Основания и фундаменты под промышленное здание

Министерство образования  и науки  Российской Федерации

 

Федеральное агентство по образованию

 

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«Комсомольский-на-Амуре  государственный

технический университет»

 

 

 

 

Факультет «Инженерно-Экономический»

Кафедра    «Управление недвижимостью и кадастры»

 

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине  «Основания и фундаменты»

Основания и фундаменты под  промышленное здание

 

 

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

Студент группы 8ПСа -3                                                                        С.В. Крылов

Руководитель проекта                                                                           Л.И. Коротеева

Н. контроль                                                                                              Л.И. Коротеева

 

 

 

2012 

Содержание

Введение........................................................................................................... Анализ проектируемого здания. Сбор нагрузок на фундаменты............ Оценка результатов инженерно-геологических, инженерно-геодезических и инженерно-гидрометеорологических изысканий на строительной площадке.......................................................................... Выбор типа основания и возможных конструкций фундаментов.......... Расчет фундаментов мелкого заложения.................................................. Определение глубины заложения фундамента................................... Определение расчетного сопротивления грунта................................. Определение фундамента.............................................................. Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования...... Расчет свайных фундаментов из забивных железобетонных свай......... Выбор глубины заложения ростверка.................................................. Выбор глубины погружения свай, их длины и сечения..................... Определение несущей способности сваи по грунту........................... Определение количества свай и размещение их в плане................... Проверка расчетной нагрузки, передаваемой на сваю, и уточнение количества свай ..................................................................................... Определение осадки свайного куста из висячих свай........................ Список использованных источников.............................................................

3 4     7 11 12 12 13 15 20 27 27 28 28 31   33 34 41

 

Цель: закрепление теоретических  знаний, приобретение практических навыков  проектирования фундаментов, знакомство с действующими нормами проектирования и расчетов фундаментов для дальнейшего практического использования при возведении конкретных объектов.

Задача: рассчитать фундамент мелкого заложения и свайный фундамент для одноэтажного промышленного здания.

Фундаментом называется часть здания или сооружения, преимущественно подземная, которая воспринимает нагрузки от сооружения и передает их на естественное или искусственное основание, сложенное грунтами.

Основания – это грунтовая  толща, которая воспринимает нагрузки от фундамента и передает их нижележащие грунтовые слои.

Фундаменты могут быть мелкого и глубокого заложения. В курсовом проекте рассматривается  фундаменты мелкого заложения и  свайные фундаменты. Тип и конструкция  фундамента определяется на основе технико-экономического сравнения вариантов с учетом инженерно-геологических условий площадки, вида сооружений, размера и характера нагрузок, производственных возможностей строительной организации.

Проектирование оснований  является неотъемлемой частью проектирования сооружения в целом. Требования, предъявляемые к основаниям: обеспечить прочность и эксплуатационных требований к сооружению при недопустимо больших деформациях, минимальная стоимость, трудоемкость и сроки строительства. Последовательность проектирования оснований и фундаментов: оценка результатов инженерно-геологических изысканий, анализ проектируемого здания, выбор типа основания и фундамента, начиная с привязки здания к строительной площадке. Расчет ведется по двум предельным состояниям: по несущей способности и по деформациям.

 

Проектируются ф ундаменты для трехпролетного одноэтажного промышленного здания, имеющего пристройку в виде административно-бытовых помещений (рис.1.1). Район  строительства – г.Комсомольск.

 

Рисунок 1.1 - План здания

Рисунок 1.2 – Разрез 1-1 здания

 

 

 

 

 

Нагрузки, передающиеся на фундаменты и основания, включают нагрузки, действующие на сооружение (крановые, снеговые, ветровые, особые и т.п.), а также нагрузки от несущих  конструкций сооружения, различного рода оборудования и эксплуатационных условий.

Вертикальная сосредоточенная  нагрузка N^H, передающаяся от колонны на фундамент, подсчитывается как произведение заданной единичной нагрузки соответствующего пролета на грузовую площадь покрытия (или перекрытия), приходящуюся на данную колонну. В единичные значения нагрузок включены: собственный вес колонны, снеговая, крановая и другие виды временных нагрузок. Единичные нагрузки в каждом из трех пролетов равны соответственно 8 кПа, 10 кПа, 8 кПа. Вертикальная сосредоточенная нагрузка от колонны считается приложенной в центре поперечного сечения колонны.

Кроме вертикальных нагрузки от колонн, на которые опираются элементы покрытия или перекрытий, на фундаменты передаются моменты М^Н и горизонтальные силы Q^H вычисляются по формулам:

,             ,

,            .

Горизонтальные силы Q^H считаются приложенными в уровне обреза фундаментов. Направление действия моментов и горизонтальных сил в плоскости поперечника здания может быть принято для внутренних колонн любым, для наружных колонн вовнутрь помещения.

Нагрузки от собственного веса стен подсчитываются как произведение веса квадратного метра вертикальной поверхности стены на грузовую площадь, приходящуюся на фундамент. Вес стеновых панелей принимаются равным 3 кПа (кН/м²) их вертикальной поверхности. В подсчете нагрузок от стен должны быть учтены коэффициенты уменьшения их веса за счет оконных и дверных проемов. Они принимаются для наружных стен цехов промышленных зданий К = 0,5; для бытовых помещений К = 0.6.

В перечисленные выше нагрузки не входят вес фундамента и грунта на его уступах. Эти нагрузки учитываются в дальнейших расчетах оснований и фундаментов по второй группе предельных состояний. Результаты сбора нагрузок представлены в таблицах 1.1 и 1.2.

