02.01−89*:
z = 1 (т.к. b<10м)
— осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента.
= кН/м3
— осреднённое расчётное значение удельного веса грунта, залегающего выше фундамента.
Слой 1
гс1=1,25; гс2=1; = 1,1; Мг= 0,51; Мq= 3,06; Mc= 5,66; z= 1; CII= 45; гII= 1,83 кН/м3; = 1,83 кН/м3
Примем: d1 =1 b =1 db =1
R = (0,51· 1·1·1,83+3,06·1·1,83+(3,06−1)·1·1,83+5,66·45) = 301,043 кПа
Слой 2
гс1=1,1; гс2=1; = 1,1; Мг= 0,51; Мq= 3,06; Mc= 5,66; z= 1; CII=1; гII= 1,68 кН/м3; = 1,68 кН/м3
Примем: d1 =1 b =1 db =1
R = · (0,51· 1·1·1,68+3,06·1·1,68+(3,06−1)·1·1,68+5,66 · 1) = 15,1184 кПа
Слой 3
гс1=1,4; гс2=1,2; = 1,1; Мг= 1,55; Мq= 7,22; Mc= 9,22; z= 1; CII= 1; гII= 1,86 кН/м3; = 1,86 кН/м3
Примем: d1 =1 b =1 db =1
R = · (1,55· 1·1·1,86+7,22·1·1,86+(7,22−1)·1·1,86+9,22 · 1) = 56,67 кПа Эпюра относительных сопротивлений слоёв грунта Фундаменты (А-3; Б-3)
Глубина заложение подошвы фундамента Глубина заложения фундамента в первую очередь зависит от глубины сезонного промерзания грунтов. Нормативная глубина промерзания определяется по следующей формуле:
= d0 ·
Где — безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНиПу по строительной климатологии и геофизике;
d0 — величина, принимаемая равной, м, для:
суглинков и глин — 0,23
супесей, песков мелких и пылеватых — 0,28
песков гравелистых, крупных и средней крупности -0,30
скальный породы — ?
Т.к. по разрезу чертежа здания видно, что подошва фундамента опирается на первый слой, и он имеет наибольшее сопротивление, рассчитываем глубину заложения для первого слоя.
Для г. Копейск |М0| = | -16,4−14,1−8,4−6,7−13,5| = 59,1
Т.к. грунт первого слоя, глина малой пластичности, принимаем d0 -0,23
= 0,23 · = 1,77
Расчётная глубина сезонного промерзания грунта, м, определяется по формуле = · Кh
Где — нормативная глубина промерзания Кh — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, применяемый; для наружных фундаментов отапливаемых сооружений — по табл.1 СНиП 2.02.01.-83*; для наружных и внутренних фундаментов.
Кh = 0,6; т.к. моё здание не имеет подвального помещения и температура в нём в районе 150 С
= 1,77 · 0,6 = 1,062 м Принимаем= 1,1 м Т.к. по конструкции здание не имеет подвального помещения с бетонным полом по грунту (200мм), и щебневую подушку (200мм). Фундаментную подушку (300мм). Принимаемая окончательная глубина заложения исходя из рациональности, и конструктивности, примем строительный стакан по серии
ФЖ-1М В = 900; А = 900; Н = 1100
Принимаем подошву фундамента для крайнего ряда — В = 2,2 м. А = 2,4 м.
Принимаем подошву фундамента для среднего ряда — В = 1,4 м. А = 1,8 м.
= 0,900+0,15+0,3 = 1,35 м
Оценка грунтовой обстановки
Для сравнений расчётных давлений отдельных слоёв грунта в одинаковых условиях, определяем величины условных расчётных давлений, при одинаковых значениях глубины заложения, h = 1,35 м и ширину подошвы фундамента b = 1,8 м приведены безразмерные коэффициенты, определённые по СНиП 2.02.01.-83(2000).
№ слоя | Угол трения, град | Мг | |||
0,51 | 3,06 | 5,66 | |||
0,51 | 3,06 | 5,66 | |||
1,55 | 7,22 | 9,22 | |||
Сбор нагрузок
Фундамент, А = 3; Агр 6 · 12 =72 м2
Фундамент Б = 3; Агр 18 · 12 = 216 м2
Сбор нагрузок
Комбинации Основного сочетания нагрузок | М, кН· м | N, кН | Q, кН | ||
По оси А | 5,1 | ||||
21,5 | |||||
По оси В | 9,1 | ||||
Где: г — нормативная нагрузка, кН/м2;
S — Нормативный вес снегового покрова на 1 м2; h — высотность здания.
Определяем давление под подошвой
Сбор нагрузок для проектируемого сооружения ведется на подошву фундамента в характерных сечениях, указанных в задании. При сборе нагрузок учитываются указания и рекомендации СНиП 2.02.01−83*. Сбор нагрузок выполняется на основное сочетание нагрузок. Для упрощения расчетов при сборе нагрузок учитываются только наиболее характерные виды вертикальных нагрузок. Ветровая нагрузка не учитывается. Расчетные значения нагрузок по 2-м группам предельных состояний определяются по формуле:
Р1 =
G = г · I · b · Н =1,8 · 1,5 · 1,2 · 1,35 = 4,4
F = 1,2 · 1,5 = 1,8 м2;
Р1 = ±
По оси А
1) Р1 = ± = 29,4 ± 1.4 mcм2
2) Р2 = ± = 40,1 ± 1.6 mcм2
Находим расчётное давление
R = · (Mг · kz · b + Mq · d1 · гII + (Mq — 1) · db + Mc · CII)
R = · (0.51· 1 · 1,2 · 1, 83 + 3.06 · 1 · 1.83 + (3.06 — 1) 0 · 1.83 + 5.66 · 4.5) = 41,9 mcм2
db = 0 — При отсутствии подвала.
