Проектирование и расчет фундаментов для промышленного здания с несущими конструкциями из сборного железобетонного каркаса.

Содержание

Введение
Расчетно-конструктивная часть
1. Оценка климатических, инженерно-геологических и гидрогеологических условий строительной площадки
1.1 Определение наименования грунтов
1.2 Определение физико-механических характеристик грунтов
1.3 Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки
1.4 Определение нормативной глубины сезонного промерзания грунтов
2. Расчёт и конструирование фундаментов мелкого заложения на естественном основании
2.1 Глубина заложения фундаментов
2.2 Определение габаритных размеров фундаментов по расчетным сечениям
2.3 Расчёт осадок фундаментов
2.4 Конструирование фундаментов мелкого заложения
3 Расчет свайного фундамента
3.1 Выбор типа, способа погружения, размеров свай и типа ростверка
3.2 Определение несущей способности сваи
3.3 Определение количества свай и их размещение в свайном фундаменте
3.4 Проверка несущей способности свай в свайном фундаменте (I предельное состояние) и условных напряжений по подошве ростверка
3.5 Расчет условного свайного фундамента по расчетному сопротивлению грунта основания (II предельное состояние)
3.6 Конструирование свайного фундамента
3.7 Расчет осадок свайного фундамента
3.8 Подбор оборудования для погружения сваи
4 Рекомендации по производству работ и устройству гидроизоляции
Заключение
Список используемой литературы
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г

1.2 Определение физико-механических характеристик грунтов

К физико-механическим характеристикам грунта относятся угол внутреннего трения , удельное сцепление и модуль деформаций Е.
Определение физико-механических характеристик грунтов производится в соответствии с СП 13330.2016.
2-ой слой:
Коэффициент пористости ;
Удельное сцепление кПа;
Угол внутреннего трения ;
Модуль деформаций МПа.
3-ий слой:
Коэффициент пористости
Удельное сцепление кПа;
Угол внутреннего трения ;
Модуль деформаций МПа.
4-ый слой:
Коэффициент пористости
Удельное сцепление кПа;
Угол внутреннего трения ;
Модуль деформаций МПа.
...

1.3 Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки

Площадка представлена слоистым наплоставанием, слои лежат согласно, выдержано, уклоны пластов <2%. Площадка благоприятна для строительства.
С поверхности залегает растительный слой мощностью 0,2 м. Как основание не используется и убирается.
Далее залегает слой глины тугопластичной (IL = 0,263) мощностью 2 м, по качеству надежный, среднесжимаемый. Может служить основанием.
Под ним залегает суглинок мягкопластичнй (IL = 0,7) мощностью 2,4 м, по качеству ненадежный, сильносжимаемый. Может служить основанием.
Под ним залегает крупный песок, плотный, насыщенный водой, мощностью 10,2 м. Может служить основанием.
Грунтовые воды приурочены к слою крупного песка, отметка 126, 1 м. Основанием для фундамента мелкого заложения могут служить 2 и 3 слои, для свайного - 4 слой.

1.4 Определение нормативной глубины сезонного промерзания грунтов

Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов (среднее за срок более 10 лет значение максимальных глубин промерзания грунтов на открытой площадке) определяется по формуле (2) СП СП 22.13330.2011:
(1)
где – величина, принимаемая равной для суглинков 0,23 м;
– безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНиП 2.02.01-83*, а при отсутствии в нем данных для конкретного пункта или района строительства — по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях с районом строительства.
.
м.
Нормативная глубина промерзания рассчитываем по формуле (1.5)
Mt = 12,6 + 9,1 + 2,1 + 1,0 + 9,3 = 34,1 ֯С
п.5.5.3. СП 131.133300.2012. «Строительная климатология»


2.1 Глубина заложения фундаментов

При назначении глубины заложения фундамента учитывается глубина промерзания для наружных стен и фундамента, конструкция подземной части здания, а также наличие подвала.
Расчетную глубину сезонного промерзания грунта df определяют по формуле (2) СП 22.13330.2011:
(2)
где kh – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима зданий (kh = 0,7 при t = 5°С для зданий с подвалом и техническим подпольем, kh = 0,8 при t = 15°С для зданий без подвала с полами по утеплённому цокольному перекрытию);
dfn – нормативная глубина промерзания, равная 1,34 м.
Без подвала: м.
С подвалом: м.
Глубина заложения фундаментов в зависимости от глубины расположения уровня подземных вод dw = 5 м, при (т.к. слой грунта суглинка мягкопластичного ) не менее м.


