Курсовая работа: Расчет и проектирование оснований и фундаментов промышленных зданий
Пористость: n = (1 – d /s)
×100%
Коэффициент
пористости: e = n/(100 – n)
Степень
влажности: Sr = W×s/(e×w), где w = 1 т/м3 –
плотность воды
Число
пластичности: Ip = WL – Wр
Показатель
текучести: IL = (W – Wр) /(WL – Wр)
Расчетные
значения удельного веса и удельного веса частиц:
I = I×g II = II×g s = s×g
Удельный вес
грунта, расположенного ниже УПВ, с учетом взвешивающего действия воды:
sb =s-w) /(1+e), где w = 10 кН/м3 – удельный вес воды
Для
определения условного расчетного сопротивления грунта по формуле (7) СНиП 2.02.01-83*
принимаем условные размеры фундамента d1 = dусл = 2 м и bусл =1 м (п.1.3.4) и установим
в зависимости от заданных геологических условий и конструктивных особенностей
здания коэффициенты gc1;
gc2; k; Mg; Mq; Mc.
Слой №2: Глина
По табл.3
СНиП 2.02.01-83* gc1
= 1,0 для (IL > 0,5); gc2 = 1 для зданий с гибкой конструктивной схемой; k = 1 принимаем по указаниям п.2.41 СНиП 2.02.01-83*. При jII = 7° по табл.4 СНиП 2.02.01-83* имеем
Mg =
0,12; Mq = 1,47; Mc = 3,82.
Удельный вес
грунта выше подошвы условного фундамента до глубины dw
= 0,80 м принимаем без учета взвешивающего действия воды gII = 17,05 кН/м3, а
ниже УПВ, т.е. в пределах глубины d = dусл
- dw = 1,20 м и ниже подошвы фундамента, принимаем
gsb = 8,21 кН/м3; удельное
сцепление cII = 29 кПа.
Вычисляем
условно расчетное сопротивление:
 =
= (1,0·1) ·(0,12·1·1·8,21+1,47·
[0,8·17,05+(2-0,8) ·8,21] +3,82·29) = 146,29 кПа.
Полное
наименование грунта слоя № 2 по ГОСТ 25100– 95 Глина мягкопластичная. Этот
грунт может быть использован как естественное основание, поскольку имеет
достаточную прочность. (Е = 8 МПа > 5 МПа).
Слой №3: суглинок
Толщина слоя
h1 = 4,90. По табл.3 СНиП 2.02.01-83* gc1 = 1,0 для (IL > 0,5); gc2 = 1 для зданий с гибкой конструктивной схемой.
При jII = 14° по табл.4 СНиП 2.02.01-83* имеем
Mg =
0,26; Mq = 2,05; Mc = 4,55.
Удельный вес
грунта gsb =
8,51 кН/м3; удельное сцепление cII = 14 кПа.
Вычисляем
условно расчетное сопротивление:
 =
= (1,0·1) ·(0,29·1·1·8,51+2,17·
[0,8·17,05+(4,90-0,8) ·8,21] +4,69·14) = 171 кПа
Полное наименование
грунта слоя№3 по ГОСТ 25100–95 суглинок мягкопластичный.
Слой №4: глина
Толщина слоя
h2 = 1,70. По табл.3 СНиП 2.02.01-83* gc1 = 1,25 для (IL < 0,25); gc2 = 1 для зданий с гибкой конструктивной схемой.
При jII = 17° по табл.4 СНиП 2.02.01-83* имеем
Mg =
0,39; Mq = 2,57; Mc = 5,15.
Удельный вес
грунта gsb =
8,51 кН/м3; удельное сцепление cII = 14 кПа.
Вычисляем
условно расчетное сопротивление:
 =
= (1,25·1) ·(0,43·1·1·8,95+2,73·
[0,8·17,05+(4,90-0,8) ·8,21+1,70·8,51] +5,31·44) =506 кПа
Полное
наименование грунта слоя № 4 по ГОСТ 25100– 95 глина мягкопластичная.
В целом
площадка пригодна для возведения здания. Рельеф площадки спокойный с небольшим
уклоном в сторону скважин 1 и 3. Грунты имеют слоистое напластование, с
выдержанным залеганием пластов (уклон кровли не превышает 2%). Все грунты имеют
достаточную прочность, невысокую сжимаемость и могут быть использованы в
качестве оснований в природном состоянии. Грунтовые воды расположены на
небольшой глубине, что значительно ухудшает условия устройства фундаментов: при
заглублении фундаментов более 0,80 м необходимо водопонижение; возможность
открытого водоотлива из котлованов, разработанных в суглинке, должна быть
обоснована проверкой устойчивости дна котлована (прорыв грунтовых вод со
стороны слоя глина); суглинок, залегающий в зоне промерзания, в соответствии с
табл.2 СНиП 2.02.01-83 является пучинистым грунтом, поэтому глубина заложения
фундаментов наружных колонн здания должна быть принята не менее расчетной
глубины промерзания суглинка, а при производстве работ в зимнее время
необходимо предохранение основания от промерзания.
