Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 62
1.2
Краткая
характеристика проектируемого здания Здание промышленное с размерами в плане
36 * 72 м. Высота до низа стропильной конструкции 12 м. Производственный корпус
с мостовыми кранами грузоподъемностью 120 тон. Сетка колон 6 * 18 м. Выбираем
два расчетных фундамента по осям «А» и «В» ( крайний и средний ряд ). 2 Сбор нагрузок
на фундаменты. 2.1
Фундамент
крайнего ряда. gf кН/м2 Постоянная 1
Гравийная защита 2
Три слоя рубероида 3
Утеплитель ( керамзит ) 4
Пароизоляция 5
Ж/б ребристая плита 6
Ж/б стропильная балка 7
Ж/б колонна 8
Ж/б подкрановые балки 9
Стеновые панели 10
Фундаментные балки 0,3 0,15 2 0,06 2,8 16,2 8,1 108 3,24 151,2 60 100 20 240 15 1,3 1,3 1,3 1,3 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 21,06 10,53 140,4 4,21 166,32 66 110 22 264 16,5 Временная 1
Снеговая нагрузка 2
Крановая нагрузка 54 1200 1,4 1,2 75,6 1440 Горизонтальная
нагрузка от крана 0,005 1440 =72 кН Момент на
фундаменте М= 10 1440 = 0,72 МНм 2.2
Фундамент
среднего ряда gf кН/м2 Постоянная 1
Гравийная защита 2
Три слоя рубероида 3
Утеплитель ( керамзит ) 4
Пароизоляция 5
Ж/б ребристая плита 6
Ж/б стропильная балка 7
Ж/б колонна 8
Ж/б подкрановые балки 9
Стеновые панели 10
Фундаментные балки 0,3 0,15 2 0,06 2,8 32,4 16,2 216 6,48 302,4 120 100 20 - - 1,3 1,3 1,3 1,3 1,1 1,1 1,1 1,1 - - 42,12 21,06 280,8 8,42 332,64 132 110 22 - - Временная 1
Снеговая нагрузка 2
Крановая нагрузка 108 2400 1,4 1,2 151,2 2880 Горизонтальная
нагрузка от крана 0,05 2880 = 144 кН Момент на
фундаменте М= 10 1,44 = 1,44 Мпа 3
Инженерно-геологические условия площадки строительства. 3.1
Определение
физико-механических характеристик грунтов площадки строительства. 1 СЛОЙ - Песок крупнозернистый а)
Коэффициент пористости е = (zs - zd ) / zd =
(2660 - 1606 ) / 1606 = 0.66 zd = z / ( 1 + w ) =
1950 / ( 1 + 0.214 ) = 1606 Песок
крупнозернистый средней плотности б)
Степень влажности Sr =
w zs / (
e zw ) =
0.214 2660 / ( 0.66 1000 ) = 0.86 в)
Удельный вес с учетом взвешивающего действия воды gsw = ( gs - gw ) /
(1 + e ) = (2660 - 1000 ) / ( 1 + 0.66 ) =1000 Песок
крупнозернистый средней плотности,влажный j = 38 С - нет E0
= 30 2 СЛОЙ - Песок
крупнозернистый а)
Коэффициент пористости е = (zs - zd ) / zd =
(2680 - 1522 ) / 1522 = 0.76 zd = z / ( 1 + w ) =
1800 / ( 1 + 0.183 ) = 1522 Песок
крупнозернистый в рыхлом состоянии б)
Степень влажности Sr =
w zs / (
e zw ) =
0.183 2680 / (
0.76
1000 ) = 0.65 в)
Удельный вес с учетом взвешивающего действия воды gsw = ( gs - gw ) /
(1 + e ) = (2680 -
1000 ) / ( 1 + 0.76 ) = 954,5 Песок
крупнозернистый в рыхлом состоянии,влажный j - нет С - нет E0
- нет 3 СЛОЙ - Песок среднезернистый а)
Коэффициент пористости е = (zs - zd ) / zd =
