Проектирование фундамента под колонну одноэтажного промышленного здания

 

 

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Инженерно-строительный факультет

 

Автомобильные дороги и городское строительство

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

Проектирование фундамента под колонну одноэтажного промышленного здания

тема проекта

 

Пояснительная записка

к курсовой работе по дисциплине «Основания и фундаменты»

 

 

 

 

 

 

 

                 

Руководитель                                          ________          О.А. Иванова

 подпись, дата                                                   подпись, дата     инициалы, фамилия

 

Студент СБ 11-12           411100431        ________          А.В. Микова

    номер группы          номер зачетной книжки    подпись, дата      инициалы, фамилия

 

 

 

 

 

 

Красноярск 2015

 

 

Содержание

1 Исходные данные для курсового проекта …………………………………………….

2Проектирование столбчатого фундамента  неглубокого заложения

2.1 Оценка инженерно-геологических  условий площадки строительства……

2.2 Определение глубины заложения фундамента……………………………

2.3 Определение предварительных размеров фундамента и расчетного сопротивления…………………………………………………………

2.4 Приведение нагрузок к подошве фундамента……………………………

2.5 Проверка условий по давлениям…………………………………………….

2.6 Определение средней осадки  методом послойного суммирования  ………

2.6.1 Проверка слабого подстилающего слоя………………………………….

2.7 Конструирование столбчатого фундамента………………………………

2.7.1 Проверка на продавление  колонны (подколонником)………………

2.7.2 Расчёт арматуры плитной части фундамента………………………..

2.8 Расчёт стоимости и трудоёмкости  возведения столбчатого фундамента………………………………………………………………………….

3 Проектирование свайного фундамента 

3.1 Выбор высоты ростверка и длины  сваи……………………………………

3.2 Определение несущей способности сваи…………………………………

3.3 Определение количества свай в ростверке……………………………

3.4 Приведение нагрузок к подошве ростверка ……………………………

3.5 Определение нагрузок на каждую сваю…………………………………

3.6 Расчёт на продавливание ростверка колонной………………………..

3.6.1 Конструирование ростверка………………………………………….

3.7 Выбор свайного оборудования  ………………………………………….

3.8 Определение объёмов и стоимости  работ ………………………………

4 Технико-экономическое сравнение вариантов……………………………….

Заключение………………………………………………………………………..

Список использованных источников…………………………………………

 

2 Проектирование столбчатого фундамента  неглубокого заложения.

 

2.1 Оценка инженерно-геологических  условий площадки строительства

Инженерно-геологическая колонка:

Характеристики грунта (см. табл.1.)

Анализ грунтовых условий:

1. Грунт не пучинистый
2. Подземные воды на отм. 5.4 м.
3. На глубине -13,55 залегает слабый

грунт в виде ила.

 

Таблица 1- Определение инженерно-геологических условий

№	Полное  наименование  грунта	h, м	Плотность, т/м3			Удельный вес, кН/м3		Влажность			e	Sr	Ip	IL	Механические характеристики			R0, кПа
								W	WP	WL					, град	C, кПа	E, мПа
1	Насыпной грунт(суглинок)	2,4	1,73	-	-	17,3	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
2	Песок средней крупности средней плотности влажный	3,0	1,98	1,71	2,66	19,8	-	0,16	-	-	0,56	0,76	-	-	38	2	40	400
3	Песок средней крупности средней плотности водонасыщенный	3,4	2,07	1,71	2,66	20,7	10,6	0,21	-	-	0,56	1	-	-	38	2	40	400
4	Глинистый грунт,суглинок тугопластичный	4,6	2,13	1,79	2,71	21,3	-	0,19	0,13	0,25	0,51	1	0,12	0,5	36	23,4	27,8	-
5	Ил насыщенный  водой	1,1	1,8	-	-	18	-	-	-	-	-	-	-	-	13	15	5	-
6	Песок мелкий средней плотности водонасыщенный	2,5	1,89	1,52	2,66	18,9	10,2	0,24	-	-	0,63	1	-	-	32	2	28	300

 

 

 

rd ;      W – влажность; WL  – влажность на границе текучести;

e ;    Wp  – влажность на границе раскатывания;

Sr ;     r  – плотность грунта;rs – плотность твердых частиц грунта;

УL ;    rd   – плотность сухого грунта; e – коэффициент пористости;

W ;    Sr  – степень водонасыщения; УL  – показатель текучести;

r ;   с – удельное сцепление;  E – модуль деформации;

gsb ;   j –  угол внутреннего трения; g  –  удельный вес грунта;

g ;           gsb –  удельный вес грунта, ниже уровня подземных вод.

