Несущие конструкции одноэтажного промышленного здания с мостовыми кранами среднего режима работы
Содержание
Содержание 1
Краткая характеристика объекта 2
Определение физических свойств грунтов и механических свойств грунтов. 3
Определение нагрузок. Сечение 1 – 1 6
Определение нагрузок. Сечение 2 – 2 7
Определение нагрузок. Сечение 3 – 3 8
Определение глубины заложения фундамента 9
Определение размеров подошвы внецентренно нагруженного фундамента. 10
Определение осадки и просадки. Сечение 1-1 11
Расчет висячей забивной сваи 13
Определение осадок свайного фундамента 14
Расчет осадок свайных фундаментов 15
Технико-экономические сравнения 16
Расчет осадок свайных фундаментов. Сечение 1-1 18
Расчет осадок свайных фундаментов. Сечение 3-3 20
Заключение 22
Литература 23
Краткая характеристика объекта
Проектируемое здание – бытовой корпус. Ширина здания 18м, длина – 48м, здание многоэтажное, высота здания от уровня чистого пола 20м, а высота этажа –2,5м. Здание с подвалом.
Наружные стены из кирпича толщиной 510мм и стеновых панелей толщиной 300мм, внутри здания колонны. Перекрытие - многопустотные панели толщиной 220мм. Кровля – рулонная из 4 слоев рубероида.
Несущие конструкции в здании малочувствительны к неравномерным осадкам.
«Основания зданий и сооружений» величина предельных деформаций
Sи=10см. Заданные усилия на обрезах фундамента приведены в таблицах
Площадка строительства находиться г. Краснодар. Глубина промерзания грунта 0,8м.
Рельеф площадки спокойный с небольшим понижением по краям.
Инженерно-геологические условия выявлены по средствам бурения
4-х скважин.
При бурении выявлены следующие слои: 1) чернозем –1,8м; 2) суглинок желтый – 4,5м; 3) глина бурая – 4,2м; 4) супесь – 5,7м; 5) песок – 3,8 м . Слои расположены повсеместно .
Подошва слоев находиться на глубине
- чернозем –1,8м;
суглинок желтый – 4,5м;
глина бурая –4,2м.
супесь – 5,7м;
песок –3,8м;
Грунтовые воды обнаружены в четвертом слое. Оценивая данные инженерно-геологических условий следует заметить, что грунты вполне удовлетворяют проектируемому зданию. Влияние сооружения на возникновение геологических процессов (оползни) исключено, т.к. местность ровная. В результате лабораторных исследований была составлена таблица физико-механических свойств грунтов.
Определение физических свойств грунтов и механических свойств грунтов.
Схема расположение геологических выработок.
Геологические колонки.
Табл. 1
№ инженерно- геологическ. элементов |
Условные обозначения |
Литологическое Описание |
Мощность слоев грунта для скважин |
Грунтовые воды в Скв 1 глубина в м от поверхн. |
||||
Скв 1 |
Скв 2 |
Скв 3 |
Скв 4 |
появлен |
устан |
|||
ИГЭ-1 |
Чернозем |
1,9 |
1,8 |
2,0 |
1,8 |
|||
ИГЭ-2 |
Суглинок желтый |
4,7 |
4,5 |
3,9 |
4,5 |
|||
ИГЭ-3 |
Глина бурая |
4,0 |
4,2 |
4,1 |
4,2 |
|||
ИГЭ-4 |
Супесь |
6,0 |
5,7 |
6,0 |
5,7 |
11,0 |
11,0 |
|
ИГЭ-5 |
Песок |
4,0 |
3,8 |
4,0 |
3,8 |
ИГЭ-1
Дано: W = 0,25; WL = 0,17; WP = 0,13; s = 2,64т/мі; = 1,7т/мі; w = 1т/мі.
Данный глинистый грунт является супесью.
e = s / (1+ W) – 1 = 2,64 / 1,7 (1 + 0,25) – 1 = 0,94 коэффициент пористости.
ИГЭ-2
Дано: W = 0,23; ; WL =0,28; WP = 0,18; rs = 2,66т/мі; r = 1,97т/мі; rw = 1т/мі. Jp = WL – WP = 0,28 - 0,18 = 0,1-число пластичности.
Данный глинистый грунт является суглинком, т.к. 0,07 Jp= 0,10< 0,17
JL = (W – WP) / (WL – WP) = (0,23 – 0,18) / (0,28 – 0,18) = 0,5
Данный грунт является суглинком тугопластичным, т.к. 0< JL=0.5=0,5
e=rs/r(1+W)– 1 = 2,66/ 1,97 (1 + 0,23) – 1 = 0,661коэффициент пористости.
