Курсовая работа (т): Проектирование фундаментов ремонтного цеха в г. Тобольске

Расчётная глубина сезонного промерзания грунта d_f определяется по формуле:

где d_fn - нормативная глубина промерзания;

k_h - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых сооружений по табл.5.2 [1]

k_h =0,5 - для зданий c подвалом или техническим подпольем

Глубина заложения фундаментов отапливаемых сооружений по условиям недопущения морозного пучения грунтов основания:

d_w=1,0 м < d_f+2=1,2+2=3,2м  - по табл. 1 [1]. Не менее =1,2м.

Глубину заложения наружных и внутренних фундаментов отапливаемых сооружений с холодными подвалами и техническими подпольями (имеющими отрицательную температуру в зимний период) следует принимать по табл.2[1] считая от пола подвала или технического подполья.

Принимаю глубину заложения фундамента d=3,2 м.

4.2 Обоснование выбора типа основания и фундаментов

При строительстве на данной площадке могут быть использованы фундаменты любого типа, так как слои могут служить естественным основанием для строительства фундаментов.

Для окончательного определения вида фундамента рассчитаем два варианта устройства фундамента и сравним их по технико-экономическим показателям.

К расчёту примем:

фундамент мелкого заложения - монолитный железобетонный, стаканного типа под колонну ;

свайный фундамент на забивных железобетонных сваях.

4.3 Определение основных размеров фундаментов в плане

Нагрузка, действующая на фундамент, приложена внецентренно.

Должны выполняться следующие условия:

§  P_max£1,2R;

§  P_min>0;

§  Р_ср<R;

§  P_min/P_max≥0,25.

Размеры подошвы фундамента определяются методом последовательных приближений.

Требуемая площадь подошвы фундамента:

₀=862,5кН - нагрузка, действующая на фундамент;

R₀=215 кПа - предварительное расчётное сопротивление грунта (табл.В.3. прил. В СП) для суглинков (I_L=0,44д.е.; е=0,94);

γ_cp = 20 кН/м³ - среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его срезах;

d=3,2м - глубина заложения фундамента.

Задаёмся прямоугольной формой фундамента, тогда ширина подошва фундамента будет:

длина:

По конструктивным требованиям принимаем столбчатый фундамент с размерами : 2,2×2,6м.

Площадь фундамента:

Определяем значение давления под подошвой фундамента:

Расчётное сопротивление грунта основания определяется по формуле:

g_с1 = 1,2 - коэффициент, условий работы, принимаемый по табл. 5.4;

g_с2 = 1,1- коэффициент, условий работы, принимаемый по табл. 5.4;- коэффициент, принимаемый равным: k = 1, т.к. прочностные характеристики грунта определены непосредственными испытаниями;

М_g = 0,29 - коэффициент, принимаемый по табл. 5.5;

М_q = 2,17 - коэффициент, принимаемый по табл. 5.5;_c = 4,69 - коэффициент, принимаемый по табл. 5.5;_z - коэффициент, принимаемый равным k_z = 1 при b < 10 м;= 2,5м - ширина подошвы фундамента, м;

- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;

 - то же, залегающих выше подошвы с учётом взвешивающего действия воды;

 - удельный вес песка ср. крупности с учётом взвешивающего действия воды;

с_II =25 кПа - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;

. P_max£ 1,2R:

Определяем момент сопротивления:

=> первое условие выполняется.

. P_min>0:

=> второе условие выполняется.

. Р_ср<R:

=> третье условие выполняется.

. P_min/P_max≥0,25:

=> четвёртое условие выполняется.

Принимаем столбчатый фундамент с размерами: 2,5×3,0м.

.4 Проектирование и устройство грунтовой подушки:

Поскольку под подошвой фундамента залегают грунты недостаточно прочные и сильно сжимаемые, возникает необходимость устройства искусственно улучшенного основания.

В наиболее напряженной зоне под фундаментом слабый грунт заменим песчаной подушкой (материал подушек должен иметь удобоукладываемость с заданной плотностью, малую сжимаемость, относительно высокое сопротивление сдвигу, устойчивость при увлажнении и движении подземных вод).

В качестве материала подсыпки применим песчаный грунт (2-й слой), остающийся после разработки котлована. При устройстве подушки песок отсыпается в котлован и послойно уплотняется.

