Курсовая работа: Расчет оснований и фундаментов склада
Название: Расчет оснований и фундаментов склада Раздел: Рефераты по строительству Тип: курсовая работа | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования «Уфимский государственный нефтяной технический университет» Факультет: Архитектурно-строительный Специальность: 270102 Кафедра: Автомобильные дороги итехнология строительного производства Пояснительная записка К курсовому проекту «Расчет оснований и фундаментов склада» Выполнил: ст. гр. БПГ-06КудаяровР. Р. Проверил:Урманшина Н. Э. Уфа-2009 РЕФЕРАТ Курсовой проект 23с., 5 рис., 3 табл., 4 источника, 2 приложения. ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ; ФИЗИКО МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ; РАСЧЕТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ОСНОВАНИЯ; ФУНДАМЕНТЫ МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ; СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ; ДЕФОРМАЦИЯ ОСНОВАНИЯ; ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ. Объектом курсового проекта является расчет оснований и фундаментов здания ремонтного цеха. В результате работы над проектом устанавливаются физико-механические характеристики грунтов и дано их наименование, определено расчетное сопротивление основания, выполнены расчеты фундаментов мелкого заложения и свайных. На основе технико-экономического сравнения вариантов фундаментов в качестве наиболее рационального принят свайный фундамент. Задание на курсовое проектирование «РАСЧЕТ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ» ФИО студента: Кудаяров Ренат Римович ВАРИАНТ: 2.1.10 ЗДАНИЕ: склад МЕСТО СТРОИТЕЛЬСТВА: г.Вологда НОМЕР ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРЕЗА: 10 ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛОЕВ ГРУНТА слой 3: г=18,1 кН/м3, гS=26,9 кН/м3, щ=0,39, kф=2,2·10-8 см/с, ц=14 град, Е=7 МПа; слой 10: г=20,5 кН/м3, гS=26,6 кН/м3, щ=0,18, щP=0,15, щL=0,21, kф=2,7·10-5 см/с, c=10 кПа, ц=20 град, Е=18 МПа; слой 5: г=19,0 кН/м3, гS=26,6 кН/м3, щ=0,30, щP=0,27, щL=0,41, kф=4,3·10-7 см/с, c=28 кПа, ц=18 град, Е=12 МПа. Отметка поверхности природного рельефа 12 м УПВ = -2 м ВАРИАНТ НАГРУЖЕНИЯ
ЗАДАНИЕ ПОЛУЧЕНО 28 сентября 2009 г. Преподаватель_______________ Урманшина Н.Э. 1 Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства Для правильной оценки пригодности грунтов как основание сооружения необходимо определить их физико-механические свойства и дать полное наименование. Таблица 1. Сводная ведомость физико-механических свойств грунтов
2 Заключение по данным геологического разреза площадки строительства Слой 3 (верхний) – глина (0,17<Ip=0,19, по табл. Б.11,[1]) Мощность слоя составляет 3м. По показателю текучести глина находится в мягкопластичном состоянии (0,50<IL=0,63<0,75, по табл. Б.14,[1]). Модуль деформации составляет Е=7МПа. Условное расчетное сопротивление R0=255,8 кПа. Слой 10 (средний)– супесь (0,01<Ip=0,06<0,7, по табл. Б.11,[1]).Мощность слоя составляет 2м. По показателю текучести супесь находится в пластичном состоянии (0<IL=0,5<1, по табл. Б.14,[1]). Модуль деформации составляет Е=18 МПа. Условное расчетное сопротивление R0= 292,25 кПа. Слой 5 (нижний) – суглинок (0,07<Ip=0,14<0,27, по табл. Б.11,[1]). Слой не вскрыт. По показателю текучести суглинок находится в полутвердом состоянии (IL=0,21 по табл. Б.14,[1]). Модуль деформации составляет Е=12 МПа. Условное расчетное сопротивление R0=230 кПа Заключение по данным геологического разреза: природный рельеф площадки строительства спокойный с горизонтальным залеганием грунтов. Слои 3, 5 могут служить основанием для фундаментов. Уровень подземных вод составляет – 2м. Рис. 1 план участка 3 Анализ конструктивных особенностей здания и характеристика нагрузок Здание склада размером 24x36 с железобетонным каркасом, подвальное. Высота в осях А-В равна 18,0 м (3 этажа). На здание действуют знакопеременные моментные нагрузки и поперечные силы. В качестве возможных вариантов фундаментов принимаем фундамент мелкого заложения и свайный фундамент на забивных призматических сваях. 