2.2 Определение габаритных размеров фундаментов по расчетным сечениям

Ось А – Внешняя стена с подвалом
Расчётная нагрузка по II группе предельных состояний:


Рисунок 1 – Расчетная схема фундамента оси А

Грунт, на который опирается подошва фундамента –глина тугопластичная.
Расчёт ведётся по II группе предельных состояний.
1) Уравнение давления Р по подошве фундамента определяется по формуле (3):

где – нагрузка по подошве фундамента;
среднее значение удельного веса грунта и бетона;
d – глубина заложения фундамента;
– площадь подошвы.
При b = 1м:

Расчётное сопротивление грунта основания определяется по формуле (2.2) СП22.13330.2011 "Основания зданий и сооружений":

где коэффициент условия работы грунтов, учитывающие особенности работы разных типов грунтов в основании фундаментов, определяется по СП [ссылка];
.
...

2.3 Расчёт осадок фундаментов

Общие положения.
Расчёт ведётся по II предельному состоянию (по деформациям) сравнением двух характеристик - рабочей и предельной СП 22.13330.2011:

где S - совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчётом;
- предельное значение совместной деформации основания и сооружения.
Метод послойного суммирования предполагает, что осадка находится от вертикальных напряжений, действующих по оси, проходящей через центр тяжести подошвы.

где - безразмерный коэффициент, принимаемый равным 0,8;
– вертикальное напряжение от веса фундамента в рассматриваемом i-том слое;
– высота (мощность) i-того слоя;
– модуль общей деформации этого же i-того слоя.

Внутренняя стена с подвалом (ось Б)

Эпюра дополнительных вертикальных напряжений, создаваемых фундаментом строится по значениям напряжений от фундамента на границах hi слоя.
...

2.4 Конструирование фундаментов мелкого заложения

В данном курсовом проекте в качестве основного принят фундамент мелкого заложения. Для всех стен принимаем марку ФЛ 14.12 сборного фундамента; глубина заложения фундамента для наружной и внутренней стены с подвалом и без подвала - 3 м.
Ленточный фундамент и стены подвала монтируются из фундаментных блоков марки ФБС 12.6.6. Материал сборных ж/б элементов фундамента - тяжелый бетон класса В15. Стыки и швы между элементами заделываются мелкозернистым бетоном класса не ниже В15.
Для предотвращения капилярного движения влаги по фундаменту и для предотвращения ее проникновения в подвал через его стены в проекте принята вертикальная обмазка наружной поверхности заглубленной стены гидроизоляционной мастикой ("Гермокрон-гидро") на 2 раза и горизотальная прокладка рулонной гидроизоляции в стене на уровне пола подвала ("Гермокрон-гидро").
...

3.2 Определение несущей способности сваи

Несущая способность висячей сваи Fd определяется по формуле (7.11 ) СП 24.13330.2011 "Свайные фундаменты":

где c — коэффициент условий работы сваи в грунте, равный 1;
cR — коэффициент работы грунта под нижним концом сваи;
cf — коэффициент работы грунта на боковых поверхностях сваи;
R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;
A — площадь поперечного сечения сваи;
u — наружный периметр поперечного сечения сваи;
fi — расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи;
hi ≤2 м— толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи.
Значения указанных величин принимаются в соответствии с СП 24.13330.2011 "Свайные фундаменты".
...

3.3 Определение количества свай и их размещение в свайном фундаменте

Количество свай в кусте определяется по формуле:

где заданная нагрузка на фундамент, взятая по I предельному состоянию;
— принятая расчетная нагрузка на сваю;
для куста свай;
сторона сваи;
высота ростверка;
среднее значение удельного веса грунта и бетона.

Ширина ростверка:
;
;
;
.

3.4 Проверка несущей способности свай в свайном фундаменте (I предельное состояние) и условных напряжений по подошве ростверка

Ростверк под ленточный фундамент без подвала:
По I предельному состоянию должно выполняться условие:
(3.4)
;
=605,97 кН
заданная нагрузка на фундамент, взятая по I предельному состоянию;
вес ростверка;
фактическое количество свай;
высота ростверка;

Окончательно принимаем ростверк шириной 0,6 м, шаг свай
1 м, диаметр сваи 30 см.
...

3.6 Конструирование свайного фундамента

Свайный фундамент образован висячими ж/б сваями призматического сечения с ненапрягаемой арматурой, скрепленной поверху ростверком, и работающими с ним как единая конструкция. Сваи фундамента заходят в слой глины полутвердой на 1 м.
Марку сваи для фундамента с подвалом принимаем ******. Располагаются сваи по всем осям здания и забиваются под колонны из расчета с шагом 0,9 м в поперечном направлении и 1,2 м - в продольном.
Ростверк выполняют из монолитного железобетона высотой 1,5 м. Гидроизоляцию ростверка принимаем обмазочную из мастики «ТехноНИКОЛЬ №21». При жестком соединении верхняя часть головы сваи разбивается и обнаженная арматура замоноличивается в железобетонный ростверк, заделки сваи составляют 0,1 м. Выпуски арматуры заделываются в ростверк. Соединение сваи с ростверком принято шарнирное.
Конструкции свайных фундаментов показаны в графической части лист 1.


