Фундамент расчет промышленного здания

Расчет фундамента промышленного здания

Разработка проекта фундамента для каркасного одноэтажного промышленного здания. Сбор нагрузок, действующих на фундаменты. Подбор колонн и назначение размеров подколонника. Устройство и расчет свайных фундаментов. Подбор молота для погружения сваи.

Рубрика	Строительство и архитектура
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	09.04.2013
Размер файла	1,6 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

В настоящее время проблема грамотного проектирования, расчета и обустройства фундаментов является очень актуальной, так как правильно выполненные вышеперечисленные работы являются залогом долговечной и надежной работы всей конструкции. Напротив ошибки в расчете и нарушение технологии возведения, могут привести к негативным последствиям, таким как, например, неравномерная осадка, что в свою очередь может спровоцировать образование трещин и преждевременное разрушение здания.

Целью выполнения курсового проекта является приобретение теоретических и практических навыков проектирования фундаментов и знакомство с действующими строительными нормами и правилами, для дальнейшего использования этих знаний при разработке и строительстве реальных объектов.

Нашей задачей является в соответствии с заданием подобрать, спроектировать и рассчитать наиболее подходящий фундамент для указанного варианта каркасного промышленного здания, определить материал для этого фундамента и его размеры.

В данном курсовом проекте исследуется промышленное здание с полным железобетонным каркасом.

Рассматриваются два варианта устройства фундамента: фундамент мелкого заложения и свайный фундамент.

Курсовой проект состоит из 1 листа чертежей выполненных на листе формата A1 и 54 листов пояснительной записки.

Курсовой проект содержит в себе 19 иллюстраций и 8 таблиц с расчетами. Последовательность проектирования оснований и фундаментов: анализ проектируемого здания, оценка результатов инженерно-геологических изысканий, выбор типа основания и фундамента, начиная с привязки здания к строительной площадке.

Свердловская область, г. Екатеринбург (Свердловск).

3. Характеристика географического положения площадки строительства, ее климатических и сейсмических условий

Место строительства — г. Екатеринбург. Судя по разрезам рельеф местности — спокойный, площадка строительства — ровная. Нормативная глубина промерзания — 2.1 м. Абсолютная отметка грунтовых вод в пределах выработки — 25 м. Абсолютная отметка пола первого этажа — 28.50 м.

Климатические параметры холодного периода года в Екатеринбург:

Абсолютно min t°С воздуха = -47.

Средняя суточная амплитуда t воздуха наиболее холодного

Средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее

холодного месяца = 73%.

Количество осадков за ноябрь-март = 114.

Преобладающее направление ветра за декабрь-февраль = З.

Max скорость ветра по румбам за январь = 5.

Средняя скорость ветра за период со средней суточной t° воздуха ? 8°С = 3.7 .

Климатические параметры теплого периода года в Екатеринбург:

Барометрическое давление = 980.

Средняя суточная амплитуда t° воздуха наиболее теплого

Средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее

теплого месяца = 68%.

Количество осадков за апрель-август = 383.

Суточныйmax осадков = 94.

Преобладающее направление ветра за июнь-август = З.

Зона влажности = сухая.

Месячная t° воздуха в январе = от — 15.5

Месячная t° воздуха в июле = +17.2

Рельеф площадки строительства спокойный. В пределах площадки для анализа инженерно-геологических условий разработано 5 скважин глубиной 10 м. Расстояние между скважинами 55 и 55.5 м.

С поверхности грунта залегают песок пылеватый, подстилает его так же пылеватый песок, а третьим слоем являются пески средней крупности.

Мощность пластов: 1 — от 0.6 до 4.0 м,

2 — от 3.0 до 5.3 м,

Абсолютная отметка уровня грунтовых вод — 25 м.

Физико-механические свойства грунтов представлены в таблице 1:

Таблица 3.1. — Физико-механические свойства грунтов.

Удельный вес частиц грунта г_s

Удельный вес грунта г

Коэффициент пористости е

Влажность на границе раскатывания щ_Р

Влажность на границе текучести щ_L

Коэффициент фильтрации к_ф

Угол внутреннего трения ц

Физико-механические свойства грунтов приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2. — Характеристика физико-механических свойств грунтов.