 

2.2 Определение глубины заложения фундамента

 

Исходя из конструктивных требований, отметка подошвы фундамента должна быть не выше - (1,0 + 0,05 + 0,25) = -1,3 м.

Глубина промерзания насыпного грунта: df = 0,7×3,0= 2,1 м. Грунты пески средней крупности, непучинистые, т.к. выполняется условие:

- =5,4-2,1=3,3›2м.

Исходя из грунтовых условий и учитывая конструктивные требования,  опираем подошву фундамента на пески.

принимаем глубину заложения фундамента – 2,7 м.

 

 

 

 

 

 

2.3 Определение предварительных  размеров фундамента и расчетного  сопротивления

 

A = 6,34 м2;

где A – площадь подошвы фундамента; gcp = 20 кН/м3 – усредненный удельный вес фундамента и грунта на его обрезах; d = 2,7 м – глубина заложения фундамента; R0 =400 кПа – условно принятое расчетное сопротивление в первом приближении.

В  первом   приближении   принимаем    размеры    подошвы    фундамента

b = 2,4 м  и  = 2,7 м;

 

R ;

где gс1 =1,4 и gс2 = 1,4 – коэффициенты условия работы, принятые по табл.3. ; K = 1,1 – коэффициент, учитывающий надежность; Mg = 2,11; Mg = 9,4; Mc= 10,8 – коэффициенты  зависящие от j, принятые по табл.4. ; Kz = 1,0 –

коэффициент, принимаемый при ширине фундамента b< 10 м; с = 2 кПа – расчетное значение удельного сцепления грунта под подошвой фундамента; =17кН/м3, / =17,57 кН/м3–  удельный вес грунта выше подошвы фундамента и под подошвой фундамента.

R = = 1112,8 кПа.

Поскольку R ³  R0; а 1112,8 кПа > 400 кПа, более чем на 15%, то учитывая, что в процессе строительства возможно ухудшение свойств грунтов основания из-за разрыхления, замачивания, промораживания и др., в практике проектирования  значение R ограничивают, принимая его не более 400 кПа для песков средней крупности, крупных и гравелистых, поэтому мы берем R = 400 кПа .

 

Принимаем окончательно размеры подошвы фундамента b = 2,4 м, l = 2,7 м ,А=6,48 м2

.

 

2.4 Приведение нагрузок  к подошве фундамента

 

I. Комбинация:

N / кН;

Nф = b× × d× gcp = 2,7∙ 2,4∙ 2,7∙ 20 = 349,92 кН;

M /

Q /

 

II. Комбинация:

N / кН;

Nф = b× × d× gcp = 2,7∙ 2,4∙ 2,7∙ 20 = 349,92 кН;

M /

Q /

N / – вертикальная нагрузка на основание от фундамента;

M /– нагрузка приведенная к подошве фундамента;

Nф – нагрузка от веса фундамента;

b, – размеры подошвы фундамента; d –  глубина заложения фундамента.

 

 

 

 

2.5 Проверка условий по давлениям

 

Pcp ≤ R;                   Pcp ;

Pmas ≤ 1,2×R;           Pmas ;

Pmin ³ 0;                 Pmin ;  W = = =2,92

I. Комбинация:

Pcp 392,16 < 400 кПа;

Pmах 392,16 + 232,61 = 623,77 < 400∙1,2 = 480 кПа;

Pmin 160,55>0 кПа;

Условие не выполняется, поэтому увеличиваем l ,принимаем l=3,6 м , b = 2,4м

А = 8,64 м2

В этом случае:

1. Комбинация:

W = = = 5,184

Pcp 294,12 < 400 кПа;

Pmax 425,16 < 400∙1,2 = 480 кПа;

Pmin .