(2670 - 1590 ) /
1590 =
0.68 zd = z / ( 1 + w ) = 1860 / (
1 + 0.17 ) =
1590 Песок
среднезернистый средней плотности б)
Степень влажности Sr =
w zs / (
e zw ) =
0.17 2670 / (
0.68
1000 ) = 0.67 в)
Удельный вес с учетом взвешивающего действия воды gsw = ( gs - gw ) /
(1 + e ) = (2670 -
1000 ) / ( 1 + 0.68 ) = 994 Песок
среднезернистый средней плотности ,влажный j = 38 С - нет E0
= 25 4 СЛОЙ - Суглинок а)
Число пластичности Jp =
Wl - Wp = 0.219 - 0.100 = 0.119 б)
Показатель консистенции Суглинок
текуче-пластичный в)
Коэффициент пористости е = (zs - zd ) / zd = (2700 -
1685 ) /
1685 =
0.6 zd = z / ( 1 + w ) = 2010 / (
1 + 0.193 ) =
1685 Суглинок
текуче-пластичный j = 19 С = 25 E0
= 17 5 СЛОЙ - Суглинок а)
Число пластичности Jp =
Wl - Wp = 0.299 - 0.172 =
0.127 б)
Показатель консистенции Суглинок твердый в)
Коэффициент пористости е = (zs - zd ) / zd = (2730 - 1610 ) /
1610 = 0.7 zd = z / ( 1 + w ) = 1860 / (
1 + 0.155 ) = 1610 Суглинок твердый j = 23 С = 25 E0
= 14 Сводная таблица
физико-механических свойств грунта 3
Удельный вес твердых частиц (gs) 5
Влажность на границе раскатывания ( Wp ) 6
Влажность на границе тякучести (Wl ) 7
Число пластичности ( Jp ) 8
Показатель
консистенции ( Jl ) 10
Степень влажности ( Sr ) 14
Модуль деформации ( Е0 ) 3.2
Определение
отметки планировки земли Данные о
напластовании грунтов по осям «А» и «Б» Абсолютная отметка поверхности «А» скв. 1 «Б» скв.2 Отметку
планировки земли DL назначаем исходя из минимума земляных работ на
площадке. DL = ( Hскв 1 + Нскв 2
) / 2 = ( 134,2 + 134,6 ) / 2 = 134,4 м. Относительно
уровня чистого пола DL = -0,1 м., тогда абсолютная отметка
пола составит 134,5 м. По
данным наплоставания грунтов строим инженерно-геологический разрез по оси
скважин 1 и 2. 3.3
Выводы В
целом площадка пригодна для возведения здания . Рельеф площадки ровный с
небольшим уклоном в сторону скважины 1. Грунты имеют слоистое напластование с
выдержанным залеганием пластов ( уклон кровли грунта не превышает 2 % ).
Подземные воды расположены на достаточной глубине. В
качестве несущего слоя для фундамента на естественном основании может быть
принят 1 слой - песок крупнозернистый. 2 слой песка по своему состоянию ( е
= 0,76 ) песок рыхлый ( е > 0,7 ). Нормы проектирования не допускают
использования в качестве естественного основания песчанных грунтов в рыхлом
состоянии без их предварительного уплотнения. В
качестве альтернативного варианта может быть рассмотрен свайный фундамент с
заглублением свай в 5 слой - суглинок твердый. 2 слой - не может быть
использован, потому что песок находится в рыхлом состоянии. 3 слой - не
рационально использовать, так как он рыхлее 1 слоя. 4 слой - Суглинок -
находится в текуче-пластичном состоянии ( 0.75 < Jl
=0.78
<
1 ).