Sr=Wxrs/exrw = 0,23 x 2,66 / 0,661 x 1 = 0,926 степень влажности.
Данный грунт непросадочный, т.к. 0.926 ≥ 0,8
eL = WL x rs /rw = 0,28 x 2,66 / 1,0 = 0,74
Jss = (eL – e ) / (1 + e ) = (0,74– 0,661) / (1 + 0,661) = 0,048
gs = rs x 10 = 2,66 x 10 = 26,6 кН/мі - удельный вес грунта.
Удельный вес грунта во взвешенном состоянии :
gвзв = (gs - gw) / (1 + e) = (26,6 – 10) / (1+ 0,661) = 10,0 кН/мі
ИГЭ-3
Дано: W = 0,26; WL = 0,37; WP = 0,19; рs = 2,74т/мі; р = 2,0т/мі; рw = 1т/мі.
Jp = WL – WP = 0,37-0,19=0,18
Данный глинистый грунт является глиной, т.к. 0,18 >0,17.
JL = (W – WP) / (WL – WP) = (0,26 – 0,19) / (0,37 – 0,19) = 0,39
Глинистый грунт является глиной тугопластичной, т.к. 0,25 < JL=0.39<0,5
e = rs / r (1+ W) – 1 = 2,74 / 2 (1 + 0,26) – 1 = 0,73
Sr = W x rs / e x rw = 0,26 x 2,74 / 0,73 x 1 = 0,97
Данный грунт непросадочный, т.к. 0,97 ≥ 0,8
eL = WL x rs /rw = 0,37 x 2,74 / 1,0 = 1,01
Jss = (eL – e ) / (1 + e ) = (1,01 – 0,73) / (1 + 0,73) = 0,16
gs = rs x 10 = 2,74 x 10 = 27,4 кН/мі - удельный вес грунта.
Удельный вес грунта во взвешенном состоянии :
gвзв = (gs - gw) / (1 + e) = (27,4 – 10) / (1+ 0,73) = 10,0 кН/мі
ИГЭ- 4
Дано: W = 0,25; WL = 0,24; WP = 0,19; рs = 2,67т/мі; р = 1,95т/мі; рw = 1т/мі.
Jp = WL – WP = 0,24-0,19=0,05-число пластичности
Данный глинистый грунт является супесью, т.к. 0,01 Jp= 0,05< 0,07
JL = (W – WP) / (WL – WP) = (0,25 – 0,19) / (0,24 – 0,19) = 1,2
Глинистый грунт является текучим, т.к JL=1,2 1
e = rs / r (1+ W) – 1 = 2,67 / 1,95 (1 + 0,25) – 1 = 0,711
Sr = W x rs / e x rw = 0,25 x 2,67/ 0,711x 1 = 0,939
Данный грунт непросадочный, т.к. 0,939 ≥ 0,8
eL = WL x rs /rw = 0,24x 2,67 / 1,0 = 0,64
Jss = (eL – e ) / (1 + e ) = (0,64 – 0,711) / (1 + 0,711) = 0,041-показатель просадочности.
gs = rs x 10 = 2,67 x 10 = 26,7 кН/мі - удельный вес грунта.
Удельный вес грунта во взвешенном состоянии :
gвзв = (gs - gw) / (1 + e) = (26,7 – 10) / (1+ 0,711) = 9,43 кН/мі
ИГЭ-5
Дано: W = 0,24; rs = 2,67т/мі; r = 2т/мі; rw = 1т/мі.
