Промышленного здания

• Название: Промышленного здания
• Дата: 15.05.2023
• Размер: 7.5 Mb.
• Имя файла: MU_OiF_po_SP_primer_Adigamov_R_Sh_-_2017 (1).docx
• Тип: Учебное пособие; #1133296
• страница: 1 из 5

Министерство образования России

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Череповецкий Государственный Университет»

Инженерно-технический институт
Кафедра строительства

ВАРИАНТНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНДАМЕНТОВ

ПРОМЫШЛЕННОГО ЗДАНИЯ

Учебное пособие к курсовому проекту

для студентов направления подготовки 08.03.01 – «Строительство»

г. Череповец 2015 г.
УДК 69.02
Вариантное проектирование фундаментов промышленного здания; Учебное пособие к курсовому проекту для студентов направления подготовки 08.03.01 – «Строительство». - Череповец: ФБГОУВПОЧГУ, 2015 г. - с.
Учебное пособие содержит числовой сквозной пример расчета фундаментов промышленного здания. При этом рассматриваются три возможных варианта: столбчатый фундамент на естественном основании, замена слабого естествен­ного грунта в основании фундаментов искусственно-улучшенным, фундамент глубокого заложения из забивных свай. Подробно рассматривается расчет осно­ваний по второму предельному состоянию.

Ил. , прил. ч.

Рецензенты:

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Введение 4

1. Задание на проектирование 5

2. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства 5

3. Разработка вариантов фундаментов и выбор типа основания 13

4. Характеристика здания, определение нагрузок на фундамент 13

5. Фундамент мелкого заложения на естественном основании 14

6. Замена слабых грунтов основания песчаной подушкой 22

7. Фундамент глубокого заложения 30

8. Технико-экономическое сравнение вариантов 40

9. Расчет оснований по деформациям 43

10. Выбор сваебойного оборудования 55

11. Графическая часть 56

12. Защита курсового проекта 56

Список использованных источников 57

Приложения 58

ВВЕДЕНИЕ

Стоимость фундаментов составляет в среднем 12% от стоимости строительства, а в сложных инженерно-геологических условиях может достигать 20-30 % и более. Поэтому необходимо уметь принимать (проектировать) обоснованные и экономически выгодные конструктивные решения фундаментов. Опыт строительства показывает, что большинство аварий зданий и происходит из-за ошибок, допущенных при возведении фундаментов и выбора их основания.

Фундаменты значительно отличаются по своей ра­боте от остальных строительных конструкций здания. Их основная зада­ча - обеспечить передачу нагрузки от здания на ос­нование. Основание в большинстве случаев имеет меньшую прочность по сравнению с материалом конструкций зда­ния. Поэтому, под воздействием нагрузок от здания, в грунте происходит сжатие и сдвиг, что приводит к деформациям основания и осадкам здания.

Таким образом, задача проектирования во многом состоит в «приспособлении» здания к геологическим условиям пло­щадки строительства и в комплексном рассмотрении системы «ос­нование - фундамент - здание». Особенностью системы «основание - фундамент» является недостаток ис­ходной информации, характеризующей основание в целом и каж­дого слоя в отдельности.

В связи с этим проектирование фундаментов всегда сопряже­но с риском, оценить который не всегда представляется возмож­ным. Вместе с тем ошибки при проектировании могут привести к потере устойчивости или развитию недопустимых деформаций здания и его аварии.

В курсовом проекте по дисциплине «Основания и фундаменты» необходимо разработать подземную часть промышленного здания на основе существующих методов расчета по предельным состояниям с учетом действующих нагрузок, инженерно-геологических, климатических условий площадки строительства. При этом рассматривается ряд возможных вариантов конструкций фундаментов, подготовки оснований, проводится их технико-экономическое сравнение. Оптимальное решение одновременно должно обеспечивать наиболее полное использование прочностных и деформационных свойств грунтов основания, отвечать требованиям нормальной эксплуатации здания и иметь наименьшую стоимость.

В методических указаниях приводится последовательность выполнения проекта, ссылки на нормальные документы и литературу.

Настоящие методические указания не заменяют действующие ГОСТы, СНиПы, учебную и специальную литературу, материалы по проектированию, выпущенные кафедрой, а только их дополняет.
1. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

В задании содержатся:

а) схематические чертежи сооружения - план, разрез с указанием параметров здания (рис. 1);

б) значения нормативных нагрузок и воздействий на проектируемый фундамент в основном сочетании;

в) район строительства и нормативная глубина сезонного промерзания грунтов;

г) места расположения разведочных скважин и шурфов с указанием их номера;

д) разрезы по скважинам с указанием абсолютных отметок инженерно-геологических элементов, положения уровня грунтовых вод;

е) данные о физических и механических свойствах грунтов.