Расчет песчаной подушки:

Расчет сводится к определению размеров подушки и осадки.

Высота песчаной подушки выбирается таким образом, чтобы давление, передаваемое на подстилающий слой, не превышало расчетного сопротивления этого грунта:

p £ R ,

где:

р - среднее давление под подошвой фундамента;

R - расчетное сопротивление грунта подушки;

Требуемая условная площадь фундамента:

,

₀ = 500 (кПа) - ориентировочное расчетное сопротивление основания, сложенного плотными песками средней крупности, принимаемое по табл.2 приложения III СниП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений»

(м²);

Устанавливаем размеры фундамента:

,

где:

h = l / b - коэффициент отношения размеров большей стороны l к меньшей (ширине b);

принимаем в первом приближении h = 1, тогда:

(м);

Принимаем плиту железобетонную ленточного фундамента марки ФЛ20.24-1 по табл.1 ГОСТ 13580-85 «Плиты железобетонные ленточных фундаментов»;

Основные размеры плиты:

b = 2500 (мм);

l = 3000 (мм);

h = 300 (мм).

Расчетное сопротивление грунта подушки:

,

где:

g_с1 = 1,4 - коэффициент, условий работы, принимаемый по табл. 3 [1];

g_с2 = 1,4 - коэффициент, условий работы, принимаемый по табл. 3 [1];

k - коэффициент, принимаемый равным: k₁ = 1, т.к. прочностные характеристики грунта определены непосредственными испытаниями;

М_g = 0,84 - коэффициент, принимаемый по табл. 4 [1];

М_q = 4,37 - коэффициент, принимаемый по табл. 4 [1];

M_c = 6,90 - коэффициент, принимаемый по табл. 4 [1];_z - коэффициент, принимаемый равным k_z = 1 при b < 10 м;

b - ширина подошвы фундамента;

g_II - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (кН/м³):

(кН/м³);

g_II^/ - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, с учетом взвешивающего действия воды (кН/м³):

(кН/м³);

(кН/м³) - удельный вес песка с учетом взвешивающего действия воды;

с_II - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента с = 0 (КПа) (сыпучий грунт);

d₁ = 2,35 (м) - приведенная глубина заложения фундамента;

(кПа).

(кН);

(кН/м²);

215,7 < 231 (кН/м²) - условие выполняется.

С целью экономии материала допустимые значения недогрузки при проверке данного условия, как правило, принимаются до 10 % для сборных конструкций.

Недогруз составляет:

, что допустимо.

Итак, высоту песчаной подушки принимаем равной 0,4 (м).

4.4 Расчёт осадок (деформаций) оснований

Расчет оснований по деформациям производится исходя из условия:

S_u=10 см - предельное значение деформации основания и сооружения для производственного здания с железобетонным каркасом, (прил. Д, табл. Д1 [1]).

Осадка основания S c использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле:

где b -        безразмерный коэффициент, равный 0,8;

s^ср_zp,i -        среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней z_i-1 и нижней z_i границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента;

h_i и Е_i          -       соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта;

n   -  число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

Сжимаемая толща разбивается на слои с обязательным соблюдением двух условий:

элементарный слой при разбивке не должен превышать 0,4∙b,

состав грунта элементарного слоя должен быть однородным.

_i < 0,4∙b = 0,4∙2,5 = 1 м;

Для 2 слоя (сунлинок) принимаем h_i =0,8 м (1 элементарный слой); для 3 слоя (суглинок) h_i = 1 м(5 элементарных слоев), для 4 слоя (суглинок) h_i = 1 м (6 элементарных слоев).

где α - коэффициент, принимаемый по табл.5.8 [1];

Р₀ - дополнительное вертикальное давление на основание

Р₀ = Р-σ_zg0

Р - среднее давление под подошвой фундамента

σ_zg0 - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента;

 - глубина заложения фундамента;

 - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента;

Р₀ = 212,7 -41,4 = 171,3 кПа

Нижняя граница сжимающей толщи основания принимается на глубине z = H_c , при выполнении условия σ_zp < 0,2× σ_zg, если Е > 5,0 МПа.

σ_zg - вертикальное напряжение от собственного веса грунта:

-удельный вес и толщина i-го слоя грунта;

Таблица 2

Расчёт осадки основания методом послойного суммирования