2. Комбинация:

W = = = 5,184

Pcp 263,92 < 400 кПа;

Pmax 414,97 < 400∙1,2 = 480 кПа;

Pmin .

Условия выполняются, окончательно принимаем размеры подошвы фундамента b = 2,4 м, = 3,6 м,  A 8,64 м2

 

2.6 Определение средней  осадки методом послойного суммирования (см. табл.2 )

Метод послойного суммирования:

szg.o=gi×d;

szg.i =szg.o+Sgi×hi;

gi  и  hi – соответственно удельный вес и мощность для каждого слоя.

Дополнительное давление под подошвой фундамента:

p0= pcp - szg.o;

где pcp – большее из двух комбинаций среднее давление от фундамента.

Напряжения szр  на границах слоев:

szр.i=ai× p0;

szg.i× 0,1 ³ szр.i;

Для 8-ого слоя: 32,7 ≤ 0,2∙174,3=34,86

– условие выполняется, следовательно, это условная граница сжимаемой толщи ВСТ.

 

Осадка каждого слоя:

Si ;

Ei – модуль деформации i-ого слоя;

b  – коэффициент, принимаемый равным 0,8.

szp.cp.i

Суммарная осадка:

SSi ≤ Sи;

где Sи = 15 см – предельная осадка фундамента для промышленного одноэтажного здания; SSi =1,86 см – ожидаемая осадка фундамента.

1,86 см ≤ 15 см – условие выполняется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Проверка слабого подстилающего слоя

Производим проверку слабого подстилающего слоя (ила) в основании столбчатого фундамента по условию:

szр  + szg R

szр  + szg = 196,9 + 37,6= 234,5 кПа.

R , где gс1 =1,1 и gс2 = 1 – коэффициенты условия работы, принятые по табл.3.[1]; K = 1,0 – коэффициент, учитывающий надежность; Mg = 1,81, Mg = 8,24, Mc = 9,97 – коэффициенты  зависящие от j, принятые по табл.4.[1]; b = ,

a=( l – b)/2=(3,6-2,4)/2=0,6 м.; d = 8,8 м. - глубина заложения условного фундамента, принимаем равной глубине залегания кровли ила; =szg/∑ h .

b = .

=196,9/8,8 = 22,4 кН/м .

R = = 2391,2 кПа.

Проверка слабого подстилающего слоя удовлетворяется:

234,5 < 2391,2 кПа

 

2.7 Конструирование столбчатого  фундамента

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Параметры фундамента b = 2,4 м, = 3,6 м с A = 8,64 м2; колонна одноветвевая сечением 400´ 400 мм

Принимаем сечение подколонника:

bef × lef = 900×900 мм;

Размеры стакана по низу принимаем:

bg = 400 + 50∙2 = 500;

lg = 400 + 50∙2 = 500;

поверху, соответственно, 550 мм и 550 мм.

Назначение размеров ступеней высоты(h) и вылета (c):

( l - lef ) / 2 = (3,6-0,9) = 1,35 м, принимаем 2 ступени высотой  600мм с вылетами 600 и 750 мм.

( b - bef )/ 2 = (2,4-0,9) = 0,75 м, принимаем 1 ступень высотой 600 мм с вылетом 750 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.7.1 Проверка на продавление  колонны (подколонником)

 

Высокий фундамент:

hсf - dp< 0,5×( );

1,5 – 0,9 < 0,5(0,9-0,4).

dp = 0,9 м – глубина стакана.

=0,9 м – ширина стакана.

Сила продавливания:

F = A0 ∙ Pmax = 0,32∙425,16 = 136,05 кН

Pmax = 425,16;

A0=0,5b(l-lcf -2hop)+0,25(b-bcf -2hop) 2 =  0,5∙2,4(3,6-0,9-2∙1,15)  +0,25(2,4-0,9-2∙1,15) = 0,32 м2

hор = h - hef – 0,05 = 2,7-1,5 - 0,05 = 1,15;

Принимаем бетон класса В12,5 с расчетным сопротивлением Rbt =660 кПа.

bm = bm+ hор =0,9+1,15 = 2,05

136,05 ≤ 2,05×1,15× 660

136,05  кН ≤ 1555,95 кН

Условие выполняется.

 

2.7.2 Расчёт арматуры плитной  части фундамента