Производим проверку выполнения условий
Рmax? R Рср? R Рmin > 0
41,7 < 41,9 40,1 < 41,9 40,1 < 38,5
Условия выполняются удовлетворительно. Принимаем размеры фундамента; 1,2 · 1,8:
По оси Б
Р1 = ±
G = г · I · b · Н =1,8 · 1,5 · 1,5 · 1,35 = 5,5
F = 1,5 · 1,5 = 2,25 м2;
1) Р1 = ± = 28,4 ± 4,4 mcм2
2) Р1 = ± = 43,5 ± 2,85 mcм2
Находим расчётное давление
R = · (Mг · kz · b + Mq · d1 · гII + (Mq — 1) · db + Mc · CII)
R = · (0.51· 5,6 · 1.5 + 3.06 · 1.35 · 1.8 + (5.66 — 1) 1.79 + 5.66 · 4.5) = 48,5 mcм2
db = 0 — При отсутствии подвала.
Рmax? R Рср? R Рmin > 0
2) 46,35 < 48,5 2) 43,5 < 48,5 2) 40,65 < 48,5
Условия выполняются удовлетворительно. Принимаем размеры фундамента: 1,5 м х 1,5 м.
Расчёт осадки фундамента по оси А
Методом элементарного суммирования определяем стабилизированную осадку сборного ж/б фундамента под колонной среднего ряда.
Дано: L = 1,5 м; b = 1,2 м; h = 1.35м;
Р1 = 40,1 mc/м2
Р0 = Р1 — уzg0
Р0 = 40,1 -(1,83 · 0,3 + 1,68 · 1,05) = 37,787 mc/м2
Вычисляем ординаты эпюры природного давления уzg, и вспомогательной эпюры 0,2 уzg
= 0 0,2 = 0 = 0,3 · 1,83 = 0,549 mc/м2 0,2 = 0,110 mc/м2
= 0,549 +1,68 · 4,5 = 8,109 mc/м2 0,2 = 1,622 mc/м2
= 8,109+1,86 · 1,7 = 11,271 mc/м2 0,2 = 2,254 mc/м2
Вычисляем ординаты эпюры дополнительного давления.
б | уzg= б Р0mc/м2 | слой | Е,(mc/м2) | |||
0.0 | 0.00 | 1.000 | 37,787 | |||
0.4 | 0.48 | 0.960 | 36.275 | |||
0.8 | 0.96 | 0.800 | 29.020 | |||
1.2 | 1.44 | 0.606 | 17.586 | |||
1.6 | 1.92 | 0.449 | 7.896 | |||
2.0 | 2.4 | 0.336 | 2.653 | |||
2.4 | 2.88 | 0.257 | 0.681 | |||
2.7 | 3.36 | 0.201 | 0.137 | |||
2.8 | 3.84 | 0.160 | 0.021 | |||
3.2 | 4.32 | 0.131 | 0.002 | |||
3.6 | 4.8 | 0.108 | 0.0003 | |||
4.2 | 5.28 | 0.091 | 0.3 | |||
4.8 | 5.76 | 0.077 | 0.2 | |||
Расчёт осадки фундамента по оси В
Методом элементарного суммирования определяем стабилизированную осадку сборного ж/б фундамента под колонной среднего ряда.
Дано: L = 1,5 м; b = 1,5 м; h = 2.25м;
Р1 = 43,5 mc/м2
Р0 = Р1 — уzg0
Р0 = 43,5 — (1,83 · 0,3 + 1,68 · 1,05) =27,1 mc/м Вычисляем ординаты эпюры дополнительного давления.
б | уzg= б Р0mc/м2 | слой | Е,(mc/м2) | |||
0.0 | 0.00 | 1.000 | 41,187 | |||
0.4 | 0.48 | 0.960 | 39.539 | |||
0.8 | 0.96 | 0.800 | 31.631 | |||
1.2 | 1.44 | 0.606 | 19.168 | |||
1.6 | 1.92 | 0.449 | 8.606 | |||
2.0 | 2.4 | 0.336 | 2.891 | |||
2.4 | 2.88 | 0.257 | 0.743 | |||
2.7 | 3.36 | 0.201 | 0.149 | |||
2.8 | 3.84 | 0.160 | 0.023 | |||
3.2 | 4.32 | 0.131 | 0.003 | |||
3.6 | 4.8 | 0.108 | 0.0003 | |||
4.2 | 5.28 | 0.091 | 0.3 | |||
4.8 | 5.76 | 0.077 | 0.2 | |||
Определяем полную осадку фундамента
S =
S1= 0,8 [ (+39,539+31,631+19,168+8,606+2,891+0,743+)+ · (+0,023+)] = 3,94 см
Литература
фундамент проектирование промышленное здание
1) СНиП 2.02.01−83*
2) ПОСОБИЕ по проектированию железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01−84)
3) http://www.remstroyinfo.ru/tom05/tom0513.php
4) Методы определения гранулометрического состава грунтов (ГОСТ 12 536−79)
5) ГОСТ 25 100–95: Грунты. Классификация.
6) ПОСОБИЕ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ФУНДАМЕНТОВ НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ ПОД КОЛОННЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ (к СНиП 2.03.01−84 и СНиП 2.02.01−83)