Мощность слоя, м

Плотность грунта с, т/м 3

Плотность частиц грунта с_s, т/м 3

Природная влажность щ, доли ед.

Влажность на пределе текучести щ_L, доли ед.

Влажность на пределе раскатывания щ_Р, доли ед.

Коэффициент фильтрации k_ф,м/сут.

Коэффициент пористости е

Плотность скелета грунта с_d, т/м 3

Число пластичности J_P, %

Показатель текучести J_L, доли ед.

Коэффициент водонасыщения S_r, доли ед.

Модуль деформации Е, кПа

Песок средней крупности

Для расчета основания

по несущей способности

Угол внутреннего трения ц_I, град

Угол внутреннего трения ц_II, град

Песок средней крупности

Грунт отобран из скважин 1, 2 и 3, глубина скважин 10 м.

Песок пылеватый, так как е = 0,6 и находится в пределах 0,6 ? е ? 0,8, то песок пылеватый средней плотности, так как модуль деформации Е_о = 8 МПа (5,0 МПа ? Е_о ? 200,0 МПа), среднесжимаемый. По насыщению песка водой: коэффициент водонасыщения S_r = 0.307-малой степени водонасыщения (0 ? S_r ? 0.5).

Вывод: рассматриваемый грунт, песок пылеватый: средней плотности, среднесжимаемый, слабо насыщенный водой. Может служить естественным основанием.

Песок пылеватый, так как е = 0,65 и находится в пределах 0,6 ? е ? 0,8, то песок пылеватый средней плотности, так как модуль деформации Е_о = 10 МПа (5,0 МПа ? Е_о? 200,0 МПа), среднесжимаемый. По насыщению песка водой: коэффициент водонасыщения S_r = 1 — насыщенный водой (0.8 ? S_r ? 1.0).

Вывод: рассматриваемый грунт, песок пылеватый: средней плотности, среднесжимаемый, насыщенный водой. Может служить естественным основанием.

Песок средней крупности, так как е = 0,6 и находится в пределах 0,55 ? е ? 0,7, то песок средней плотности, так как модуль деформации Е_о = 25 МПа (5,0 МПа ? Е_о ? 200,0 МПа), среднесжимаемый. По насыщению песка водой: коэффициент водонасыщения S_r = 1,0-насыщенный водой (0,8 ? S_r ? 1,0).

Вывод: рассматриваемый грунт, песок средней крупности: средней плотности, среднесжимаемый, насыщенный водой.Может служить естественным основанием.

4.Анализ проектируемого здания

Ш Объект — одноэтажное промышленное здание;

Ш Размеры в плане 72 Ч180 м.

Ш Высота до низа стропильной конструкции 12,6 м.

Ш Шаг колонн: 6 м.

Ш Конструктивная схема здания — здание каркасное с железобетонным каркасом.

Ш Способы передачи нагрузок на основание: от колонн на железобетонные отдельные фундаменты, а от них на грунтовые основания.

Ш Фундаменты внецентренно нагружены, т.к. на них от колонн передается, кроме вертикальных нагрузок, моментные и горизонтальные.

Ш Стены здания выполнены из панелей толщиной мм.

Ш Температура внутри производственного корпуса . Температура внутри бытовых помещений равна

Рис. 4.1. — План здания.

5.Сбор нагрузок, действующих на фундаменты

Вертикальная сосредоточенная нагрузка N H , передающаяся от колонны на фундамент, подсчитывается как произведение заданной единичной нагрузки соответствующего пролета на грузовую площадь покрытия (или перекрытия), приходящуюся на рассматриваемую колонну.

В единичные значения нагрузок включены: собственный вес всех конструкций покрытия (перекрытия), собственный вес колонны, снеговая, крановая и другие виды временных нагрузок.

Вертикальная сосредоточенная нагрузка от колонны считается приложенной в центре поперечного сечения колонны. Кроме вертикальной нагрузки от колонн, на которые опираются элементы покрытия или перекрытий, на фундаменты передаются моменты M H и горизонтальные силы Q H , действующие в плоскости поперечника здания.

Горизонтальные силы (Q H ) считаются приложенными в уровне обреза фундаментов. Направление действия моментов и горизонтальных сил в плоскости поперечника здания может быть принято для внутренних колонн любым, для наружных колонн вовнутрь помещения.

