Проектування і розрахунок фундаментів мілкого і глибокого закладення одноповерхового виробничого

КОСТРОМСЬКИЙ

ДЕРЖАВНА

СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКА АКАДЕМІЯ

Кафедра «Будівельні конструкції»

Курсовий проект
на тему «Проектування і розрахунок
фундаментів мілкого і глибокого закладення одноповерхового
виробничої будівлі »
Виконав:
студент 4 курсу 1 групи
архітектурно-будівельного факультету
Виноградов В. С.
Прийняла: примакін Є. І.
Кострома 2003

Зміст.
1. Коротка характеристика будинку
2. Основні відомості про будівельному майданчику
3. Оцінка властивостей окремих шарів грунту
4. Оцінка геологічної будови майданчика
5. Розрахунок фундаментів мілкого закладення:
розрахунок першого перетину
розрахунок другий перерізу
6. Розрахунок фундаментів глибокого закладення:
розрахунок першого перетину
розрахунок другий перерізу
7. Вибір палебийного обладнання
8. Пристрій котловану
9. Пристрій водозниження
10. Список використаної літератури

1.Краткая характеристика проектованої будівлі.
Ø Призначення та основні особливості проектованої будівлі.
Дана будівля є промисловим. Воно має розміри в плані в осях 96x120 м. Кількість поверхів у цьому будинку 1. Повна висота будівлі від спланованої позначки до карниза 13 м. Умовна позначка чистої підлоги першого поверху 0.000 м вище спланованої позначки землі на 0.15 м.
Ø Конструктивне рішення будівлі.
Дана будівля з повним каркасом, несучі стіни - навісні панелі. Товщина зовнішніх стін 300 мм. Несучими конструкціями є колони. Фундамент у цьому будинку є навантаженим з ексцентриситетом.
2.Основні відомості про будівельному майданчику.
Місцеві умови будівельного майданчика.
Абсолютні позначки поверхні будівельного майданчика: 142.99 м, 143.95 м, 144.91 м. Рельєф площадки рівний, спокійний і має ухил 1.8%.
Геологічна будова майданчика.
Геологічна будова майданчика характеризується геологічними виробками - свердловинами № 1, № 2, № 3 з яких з глибини 1.5 м, 3.5 м, 8 м, 13.5 м, відібрано зразки грунту для лабораторних випробувань.
3.Оценка властивостей окремих шарів грунту
1слой - Насип.
2слой - Пилувато-глинистий грунт.
Визначаємо число пластичності за формулою
I _p = W _{L-W p} = 23.5-17.0 = 6.5 за таблицею 1.8 [1] - грунт супісок
тому що 1 <I _p £ 7
W _L - вологість на границі текучості;
W _p - вологість на границі пластичності.
Визначаємо показник плинності:
I _L = (WW _p) / I _p = (15.4-17) / 6.5 = -0.246
Відповідно до табл. 1.9 [1] тип грунту супісок, різновид якого за показником текучості - тверда тому I _L <0.
За ступенем вологості S _r визначаємо водонасиченому грунту.

т / м ³
e = (2.68-1.716) / 1.716 = 0.56 - коефіцієнт пористості грунту.
S _r = 0.154 * 2.68 / (0.56 * 1) = 0.737 - грунт вологий, тому що 0.5 <S _r £ 0.8 за табл. 1.6 [1].
W - природна вологість грунту;
r-природна щільність грунту т / м ^3;
r _s - Щільність частинок т / м ^3;
r _d - щільність сухого грунту т / м ^3;
r _w = 1 т / м ³ - щільність води.
Для попередньої оцінки набухання грунту знаходимо показник просадності. Цією властивістю володіють тільки пилувато-глинисті грунти. Грунт вважається просадних, якщо S _r <0.8 і показник просадності знаходиться в діапозоні:

П = (0.616-0.56) / (1 +0.56) = 0.036
e _L - коефіцієнт, що відповідає вологості на межі текучості.
e - коефіцієнт пористості природного грунту.
Грунт вважається, що набухають, якщо П> 0.3 (п.10.2.1 [1]).
Висновок: грунт-супісок тверда, волога, непросадного, ненабухаючого, малопучіністая.
3 шар -Пилувато-глинистий грунт.
Визначаємо число пластичності за формулою
I _p = W _{L-W p} = 34.3-18.0 = 16.3 по таблиці 1.8 [1] - грунт суглинок тому 7 <I _p £ 17
Визначаємо показник плинності:
I _L = (WW _p) / I _p = (30-18) / 16.3 = 0.736
У відповідностей з табл. 1.9 [1] тип грунту суглинок, різновид
якого за показником текучості - м'якопластичного тому 0.5 <I _L £ 0.75

Oпределяем коефіцієнт пористості грунту.