Суммарное количество частиц:9+28+27=64%
Данный грунт является песком средней крупности, т.к. 0,61%0,50%
e = rs / r (1+ W) – 1 = 2,67 / 2 (1 + 0,24) – 1 = 0,655
Песок средний, средней плотности
Sr = W x rs / e x rw = 0,24 x 2,67 / 0,655 x 1 = 0,98
Данный грунт насыщенный водой, т.к. 1>0,98 ≥ 0,8
Механические (деформационные):
- коэффициент относительной сжимаемости mv = / E0; МПа№
mv = -
mv = 0,62/ 11 = 0,056
mv = 0,43 / 16 = 0,027
mv = 0,74 / 3 = 0,247
mv = 0,74 / 33 = 0,0224
Определение нагрузок. Сечение 1 – 1
Fгр = 3х 6 = 18мІ Табл. 2
№ |
Нагрузки |
Норматив. нагрузки |
Коэф-т надежности по нагрузке |
Расчетная нагрузка кН |
|
На ед.площ кН/мІ |
От груза площади кН |
||||
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
Постоянные : От защитного слоя гравия, втопленного в битумную мастику толщ.20мм: 0,02м х 21кН/м3 Гидроизоляционный ковер, 4 слоя рубероида на битумной мастике: 0,004м х 6кН/ мі х 4 Цементная стяжка толщ.25мм = 18 кН/мі : 0,025м х 18 кН/мі Утеплитель – газобетон = 1,15 кН/мі толщ.150мм: 0,15м х 1,15 кН/мі Пароизол.1сл.рубероида на битум, мастике: 0,01м х4кН/ мі От плит перекрытий и покрытий 25х0,22х7 Собственный вес ж/б балки Цементная стяжка толщ. 30 мм =18 кН/м3 1х1х0,03х18 От стеновых панелей за вычетом оконных проемов толщ. 300 мм =25 кН/м3 0,3х25х6х22,5 От колонны 0,4мх 0,4м х25х19,9 Вес цокольной части стены 0,25х2,1х25х6 |
0,42 0,096 0,45 0,17 0,04 38,5 - 0,54 - - - |
7,56 1,73 8,1 3,1 0,72 693 36 9,72 1012,5 79,6 78,75 |
1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,1 1,1 1,3 1,1 1,1 1,1 |
9,83 2,25 10,53 4,04 0,94 762,3 39,6 12,64 1113,75 87,56 86,62 |
Итого: |
2130,06 |
||||
Временные От снега для III района |
1 |
18 |
1,4 |
25,2 |
|
Всего: 2155,26 |
Определение нагрузок. Сечение 2 – 2
Fгр = 6 х 6=36І Табл.3
№ |
Нагрузки |
Норматив.нагрузки |
Коэф-т надежности по нагрузке |
Расчетная нагрузка кН |
|
На ед.площ кН/мІ |
От груза площади кН |
||||
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
Постоянные : От защитного слоя гравия, утопленного в битумную мастику толщ.20мм : 0,02м х 21кН/м3 Гидроизоляционный ковер, 4 слоя рубероида на битумной мастике: 0,004м х4х6кН/ мі Цементная стяжка толщ.25мм = 18 кН/мі : 0,025м х 18 кН/мі Утеплитель – газобетон = 1,15 кН/мі толщ.150мм: 0,15м х 1,15 кН/мі Пароизол.1сл.рубероида на битум, мастике: 0,01м х4кН/ мі От плит покрытий 7х 0,22х25кН Собственный вес ж/б балки От линолеума на 7-ми этажах От колонны 0,4мх 0,4мх19,9м 25кН |
0,42 0,096 0,45 0,17 0,04 38,5 - 0,23 - |
15,1 3,46 16,2 6,12 1,44 1386 36 8,4 79,6 |
1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,1 1,1 1,3 1,1 |
19,66 4,5 21,06 7,96 1,87 1524,6 39,6 10,92 87,56 |
Итого: |
1717,73 |
||||
10 |
Временные От снега для III района |
1 |
36 |
1,4 |
50,4 |
Всего: 1768,13 |
Определение нагрузок. Сечение 3 – 3
Fгр = 1 х 6 = 6 мІ Табл.4
№ |
Нагрузки |
Норматив.нагрузки |
Коэф-т надежности по нагрузке |
Расчетная нагрузка кН |
|
На ед.площ кН/мІ |
От груза площади кН |
||||
1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
Постоянные : От защитного слоя гравия, утопленного в битумную мастику толщ.20мм : 0,02м х 21кН/м3 Гидроизоляционный ковер, 4 слоя рубероида на битумной мастике: 0,004м х4х6кН/ мі Цементная стяжка толщ.25мм = 18 кН/мі : 0,025м х 18 кН/мі Утеплитель – газобетон = 1,15 кН/мі толщ.150мм: 0,15м х 1,15 кН/мі Пароизол.1сл.рубероида на битум, мастике: 0,01м х4кН/ мі От плит покрытий 7х 0,22х25кН Собственный вес ж/б балки От линолеума на 7-ми этажах От кирпичной кладки δ=510 мм p=18 кН/м3 0,51х18х19,9м |
0,42 0,096 0,45 0,17 0,04 38,5 - 0,23 182,6 |
2,52 0,58 2,7 1,02 0,24 231 36 1,38 1095,6 |
1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,1 1,1 1,3 1,1 |
3,28 0,74 3,51 1,3 0,31 254,1 39,6 1,79 1205,1 |
Итого: |
1509,73 |
||||
10 |
Временные От снега для III района |
1 |
6 |
1,4 |
8,4 |
Всего: 1518,13 |
Определение глубины заложения фундамента
Определить глубину заложения фундаментов под наружные стены здания. Температура воздуха в помещениях здания 16єС. Размер башмака под колонну 0,78х 0,78м. Здание возводится в г.Краснодаре. Нормативная глубина промерзания согласно СНиП dfn = 0,8м. Толщина кирпичной стены 51см, толщина панельной стены 30см, сечение колонн 40х40см, уровень подземных вод от планировочной отметки 11,0м.