5 слой -Суглинок ( Jl < 0 ) находится в твердом
состоянии и может выступать в качестве несущего слоя. 4
Проектирование фундамента на естественном основании 4.1
Определение
глубины заложения подошвы фундамента. Согласно
СНиП 2.02.01-83 (п.2.29а) глубина заложения фундамента на крупных песках не
зависит от глубины промерзания. Глубину заложения фундамента принимаем из
конструктивных соображений. 4.2
Определение
размеров подошвы фундамента. Расчетное сопротивление грунта в
основании R = (gc1 gc2 / k)
( Mg Kz
b g11 + Mg
d1 g11` + (
Mg - 1 ) db g11` + Mc
c11 ) gc1 =
1.4 gc2 = 1
К
= 1,1 при j = 38 Мg = 2,11 Мg =
9.44 Mc = 10.8 Kz =
1 b = 2.5 g11 =
1000 g11` =
1000 c11 = 0 d1 =
2 м
db = 0 R = ( 1.4 1 /
1.1 ) ( 2.11 1 2.5 1000 + 9.44 2 1000 + 0 + 0 ) = 1.27 ( 5275 + 18880 )
= 307
кПа задаемся L/b
= 1.5 а)
Крайний ряд Aф = N /
( R - g d )
= 2.34 / ( 0.307 - 0.02 2 ) = 8.76 м2 Увеличиваем на
20 % получаем Аф = 10,5 м2 Принимаем
размеры фундамента 2,5 на 4,0 м (Аф = 10 м2 ) Конструирование
фундамента при Rбетона = 0,19 Мпа и при марке М 100 a = 31 tg a = 0.61
h = ( b - b0
) / 2 tg a = = (4.0 - 1.2 ) /
2 0.61 = 2.4 м Необходимо
принять в качестве несущего слоя 2 слой - песок крупнозернистый, но так как он
находится в рыхлом состоянии ( е = 0,76 ) необходимо выполнить мероприятия по
его уплотнению. ( еmax =
0.65 ) j =
38 E = 30 C - нет пересчитываем
расчетное сопротивление R = ( 1.4 1 /
1.1 ) ( 2.11 1 2.5 1000 + 9.44 2,4 1000 + 0 + 0 )
= 1.27 ( 5275 + 22656) = 354,72 кПа Aф = N /
( R - g d )
= 2.34 / ( 0.354 -
0.02 2 ) = 7,5 м2 Увеличиваем на
20 % получаем Аф = 9 м2 Оставляем
размеры фундамента 2,5 на 4,0 м (Аф = 10 м2 ) Vф = 0,7 1,2 0,4
+ 0,5 ( 1,6 1,1 + 2,4 1,5 + 3,2 1,9 + 4 2,5) = 11,06 м3 Vгр = 2,5 4 2,4
- 11,06 = 12,94 м3 Gф = 11,06 2400 =
0,265 МН Gгр = 12,94 1900 =
0,246 МН Р max ( min ) = ( N + Gф + Gгр ) / А ± М / W = ( 2.34 +
0.265 + 0.246 ) / 10 ± 0.72 / 6.67 = 0.40 ( 0.18 ) Мпа W = b L2
/ 6 =2.5 42 / 6 = 6.67 м3 Р max £
1,2 R 0.4
Мпа
£ 0,42 Мпа Рср =
0,29 £ R =
0.354 б)
Средний ряд Aф = N /
( R - g d )
= 3,98 / (
0.307 - 0.02 2 ) = 14,9 м2 Увеличиваем на
20 % получаем Аф = 17,9 м2 Принимаем
размеры фундамента 3,5 на 5,0 м (Аф = 17,5 м2 ) Конструирование
фундамента пересчитываем
расчетное сопротивление R = ( 1.4 1 /
1.1 ) ( 2.11 1 3.5
1000 + 9.44 2,4
1000 + 0 + 0 ) = 1.27 ( 7385 + 22656) = 380 кПа Aф = N /
( R - g d )
= 3,98 / (
0.38 -
0.02 2 ) = 11,64 м2 Увеличиваем на
20 % получаем Аф = 14 м2 Оставляем
размеры фундамента 3,5 на 5,0 м (Аф = 17,5 м2 ) Vф = 0,7 1,2 0,4