Целесообразно
рассмотреть следующие возможные варианты фундаментов и оснований:
1) фундамент
мелкого заложения на естественном основании - глина
2) фундамент
на распределительной песчаной подушке (может быть достигнуто уменьшение
размеров подошвы фундаментов и расчетных осадок основания)
3) свайный
фундамент из забивных висячих свай; несущим слоем для свай может служить глина (слой
4).
Следует
предусмотреть срезку и использование почвенно-растительного слоя при
благоустройстве и озеленении застраиваемого участка (п.1.5 СНиП 2.02.01-83).
Проектируется
монолитный фундамент мелкого заложения на естественном основании по серии 1.412-2/77
под стальную колонну, расположенную по осям А - 5, для исходных данных,
приведенных выше. 
Первый
фактор - учет глубины сезонного промерзания грунта. Грунты основания
пучинистые, поэтому глубина заложения фундамента d от отметки планировки DL
должна быть не менее расчетной глубины промерзания. Для tвн = 15° и грунта основания, представленного глиной,
по 2.28 СНиП 2.02.01-83:
d ³ df = Kh×dfn = Kh×d0
= 0,7×0,23
= 1,27 м.
Kh=0,7 –коэффициент учитывающий влияние теплового режима
сооружения, принят как уточненный при последующем расчете в соответствии с
указаниями примечания к табл.1 СНиП 2.02.01-83 (расстояние от внешней грани
стены до края фундамента
af = 1,1 м
> 0,5 м).
dfn – нормативная глубина промерзания
d0 – величина, принимаемая равной для глины - 0,23 м
Второй
фактор - учет конструктивных особенностей здания. Требуется подколонник
площадью сечения 1500х1200 мм. Минимальный типоразмер высоты фундамента для
указанного типа подколонника Hф=1,5м. Таким образом, по
второму фактору требуется d =Hф+0,7=2,2 м.
Третий
фактор - инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки. С
поверхности на большую глубину залегает слой 2, представленный достаточно
прочным суглинком. Подстилающие слои 3 и 4 по сжимаемости и прочности не хуже
среднего слоя. В этих условиях, учитывая высокий УПВ, глубину заложения подошвы
фундамента целесообразно принять минимальную, однако достаточную из условий
промерзания и конструктивных требований.
С учетом
всех трех факторов, принимаем глубину заложения от поверхности планировки (DL) с отметкой 65,40 м d = 2,05 м, Нф
= 1,5 м. Абсолютная отметка подошвы фундамента (FL) составляет
63,35 м, что обеспечивает выполнение требования о минимальном заглублении в
несущий слой. В самой низкой точке рельефа (см. рис.3. скв.1) заглубление в
несущий слой 2 от отметки природного рельефа (NL) составляет:
64,90 - 0,3 – 63,35 = 1,25 м > 0,5 м.
Площадь Атр
подошвы фундамента определяем по формуле:
Атр = Ncol II / (R2усл - gmt×d) = 1310,19 / (146,29 - 20×2,05) = 12,44 м2
Ncol II = max Ncol II× gf = 1310, 19×1 = 1310,19 кН
(gf - коэффициент
надежности по нагрузке, принимаемый 1)
gmt = 20 кН / м3 - средний
удельный вес материала (бетона) фундамента и грунта на его уступах.
d – глубина заложения фундамента от уровня планировки, м.
Принимаем
фундамент ФВ 12-1 с размерами подошвы l = 4,2 м, b = 3,0 м, тогда
А = l × b = 12,6
м2, Нф = 1,5 м, объём бетона Vfun = 7,8 м3
Вычисляем
расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах:
Gfun II - расчетное
значение веса фундамента
Gg II - расчетное
значение грунта на его уступах
Vg – объем грунта на уступах
Gfun II = Vfun ×gb × gf = 7,8 × 25×1 = 195 кН
Vg = l×b×d - Vfun = 4,2 × 3 × 2,05 –7,8 = 18,03 м3
Gg II = Vg × kpз × gII × gf = 18,03 × 0,95 × 17,05 × 1 = 292 кН
Все
нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:
Ntot II = Ncol II + Gg II + Gfun II =1310,19 + 292 + 195 = 1797 кН
Mtot II = Mcol II + Qtot II · Нф =826,87 +
81,91 × 1,5 = 950 кНм
Qtot II = Qcol II =
81,91 кН
Уточняем
расчетное сопротивление R для принятых размеров
фундамента (l = 4,2 м, b = 3 м,
d = 2,05 м)
 =
=(1,1·1) ·(0,12·1·4,2·8,21+1,47·
[0,8·17,05+(2,05-0,8) ·8,21] +3,82·29) = 140 кПа
Определяем
среднее PII mt,
максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой
фундамента:
P II max = Ntot II /A + Mtot II / W = 179712,6 + 950×6/3×4,2²
= 251 кПа
P II min = Ntot II /A - Mtot II / W = 1797/12,6 - 950×6/3×4,2² =
35 кПа
P II max = 251 кПа < 1,2×R = 1,2 × 140 = 168 кПа
Условие
ограничения давлений не выполнены, увеличиваем размеры подошвы фундамента.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 |