В соответствии с заданием необходимо запроектировать фундаменты по оси «В» двух пролетного промышленного здания, представленного на рис. 1. Пролет l₁=l₂ = 24,0м, шаг колонн 6,0 м и12,0 м, размеры сечения колонны h_c×b_c = 0,8м ×0,5м. Нормативные значения вертикальной сосредоточенной силы, изгибающего момента, поперечной силы для фундамента по оси 8 в основном сочетании соответственно N= 2354 кН, М=792кНм, Q= 132 кН. Район строительства г. Тюмень, нормативная глубина сезонного промерзания грунта d_fn=2,0 м. Выработки располагаются по расчетной оси «В» в пределах контура здания на расстоянии соответственно 50,0 и 46,0 м (табл. 2).

Данные для расчета по заданному варианту берутся по приложению 10 данных МУ.
2. ОЦЕНКА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

ПЛОЩАДКИ СТРОИТЕЛЬСТВА
2.1. Построение геологического разреза.

Построение геологического разреза, как правило, производится в следующей последовательности:

1.На миллиметровой бумаге наносятся оси скважин при известном расстоянии между ними. Горизонтальный масштаб рекомендуется принимать равными М_г 1:750, 1:500.

2. На оси скважин наносятся вертикальные абсолютные отметки поверхности грунта, подошвы каждого ИГЭ, уровня грунтовых вод, которые принимаются из задания по данным бурения скважин. Вертикальный масштаб рекомендуется принимать равным М_г 1:100.

3. Отметки, соответствующие одинаковым слоям грунта, соединяются прямыми линиями.

4. Из условия нулевого объема земляных работ на площадке строительства производится планировка участка и устанавливается абсолютная планировочная отметка, которая наносится на геологический разрез. При этом учитывается, что в соответствии с природоохранительными мероприятиями, до начала земляных работ плодородный растительный слой должен срезаться и вывозиться.

5. На геологический разрез наносятся контуры здания с указанием расчетных цифровых осей.

Для данной строительной площадки геологический разрез построен на рис. 2.




Рис. 1. План здания и схема скважин
Таблица 1

Таблица 2



2. 2. Определение разновидности грунтов, их состояния, величины условного расчетного сопротивления.
Для каждого слоя грунта по данным лабораторных испытаний определяется его разновидность и условное расчетное сопротивление по таблицам ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация. - М, 1995 и СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений». М., Стройиздат, 1985.

Предварительно, вид грунта может определяться по таблице данных о свойствах грунтов. Если значения характерных влажностей _lи _p в таблице отсутствуют или равны нулю, то исследуемый грунт классифицируется как песчаный или крупнообломочный. Рассмотрим грунты, данные о свойствах которых представлены в таблице 1 .
Образец грунта № 2 скважина 2.

Для определения разновидности грунта вычисляется классификационный показатель - число пластичности I_Р = _l - _р = 0,251 - 0,194 = 0,057 , что находится в соответствии с таблицей Б.11ГОСТ 25 100-95 в пределах 0,01 ≤ 0,057  0,07.

Следовательно, рассматриваемый грунт - супесь.

Разновидность грунта определяется по другому классификационному показателю - показателю текучести

, что находится в соответствии с таблицей Б.14 ГОСТ 25 100-95 в пределах 0  0,807  1.

Следовательно, рассматриваемая супесь - пластичная. Дополнительно вычисляется коэффициент пористости

.

В соответствии с табл. 3 прилож. 3 /6/ при I_L= 0,8 и е = 0,66 условное расчетное сопротивление R₀ = 190 кПа.

Полное наименование исследуемого грунта: супесь пластичная R₀ =190 кПа.
Образец грунта № 3 скважина 2.

I_P = 0,365- 0,235= 0,13, что находится в соответствии таблицей Б.11 в пределах 0,07<0,13< 0,17, следовательно, рассматриваемый грунт - суглинок.

, что находится в соответствии с таблицей Б.14 в пределах 0 < 0,169 < 0,25. Следовательно, рассматриваемый суглинок полутвердый.



В соответствии с табл. 3 приложения 3 /6/ при I_L = 0,169 и е=0,67 условное расчетное сопротивление R₀= 230 кПа.

Полное наименование исследуемого грунта: суглинок полутвердый R₀= 230 кПа.
Образец грунта № 4 скважина 2.

Разновидность песчаного грунта определяется по гранулометрическому составу, приведенному в соответствующей строке исходных данных о свойствах грунтов.

В исследуемом грунте вес частиц крупнее 0,25 мм составляет 9% + 2,63% + 49,94% = 61,57%, что больше 50%. Таким образом, по таблице Б.10 ГОСТ 25 100-95 данный песок - средней крупности.

Разновидность песка определяется по классификационному показателю - коэффициенту пористости

.

