Проектирование фундаментов производственного корпуса

Министерство Образования Республики Беларусь

Учреждение Образования     

« Белорусский Государственный Университет Транспорта»

 

Факультет «Промышленное  и Гражданское Строительство»

 

Кафедра «Строительные конструкции, основания и фундаменты»

 

 

 

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

по дисциплине «Механика грутов, основания и фундаменты»

на тему: 
  

 «Проектирование фундаментов производственного корпуса»

 

Вариант 16

 

 

 

 

 

 

Выполнила:                                                                         Проверил:

Студентка группы ПН-31                                                   преподаватель

Гончарова В.В.                                                                    Пироговский К.Н.

 

Гомель, 2012 

Содержание

 

 

 

1. Исходные данные и оценка инженерно-геологических условий площадки

 

Исходными данными для  разработки проекта оснований и  фундаментов зданий и сооружений служат: I) план топографической съемки площадки. в масштабе 1:500 - 1:1000. На плане должны быть нанесены контуры будущих сооружений с привязкой к ним геологических выработок; 2) материалы инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий с данными лабораторных и полевых испытаний с характеристиками физических и механических свойств грунтов площадки и заключением о степени агрессивности подземных вод по отношению к бетону; 3) данные о подземных коммуникациях и материалы обследования фундаментов близко расположенных к проектируемому объекту зданий и сооружений; 4) чертежи над фундаментных конструкций со схемами передачи нагрузок и воздействий на фундаменты.

Для обоснования проектных решений  по устройству фундаментов необходимо прежде всего изучить инженерно-геологические условия площадки, особенности конструктивной компоновки здания, уточнить схему передачи нагрузок на основание, провести общую оценку чувствительности здания и отдельных конструктивных элементов к неравномерным осадкам фундаментов по периметру здания.

1. Характеристика площадки, инженерно-геологические и гидрологические условия

 

Оценка инженерно-геологических  условий площадки начнем с изучения напластования грунтов. Для этого  по исходным данным, приведенным в  таблице 1.1, построим геологический  разрез.

 

 

Таблица 1.1 – Исходные данные

Номер разреза;  NL, м;  dfn, м	Номер сечения	Мощность слоя, м	Глубина подошвы слоя, м	Отметка подошвы слоя, м	Отметка уровня подземных    вод, м	Наименование  грунта по типу	Плотность с, г/см3	Плотность частиц сs, г/см3	Влажность w, в долях  единицы	Предел текучести wL, %	Предел пластичности wр, %	Коэффициент  фильтрации kf, см/с
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
1	1	0,2	0,2	147,8	146,0	Растительный слой	1,45	-	-	-	-	-
NL=148,0	2	2,0	2,2	145,8		Песок крупный	1,98	2,66	0,25	0	0	3 ∙ 10-4
dfn=1,4	3	4,0	6,2	141,8		Супесь	1,98	2,70	0,19	22	16	6 ∙ 10-5
	4	7,0	13,2	134,8		Суглинок	2,00	2,72	0,31	37	23	8,5 ∙ 10-4
	5	3,0	16,2	131,8		Глина	1,89	2,76	0,27	47	23	1 ∙ 10-10

 

Для количественной оценки прочностных  и деформационных свойств грунтов площадки по данным таблице 1.1 вычисляем производные характеристики физических свойств, к которым относятся:

а) для песчаных грунтов  коэффициент пористости и степень  влажности;

б) для пылевато-глинистых грунтов  – число пластичности, показатель текучести, коэффициент пористости и степень влажности.

Коэффициент пористости (отношение объема пор к объему частиц грунта) определяется по формуле

,     (1.1).

;

;

;

.

В табл. 4.1 [1] приведены  виды песчаных грунтов по плотности  сложения, устанавливаемые в зависимости  от коэффициента пористости.

Степень влажности грунта определяется по формуле

,      (1.2)

;

;

;

.

Тип пылевато-глинистых  грунтов устанавливается по числу  пластичности, определяемому по формуле

,     (1.3)

;

.

Показатель текучести пылевато-глинистых  грунтов определяется по формуле

,       (1.4)

;

.

По показателю текучести  пылевато-глинистые грунты подразделяются на разновидности, приведенные в таблице 4.2 [1].

По значениям характеристик  физических свойств грунтов, определяющих их тип и разновидность, выписываем из соответствующих таблиц СНиП [3] или  приложений [1] значения угла внутреннего  трения φ, удельного сцепления с, модуля деформации Е  и расчетного сопротивления грунта R₀. В целях наглядного представления о строительных свойствах грунтов площадки классификационные показатели сводим в таблицу 1.2. 