4 Определение глубины заложения фундамента Глубина заложения подошвы фундамента под наружные стены и колонны из учета климатического фактора определяется из условия: d≥df, где df – глубина промерзания; df=kn∙dfn, где dfn – нормативная величина промерзания грунтов kn – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения Для данного места строительства (г.Вологда) и вида теплового режима внутренних помещений находим: dfn = 2,2 м, kn = 0,5; df = 0,5∙2,2=1,1 м. При выборе глубины заложения фундаментов рекомендуется: - заглублять подошвы фундаментов в несущий слой на 10 – 15 см; - избегать наличия под подошвой фундаментов слоя грунта малой толщины, если его строительные свойства значительно хуже свойств подстилающего слоя; - закладывать фундаменты выше уровня подземных вод для исключения необходимости применения водопонижения при производстве работ. Учитывая, что глубина промерзания 1,5 м и уровень подземных вод dw=2 м, отметка уровеня пола 0,0 м.; а также все выше сказанное, принимаем предварительную глубину заложения подошвы фундамента в = 3,3 м. 5 Расчет фундаментов мелкого заложения Расчет фундаментов мелкого заложения ведем по II-й группе предельных состояний (по деформациям). Данный расчет для фундаментов является основным и достаточным. S≤[S], где S – совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом; [S] – предельное значение совместной деформации (нормативное) основания и сооружения. Фундамент столбчатый №1 Определяем предварительные размеры подошвы фундамента мелкого заложения: где N = 2,06 Мн – вертикальная сила, действующая на фундамент; гср – усредненное значение удельного веса фундамента и грунта на его уступах; d = 3,3 м – глубина заложения фундамента от планировочной отметки; R0 = 292,5 кН – расчетное сопротивление грунта. Расчетное сопротивление грунта основания R определяется по формуле: где гс1 и гс2 – коэффициенты условий работы; k – коэффициент, принимаемый равным 1 так, как прочностные характеристики грунта (ц и с) определены непосредственными испытаниями; Mг, Mq, Mc – коэффициенты; kz – коэффициент, принимаемый при b≤10 м равным 1; b – ширина подошвы фундамента, м; гII – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3; г’II – то же, залегающих выше подошвы, кН/м3; сII – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегабщего непосредственно под подошвой фундамента, кПа; d1 – глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений от уровня планировки, м. Уточняем размеры подошвы фундамента: Проверяем принятые размеры подошвы фундамента: Следовательно, принимаем в = 3 м; b = 2,5 м; l = 3,0 м. Фундамент столбчатый №2 Определяем предварительные размеры подошвы фундамента мелкого заложения: Расчетное сопротивления грунта основания: Уточняем размеры подошвы фундамента: Проверяем принятые размеры подошвы фундамента: Следовательно, принимаем в = 3 м; b = 3,3 м; l = 4 м. Фундамент столбчатый №3 Определяем предварительные размеры подошвы фундамента мелкого заложения: Расчетное сопротивления грунта основания: Уточняем размеры подошвы фундамента: Проверяем принятые размеры подошвы фундамента: Следовательно, принимаем в = 3 м; b = 3 м; l = 3,6 м. Фундамент столбчатый №4 Назначаем глубину заложения подошвы фундамента на отметке -3,3. Определяем предварительные размеры подошвы фундамента мелкого заложения: Расчетное сопротивления грунта основания: Уточняем размеры подошвы фундамента: Проверяем принятые размеры подошвы фундамента: Следовательно, принимаем