Проектирование фундаментов производственного здания

фундаментов производственного здания" width="30" height="42" align="BOTTOM" border="0" />

Si, м. Песчаная подушка 35 1,0 18,3 22,95 4,59 0 0 0 1,00 368,15

32,1 6,42 0,5 0,5 0,71 0,836 308,18 0,00367

41,25 8,25 0,5 1,0 1,42 0,535 197,22 0,00225 Песок мелкий рыхлый 18 0.35 17,0 47,2 9,44 0,35 1,35 1,92 0,426 170,31 0,0081

Песок средний,

средней

пластичности

26 1,2 9,82 49,16 9,83 0,2 1,55 2,21 0,294 108,57 0,0008

54,07 10,81 0,5 2,05 2,92 0,189 69,67 0,0013

58,98 11,79 0,5 2,55 3,64 0,129 47,55 0,0009

Суглинок

текучепластичный

13 4,8 19,7 64,89 12,98 0,3 2,85 4,07 0,105 38,70 0,0008

74,74 14,94 0,5 3,35 4,78 0,077 28,38 0,0010

84,59 16,91 0,5 3,85 5,5 0,060 22,12 0,0007

94,44 18,88 0,5 4,35 6,2 0,050 18,43 0,0006

104,29 20,85 0,5 4,85 6,92 0,039 14,37 0,0005

114,14 22,82 0,5 5,35 7,64 0,032 11,79 0,0004

123,99 24,79 0,5 5,85 8,34 0,026 - -

133,84 26,76 0,5 6,35 9,07 0,023 - -

143,69 28,73 0,5 6,85 9,78 0,020 - -

153,54 30,70 0,5 7,35 10,5 0,017 - - Песок гравелистый плотный 47 5,4 21 - - 0,4 7.85 - - - -

- - 0,5 8.55 - - - -

- - 0,5 9.25 - - - -

- -- 0,5 9.95 - - - -

- -- 0,5 10.6 - - - -

- -- 0.5 11.3 - - - -

0.5 12.0 - - - -

0.5 12.7 - - - -

0.5 12.7 - - - -

0.5 12.7 - - - -

0.5 12.7 - - - -

Суммируем осадку в пределах сжимаемой толщи Нс=4250мм.

1,68

см.

Расчетная схема эпюры осадок см. в графической части курсового проекта.

4. Проектирование свайных фундаментов

4.1 Выбор типа сваи и глубины заложения ростверка

Принимаем призматические железобетонные сваи квадратного сечения как наиболее часто используемые в массовом строительстве.

Длина сваи определяется исходя из инженерно-геологических условий с учётом длины заделки головы сваи в ростверк:

где - глубина заделки сваи в ростверк, принимаемая 0,1 м.

- глубина погружения нижнего конца сваи в несущий грунт, принимаемая для суглинков не менее 1,0м;

- мощность прорезаемых слабых грунтов, расположенных выше несущего слоя, м.

Lсв=0,1+(2,7+1,2+4,8)+1,0=9,8м.

Принимаем длину сваи м. С100.30S500 СТБ1075-97

Глубину заложения ростверка определяем в зависимости от глубины сезонного промерзания и от конструктивных особенностей проектируемого сооружения.

Высоту ростверка принимаем 0,5м.

Высоту стакана принимаем 0,9м.

В данном курсовом проекте глубина заложения монолитного ростверка равной 1,1м.

4.2 Определение несущей способности сваи.

Несущая способность сваи по материалу в курсовом проекте принимается в зависимости от поперечного сечения. Для принятого поперечного сечения сваи .

Несущую способность сваи по грунту определяем, используя табличные данные согласно п. 4.2. /3/.

где коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый 1,0;

расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа;

площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто или по площади сечения камуфлетного уширения по его наибольшему диаметру, или по площади сваи оболочки нетто;

наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

расчётное сопротивление того слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа;

толщина того слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения на расчётные сопротивления грунта.

; ; ; ; ;

; ;

; - .

Расчетная нагрузка на сваю:

Рсв=Fd/=1183.74/1.4=845.52кН

коэффициент надежности, принимаемый по /3/.

