Промышленное здание в городе Соликамск
Курсовая работа
"Промышленное здание в городе Соликамск"
Исходные данные
Требуется рассчитать и запроектировать основания и фундаменты одноэтажного двухпролетного промышленного здания. Габаритные параметры и характеристика условий строительства здания приведены в таблице:
L1, м | L2, м | H1, м | H2, м | Hпр, м | Q1, т | Q2, т | tвн, оС | Район строительства | Мt | Sо, кПа | Wо, кПа |
24 | 24 | 14,4 | 18,0 | -4,8 | 5 | 16 | 5 | Соликамск | 59,6 | 2,0 | 0,30 |
Железобетонные колонны основного каркаса имеют шарнирное сопряжение со стальными фермами, шаг колонн каркаса 12 м. Шаг стальных стоек фахверка 6 м.
Инженерно-геологические условия площадки
№ слоя | Тип грунта | Обозн | Толщина слоя, м. | |||
скв. 1 85,4 | скв. 2 86,9 | скв. 3 84,8 | скв. 4 85,0 | |||
1 | Почвенно-растительный слой | h0 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 |
2 | Суглинок | h1 | 5,10 | 5,35 | 5,40 | 5,50 |
3 | Суглинок | h2 | 1,70 | 1,45 | 1,50 | 1,35 |
4 | Пески | h3 | Толщина слоя до глубины 20 м не установлена |
Исходные показатели физико-механических свойств грунтов
№ слоя | Тип грунта | ρп, т/м3 | W, % | ρs, т/м3 |
т/м3 | Wр, % | WL, % | kf, см/с | Е, МПа |
кПа |
град |
1 | Суглинок | 1,94 | 27,8 | 2,71 | 22,9 | 33,9 | 12,0 | ||||
2 | Суглинок | 1,87 | 28,7 | 2,73 | 22,7 | 27,7 | 10,0 | ||||
3 | Пески | 1,97 | 21,9 | 2,67 | - | - | 30,0 |
Химический анализ воды
Показатель агрессивности | Значение показателя |
Бикарбонатная щелочность ионов HCO3, мг экв/л | - |
Водородный показатель pH, мг экв/л | 3,3 |
Содержание, мг/л | |
агрессивной углекислоты СО2 | 25 |
аммонийных солей, ионов NH4+ | 24 |
магнезиальных солей, ионов Mg2+ | 1100 |
едких щелочей, ионов Na+ и K+ | - |
сульфатов, ионов SO42- | 290 |
хлоридов, ионов Cl- | 3000 |
Определение нагрузок, действующих на фундаменты
Наиболее нагруженными являются фундаменты по оси М.
Нормативные значения усилий на уровне обреза фундаментов по оси М
Усилие | Нагрузки | |||
Постоянная | Снеговая | Ветровая | Крановая | |
Nn, кН | 1087,7 | 288 | 0 | 263,1 |
Мn, кН м | -177,8 | -99,8 | ±324,9 | ±27,9 |
Qn, кН | -10,6 | -1,9 | ±50,4 | ±0,7 |
Для расчетов по деформациям:
Ncol II=Nn*γf=(1087,7+0,9*(288+263,1))*1=1583,7*1=1583,7 кН,
Mcol II=Mn*γf=(177,8+0,9*(99,8+324,9+27,9))*1=585,1*1=585,1 кНм,
Qcol II=Qn*γf=(10,6+0,9*(1,9+50,4+0,7))*1=58,3*1=58,3 кН.
Для расчетов по несущей способности:
Ncol I=Nn*γf=1583,7 *1,2=1900,4 кН,
Mcol I=Mn*γf=585,1 *1,2=702,1 кНм,
Qcol I=Qn*γf=58,3 *1,2=70,0 кН.
Оценка инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства
Схема планово-высотной привязки здания
Инженерно-геологический разрез I-I с посадкой здания и фундаментов на естественном основании
Показатели свойств и состояния грунта
№ слоя | ρd, т/м3 | n, % | e | Sr | Ip, % | IL |
кН/м3 | γs, кН/м3 | γsb, кН/м3 | Rусл, кПа |
2 | 1,52 | 44 | 0,786 | 0.74 | 11 | 0,45 | 26,6 | 9,3 | 220,72 | |
3 | 1,45 | 47 | 0,89 | 0.97 | 5 | 1,2 | 26,8 | 8,89 | 315,56 | |
4 | 1,62 | 39 | 0,64 | 0.83 | - | - | 26,2 | 9,88 | 726,8 |
Слой 2 – Суглинок
Число пластичности: IP = WL – WP = 33,9–22,9 = 11%.