Для песка средней крупности рассчитанное значение коэффициента пористости находится в пределах 0,55< 0,66 < 0,7. Следовательно, по таблице Б.18 ГОСТ 25 100-95 исследуемый песок - средней плотности.

Разновидность песка определяется по классификационному показателю - степени влажности, как

, что в соответствии с таблицей Б.17 ГОСТ 25100-95 находится в интервале 0,8< 0,99 <1 . Следовательно, песок насыщенный водой.

В соответствии с табл. 2 приложения 3 / 6 / при е=0,66 условное расчетное сопротивление для песка средней крупности, средней плотности R₀ = 400 кПа.

Полное наименование исследуемого грунта: песок средней крупности, средней плотности насыщенный водой R₀ = 400 кПа.
Образец № 5 скважина 2.

I_p = 0,291-0,169 = 0,122, что находится в пределах 0,07 < 0,122 < 0,17, следовательно, по таблице Б.11 исследуемый грунт - суглинок.

, что находится в пределах 0,25 < 0,27 < 0,5, следовательно, по таблице Б.14 суглинок - тугопластичный.

Дополнительно вычисляется коэффициент пористости грунта

.

В соответствии с табл. 3 приложения 3 / 6 / при I_L= 0,27 и е = 0,57 условное расчетное сопротивление R₀ = 260 кПа. Полное наименование исследуемого грунта: суглинок тугопластичный R₀ = 260 кПа.

Каждый слой грунта на геологическом разрезе заштриховывается в соответствии с принятыми условными обозначениями. На этот же разрез (можно отдельно) вписываются значения физических и механических характеристик грунтов. Справа от геологического разреза строится эпюра условных расчетных сопротивлений (эп. R₀).

2.3. Определение расчётных значений характеристик грунтов строительной площадки.
Значения характеристик грунтов, приведенных в задании, являются нормативными, установленными путем статической обработки результатов лабораторных исследований, выполненных с двенадцатикратной повторностью. Согласно СНиП 2.02.01-83 /6/ все расчеты оснований должны выполняться с использованием расчётных характеристик грунтов, определяемых как



где х - расчетная характеристика грунта;

х_н - нормативная характеристика грунта;

_g - коэффициент надёжности по грунту.

Для большинства характеристик грунтов допускается принимать _g=1, за исключением параметров прочности , с, а также удельного веса  . Для них _gопределяется как



где ρ - показатель надежности, характеризующий область вокруг среднего значения, в пределах которого с заданной вероятностью находится «истинное» среднее значение.

Показатель надежности берется с таким знаком, чтобы при расчете оснований была бы обеспечена большая надежность (расчет в «запас»). При вычислении расчетных значений и с всегда, а расчетных значений в большинстве случаев (в том числе и в курсовом проекте), берется с запасом «минус». Значение его определяется по формуле:

для 

для  и с ,

где - коэффициент вариации (относительная изменчивость характеристики);

п - число частных определений (количество опытных данных);

t_ - коэффициент, определяемый в зависимости от заданной доверительной вероятности и числа определении, которое равно (n-1) при определении и (n-2) при определении , с.

Доверительная вероятность согласно СНиП 2.02.01-83⃰ /6/ принимается  = 0,95 для расчётов по первой группе предельных состояний (по несущей способности) и  =0,85 для расчетов по второй группе предельных состояний (по деформациям).

В курсовом проекте число частных определений характеристик п = 12, а коэффициент вариации при статической обработке опытных результатов =0,08.

Тогда при расчете основания по первой группе предельных состояний коэффициент надёжности ( = 0,95) определяется следующим образом.

Для удельного веса грунта  : n-1 = 12-1 = 11;

t_=1,80; .

Для показателей прочности грунта с_I,_I:п-2= 12-2=10;

t_=1,81; =1,81*0,08 = 0,145; .

При расчете основания по второй группе предельных состояний коэффициент надёжности ( = 0,85) определяется следующим образом.

Для удельного веса грунта ₁₁:n -1 = 12-1 = 11;

t_ = 1.09; ; .

Для показателей прочности грунта с_II, _II: п-2=12-2=10 ;

t_=1,10;  = 1,10*0,08 = 0,088;

С учётом этого соответствующие значения нормативных и расчетных характеристик слоев определяются следующим образом.
Образец грунта № 1:

 =16,4 кН/м³; _II = 16,4/1,026 = 16 кН/м³.

Образец грунта № 2:

 = 20,5 кН/м³; с = 5,5 кПа; = 19⁰ 12^I.

_II = 20,5/1,026 =20 кН/м³; _II= 19⁰ 12^I/1,096 = 18⁰; c_II= 5,5/1,096 = 5 кПа.

Образец грунта № 3:

 = 20,7 кН/м³; с =18,6 кПа; =17⁰32^I.

_II = 20,7/1,026 = 20,2 кН/м³; с_II = 18,6/1,096 = 17 кПа; 