т / м ³
e = (2.54-1.4769) / 1.4769 = 0.7198
Визначаємо ступінь вологості грунту. За ступенем вологості визначаємо водонасиченому грунту.

S _r = 0.3 * 2.54 / (0.7198 * 1) = 1.058 - грунт насичений водою тому S _r > 0.8 за табл. 1.6 [1].
Знаходимо показник просадності.

П = (0.66-0.7198) / (1 +0.7198) = -0.035
У відповідність з п.10.2.1 [1] - грунт не осідаючих.
Висновок: грунт-суглинок м'якопластичного, насичений водою, не просадних, не набухає, дуже здимальний.
4 шар - Пилувато-глинистий грунт.
Визначаємо число пластичності за формулою
I _p = W _{L-W p} = 40.8-19.8 = 21 по таблиці 1.8 [1] - грунт глина тому I _p> 17
Визначаємо показник плинності:
I _L = (WW _p) / I _p = (26.3-19.8) / 21 = 0.3095
У відповідностей з табл. 1.9 [1] тип грунту глина, різновид, якої за показником текучості - тугопластичної тому 0.25 <I _L £ 0.5

Oпределяем коефіцієнт пористості грунту.

т / м ³
e = (2.47-1.59) / 1.59 = 0.55
Визначаємо ступінь вологості грунту. За ступенем вологості визначаємо водонасиченому грунту.

S _r = 0.263 * 2.47 / (0.55 * 1) = 1.181 - грунт насичений водою тому S _r > 0.8 за табл. 1.6 [1].
Знаходимо показник просадності.

П = (0.82-0.55) / (1 +0.55) = 0.17
У відповідність з п.10.2.1 [1] - грунт не осідаючих.
Висновок: грунт-глина тугопластичної, найнасиченим водою, не просідання, не набухає, середньоздимистими.
5 шар - пісок
Для визначення типу грунту по крупності частинок необхідно підсумувати дані процентного вмісту часток по табл.1.5 [1]
Частинок> 2 мм - 12.3% в той час як для гравелистої піску частинок має бути більше 25%.
Часток 2 - 0.5 мм - 12.3 +31.9 = 44.2% - у той час як для великого піску частинок має бути більше 50%.
Частинок 0.5 - 0.25 мм - 12.3 +31.9 +22.8 = 67%> 50% - знаходять пісок середньої крупності.
Визначаємо коефіцієнт пористості грунту.

т / м ³
e = (2.74-1.645) / 1.645 = 0.67 - по e - середньої щільності тому 0.55 <0.67 <0.7 до табл. 1.7 [1].
Визначаємо ступінь вологості:

S _r = 0.24 * 2.74 / (0.67 * 1) = 0.988 - грунт насичений водою тому S _r > 0.8 за табл. 1.16 [1].
Висновок: грунт-пісок середньої крупності, середньої щільності, найнасиченим водою, практично непучиністих.

Зведена таблиця фізичних властивостей грунтів.

Фізичні хар-ки	Найменування інженерно-геолог. елементів	супісок тверда, волога, непросадного, ненабухаючого, малопучіністая.	суглинок м'якопластичного, насичений водою, не просадних, не набухає, дуже здимальний.	глина тугопластичної, найнасиченим водою, не просідання, не набухає, середньоздимистими.	Пісок середньої крупності, середньої щільності, найнасиченим водою, практично непучиністих.
1.r, т / м ³		1.98	1.92	2.01	2.04
2. r _d, т / м ³		1.716	1.4769	1.59	1.645
3. r _s, т / м ³		2.68	2.54	2.47	2.74
4.g, кН / м ³		19.8	19.2	20.1	20.4
5. g _d, кН / м ³		17.16	14.769	15.9	16.45
6. g _s, кН / м ³		26.8	25.4	24.7	27.4
7.W,%		15.4	30	26.3	24
8.W _p,%		17.0	18	19.8	-
9. W _L,%		23.5	34.3	40.8	-
10.e		0.56	0.7198	0.55	0.67
11.S _r		0.737	1.058	1.181	0.988
12.I _p		6.5	16.3	21	-
13.I _L		-0.246	0.736	0.3095	-