Плотность сухого грунта: ρd = =
= 1,52 т/м3.
Пористость и коэффициент пористости:
n = (1 – ρd/ ρs)*100 = (1–1.52/2,71)*100 = 44%,
e = n/(100-n) = 44/(100–44) = 0.786.
Показатель текучести: IL = =
= 0,45
Расчетные значения удельного веса и удельного веса частиц:
γI = ρI*g = 1.89*9.81 = 18,5 кН/м3,
γII = ρII*g = 1.91*9.81 = 18,7 кН/м3,
γS = ρS*g = 2.71*9.81 = 26.6 кН/м3.
Удельный вес суглинка, расположенного ниже УПВ:
γsb = =
= 9.3 кН/м3,
Для определения условного расчетного сопротивления грунта по формуле СНиП 2.02.01–83* принимаем условные размеры фундамента d1= =dусл=2 м. и bусл =1 м. Установим в зависимости от заданных геологических условий и конструктивных особенностей здания коэффициенты. По таблице 3 СНиП 2.02.01–83* принимаем: gc1 = 1,1 для суглинков (0,25
Коэффициент k=1 принимаем по указаниям п.2.41 СНиП 2.02.01–83*.
При jII = 20° по табл. 4 СНиП 2.02.01–83* имеем Mg = 0,51; Mq = 3,06; Mc = 5,66.
Удельный вес грунта выше подошвы условного фундамента до глубины dw=0,7 м. принимаем без учета взвешивающего действия воды gII =18,70 кН./м3., а ниже УПВ, т.е. в пределах глубины d = dусл – dw =2–0,7=1,3 м. и ниже подошвы фундамента, принимаем gsb = 9.30 кН./м3.; удельное сцепление cII = 21 кПа.
Вычисляем условно расчетное сопротивление:
=
=(1,1*1/1)*(0,51*1*1*9,3+3,06*(0,7*18,70+(2–0,7)*9,3)+5,66*21)=220,72 кПа.
Полное наименование грунта №2 – это суглинок мягкопластичный
(Rусл = 220,72 кПа., Ncol II max = 1583,7 кН., Е=12,0 МПа.>10 МПа.)
Слой 3 – Суглинок
Число пластичности: IP = WL – WP = 27,7–22,7 = 5%.
Плотность сухого грунта: ρd = =
= 1,45 т/м3.
Пористость и коэффициент пористости:
n = (1 – ρd/ ρs)*100 = (1–1.45/2,73)*100 = 47%,
e = n/(100-n) = 47/(100–47) = 0,89.
Показатель текучести: IL = =
= 1,2
Расчетные значения удельного веса и удельного веса частиц:
γI = ρI*g = 1.82*9.81 = 17.8 кН/м3,
γII = ρII*g = 1.84*9.81 = 18,0 кН/м3,
γS = ρS*g = 2,73*9.81 = 26.8 кН/м3.
Удельный вес суглинка, расположенного ниже УПВ:
γsb = =
= 8,89 кН/м3,
По таблице 3 СНиП 2.02.01–83* принимаем: gc1 = 1,1 для суглинка (JL > 0,5), gc 2 =1.
При jII = 19° по табл. 4 СНиП 2.02.01–83* имеем: Mg=0,47; Mq=2,89; Mc=5,48.
Удельный вес грунта gsb = 8,89 кН./м3.; удельное сцепление cII = 17 кПа.
Вычисляем условно расчетное сопротивление:
=
=(1,1*1/1)*(0,47*1*1*8,89+2,89*(0,7*18,7+(5,6–0,7)*9,3)+5,48*17)=315,56 кПа.
Полное наименование грунта №3 – суглинок
(Rусл = 315,56 кПа., Ncol II max = 1583,7 кН., Е=10,0 МПа.>5 МПа.)
Слой 4 – Пески
Число пластичности: IP = WL – WP = –
Плотность сухого грунта: ρd = =
= 1,62 т/м3.
Пористость и коэффициент пористости:
n = (1 – ρd/ ρs)*100 = (1–1.62/2,67)*100 = 39%,
e = n/(100-n) = 39/(100–39) = 0,64.
Показатель текучести: IL = –
Расчетные значения удельного веса и удельного веса частиц:
γI = ρI*g = 1.92*9.81 = 18,84 кН/м3,
γII = ρII*g = 1.94*9.81 = 19,03 кН/м3,
γS = ρS*g = 2.67*9.81 = 26.2 кН/м3.