Нагрузки от собственного веса стен подсчитываются как произведение веса одного квадратного метра вертикальной поверхности стены на грузовую площадь, приходящуюся на фундамент.

Вес стеновых панелей принимается равным 3 кПа (кН/м 2 ) их вертикальной поверхности. В подсчете нагрузок от стен должны быть учтены коэффициенты уменьшения их веса за счет оконных и дверных проемов. Они принимаются для наружных стен цехов промышленных зданий К = 0.5; для бытовых помещений К = 0.6.

Таким образом, учитывая вышесказанное, можем подсчитать нормативные и расчетные нагрузки.

Нормативные нагрузки приведены в таблице 4.1.и

Источник

Фундаменты для промышленных зданий и сооружений: типы конструкций и особенности устройства

В отличие от гражданских зданий, конструкциям промышленных приходится испытывать не только статические нагрузки (от собственного веса и массы оборудования), но и динамические, вибрационные. Соответственно, фундаменты промышленных зданий должны иметь большой запас прочности и проектироваться не только на основании гидрометеорологических и геолого-геодезических изысканий, но и с учётом технологических и эксплуатационных особенностей сооружения.

Столбчато-ростверковый фундамент

При том, что способов осуществления задачи обычно имеется несколько, во время проектирования возможные вариации сравнивают и выбирают тот, который обеспечит наиболее выгодные технико-экономические показатели.

Выбор, определяемый расчётом

На выбор конструктива фундамента при проектировании промышленных зданий сначала влияет тип основания, на который ему предстоит опираться. Оно может быть как естественным, так и искусственным (насыпным) и иметь разные несущие способности.

Насыпное основание

Согласно с результатами полученных изысканий, определяется тип и конструкционные особенности фундамента, материал его исполнения, размеры в сечении и глубина заложения.

Предельные состояния грунтов

Естественные и насыпные основания обязательно просчитываются по двум видам предельного состояния:

1. Деформациям – рассчитываются в любом случае. В расчётах учитывается совокупное действие нагрузок и влияние внешних факторов (например, грунтовых вод, способных ослабить прочность грунта).
2. Несущей способности. Такие расчёты производятся, когда есть опасность воздействия горизонтальных нагрузок – например, сейсмических, либо здание находится на скальном основании или в непосредственной близости с откосом и сместить положение фундамента невозможно. При проектировании подпорных стенок такой расчёт выполняется обязательно.

На подпорные стенки действует горизонтальное давление грунта

Кроме того, при проектировании необходимо предусматривать вероятность изменения гидрогеологии участка застройки не только в процессе исполнения работ, но и в будущем, при использовании здания. Проблемы могут вызваны:

• естественными колебаниями отметки зеркала подземных вод, как сезонных, так и многолетних;
• образованием верховодки (локализации поверхностной воды в пустотах грунта выше УГВ);
• техногенными изменениями, влияющими на уровень залегания подземной воды;
• степенью её агрессивности как по отношению к грунту, так и к материалам заглубляемых конструкций.

Верховодка может доставлять немало неприятностей строителям

Гидрогеология

Возможные изменения гидрогеологической обстановки и вероятности подтопления на участке застройки должны оцениваться в процессе инженерных изысканий. Во всяком случае, для зданий I и II класса (жилые и общественные), это обязательно. При неблагоприятном развитии событий, проект сразу же предусматривает работы по укреплению грунта, дренажу и водопонижению, либо усиленной гидроизоляции (о способах гидроизоляции фундаментов читайте в статье).

Заглубление подошвы фундамента

На выбор глубины заложения фундамента промышленного здания влияют:

1. Назначение сооружения.
2. Конструктивные особенности здания.
3. Расчётные нагрузки.
4. Глубина закладки инженерных коммуникаций и фундаментов соседних зданий.
5. Рельеф территории застройки.
6. Свойства грунта.
7. Характер подземных вод.
8. Сезонное промерзание грунта на местности (УГП).

Принцип закладки фундамента в зависимости от глубины промерзания

Карта промерзания грунтов Вернуться к оглавлению

Фундаменты каркасных зданий

Тип фундамента определяется строением стен здания. Если это сборный железобетонный каркас, в котором вертикальными несущими элементами являются колонны, то для их установки применяются фундаменты стаканного типа (ГОСТ 24476*80).