Зведена таблиця механічних характеристик грунтів.

Мехаческіе хар-ки	Найменування інженерно-геолог. Елементів	супісок тверда, волога, непросадного, ненабухаючого, малопучіністая.	суглинок м'якопластичного, насичений водою, не просадних, не набухає, дуже здимальний.	глина тугопластичної, найнасиченим водою, не просідання, не набухає, середньоздимистими.	пісок середньої крупності, середньої щільності, найнасиченим водою, практично непучиністих.
- Деформаційні-
14.E, Мпа		28.86	14.54	17.756	24.892
15.m _o по комп. Ісп. Мпа ^-1		0.03	0.073	-	-
- Міцнісні-
16.с _II (уд.сцеп.) КПа		12	18	55	-
17.j _II (уг.вн.трен.) Град		23	16	18	30
18.R _o (ус.рас.соп.) КПа		288.69	200.859	488.1	400

4. Оцінка геологічної будови майданчика.
Грунт будівельного майданчика має шарувату нашарування, з заляганням шарів, близьких до горизонтальних і витриманим по потужності. У товщі грунтів залягають підземні води.
Геологічні вишукування вироблялися в липні.
Абсолютні позначки підземних вод:
Скв.N 1 - 140.30 м
Скв.N 2 - 141.90 м
Скв.N 3 - 143.00 м
Рівень грунтових вод 2.69, 2.05, 1.91 м, тобто в несприятливий період фундаменти будівлі можуть оказати в підтопленні, в такому разі необхідно буде передбачити посилену гідроізоляцію і підсипку з непучиністих матеріалів.
5.Расчет фундаменту мілкого закладання.
Розрахунок першого перетину під колону середнього ряду.
Визначаємо глибину закладення фундаментів.
За конструктивним: особливостям будівлі й перетину колони 1400х500 підбираємо тип подколонніка Д з перетином 2100х1200, з розмірами склянки 1500х600 по низу, 1650х650 по верху і глибиною 1250.

g = 2.04 т / м ³
j _II = 30 ^o

За кліматичними: нормативна глибина промерзання для даного району будівництва 1.8 м - визначена по карті рис. 5.15 [1].
Визначимо розрахункову глибину промерзання
d _f = d _fn · k _n; k _n = 0.56 (т. 5.9 [1]) d _f = 1.8 · 0.56 = 1.008 м. d ³ 1.008 м.
За геологічними: в якості природного підстави приймаємо 2 шар супісок тверда, волога, непросадного, ненабухаючого, малопучіністая. d ³ 0.78 м.
За гідрогеологічним: d <2.69 м.
Остаточна глибина закладення фундаменту 2.4 м від спланованої позначки землі. Робочим шаром є грунт - супісок тверда, підстилаючих грунтами - суглинок, глина і пісок.
Попередньо визначаємо розміри фундаменту умовно вважаючи його центрально навантаженим квадратної форми.

кН

кПа

кН/м3

g = 2.04 т / м ³
j _II = 30 ^o

g = 2.01 т / м ³
c _II = 55 кПа
j _II = 18 ^o

g = 1.92 т / м ³
c _II = 18 кПа
j _II = 16 ^o

g = 1.98 т / м ³
c _II = 12 кПа
j _II = 23 ^o

g = 1.58 т / м ³

Врахуємо прямокутність фундаменту

м
приймаємо ФД11-3

м3
Враховуємо що фундамент позацентрово навантажений і визначаємо ексцентриситет.