4.3 Определение количества свай в ростверке, конструирование ростверка

Количество свай в ростверке отдельно стоящего фундамента под колонны определяется по формуле:

где расчётная нагрузка на уровне подошвы ростверка, допускается принять без учёта веса фундамента, ростверка и грунта на их уступах, т.е. .

Принимаем 4 сваи.

Конструирование ростверка с 4 сваями производим в соответствии с конструктивными требованиями /6/.

Рисунок 3.2. Схема конструирования ростверка.

4.4 Проверка несущей способности наиболее загруженной сваи

При внецентренном приложении нагрузки выполняется проверка несущей способности наиболее загруженной сваи в направлении действия момента. Максимальное усилие, передаваемое на сваи, определяется по формуле:

где расстояние от главных осей ростверка до оси каждой сваи;

расстояние от главных осей ростверка до оси сваи, для которой определяется усилие.

где вес ростверка, фундамента и грунта на его уступах, определяемый с коэффициентом надёжности по нагрузке .

Объем ростверка:

VP=1.4*1.4*0.5+0.93=1.709 м3

Вес ростверка:

GP= VP*γб=1.709*24=41,02 кН.

Вес грунта на уступах:

Vгр. = V0- VP =2,744-1709=1.035 м3

V0=1.4*1.4*1.4=2,744

Gгр. = Vгр.* γгр.

γгр. = кН/м3

Gгр. =1,035*19,3=19,97 кН

Pmax=244.24+147.08=391.29 кН < Рсв=845.52 кН

Pmin=244.24-147.08=97.16 кН < Рсв=845.52 кН

Таким образом, максимальная нагрузка на сваю не превышает её несущей способности. Следовательно, ростверк сконструирован правильно.

4.5 Проверка прочности основания куста свай

Осадка – деформация, происходящая в результате уплотнения грунта под воздействием внешних нагрузок и в отдельных случаях собственного веса грунта, не сопровождающиеся коренным изменением его структуры.

Расчёт свайного фундамента по деформациям основания производится так же, как и для фундамента на естественном основании с использованием метода послойного суммирования согласно /2/.

Целью расчёта оснований по деформациям является ограничение абсолютных или относительных перемещений фундаментов и надфундаментных конструкций такими пределами, при которой гарантируется нормальная эксплуатация сооружения и не снижается его долговечность.

4.5.1 Определение размеров условного фундамента

Осредненное значение угла внутреннего трения:

Рисунок 3.5. Определение размеров условного фундамента.

Размеры условного фундамента в плане:

;

где - длина и ширина подошвы условного фундамента;

расчётная длинна сваи.

;

Sусл.=10,67*10,67=113,84м2

Vгр. = Vусл. - Vр. - Vсв. =113,84*9,9-1,709-3,564=1121,74 м3

4.5.2 Проверка давления под подошвой условного фундамента.

Полная нагрузка на основание условного фундамента:

где расчётная нагрузка по II группе предельных состояний на уровне обреза фундамента;

- вес конструкции фундамента и ростверка;

- вес свай;

- вес грунта в объёме условного фундамента.

;

Выполняем проверку давления под подошвой условного фундамента:

Определим расчётное сопротивление основания:

Несущим слоем для рассматриваемого фундамента является песок гравелистый, плотный, характеризуемый углом внутреннего трения .

По таблице 4/2/ находим:

Коэффициенты условий работы и принимаем по таблице 3/2/.

Коэффициент /2/.

Осредненное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента, будет:

Условие прочности

выполняется.

4.5.3 Определение осадки свайного фундамента

Считая, что ниже подошвы условного фундамента на глубину более залегают однородные грунты, осадку фундамента определяем методом эквивалентного слоя по формуле:

где Avw - коэффициент эквивалентного слоя, принимаемый в зависимости от типа грунта, размеров и формы подошвы условного фундамента;

- ширина условного фундамента;

- относительный коэффициент сжимаемости;

- дополнительное давление на уровне подошвы условного фундамента.

Относительный коэффициент сжимаемости в рамках курсового проекта допускается принимать:

где Е - модуль общей деформации грунта,

где n - коэффициент бокового расширения грунта.

Природное давление грунта на уровне подошвы условного фундамента:

кПа

Среднее давление под подошвой фундамента

кПа

Осадка фундамента:

см < Su = 8 см

Следовательно, требования II группы предельных состояний считаются выполненными.