Фундамент под металлические колонны

Особенности устройства стакана под колонну

Их строение начинается от простого блока с выемкой, в которую вставляется и замоноличивается колонна, до башмака со стаканом, в основании которого имеется опорная подошва в виде одной или двух плит.

Железобетонный стакан под колонну тип 1Ф Фундаментный стакан с башмаком тип 2Ф

• Фундамент под колонну, как и сама колонна, может быть и монолитным. В данный момент он представляет собой симметричную конструкцию ступенчатой формы с двумя или тремя выступами и подколонной выемкой. Если колонна тоже монолитная, то вместо подколонника в центре плиты при заливке устанавливают выпуски арматуры.

Монолитный фундаментный стакан может быть двойным в тех случаях, когда необходимо установить две смежные колонны. При этом одна из них вполне может быть стальной, а другая железобетонной.

Общий стаканный фундамент для смежных колонн — чертёж Вернуться к оглавлению

Фундаменты для опоры сплошных стен

В зданиях, где основные нагрузки от веса здания воспринимает не каркас, а сплошные стены из блоков или кирпича, фундаменты представляют собой сборную или монолитную ленту. Лента может опираться как на грунт, так и на точечные опоры – столбы или сваи (в этом случае опорную ленту называют ростверком (о строительстве фундамента с ростверком рассказано в нашей статье)).

Сборная и монолитная лента

Лента может быть монолитной, но в целях сокращения сроков строительства на крупных промышленных объектах чаще проектируют сборные фундаменты. Они собираются из неармированных бетонных или железобетонных блоков, плит, подушек, а также укрупнённых или доборных элементов.

Лента в монолитном варианте

• Плиты (подушки) укладываются плашмя в качестве основания и служат для увеличения площади опорной подошвы. Под ними должно быть предварительно выровненное песчаное основание, либо, если грунт нестабильный, выполняется бетонная подготовка. Блоки используют в качестве стен для вывода ленты на поверхность грунта.

Лента в сборном варианте

• Сборный фундамент может быть не только сплошным, но и прерывистым. Укладка блоков с разрывами до 90 см помогает сократить расход материала в тех случаях, когда грунт на участке имеет отличную несущую способность. Сокращаются расходы на оплату труда, и соответственно снижается себестоимость конструкции.

Сплошной сборный фундамент

• При устройстве ленты на просадочном грунте, поверх подушек — прежде чем монтировать блоки, устраивают шов толщиной до 5 см с заложенной в него прослойкой арматуры. Ещё один слой монолита, но уже толщиной до 15 см, предусматривают и поверх самого фундамента.

Прерывистый ленточный фундамент

• Подушку фундамента делают не из подушек, а монолитом, стенку так же собирают из блоков. Чаще всего такое строение необходимо, когда здание имеет подвал. В этом случае блоки выполняют функции только стенового материала, а монолит воспринимает нагрузки от веса здания и распределяет их на грунт.

Монолитные подушки под блочные стены

• Полностью монолитная лента имеет форму тавра с расширенной прямоугольной или ступенчатой подошвой. Она заливается по опалубке, установленной либо на уплотнённое насыпное основание, либо на жёсткий подготовительный слой из тощего бетона (подбетонку).

Сечение полностью монолитной Т-образной ленты

Перед бетонированием в опалубку предварительно монтируется объёмный арматурный каркас.

Столбы и фундаментные балки

Если основание вполне прочное, а здание одноэтажное и больших нагрузок не создаст, вместо более дорогой сплошной ленты проектируют фундаменты столбчатого типа.

Столбчатый фундамент с балками

Это монолитные бетонные столбы, расположенные в местах пересечения и примыкания стен, а также в промежутках между ними, с минимальным расстоянием 3 м (максимум 6 м).

Вариант устройства фундаментных столбов

Все опоры связываются между собой фундаментными балками – железобетонными или металлическими, которым и предстоит воспринимать нагрузку от веса стен.

Узел сопряжения фундаментной балки со столбами

Чтобы уменьшить их деформацию, под балками может быть устроена подсыпка из песка или шлака, толщина которой может достигать полуметра.

Источник