Таблица 1.2 – Характеристики физико-механических свойств грунтов

Номер слоя	Плотность частиц сs, г/см3	Плотность с, г/см3	влажность w, в долях  единицы	Предел текучести wL, %	Предел пластичности wр, %	Число пластичности Ip, %	Показатель текучести IL	Коэффициент  пористости е	Степень влажности Sr	Наименование  грунта по  ГОСТ 25100-82
											Угол внутреннего   трения φ, град	Удельное сцепление   с, кПа	Модуль деформации  Е, Мпа	Расчетное сопротивление  R0, кПа
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
2	2,66	1,98	0,25	-	-	-	-	0,68	0,98	Песок крупный,  средней плотности, насыщенный водой	35,27	3,64	36,18	300
3	2,70	1,98	0,19	22	16	6	0,5	0,62	0,83	Супесь пластичная	18,00	20,00	12,00	196,7
4	2,72	2,00	0,31	37	23	14	0,57	0,78	1,00	Суглинок мягкопластичный	38,00	1,00	30,00	400
5	2,76	1,89	0,27	47	23	24	0,17	0,86	0,88	Глина полутвердая	17,40	45,20	17,10	258,3

 

2.Фундаменты мелкого заложения

2.1. Выбор  типа  и  конструкции ундаментов. Назначениеглубинызаложения фундамента

 

Расчетную глубину сезонного  промерзания грунта d_f у фундамента определяем по формуле

                                                 

,    (2.1)

k_n = 0,8;

d_fn = 1,15 м.

м.

Поскольку в основании залегают мелкие пески, то глубину заложения фундаментов внутренних стен и колонн назначаем не менее d_f, согласно таблице 2 [2].

Верх фундамета заглублен на 15 см от уровня пола. Глубину заложения фундаментов принимаем равной –  2,550 м.

2.2. Нагрузки, учитываемые в расчетах оснований фундаментов

 

Основания фундаментов, сложенные нескальными грунтами, рассчитываются по предельному состоянию второй группы, т. е. по деформациям. В случаях, указанных в пункте 2.3 , основания рассчитываются также по продольному состояние первой группы, т. е. по несущей способности.

Нагрузки и воздействия  на основания устанавливаем расчетом, исходя из рассмотрения совместной работы сооружения с основанием с учетом перераспределения нагрузок надфундаментной конструкцией. Нагрузки допускается определять без учета их перераспределения надфундаментной конструкцией и принимать в соответствии со статической схемой без учета неразреэности конструкций в случаях, указанных в пункте 2.5 . Руководствуясь этими указаниями, нагрузки на основания зданий бескаркасных конструкций (жилые и общественные здания со стенами из кирпича, блоков, панелей со свободным опиранием плит перекрытий на стены и несущие перегородки) определяют без учета их перераспределения надфундаментной конструкцией.

Нагрузки и воздействия  в сечениях колонн на отметке заделки  в тело фундамента одноэтажных зданий производственного назначения определяются расчетом поперечных рам.

В курсовой работе нормативные значения нагрузок и воздействий в плоскости обреза фундамента заданы и приведены в таблице 2.2 [1]. Значения расчетных нагрузок и воздействий для расчета оснований по деформациям принимаем равными нормативным (γ_f = 1,0), для расчета по несущей способности – умножением нормативных нагрузок на осредненный коэффициент надежности по нагрузкам γ_f = 1,2.

В расчетах оснований  используем расчетные значения характеристик грунтов.

2.3.Определение размеров подошвы фундамента

 

Размеры подошвы фундамента зависят от ряда связанных между  собой параметров и устанавливаются  путем последовательного приближения. В порядке первого приближения  площадь подошвы фундамента А  определяем по формуле

,       (2.2)

N_0II^Ф1=1550 кН,

R₀ =255 кПа;

γ_m =20 кН/м;

d^Ф1 = 2,55 м,

м²,

В курсовой работе конструктивные расчеты фундаментов не производятся, а используются типовые конструкции  отдельных монолитных фундаментов  стаканного типа под сборные колонны. Таким образом назначаем размеры фундамента , .

Высота фундамента . Верхний обрез фундамента на 0,15 м ниже отметки земли, что позволяет засыпать котлован до монтажа колонн.

Фундамент имеет 2 ступени  по 0,45 м. Схема фундамента представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1 – Расчетная  схема сборного фундамента под наружную стену здания

 

 

После того как выбран тип фундамента и назначены его  размеры, подсчитываем нагрузки и воздействия, передающиеся на основание:

1. нормальная вертикальная нагрузка –

;

;

;

 

2. момент в плоскости подошвы фундамента –

2.4. Поверка    напряжений   в   основании и    уточнение    размеров подошвы    фундамента

 

Принятые в первом приближении размеры подошвы  фундамента по формуле (1.5) уточняем исходя из требований СНБ 5.01.01 – 99  «Основания и Фундаменты зданий и сооружений» [2] выражаемых неравенствами:

                                 

,                                   (2.3)

                                   

;                                        (2.4)

кН/м²;

                                      

,             (2.5)

м³;

кН/ м²;

кН/ м²;

                  

,   (2.6)

Условие выполняется.

Поскольку давление р меньше расчетного сопротивления менее чем на 10 %, то это значит,  что размеры подошвы фундамента подобраны верно.

2.5 Расчет осадки фундамента

Значение конечной осадки основания s определяется по методу послойного суммирования по формуле