 

 

Таблица 1.1 – Нагрузки от колонн

Номер фундамента (оси)	Номер колонны	Грузовая площадь, м2	Единичная нагрузка, кН/м2	Продольная сила сжатия NH, кН	Момент МН,	Горизонтальная сила QH, кН
З-1	8	18	25	450	36	4,5
Г-3	1	126	10	1260	63	7,56

Таблица 1.2 – Нагрузки от стен

Номер фундамента (оси)	Номер колонны	Грузовая площадь, м2	Единичная нагрузка, кН/м2	Коэффициент ослабления нагрузки	Нагрузка от стен , кН
З-1	8	61,2	3	0,5	91,8

 

Для получения расчетных  значений нагрузок нормативные нагрузки следует умножить на коэффициенты перегрузок k. При расчетах по I группе предельных состояний следует принять осредненный коэффициент перегрузок k= 1,2; при расчете по II группе предельных состояний k = 1,0.

 

 

Район строительства – г. Комсомольск. Средняя месячная температура воздуха: самого теплого (июля) +25,50С, самого холодного (января) – 26,70С. Средняя годовая температура воздуха 0,70С. Абсолютная макс имальная температура воздуха +350С, абсолютная минимальная температура воздуха -450С. Сумма осадков: теплый период (ноябрь- март) 73мм, холодный период 79мм, в год 484 дней. 

Таблица 2.1 – Физико-механические характеристики грунтов

Номер грунта	Наименование грунта	Удельный вес частицы грунта γs,  кН/м3	Удельный вес грунта γ, кН/м3	Влажность ω, %	Коэффициент пористости е, доли единицы	Влажность на границе  раскатывания ωр, %
I	Суглинок	27,4	18,2	28,4	0,92	18
II	Глина	27,6	18,3	26	0,8	25
III	Песок мелкий	26,5	18,8	8	0,52	-

 

Продолжение таблицы 2.2

Номер грунта	Влажность на границе  текучести ωL, %	Коэффициент фильтрации kф, см/с	Угол внутреннего трения j0	Сцепление С, кПа	Модуль деформации Е, мПа
I	34	2,6×10-7	19	16	16
II	47	2,4×10-8	20	45	17
III	-	6,3×10-4	36	3	18

 

 

Для определения физико-механических свойств грунтов на строительной площадке было выполнено 5 сква жин с глубиной выработки – Скв.1 – 7,0 м, Скв.2 – 8,2 м, Скв.3 –9,5 м, Скв.4- 8,7 м, Скв.5 – 6,9 м. Расстояния между скважинами: Скв.1 - Скв.2  - 45,0; Скв.2 - Скв.3 – 45,0м; Скв.4 - Скв.2  - 45,0м; Скв.2 - Скв.5 – 45,0м (рис. 2.1)

 

 

Рисунок 2.1 – Строительная площадка в г. Комсомольск

 

Разрез 1-1

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.2 – Разрезы грунта по скважинам 1-2-3

 

Разрез 2-2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.3 – Разрезы грунта по скважинам 4-2-5

В литологическом отношении  площадка сложена 4-мя слоями грунта:

1. слой – почвенно-растительный
2. слой – суглинок
3. слой – глина
4. слой – песок мелкий

 

Грунтовые воды обнаружены на отметке 18.00.

 

Оценка:

 

I слой:

Суглинок, число пластичности J_P = 16 => суглинок тяжелый песчанистый или тяжелый пылеватый, по показателю текучести J_L = 0,65 – мягкопластичный; так как S_r = 0,846, то грунт относят к непросадочным, также при J_P = 16  J_SS = 22 >16.

 

 

 

II слой:

Глина, число пластичности J_P = 22=>глина легкая песчанистая или легкая пылеватая, по показателю текучести J_L = 0,045 – полутвердая; так как S_r = 0,89, то грунт относят к непросадочным, также при J_P = 22  J_SS = 22.

 

III слой:

Песок мелкий, так как  е = 0,52 и находится в пределах е ˂ 0,6, то песок плотный мелкий, так как модуль деформации Е_о = 18,0 МПа (5,0 МПа ≤ Е_о ≤ 200,0 МПа), среднесжимаемый. По насыщению песка водой: коэффициент водонасыщения S_r = 0,41–насыщенный водой. Содержание частиц по массе: крупнее 0,1 мм – более 75%.

 

Вывод:

 

I слой- рассматриваемый грунт, суглинок: тяжелый песчанистый или  тяжелый пылеватый, мягкопластичный относиться к непросадочным.

 

II слой- рассматриваемый грунт, глина: легкая песчанистая или легкая пылеватая, полутвердая относиться к непросадочным.

 

III слой- рассматриваемый грунт, песок мелкий: плотный, среднесжимаемый, насыщенный водой.

 

 

Конструктивные решения подземной  части зданий и сооружений имеют  большое разнообразие. Они зависят  от функционального назначения здания, его объемно - планировочного решения, инженерно-геологических условий строительной площадки и природно – климатических условий. Все известные виды фундаментов можно разделить на две большие группы: фундаменты, возводимые в открытых котлованах; фундаменты, устраиваемые без открытия котлована (свайные, буровые). Фундаменты, в озводимые в котлованах, широко используются в строительстве.  На их возведение расходуется большая часть бетона и железобетона, используемого в фундаментостроении.