4.5.4 Расчёт арматуры фундамента под колонну

Рисунок 3.6. Схема армирования фундамента под колонну.

Определяем расчётные изгибающие моменты в сечениях 1, 2.

Площадь сечения арматуры:

;

Принимаем конструктивно стандартную сварную сетку с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой из стержней Ш12 S500, шаг стержней s = 200мм. По конструктивным соображениям принимаем 4 сетки С2 для армирования подколонника из стержней Ш8 S 500.

4.5.5 Подбор сваебойного оборудования и определение отказа сваи

Вес сваи

G = т.

Расчётная нагрузка на сваю

N = = 164 кН

Определим требуемую минимальную энергии удара молота для забивки свай:

= 0,045N = кДж

По таблице 4.3 методических указаний выбираем быстроходный трубчатый с водяным охлаждением дизель-молот С-995А. Его наибольшая энергия удара Ed = 18,6 кДж, масса молота 26 т., молот работает с частотой 43 удара в минуту. Наибольшая высота подъема части 3 м. Проверяем, удовлетворяет ли выбранный тип молота условию:

Ed=0.9*G*H=0.9*26*2.8=65,52

где m1 - масса молота;

m2 - массе сваи;

m3 - масса подбабка (m3 = 0);

K - коэффициент применимости молота. Для трубчатых дизель-молотов при забивке железобетонных свай К = 0,6 т/кДж.

< 0,6 - условие выполняется.

Определим контрольный отказ железобетонной сваи:

где h - коэффициент, зависящий от материала сваи, для железобетонных свай h = 1500 кН/м2;

А - площадь сваи, А = = 0,09м2;

- расчетная энергия удара молота, кДж;

е - коэффициент восстановления удара, принимаемый при забивке свай е2 = 0,2;

Fd - несущая способность сваи.

Ориентировочно определим, на какое расстояние погружается свая за одну минуту работы дизель-молота:

Dа = м/мин

С некоторым приближением можем определить время забивки сваи:

мин.

4.5.6 Подбор вибропогружателя для погружения свай

По таблице 4.7 методических указаний выбираем вибропогружатель С21003(ВП-I). кДж

5. Сравнение вариантов и технические требования к производству работ

5.1 Состав и объём сопутствующих работ

Объем фундамента мелкого заложения на единицу.

Наименование работ.	Единицы измерения.	Объем.	Стоимость.
			Единицы.	Общая.
Земляные работы. Разработка грунта под фундаменты.	м3	14,68	4,7	68,996
Водоотлив. Из котлована.	м3	14,68	2,51	36,84
Устройство фундаментов. Фундаменты ж/б, монолитные, отдельные (под колонны)	м3	1,03	87,1	89,71
Горизонтальная гидроизоляция. Битумная.	м3	3,9	0,2	0,78
Устройство грунтовых подушек (подготовок). Песчаная подушка.	м3	6,25	25,29	158,06
Уплотнение грунтов. Уплотнение грунта трамбовками.	м3	13,65	0,21	2,86

Объем свайного фундамента на единицу.

Наименование работ.	Единицы измерения.	Объем.	Стоимость.
			Единицы.	Общая.
Земляные работы. Разработка грунта под фундаменты.	м3	2,15	4,7	10,10
Водоотлив. Из котлована.	м3	2,15	2,51	5,39
Устройство фундаментов. Фундаменты ж/б, монолитные, отдельные (под колонны)	м3	1,03	87,1	89,71
Горизонтальная гидроизоляция. Битумная.	м3	3,9	0,2	0,78
Ж/б забивные сваи Сваи до 12м	м3	3,6	100,6	362,16
Уплотнение грунтов. Уплотнение грунта трамбовками.	м3	1,12	0,21	0,23

Выбор основного варианта производится путём сопоставления стоимости фундамента на искуственном основании со стоимостью устройства свайного фундамента.

Вывод: наиболее экономичным является фундамент на искусственном основании, так как имеет меньшую стоимость.

5.1.1 Водопонижение

Так как устройство фундаментов мелкого заложения и свайного под колонны ниже уровня грунтовых вод, требуется предусмотреть мероприятия по водопонижению. В нашем случае грунт глина (низкий коэффициент фильтрации), следовательно, предусматриваем поверхностный водоотлив с устройством по периметру котлована дренажных траншей.