+ 0,5 ( 2 1,3 + 3 1,9 + 4 2,5 +5 3,5 ) = 18,236 м3 Vгр = 3,5 5 2,4
- 18,236 = 23,764 м3 Gф = 18,236 2400
= 0,437 МН Gгр = 23,764 1900
= 0,452 МН Р max ( min ) = ( N + Gф + Gгр ) / А ± М / W = ( 3,98 + 0.437 + 0.452 ) /
17,5 ± 1,92 / 14,6 =
0.41 (
0.15 ) МПа W = b L2
/ 6 =
3.5
52 / 6
= 14,6 м3 Р max £
1,2 R 0,41 МПа £ 0,46 МПа Рср =
0,28 £ R =
0.38 4.3
Расчет
осадки фундамента по методу послойного суммирования
осадок. Вся
толща грунтов ниже подошвы фундамента разбивается на отдельные слои толщиной
0,2 bf Для
подошвы каждого слоя определяется : n
дополнительное
напряжение от нагрузки на фундамент szp i = ai + P0 Р0
= Р - szg 0 n
природное
напряжение от собственного веса грунта szg i = szg i -1 +Hi
gi Если
szp i < 0,2 szg i то нижняя
граница сжимаемой толщи грунтов основания принимается расположенной на уровне
подошвы i - го слоя. В
противном случае принимается i = i + 1 и продолжается
поиск границы сжимаемой толщи грунтов. Расчет
осадки фундаментов производим в табличной форме, как сумму осадок элементарных
слоев в пределах сжимаемой толщи грунтов основания. а) Крайний ряд
( ось «А» , скв.1 ) 0,2 bf = 0,2 2,5 =
0,5 м szp i = ai + P0 Р0
= Р - szg 0 = 290 - 45,6 =
244,4 szg 0 = g d =
1900 2.4 = 45.6 szg i = szg i -1 +Hi
gi Е0 Осадка
фундамента S
= 0.8 21,8 = 17,44 мм. < 80 мм. Граница
сжимаемой толщи грунта на отм.126,00 м. (мощность
сжимаемой толщи грунтов 6 м. ). При
наличии в сжимаемой толще грунта меньшей прочности, чем вышележащие слои,
необходимо проверить условие szp + szg £ Rz z = 5 м szp + szg = 35,44 + 140,6
= 176,04 R = ( 1.4 1 /
1.1 ) ( 0,47 1 8,25 2010 + 2,89 2,4 1860 + 0
+ 5,48
25
) = 1.27 ( 7794 + 12900 + 137 ) = 264 кПа bz
= Az + a2 - a = 80.4 + 0.752 - 075 =
8.25 Az =
N / szp =
2.85 / 35.44 = 80.4 a = ( L - b ) /
2 = ( 4 - 2.5) / 2 = 0.75 szp + szg =
176.04 кПа
£ Rz = 264 кПа Условие
выполнилось б) Средний ряд
( ось «Б» , скв.2 ) 0,2 bf = 0,2 3,5 = 0,7 м szp i = ai + P0 Р0
= Р - szg 0 = 280 - 45,6 =
234,4 szg 0 = g d =
1900 2.4 = 45.6 szg i = szg i -1 +Hi
gi Е0 Осадка
фундамента S
= 0.8 28.19 = 22.55 мм.
< 80 мм. Граница
сжимаемой толщи грунта на отм.125,00 м. (мощность
сжимаемой толщи грунтов 7 м. ). D S = 2.55 - 1.75
= 0.8 cм
= 0,008 м L = 18 м D S / L = 0.008
/ 18 = 0.00044 <
0.002 5
Проектирование свайного фундамента из забивных призматических свай (вариант 2) В
качестве несущего слоя выбираем 5 слой - Суглинок твердый. В этом случае
минимальная длина свай равна 12 м. ( так как сваи должны быть заглублены в
несущем слое не менее чем на 1 метр ). Принимаем сваи размером сечения 400 * 400 мм. Глубину