кНм

кН

кН/м3
Наводимо навантаження до підошви фундаменту
Вага фундаменту

кН
Об'єм грунту

м ³
Момент у підошви фундаменту

кНм
знайдемо середня питома вага грунту вище підошви фундаменту

кН / м ³

-Вага грунту

кН

м
визначимо відносний ексцентриситет і порівняємо його з допустимим

2 - а комбінація

кНм

кН

Визначаємо вид епюри контактних тисків. Епюра має трапецієподібну форму тому

моменти опорів

кПа

кПа
q - навантаження від устаткування, людей, складованих матеріалів і виробів. Згідно п.3.2 [4] приймається не менше 2 кПа.
Перевірка під кутом підошви фундаменту

т / м ³ - питома вага грунтів залягають вище підошви фундаменту.

т / м ³ - питома вага грунтів залягають нижче підошви фундаменту на глибину 0.5b.

кПа

g _з1, g _с2 - коеф. умов роботи таб.5.11 [1].
к - коеф. залежить від того, як були визначені за і j.
Мg, Мс і Мq коеф. прийняті за таб.5.12 [1].
k _z - коеф. залежний від b.
d ₁ - глибина закладення фундаментів.

кПа

Отже перевірка міцності підстави виконується тобто розміри фундаменту підібрані вірно.
Розрахунок по несучої здатності основи.

,
де F = 2734.231 кН - розрахункове навантаження на основу; F _u - сила граничного опору підстави; g _с - коеф. умов роботи приймається для глинистих грунтів - 0.9; g _n - коеф. надійності за призначенням споруд приймається для споруди II класу рівним 1.15.
F _u = b `× l` × (N _g × x _g × l `× g _I + N _q × x _q × g _I` × d + N _c × x _c × _{c I),}
де b `= b-2 × e _b = 3-2 × 0.086 = 2.828 м - приведені ширина і довжина фундаменту
l `= l-2 × e _l = 3.6-2 × 0.2 = 3.2 м
e _b, e _l - ексцентриситети прикладання навантажень.
N _g, N _q, N _c - безрозмірні коеф. визначаються за таб.5.28 [1]
N _g = 5.87; N _q = 10.66; N _c = 20.72
x _g = 1-0.25 / h = 1-0.25 / (l `/ b`) = 1-0.25 / (3.2/2.828) = 0.779 - коеф. форми підошви фундаменту
x _q = 1 +1.5 / h = 1 +1.5 / 1.13 = 2.33
x _c = 1 +0.3 / h = 1 +0.3 / 1.13 = 1.27
F _u = 2.828 × 3.2 × (5.87 × 0.779 × 3.2 × 11.052 +10.66 × 2.33 × 18.5 × 2.4 +20.72 × 1.27 × 12) = 14301.012 кН
14301.012 × 0.9/1.15 = 11192.096 кН> 2734.231 кН, тобто несуча здатність поверхні при прийнятих розмірах фундаменту забезпечена.
Розрахунок осідання основи методом еквівалентного шару.
Побудуємо еs _zp і еs _zg

кПа

s _zg

s _zp

s _zgi = Sg _i × h _i - Де g _i - Питома вага грунту (при наявності підземних вод визначається з урахуванням вісового дії води), h _{i-потужність} шару.

з урахуванням вісового дії води.

кПа

Aw = f (l / b; n) - таб.5.6 [5]

м
Визначимо модуль деформації
2 шар-супісок

кПа

кПа
3 шар-суглинок

кПа

кПа
4 шар-глина

кПа

кПа

кПа
d - діаметр штампа d = 0.277 м, w = 0.79 - коефіцієнт, b, n - т. 1.15 [1]

h - потужність стисливого шару, z-відстань від середини сжим. шару до кінця поширення опади.

м
Що набагато менше граничної 8 см таб.5.26 [1].
Перевіряємо міцність підстилаючих шару.

кПа

кН / м ³

кПа

умова виконується
Розрахунок другий перерізу під колону крайнього ряду.

Перша комбінація
Попередньо визначаємо розміри фундаменту умовно вважаючи його центрально навантаженим квадратної форми.

кН

кПа

кН/м3

м
Врахуємо прямокутність фундаменту

м
приймаємо ФД11-3

м3
Враховуємо що фундамент позацентрово навантажений і визначаємо ексцентриситет.