5.1.2 Земляные работы и крепление стенок котлована

Объём земляных работ определяем упрощённо – по строительному объёму фундамента, который вычисляется как объём прямоугольной призмы, основанием которой служит подошва фундамента или ростверк свайного куста с учётом прохода 0,5м от каждой грани фундамента.

Глубина заложения фундаментов не превышает 4м, примем рамное крепление стенок выемки, которое заключается в устройстве распорных рам прижимающих инвентарные щиты к стенкам.

5.1.3 Технические требования к выполнению работ

Окрасочная и обмазочная гидроизоляции — это сплошной водонепроницаемый слой, выполненный из горячих битумов, горячих или холодных мастик, приготовленных из черного вяжущего и наполнителя, или из черного вяжущего, а также из материалов на основе синтетических смол и пластмасс. Окрасочную изоляцию наносят тонким слоем (0,2... 0,8 мм), а обмазочную — более толстым (2...4 мм). Окрасочная и обмазочная гидроизоляции растрескиваются при деформации, осадке и вибрации конструкций. Поэтому их нельзя применять для трещино-неустойчивых конструкций, а также в зданиях и сооружениях, где еще не закончилась осадка. Эти виды изоляции защищают конструкции главным образом от капиллярной влаги. Окрасочную и обмазочную изоляции наносят на изолируемую поверхность окраской, обмазыванием или газопламенным напылением. Окрасочные и обмазочные слои наносят в 2...3 приема, чтобы перекрыть все пропущенные места нижних слоев. Общая толщина покрытия зависит от применяемых материалов и составляет при нанесении горячих битумов, песка и мастик 2...4 мм, а разжиженных— 0,8...1,5 мм, битумных паст— 1,5...3 мм, битумных эмульсий, лаков и красок — 0,5...1,5 мм.

При газопламенном напылении используют порошкообразные, составы, включающие битумный порошок, смешанный в молотковой дробилке с наполнителями. В таком виде порошкообразную мастику наносят на подготовленную поверхность с помощью газопламенной установки. Преимущество этого метода заключается в том, что не требуется раздельно приготовлять и перевозить битумную мастику. Кроме того, установка снабжена двумя форсунками, одна из которых разогревает изолируемую поверхность, а другая наносит материал на поверхность, поэтому изоляционные работы можно вести зимой.

Поверх окрасочной (обмазочной) изоляции, нанесенной на подземные части зданий и сооружений, устраивают защиту в виде глиняных замков или штукатурного слоя из гидрофобизированых грунтов. Для устройства глиняных замков используют измельченную глину, смешиваемую с 2...3% жидкого битума марки БН-111, мазута и др. Этот состав перемешивают в растворомешалке с водой в количестве 20...30%. 1 Готовую глиняную массу послойно с трамбованием укладывают в опалубку, извлекаемую, по мере засыпки грунтом пазух котлованов. Гидрофобизированные грунты представляют собой смесь песка или суглинка с нефтебитумом, растворенным в зеленом масле. Наносят такие составы на изолированные поверхности слоем штукатурки.

Список использованной литературы

Далматов Б.И. «Механика грунтов, основания и фундаменты».

СНиП 2.02.01-83, «Основания зданий и сооружений».

СНиП 2.02.03-85, «Свайные фундаменты».

Шутенко Л.Н., Гильман А.Д., Лупан Ю.Т. «Основания и фундаменты. Курсовое и дипломное проектирование».

СНиП 3.02.01-87, «Земляные сооружения, основания и фундаменты».

Е.Е. Корбут. «Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов специальности “Промышленное и гражданское строительство”. Часть 3. СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ».

СНиП 2.02.01-82 “ Строительная климатология и геофизика”.- М.,1983.

E.E Корбут « Методические указания к выполнению курсового проекта на тему: «Проектирование оснований и конструирование фундаментов промышленного или гражданского здания или сооружения» для студентов специальности Т.19. 01, 70 02 01 «Промышленное и гражданскоу строительство»

Методические указания по оформлению пояснительной записки и графической части курсового проекта на тему: «Проектирование оснований и конструирование фундаментов промышленного или гражданского здания» для студентов специальности Т. 70.02.01 «Промышленное и гражданское строительство»