заделки свай в ростверке принимаем 0,1 м. ( шарнирное сопряжение свай с
ростверком ). 5.1
Расчет на
прочность а)
Крайний ряд (скв. 1 ) Несущая
способность сваи Fd = gc ( gcr R
A + U S gcf fi
hi ) gc =
1 gcr = 1
gcf = 1 R = 10740 кПа А =
0,16 м2 U = 1.6 м fi hi Fd = 1 ( 1 10740
0,16 + 1,6 ( 1 38,5 1,4 + 46,8 1,2 + 53 1,2 + 56,3 2 + 59,5 0,5 + + 9
2 + 9 1,7 +66,4 1,9 ) = 2,48 МН Определяем число
свай n = gr N /
Fd = 1.4 2.34 / 2.48 = 1.32 Принимаем 2
сваи Определяем
нагрузку на 1 сваю Vр = 0,4 ( 0,7
1,2 + 0,7 2,3 ) = 0,98 м3 Vгр = 0,8 0,7 2,3
- 0,98 = 0,31 м 3 Gр = 0,98 2400 =
23 кН Gгр = 0,31 1900 =
0,6 кН Nd =
2.34 + 0.023
+ 0,006 = 2,37 МН N = Nd
/n ± Mx
y / S yi2
± My
x / S xi2
= = 2.37 / 2 ±
0.72 0.8 / 0.82 + 0.82 = 1.64 (0.74 ) y = 0 N = 1.64 МН £ Fd
/ gr =
2.48 / 1.4 = 1.77 МН б)
Средний ряд (скв. 2 ) Несущая
способность сваи Fd = gc ( gcr R
A + U S gcf fi
hi ) gc =
1 gcr = 1
gcf = 1 R = 10740 кПа А =
0,16 м2 U = 1.6 м fi hi Fd = 1 ( 1 10740
0,16 + 1,6 ( 36,75 0,9 + 46,2 2 + 51,5 0,6 + 56,6 2 + 58,6 1,8 + +
9 2 + 9,1 1,5 + 68,1 1,1 ) = 2,49 МН Определяем число
свай n = gr N /
Fd = 1.4 3,98 /
2.49 = 2,49 Принимаем 3
сваи Определяем
нагрузку на 1 сваю Vр = 0,4 ( 0,7
1,2 + 2,3 2,3 ) = 2,45 м3 Vгр = 0,8 2,3 2,3
- 2,45 = 1,78 м 3 Gр = 2,45 2400 =
59 кН Gгр = 1,78 1900 =
34 кН Nd = 3,98 +
0.059
+ 0,034 = 4,1 МН N = Nd
/n ± Mx
y / S yi2
± My
x / S xi2
= = 4,1 / 3 ± 1,99 0.8
/ 0.82 + 0.82 ± 0,72 0.8
/ 0.82 + 0.82 + 0.82 = 2,87 ( -0,13 ) N = 2,87 МН > Fd / gr =
2.49 /
1.4 = 1.78 МН Необходимо
увеличить количество свай до 4 N = Nd
/n ± Mx
y / S yi2
± My
x / S xi2
= = 4,1 / 4 ± 1,99 0.8
/ 4
0.82
± 0,72 0.8
/ 4
0.82
= 1,88 ( -0,19 ) N = 1,88 МН > Fd / gr =
2.49 /
1.4 = 1.78 МН Необходимо
увеличить расстояние между сваями N = Nd
/n ± Mx
y / S yi2
± My
x / S xi2
= = 4,1 / 4 ± 1,99 1 / 4 12 ± 0,72 1 / 4 12 = 1,71 ( 0,35 ) N = 1,71 МН £ Fd
/ gr =
2.49 /
1.4 = 1.78 МН 5.2
Расчет
свайного фундамента по деформациям j 11,mt = S j 11,i hi
/ S hi а)
Крайний ряд ( скв. 1 ) j 11,mt = S j 11,i hi
/ S hi
= ( 38 1.4+ 0 + 38 2.5 + 19 3.7 + 23 1.9 ) / ( 2.2 + 2.4 + 2.5+ + 3.7 + 1.9
) = 22 L = h tg ( j 11,mt / 4
) = 11.9 tg 5.5 = 11.9 0.096 = 1.14 b = 2 a + 2
0.4 + 1.2 = 4.28 м б)
Средний ряд ( скв. 2 ) j 11,mt = S j 11,i hi
/ S hi
= ( 38 0,9+ 0 +
38 3,8 +
19 3.5 +
23 1.1 ) /
( 2.2 + 2.4 + 2.5+ + 3.7 + 1.9 ) = 22,7 L = h tg ( j 11,mt / 4
) = 11.9 tg 5.7 =
11.9 0.0998
=
1.19 b = 2 a + 2
0.4 + 1.6 = 4.78 м Определение
осадки а) Крайний ряд
( ось «А» , скв. 1 ) Vусл.ф = 4,28 2,98