3.7 Расчет осадок свайного фундамента

напряжения от собственного веса грунта и
будут равны предыдущим из расчета фундаментов мелкого заложения.

Эпюра напряжений от веса фундамента:
– эпюра нулевая.
Разбиваем сжимаемую толщу на элементарные слои толщиной hi
Полученные данные по расчетам напряжений от фундамента сведены в таблицу:
№ слоя
hi, м
Zi, м
ξi = 2*Z/b
αi
Ơzp = α*p0
1
0.64
0
0
1
522,50
2
0.64
0.64
0.977
0.825
431,06
3
0.64
1.28
1.954
0.561
293,12
4
0.64
1.92
2.931
0.405
211,61
5
0.64
2.56
3.908
0.313
163,54
6
0.64
3.2
4.885
0.254
132,72
7
0.64
3.84
5.863
0.213
111,29
8
0.64
4.48
6.840
0.184
96,14
9
0.08
5.12
7.817
0.162
84,65

Таблица 27 – Расчет напряжений от фундамента.

№ слоя
hi, м
Ei, кПа
Ơzpi
S = Ơzpi*hi/Ei

кровля
подошва
среднее

1
0.64
24000
522,5
370.178
409.44
0
2
0.64
24000
370.178
207.670
288.92
0.008
3
0.37
24000
207.670
84.106
145.89
0.002
4
0.64
15000
84.106
0.000
42.05
0.002

∑
0.009

Таблица 28 – расчет осадок.
...

4 Рекомендации по производству работ и устройству гидроизоляции

Общая оценка пригодности территории для строительства дается на основании инженерно-геологических изысканий, которые должны строго соответствовать результатам геологических, гидрогеологических, лабораторных и других исследований.
Земляные работы должны выполняться комплексно-механизированным способом в соответствии со СП подколонником типа В. Ширина по дну траншеи должна быть с учетом ширины конструкции фундаментов и необходимостью спуска людей с добавлением 0,6 м. Котлован и траншея должны быть защищены от попадания в них поверхностных вод. В процессе откопки выемок должно быть установлено тщательное наблюдение за состоянием специальных устройств для отвода поверхностных вод. Следует устранить возможность обвалов грунта в котлован и промерзание дна котлована после его отрывки.
...

Заключение

В данном курсовом проекте были рассмотрены 2 варианта фундаментов.
1 Мелкого заложения:
По оси А, В - фундамент ФЛ12.24 для бесподвальной части. Подушка размерами 1,4х1,18 м и высотой 0,3 м. Блоки ФБС 0,6х0,6м. Также принят фундамент ФЛ14.12 для подвальной части. Подушка размерами 1,4х1,18 м и высотой 0,3 м. Блоки ФБС 0,6х0,6м.
По оси Б - фундамент ФЛ14.12 для подвальной части. Подушка размерами 1,4х1,18 м и высотой 0,3 м. Блоки ФБС 0,6х0,6м. Также принят фундамент ФЛ14.12 для подвальной части. Подушка размерами 1,4х1,18 м и высотой 0,3 м. Блоки ФБС 0,6х0,6м.
2 Свайные: под внутренние стены без подвала запроектирована марка сваи С65.30 с ростверком 0,3 м, и заглублены на отметку – 6,7 м от спланированной отметки земли. Шаг свай – 1 м.
В результате проведенной работы по расчету и подбору фундаментов жилого 11 – этажного дома в г. Владивосток можно сделать вывод: оба варианта фундаментов являются осуществимыми.
...

Список используемой литературы

1) СП 22.13330.2016 (Актуализированная версия СНиП 2.02.01-83*) Основания зданий и сооружений. Нормы проектирования. – М.: Минрегион России, 2016.
2) Типовые железобетонные конструкции зданий и сооружений для промышленного строительства. / под общ. ред. Г.И Бердичевского. - 2-е изд., перераб. и доп. – М. Стройиздат, 1981. – 488 с.
3) СП 24.13330.2011 (Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85) Свайные фундаменты. Нормы проектирования. – М.: Минрегион России, 2010.
4) ГОСТ 25100-2011 Грунты. Классификация. –М.: Минстрой России, 2011.
5) СП 131.13330.2012 (Актуализированная версия СНиП 23-01-99*) Строительная климатология. Свод правил. – М.: Минрегион России, 2012.
6) ГОСТ 13579-78 Блоки бетонные для стен подвалов. Технические условия. – М.: Госстрой комитет СССР, 1979.
7) ГОСТ 13580-85 Плиты железобетонные ленточных фундаментов. Технические условия. – М.: Госстрой комитет СССР, 1985.
8) ГОСТ 24476-80 Фундаменты железобетонные сборные стаканного типа под колонны. Технические условия. – М.: Госстрой комитет СССР, 1982.