в = 3 м; b = 2,5 м. 6 Расчет осадок ФМЗ №3 Осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства (п.2.40) определяется методом послойного суммирования по формуле: где в – безразмерный коэффициент, равный 0,8; уzpi – значение дополнительного вертикального нормального напряжения на глубине zi от подошвы фундамента, кПа; hi – толщина i-го слоя, м; Ei – модуль деформации i-го слоя, кПа; n – число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания. Дополнительные вертикальные напряжения в грунте вычисляются по формуле: уzpi = бi∙ уzp0, где б – коэффициент, принимаемый по табл.1 приложения 2 в зависимости от соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, равной о = 2z/b; уzp0 – вертикальное напряжение в грунте на уровне подошвы фундамента. Дополнительно вертикальное напряжение в грунте в уровне подошвы фундамента определяют по формуле: уzp0 = p – уzg0, где p – среднее давление на грунт от нормативных постоянных нагрузок, кПа; уzg0 – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента. уzg0=∑гihi, уzg0 = 18,1∙3+20,5∙0,3 =60,45 кПа; уzp0 = 324,8 – 60,45 = 261,11 кПа. Расчет ведется до тех пор, пока не выполнится условие уzp≤0,2уzg. hi≤0,4b; hi=0,4∙3=1,2; отсюда hi≤1,2 м. Таблица 2. Определение деформации основания фундамента
7 Расчет свайных фундаментов Для устройства свайных фундаментов применяются забивные призматические сваи квадратного сечения размером 300x300 мм. Расчет заключается в подборе длины сваи, а также определении числа свай в кусте: где N – нагрузка от вышележащей конструкции, кН; Fdg – расчетная несущая способность сваи, кН. где Fd – расчетная несущая способность сваи по грунту, кН; гk = 1,4 – коэффициент надежности по несущей способности сваи. Несущая способность сваи рассчитывается по грунту: где гc – коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый равным 1; R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемое по табл.1 СНиП 2.02.03-85, кПа; A – площадь опирания сваи на грунт, м2; u – наружный периметр поперечного сечения сваи, м; fi – расчетно сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, принимаемое по табл.2, кПа; hi – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м; гcR, гcf – коэффициенты условий работы грунта, соответственно, под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта и принимаемые по табл.3 СНиП 2.02.03-85. Фундамент свайный №1 Выбираем сваю l=9 м. Несущая способность данной сваи по грунту: Fd = 1∙(1∙5277∙0,09+1,2∙1∙545,78) = 1129,875кПа; Число свай в кусте: Тогда принимаем число свай в кусте равным 4. Фундамент свайный №2 Выбираем сваю l=9 м. Несущая способность данной сваи по грунту: Fd = 1∙(1∙5277∙0,09+1,2∙1∙545,78) = 1129,875 кПа; Число свай в кусте: Тогда принимаем число свай в кусте равным 5. Фундамент свайный №3 Выбираем сваю l=9 м. Несущая способность данной сваи по грунту: Fd = 1∙(1∙5277∙0,09+1,2∙1∙545,78) = 1129,875 кПа; Число свай в кусте: Тогда принимаем число свай в кусте равным 4. Фундамент свайный №4 Выбираем сваю l=9 м. Несущая способность сваи по грунту: Fd = 1∙(1∙5277∙0,09+1,2∙1∙545,78) = 1129,875 кПа; Число свай в кусте: Принимаем 1 ряд свай. 8 Определение размеров ростверков Для фундаментов №1 ширина ростверка составляет: bp=1,3 м. При этом высота ростверка равна 3 м. Для фундаментов №2 ширина ростверка составляет: bp=2,2 м. При этом высота ростверка равна 3 м. Для фундаментов №3 ширина ростверка составляет: bp=1,3 м. Высота ростверка составляет 3 м. Для фундамента №4 ширина ростверка составляет: bp=0,4 м. Высота ростверка составляет 0,6 м. 9 Расчет осадок свайного фундамента №2 Осадка свайного фундамента определяется как осадка условного фундамента на естественном основании: — вычисляется ширина условного фундамента BУСГМ; — определение веса свайно-грунтового массива , где гср =20 кН/ м2. — находится среднее фактическое давление под подошвой условного фундамента ; — определяется расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента по формуле: где гс1, гс2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по табл.3; k = 1 – коэффициент, учитывающий метод определения прочностных характеристик грунта; Mг, Mq, Mc – коэффициенты; kz = 1,0 – коэффициент для подошвы b ≤ 10,0 м; BУСГМ – ширина подошвы фундамента, м; гII – удельный вес грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, кН/м3; сII – удельное сцепление грунта, залегающего непосредственно под подошвой, кПа; dУСГМ – глубина заложения подошвы фундамента бесподвальных зданий от уровня планировки. — проверяется условие P ≤ R; — рассчитывается осадка условного фундамента, проверяется условие S≤[Su], строятся эпюры. Расчет производим для наиболее загруженного фундамента – ФГЗ №2. Ширина подошвы условного фундамента: BУСГМ = 6d + в + 2∙(h∙tg(цср / 4)) = 6∙0,3 + 0,3 +0,05∙2+ 2∙(9,95∙(tg(18,34/4)) = 2,52 м. Вес свайно-грунтового массива: . Среднее фактическое давление под подошвой условного фундамента: Расчетное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента: Условие Pср = кПа ≤ R = кПа. Осадку определяем методом послойного суммирования по формуле: Расчет введем в табличной форме. уzg0 = 1,7∙20,5+11,250∙19=248,62 кПа; уzp0 = – 248,62 = 578,02 кПа. Расчет ведется до тех пор, пока не выполнится условие уzp≤0,2уzg. Таблица 3. Определение деформации основания фундамента
В соответствие со СниП 2.02.01-83*, для здания с полным железобетонным каркасом, максимальная осадка см. – условие выполняется. 10 Определение объема котлована Объем котлована определяется по формуле: где HK – глубина разработки котлована, м; a и b – длина и ширина котлована понизу, м; с и в – длина ширина котлована по верху, м. Объем котлована будем считать для фундаментов ФМ-1 и ФС-1. Определение объема котлована для фундамента ФМ-1 Размеры котлована: b = 3+3+0,6=6,6 м; d = 6,6+ 2∙2∙3,3=19,8 м; a=36+2,5+0,6=39,1 м; с=39,1+2∙2∙3,3=52,3 м. Объем котлована: =2038,608 м3. Определние объема котлована для фундамента ФС-1 Размеры котлована: b = 1,3+1,3+0,6=3,2 м; d = 3,2+ 2∙2∙3,3=16,4 м; a=36+1,3+0,6=37,9 м; с=37,9+2∙2∙3,3=51,1 м. Объем котлована: =1487,046 м3. 11 Состав работ при устройстве фундаментов 1. Земляные работы - срезка растительного слоя бульдозером; - разработка грунта в выемке экскаватором; - погрузка грунта в транспортные средства или за бровку котлована экскаватором; - транспортирование грунта самосвалом; - выгрузка грунта в отвал; - зачистка дна траншей вручную; - обратная засыпка бульдозером; - уплотнение засыпанного грунта вибротрамбовками. 2. Устройсво фундаментов 2.1 Для свайного фундамента: Погружение ж/б свай до 12 м в грунты группы 2 - установка арматурных каркасов; - устройство опалубки; - подача и укладку бетонной смеси; - уход за уложенным бетоном; - разборка опалубки; - устройство обмазочной и оклеечной гидроизоляции фундамента. 2.2 Для фундамента мелкого заложения: - установка арматурных каркасов; - устройство опалубки; - подача и укладку бетонной смеси; - уход за уложенным бетоном; - разборка опалубки; - устройство обмазочной и оклеечной гидроизоляции фундамента. 12 Технико-экономические показатели Таблица 4. Показатели стоимости затрат и материалов на устройство фундаментов
Вывод : из результатов технико-экономического сравнения наиболее выгодным является устройство фундамента мелкого заложения. Библиографический список 1. ГОСТ 25100-95 “Грунты. Классификация”. М.: Госстрой, 1995. 2. СНиП 2.02.01-83* “Основания зданий и сооружений”. М.: Госстрой, 1983. 3. СНиП 2.02.03-85 “Свайные фундаменты”. М.: Госстрой, 1985. 4. СНиП 23-01-99 “Строительная климатология”. М.: Госстрой, 2000. |