Удельный вес суглинка, расположенного ниже УПВ:
γsb = =
= 9,88 кН/м3,
По таблице 3 СНиП 2.02.01–83* принимаем: gc1 = 1,25 для песков мелких,
gc 2 =1,0.
При jII = 35° по табл. 4 СНиП 2.02.01–83* имеем: Mg=1,68; Mq=7,71; Mc=9,58.
Удельный вес грунта gsb = 9,88 кН./м3.; удельное сцепление cII = 1,0.
Вычисляем условно расчетное сопротивление:
=
=(1,25*1/1)*(1,68*1*1*9,88+7,71*(0,7*18,7+(5,6−0,7)*9,3+1,5*8,89)+
+9,58*1)=726,8 кПа.
Полное наименование грунта №4 – пески
(Rусл = 726,8 кПа., Ncol II max = 1583,7 кН., Е=30 МПа.>10 МПа.)
Заключение
В целом площадка пригодна для возведения здания. Рельеф площадки спокойный с небольшим уклоном в сторону скважины 3. Грунты имеют слоистое напластование, с выдержанным залеганием пластов (уклон кровли не превышает 2%). Все грунты имеют достаточную прочность, невысокую сжимаемость и могут быть использованы в качестве оснований в природном состоянии. Грунтовые воды расположены на небольшой глубине, что значительно ухудшает условия устройства фундаментов: при заглублении фундаментов более 0,70 м. необходимо водопонижение; возможность открытого водоотлива из котлованов, разработанных в суглинке, должна быть обоснована проверкой устойчивости дна котлована (прорыв грунтовых вод со стороны слоя суглинок); суглинок, залегающий в зоне промерзания является пучинистым грунтом, поэтому глубина заложения фундаментов наружных колонн здания должна быть принята не менее расчетной глубины промерзания суглинка. При производстве работ в зимнее время необходимо предохранение основания от промерзания.
Целесообразно рассмотреть следующие возможные варианты фундаментов и оснований:
1) фундамент мелкого заложения на естественном основании – суглинке;
2) фундамент на распределительной песчаной подушке (может быть достигнуто уменьшение размеров подошвы фундаментов и расчетных осадок основания);
3) свайный фундамент из забивных висячих свай; несущим слоем может служить слой №4, пески.
Следует предусмотреть срезку и использование почвенно-растительного слоя при благоустройстве и озеленении застраиваемого участка (п. 1.5 СНиП 2.02.01–83*).
Расчет и проектирование варианта фундамента на естественном основании
Проектируется монолитный фундамент мелкого заложения на естественном основании по серии 1.412–2/77 под колонну, расположенную по осям Л-5, для исходных данных, приведенных выше.
Определение глубины заложения фундамента
Первый фактор – учет глубины сезонного промерзания грунта. Грунты основания пучинистые, поэтому глубина заложения фундамента d от отметки планировки DL должна быть не менее расчетной глубины промерзания. Для tвн = 10° и грунта основания, представленного суглинком, по СНиП 2.02.01–83*:
d ³ df = Kh×dfn = Kh×d0 = 0,8×0,23×
= 1,45 м.
Коэффициент Kh = 0,8 принят как уточненный при последующем расчете в соответствии с указаниями, примечания к табл. 1 СНиП 2.02.01–83* (расстояние от внешней грани стены до края фундамента af = 1,1 м > 0,5 м).
Второй фактор – учет конструктивных особенностей здания. Для заданных размеров сечения двухветвевой колонны 1400х600 мм. и необходимой глубины ее заделки в стакан (1200 мм.) по серии 1.412–2/77 требуется подколонник типа Д площадью сечения 2100х1200 мм. Минимальный типоразмер высоты фундамента для указанного типа подколонника Hф = 1,8 м. Таким образом, по второму фактору требуется d = Hф + 0,15 = 1,8 + 0,15=1,95 м.
Третий фактор – инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки. С поверхности на большую глубину залегает слой 2, представленный достаточно прочным малосжимаемым суглинком (Rусл = 220,72 кПа). Подстилающие слои 3 и 4 по сжимаемости и прочности не хуже среднего слоя. В этих условиях, учитывая высокий УПВ, глубину заложения подошвы фундамента целесообразно принять минимальную, однако достаточную из условий промерзания и конструктивных требований.