Определим расчетную глубину промерзания df1 = n х dfn = 0,5х0,8= 0,4м.
Расстояние от расчетной глубины промерзания до уровня подземных вод не менее 2м должно быть:
df1 + 2м = 2,9 + 2 = 4,9м
dw = 11,0м > df1 + 2м = 4,9м
Для суглинков с показателем текучести JL<0,25 глубина заложения подошвы фундамента должна быть не менее df, т.е. 2,9м.
Из инженерно-геологических условий глубина заложения подошвы фундамента должна быть минимальной и в данном случае равна 2,9м. Из конструктивных особенностей здания глубина заложения подошвы фундамента будет df = 3,35м.
Определение размеров подошвы внецентренно нагруженного фундамента.
Дано: вертикальная нагрузка N011 = 2155,26кН и момент 2286,9 кН. Глубина заложения фундамента 3,35м. Подвал есть. Угол внутреннего трения грунта = 18 град; с = 10кПа.
Определим ориентировочно размеры подошвы фундамента, как центрально нагруженную :
Аф = N011/ (R – V*d )=2155,26/(227-20*3,35)=13,47м2.
Т. к. на фундамент ещё действует фундамент, который увеличивает Аф на 20% Аф=16,2 м2. При соотношении L/в=1 получим L=в =16,2=4 м. Назначаем размеры подошвы фундамента Lхв = 4х4м.
Определяем расчетное сопротивление грунтов основания:
Для суглинка с показателем текучести JL ≥ 0.5 коэффициент пористости е=0,66 по табл. 4 СниП 2,02,01-83* находим =18 град и с = 10кПа. Затем по II находим коэффициенты Мv=0,43, Мq=2,73,Мс=5,31. Определяем соотношение L/H=48/20=2,4 и находим по табл. с1=1,2 и с2 =1,0. Т.к. расчетные характиристики получены косвенным путем , принимаем значение коэффициента к=1.Удельный вес gII=0,014 МН/м и gII=0,0163 МН/м3
NII= N0II+NфII+NгрII=2155,26+149,25+141,84=2446,35 кН,а значит эксцентриситет внешней нагрузки в уровне подошвы фундамента составит:
е=МII/NII=(2286,9(кН/м)/2446,35 кН=0,93м
значение 0,033в=0,033*4=0,132м условий е=0,93м 0,033в=0,132м показывает ,что данный фундамент необходимо рассчитать, как внецентренно сжатый.Определяем расчетное сопротивление основания для в=4м
R=(1,2*1,0/1)*(0,43*1*4*19,7+2,73*1,3*18,3+( 2,73-1)*2*18,3+5,31*10)=258,3кН/м2
Производится проверка напряжений в грунте под подошвой фундамента, исходя из условия , чтобы она не превышала расчетного давления на грунт R
PII R; PmaxII 1.2R ; PminII 0;
PII – среднее давление под подошвой фундамента от нагрузок для расчета оснований по деформациям, кН;
PmaxII и PminII – максимальное иминимальное краевое давление под подошвой фундамента, кН
PII=(N0II+NфII+NгрII )/в*L = NII/ в*L ;
NфII- расчетный вес фундамента;
NгрII - расчетный вес грунта на уступах фундамента, кН;
NфII= 23*(4*4*0,4+0,9*0,9*0,5)=156,5кН;
NгрII = (4*4*0,9- (4*4*0,4+0,9*0,9*0,5))*1*18,7=142,1кН;
PII=(2155,26+156,5+142,1)/4*4=153,4кН/м2
Найдем максимальное и минимальное краевые давления под подошвой фундамента при внецентренном :
PmaxII= NII/Аф(16е/в)
PmaxII=(2453,8/16,2)*(1+(6*0,93/4))=362,8кН;
PminII=(2453,8/16,2)*(1- (6*0,93/4))=211,3кН;
Проверяем выполнение условий
PmaxII =362,8кН 1.2R=1,2*258,3=310 кН
PminII=211,3 0;
PII=211,3 R=258,3
Все условия выполняются, следовательно, размеры фундамента подобраны удовлетворительно.
Определение осадки и просадки. Сечение 1-1
Размеры подошвы фундамента вхL= 4*4м. Глубина заложения подошвы фундамента 3.35м. Среднее давление под подошвой фундамента Рср=211.3кН. Удельный вес грунта s = 2,66кН/мі.
- находим значения эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта и вспомогательной 0,2zg:
1) на поверхности земли :
zg=0; 0,2zg;
2) на контакте 0 и 1 слоя: zg0=0,017х1.85= 0,0314; 0,2zg= 0,00629;