кНм

кН

кН/м3

кН

м3

кНм

кН / м ³

кН

Друга комбінація

кНм

кН

кНм

Визначаємо вид епюри контактних тисків.

кПа

кПа
Перевірка під кутом підошви фундаменту

кПа

Отже перевірка міцності підстави виконується тобто розміри фундаменту підібрані вірно.
Розрахунок осідання основи методом еквівалентного шару.
Побудуємо еs _zp і еs _zg

кПа

кПа

м
Що набагато менше граничної 8 см таб.5.26 [1].
Перевіряємо міцність підстилаючих шару.

кПа

кН / м ³

кПа

Умова виконується тобто розміри фундаменту підібрані вірно.
6. Розрахунок фундаменту глибокого закладення.
Розрахунок фундаменту під перше розтин.
Проектуємо фундамент палі з забивними залізобетонними палями і монолітним ростверком. Глибину закладення верху ростверку приймаємо з конструктивних міркувань 1.8 м. Висоту ростверку приймаємо рівною 0.6 м. Величина закладення палі в ростверк приймаємо 0.3 м. Як природної підстави приймаємо глину тугопластичної.
Попередньо приймаємо палю С10 - 30 довжиною 10 м квадратного перетину 0.3х0.3 м. Визначимо несучу здатність однієї палі

кН

кНм

кН

кНм

кН

кН/м3

довжина палі

довжина палі без урахування защемлення в ростверку

несуча здатність однієї палі

кПа

м ²

кПа

кН
h _i - потужність разом шару.
z _i - глибина закладення разом шару з поверхні до середини шару.
За т. 9.1 [2] R кПа.
За т. 9.2 [2] f _i кПа
За т. 9.3 [2] g _c = 1, g _{з R} = 1, g _cf = 1,
u - периметр однієї палі.
А - площа поперечного перерізу.
Визначаємо допустиму розрахункове навантаження на одну палю

P _CB = 766.105 кН _g g = 1 - коеф. надійності по грунту.
Визначаємо необхідну кількість паль

n = 3.508 шт.
приймаємо

шт.

Визначимо навантаження припадає на кожну палю у позацентрово навантаженому фундаменті.

кН - вага подколонніка;

кН - вага ростверку;

- Коеф. надійності за навантаженням;

м ³

кН / м ³

кН

кНм

м-відстані від центру палі до осей відповідно.

кН

1.2 × P _CB = 919.326 кН> P _max
Нерівності виконуються, отже перевірка умов роботи крайніх паль показала, що фундамент палі запроектований раціонально.
Пальовий фундамент з висячими палями умовно приймають за масивний жорсткий фундамент глибокого закладення, контур якого обмежений розмірами ростверку, паль і деяким об'ємом грунту.

град.

кН

м ³

кН / м ³

кН

кНм

кПа

кН / м ³

кПа

Нерівності виконуються, значить розміри фундаменту підібрані вірно.
Розрахунок осідання основи

кПа

Визначимо модуль деформації.
4 шар-глина

кПа;

кПа

;

м;

кПа

м;

кПа
5 шар-пісок

;

м;

кПа;

кПа

м;

кПа

м;

;

кПа;

кПа

;

м
Що набагато менше граничної 8 см таб.5.26 [1].
Розрахунок фундаменту під друге розтин.
Проектуємо фундамент палі з забивними залізобетонними палями і монолітним ростверком. Глибину закладення верху ростверку приймаємо з конструктивних міркувань 1.8 м. Висоту ростверку приймаємо рівною 0.6 м. Величина закладення палі в ростверк приймаємо 0.3 м. Як природної підстави приймаємо глину тугопластичної.
Попередньо приймаємо палю С8 - 30 довжиною 8 м квадратного перетину 0.3х0.3 м. Визначимо несучу здатність однієї палі.

кН;

кНм;

кН;

кНм;

кН;

кН/м3

м;

кПа;

кПа

;

м ²

кПа

кН
Визначаємо допустиму розрахункове навантаження на одну палю

P _CB = 617.696 кН
Визначаємо необхідну кількість паль.

n = 2.3 шт.
приймаємо

шт.