С учетом всех трех факторов, принимаем глубину заложения от поверхности планировки (DL) с отметкой d =1,95 м., Нф = 1,8 м. Абсолютная отметка подошвы фундамента (FL) составляет – 83,45 м., что обеспечивает выполнение требования о минимальном заглублении в несущий слой. В самой низкой точке рельефа заглубление в несущий слой 2 от отметки природного рельефа (NL) равной 84,80 м. составляет: 84,80 – 83,45 = 1,35 м.
Определение площади подошвы фундамента
Площадь Атр подошвы фундамента определяем по формуле:
Атр = Ncol II / (Rусл – gmt×d) = 1583,7 / (220,72 – 20×1,80) = 8,58 м2.,
где gmt = 20 кН. / м3. – (без учета подвала) средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах.
Выбор фундамента и определение нагрузки на грунт
Принимаем фундамент ФД 13–2 с размерами подошвы l = 4,2 м., b = 3,6 м., тогда А = l × b = 15,12 м2., Нф = 1,8 м., объём бетона Vfun = 10,9 м3.
Вычисляем расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах:
GfunII = Vfun ×gb × gf = 10,9 × 25×1 = 275,5 кН.;
Vg = l×b×d – Vfun = 15,12× 1,80 – 10,9 = 16,32 м3.;
GgII = (l×b×d – Vfun) × gII× gf =16,32*0,95*18,7*1= 305,11 кН.
Все нагрузки, действующие на фундамент, приводим к центру тяжести подошвы:
NtotII = 1583,7 + 275,5+ 305,11 = 2164,3 кН.;
MtotII = 585,1 + 58,3 × 1,8 = 690,00 кН×м.;
Qtot II = Qcol II = 58,3 кН.
Расчетное сопротивление грунта
Уточняем расчетное сопротивление R для принятых размеров фундамента (b = 3,6 м., l = 4,2 м., d = 1,8 м.):
R=(1,1*1/1)*(0,51*3,6*1*9,3+3,06*(0,7*18,70+(1,8−0,7)*9,3)+5,66*21)=
=228 кПа.
Давление на грунт под подошвой фундамента
Определяем среднее PII mt, максимальное PII max и минимальное PII min давления на грунт под подошвой фундамента:
= Ntot II/А ± Mtot II/W = 2164,3 /15,12 ± 690 ×6/3,6×4,22 =
=(143,2 ± 65,2) кПа.
PII max = 208,4 кПа. < 1,2×R = 1,2 × 228 = 273,6 кПа.;
PII min = 78,00 кПа. > 0.
Т.к. грузоподъемность мостового крана Q = 16 т. < 75 т., то отношение проверять не требуется.
PII mt = 2164,3 /15,12 =143,2 кПа. < R = 228 кПа.
Все условия ограничения давлений выполнены.
Чертеж фундамента и эпюра контактных давлений по его подошве
Расчет осадки методом послойного суммирования
Для расчета осадки фундамента методом послойного суммирования составляем расчетную схему, совмещенную с геологической колонкой по оси фундамента Л-5.
Напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента при планировке срезкой в соответствии с п.1 прил. 2 СНиП 2.02.01–83*:
szg,0 = (gII×dw + gsbII×(d – dw)) = (18,7×0,7 + 9,3 × (1,8 – 0,7)) = 23,32 кПа.
Дополнительное вертикальное давление на основание от внешней нагрузки на уровне подошвы фундамента:
szp 0 = P0 = PII mt – szg,0 = 143,2 – 23,32 = 119,88 кПа.
Соотношение сторон подошвы фундамента: η=l/b=4,2/3,6=1,17.
Значения коэффициента a устанавливаем по табл. 1 прил. 2 СНиП 2.02.01–83*.
Для удобства пользования указанной таблицей из условия: принимаем толщину элемента слоя грунта hi = 0,2 × b = 0,2 × 3,6 = 0,72 м.
Дальнейшие вычисления сводим в таблицу.
Определение осадки
zi, м. | zi + d, м. | a | szp = a×P0, кПа. | szg = szg,0 + + gsb,i × ziт, кПа. | 0,2×szg, кПа. | Е, кПа. | |
0 | 0 | 1,80 | 1,000 | 119,88 | 23,32 | 4,66 | 12000 |
0,72 | 0,4 | 2,52 | 0,966 | 115,80 | 30,02 | 6,00 | 12000 |
1,44
Категории:
Подобное:
Copyright © https://referat-web.com/. All Rights Reserved |