12,7 = 161,98 м3 Gусл.ф = 161,98 20
кН/м3 = 3240 кН N = 1640 2 =
3280 кН Рср =
(
G + N ) / A = ( 3240 + 3280 ) / 4.28 2.98 = 511.4 кПа Расчетное
сопротивление грунта в основании R = (gc1 gc2 / k)
( Mg Kz
b g11 + Mg
d1 g11` + (
Mg - 1 ) db g11` + Mc
c11 ) gc1 =
1.4 gc2 = 1
К
= 1,1 при j = 23 Мg = 0,69 Мg = 3,65
Mc = 6,24 Kz =
1 b = 2.98 g11 = 1860
g11` = 2010
c11 = 25 d1 = 12,7 м
db = 0 R = ( 1.4 1 /
1.1 ) ( 0,69
1 2,98 1860
+ 3,65
12,7 2010
+ 0 + 6,24
25
) = 1.27 ( 3825
+ 93174
+ 156 ) = 1233,9 кПа Рср =
511,4 кПа < R =
1233.9 кПа 0,2 bf = 0,2 4,28 =
0,8 м Р0 =
Р - szg 0 = 511,4 - 241,3
= 270,1 szg 0 = g d =
1900 12.7 = 241,3 szg i = szg i -1 +Hi
gi szp i = ai + P0 Е0 Осадка
фундамента S
= 0.8 84,22 = 67,38 мм. < 80 мм. Граница
сжимаемой толщи грунта на отм.113,00 м. (мощность
сжимаемой толщи грунтов 8 м. ). б) Средний ряд (
ось «Б», скв. 2 ) Vусл.ф = 4,78 4,78
12,7 = 290,17 м3 Gусл.ф = 290,17 20
кН/м3 = 5804 кН N = 1710 4 = 6840 кН Рср =
(
G + N ) / A = ( 5804 + 6840 ) /
4.78 4,78 = 553,39 кПа Расчетное
сопротивление грунта в основании R = (gc1 gc2 / k)
( Mg Kz
b g11 + Mg
d1 g11` + (
Mg - 1 ) db g11` + Mc
c11 ) gc1 =
1.4 gc2 = 1
К
= 1,1 при j = 23 Мg = 0,69 Мg = 3,65
Mc = 6,24 Kz =
1 b = 4,78 g11 = 1860
g11` = 2010
c11 = 25 d1 = 12,7 м
db = 0 R = ( 1.4 1 /
1.1 ) ( 0,69
1 4,78 1860
+ 3,65
12,7 2010
+ 0 + 6,24
25
) = =
1.27
( 6134,65
+ 93174
+ 156 ) = 1263,2 кПа Рср =
553,39 кПа < R =
1263,2 кПа 0,2 bf = 0,2 4,78 =
0,9 м Р0 =
Р - szg 0 = 553,39 -
241,3 = 312,09 szg 0 = g d =
1900 12.7 = 241,3 szg i = szg i -1 +Hi
gi szp i = ai P0 Е0 Осадка
фундамента S
= 0.8 72,41 = 57,93 мм. < 80 мм. Граница
сжимаемой толщи грунта на отм.115,40 м. (мощность
сжимаемой толщи грунтов 6,3 м. ). D S = 67,38 - 57,93 = 0.95 cм = 0,0095 м L = 18 м D S / L = 0.0095 / 18
= 0.00052 <
0.002 Экономическое
сравнение вариантов 1 Фундамент
на естественном основании 1000м3
100м2 м3 Итого 2 Свайный
фундамент 1000м3 100м2 м3 м3 Итого ВЫВОД
:
Экономически целесообразнее применить в данных условиях свайный фундамент. Список
литературы 1
СНиП 2.02.01-83 « Основания зданий и сооружений » 2
СНиП 2.02.03-85 « Свайный фундамент » 3
СНиП 2.02.02-83 « Нагрузки и воздействия » МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО
СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ Ижевский
Государственный Технический Университет Кафедра «Геотехника и
строительные материалы» Расчетно-пояснительная
записка к курсовому проекту
по дисциплине «Основания и
Фундаменты» Выполнил
: Павлов
К.В.
группа
8-10-2
Проверил: Турчин
В.В
ИЖЕВСК 1998
|