Визначимо навантаження припадає на кожну палю у позацентрово навантаженому фундаменті.

кН

;

м ³

кН / м ³

кН

кНм

кН

; 1.2 × P _CB = 741.24 кН> P _max
Нерівності виконуються, отже перевірка умов роботи крайніх паль показала, що фундамент палі запроектований раціонально.
Пальовий фундамент з висячими палями умовно приймають за масивний жорсткий фундамент глибокого закладення, контур якого обмежений розмірами ростверку, паль і деяким об'ємом грунту.

град.

кН

м ³

кН / м ³

кН

кНм

кПа

кН / м ³

;

кПа;

;

кПа

Розрахунок осідання основи

кПа

м
Що набагато менше граничної 8 см таб.5.26 [1].
7. Вибір обладнання для забивання паль.
Визначаємо мінімальну енергію удару по формулі 8.21 [1].

Дж
а = 25 Дж / кН - коеф.;
F _v - розрахункове навантаження, що допускається на одну палю.
З т. 9.5 [5] вибираємо дизель молот З - 995 з енергією удару 33 кДж.
Розрахунок відмови палі.

формула 9.12 [5]
h = 1500 кН / м ² стор 207 [5], M = 1 стор 207 [5],
A = 0.09 м ^2, площа поперечного перерізу палі
m ₁ = 2600 кг, маса молота
m ₂ = 2250 кг, маса палі
m ₃ = 1250 кг, маса ударної частини
E ² = 0.2 коефіцієнт відновлення удару

м
Що більше допустимого 0.002 м, тобто сваєбійне обладнання підібрано вірно.
8. Пристрій котловану.
Глибина котловану 2.4 м. При влаштуванні котловану запроектовані природні укоси з ухилом 1:1. Розміри котловану низом - 100.2х123.6 м ^2, по верху - 105х128.4 м ^2. На підставі стор.26 [10] і гл.7 [6] підібрана наступна землерийна машина:
Екскаватор з гідравлічним приводом при роботі зворотною лопатою ЕО-4121 потужністю 95 кВт, об'ємом ковша 1 м ^3.
9. Захист котловану від підземних вод.
Водозниження здійснюємо за допомогою відкритого водовідливу і виробляємо протягом всього часу пристрою фундаментів та інших підземних частин будівлі, розташовані нижче рівня підземних вод, до тих пір, поки навантаження від конструкції не перевищать виникає гідростатичний тиск і не забезпечать стійкість підземних споруд від спливання.
Відкритий водовідлив здійснюється прямо з котловану насосами. Для збереження природної будови грунтів воно повинне вестися з випередженням земляних робіт у певній послідовності. Вода відкачується з приямків, куди вона надходить з канавок глибиною 0.3-0.5 м, розташованих по периметру котловану з ухилом i = 0.01-0.02 у бік приямків. Приямки влаштовують не ближче 1 метра від граней фундаменту. У міру розробки котловану приямки заглиблюються разом з канавками. Приямки заглиблюються не менше ніж на 0.7-1 м, і рівень води в них підтримується на 0.3-0.5 м нижче дна виритого котловану.

10. Список використаної літератури.
1. Довідник проектувальника «Підстави, фундаменти і підземні споруди». Під редакцією Є.А. Сорочана, Ю.Г. Трофіменкова. М., 1985.
нова, М., Стройиздат, 1984.
2. СНіП 2.02.01 - 83 «Підстави будівель і споруд», М., 1985.
3. СНіП 2.02.03 - 85 «Пальові фундаменти», М., 1986.
4. СНіП 2.01.07 - 85 «Навантаження і впливи», М., 1988.
5. Н.А. Цитовіч «Механіка грунтів. Короткий курс », М., 1983.
6. В.А. Веселов «Проектування основ і фундаментів» М., 1990.
7. Керівництво з вибору проектних рішень фундаментів НИИОСП ім. Н.М. Герсева
8. Є.Г. Кутухтін «Конструкції промислових і сільськогосподарських будівель та споруд», М., 1995.
9. Примакін Є. І. «Методичні вказівки на розрахунок підстав під ФМЗ і пальові»
10. Цибакін С.В. «Методичні вказівки на виконання земляних робіт»