КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
На тему:
«Проектирование фундаментов сборочного цеха»
Брест - 2008
Введение
Основания и фундаменты зданий и сооружений служат для восприятия нагрузок от строительных конструкций, технологического оборудования и нагрузок на полы.
Проектирование оснований и фундаментов выполняется в соответствии с СНБ 5.01.01-99 “Основания и фундаменты зданий и сооружений”. При проектировании оснований и фундаментов необходимо учитывать следующие положения:
- обеспечение прочности и эксплуатационных требований зданий и сооружений (общие и неравномерные деформации сооружения не должны превышать допустимые);
- максимальное использование прочностных и деформационных свойств грунтов;
- максимальное использование прочности материала фундаментов;
- достижение минимальной стоимости, материалоемкости и трудоемкости.
Выбор типа оснований или конструктивных решений фундаментов выполняется на основании технико-экономических показателей, получаемых с помощью вариантного проектирования.
Выбор основания производится в зависимости от инженерно-геологических условий площадки строительства, конструктивных особенностей проектируемого здания и сооружения, возможностей местных строительных организаций. Грунты основания должны обеспечивать надежную работу конструкций зданий и сооружений при минимальных объёмах строительных работ по устройству фундаментов и сроках их выполнения. Деформации и устойчивость грунтов основания зависят от особенностей приложения нагрузки, от размеров и конструкции фундамента и всего сооружения. В свою очередь, основные размеры, конструкция фундамента и конструктивная схема сооружения назначаются в зависимости от геологического строения строительной площадки, сжимаемости слагающих её грунтов, а также от давлений, которые грунты могут воспринять.
В качестве основания не рекомендуется использовать илы, торф, рыхлый песчаный и текучепластичный глинистый грунт.
При свайных фундаментах грунты основания должны позволять максимально использовать прочность материалов свай при минимальном их сечении, длине и заглублении подошвы ростверка.
При выборе основания зданий и сооружений необходимо учитывать специальные работы: планировочные работы, водопонижение и т.д. Выполнение этих работ требует дополнительного времени и затрат и может влиять на выбор конструкций.
Принятые конструкции фундаментов должны быть технологичны в строительном производстве
В строительном деле решения механики грунтов используются для проектирования сооружений в промышленном и гражданском строительстве, гидротехническом, железнодорожном и автодорожном строительстве и т.д.
1. Исходные данные
Таблица 1а. Физические характеристики грунтов
| Мощность слоёв по скважинам, м | Расстояние от поверхности до УГВ, м | Гранулометрический состав,% | Плотность частиц rS, г/см3 | Плотность грунта r, г/см3 | Влажность,% | Пределы пластичности | |||||||||
| Размеры частиц в мм | |||||||||||||||
| >2мм | 2-0.5мм | 0.5-0.25мм | 0.25-0.1мм | <0.1мм | |||||||||||
| раскаты- вания Wр,% | текучести WL,% | ||||||||||||||
| СКВ.1 | СКВ. 2 | СКВ. 3 | СКВ. 1 | СКВ.2 | СКВ. 3 | ||||||||||
| 2.5 | 2.0 | 1.5 | 2.6 | 2.0 | 1.9 | - | 6.0 | 6.0 | 18.0 | 70.0 | 2.71 | 1.82 | 45.0 | 28.0 | 46.0 |
| 2.5 | 3.0 | 5.0 | 4.0 | 12.0 | 18.0 | 26.0 | 40.0 | 2.66 | 1.94 | 23.0 | - | - | |||
| - | - | - | 0.5 | 19.5 | 27.0 | 18.0 | 35.0 | 2.65 | 1.96 | 24.5 | - | - | |||
Таблица 1б. Данные о мощности геологических слоев
| Абсолютные отметки устья скважин, м | № слоя | Мощность слоев, м по скважинам | Расстояние от поверхности до уровня подземных вод, м | ||||||
| скв.1 | скв.2 | скв.3 | скв.1 | скв.2 | скв.3 | скв.1 | скв.2 | скв.3 | |
| 136.5 | 136.7 | 136.5 | 1 | 2.5 | 2.0 | 1.5 | 2.6 | 2.0 | 1.9 |
| 2 | 2.5 | 3.0 | 5.0 | ||||||
| 3 | |||||||||
Сборочный цех
Здание каркасного типа. Основной несущей конструкцией здания является однопролетная рама с шарнирно закрепленным ригелем, пролетом 24 м. Железобетонные стойки каркаса размером 60*40 см в нижней части защемлены в фундаменте. К основному зданию примыкает вспомогательный корпус, выполненный по конструктивной схеме с неполным каркасом. Несущие наружные стены выполнены из красного кирпича толщиной 51 см. Удельный вес кладки 18 кН/м3. Продольный каркас выполнен из ригелей размером 30*30 см.
2. Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки
Скважина №1 (абсолютная отметка устья скважины – 136.5 м, глубина отбора образца 1,3 м).
Показатель пластичности
фундамент показатель геологический площадка
Jр=wL-wp
Jр=46-28=18%
По табл.4 [2] при Jр=18%>17% грунт - глина.
Показатель текучести
JL= (W -WP) / (WL –WP),
JL= (45.0-28.0) / (46.0-28.0) =0.94
По табл. 7[2] при 0.75<JL=0.94≤1.0 глина текучепластичная.
Плотность грунта в сухомсостоянии
rd=r/(1+0.01W),
rd=1.82 / (1+0.01*45.0) = 1.26 г/см3
Коэффициент пористости е =rs/rd-1,
е =2.71 /1.26– 1 = 1.15
Степень влажности
Sr=0.01*W*rs/е*rw,
Sr=0.01 * 45.0* 2.71 / 1.15*1.0 = 1.06
По табл.9 [2] нормативное значение модуля деформации при е=1.15 для глины текучепластичной (JL=0.94) Е=не определены; по табл. 11 [2] нормативные значения удельного сцепления и угла внутреннего трения при е=1.15 для глины текучепластичной (JL=0.94) с, j не определены; по табл. 12 [2] расчётное сопротивление при е=1.15 для глины текучепластичной (JL=0.94) не нормируется.
Скважина №2 (абсолютная отметка устья скважины – 136.7 м, глубина отбора образца 4.0 м).
Т.к. показатель раскатывания и показатель текучести не определены, следовательно, грунт песчаный. Исходя из гранулометрического состава (содержание частиц >2 мм – 4%, >0,5 мм – 16%, >0.25 мм – 34%, >0.1 мм – 60%, <0.1 мм – 100.0%) частиц с размером >0.1 мм содержится 60%, что меньше 75%, т.е. по таблице 3[2] данный грунт – песок пылеватый.
Плотность грунта в сухом состоянии, rd=1.94/(1+0.01*23.0)=1.58 г/см3
Коэффициент пористости грунта, е =2,66/1,58-1=0.68 по табл. 5 [2] при 0.6≤е=0.68≤0.8 песок средней плотности.
Степень влажности Sr=0.01*23,0*2.66/0.68*1.00=0,9
По табл. 6 [2] при 0,8<Sr=0.9≤1.0 песок насыщенный водой.
По табл. 8 [2] нормативное значение модуля деформации при е=0.68 для песка пылеватого Е=15.9 МПа; по табл. 10 [2] нормативные значения удельного сцепления и угла внутреннего трения при е=0.68 для песка пылеватого с=3.4 кПа, j=28.8°; по табл. 12 [2] расчётное сопротивление для песка пылеватого средней плотности насыщенного водой R=100 кПа.
Скважина №3 (абсолютная отметка устья скважины – 136.5 м, глубина отбора образца 7.0 м).
Т.к. показатель раскатывания и показатель текучести не определены, следовательно, грунт песчаный. Исходя из гранулометрического состава (содержание частиц >2 мм – 0.5%, >0,5 мм – 20%, >0.25 мм – 47%, >0.1 мм –65%, <0.1 мм – 100.0%) частиц с размером >0.1 мм содержится 65%, что меньше 75%, т.е. по таблице 3[2] данный грунт – песок пылеватый.
Плотность грунта в сухом состоянии,
rd=1.96/(1+0.01*24.5)=1.57 г/см3
Коэффициент пористости грунта, е =2,65/1,57-1=0.69 по табл. 5 [2] при 0.6≤е=0.68≤0.8 песок средней плотности.
Степень влажности Sr=0.01*24.5*2.65/0.69*1.00=0,94
По табл. 6 [2] при 0,8<Sr=0.94≤1.0 песок насыщенный водой.
По табл. 8 [2] нормативное значение модуля деформации при е=0.69 для песка пылеватого Е=15.2 МПа; по табл. 10 [2] нормативные значения удельного сцепления и угла внутреннего трения при е=0.69 для песка пылеватого с=3.2 кПа, j=28.4°; по табл. 12 [2] расчётное сопротивление для песка пылеватого средней плотности насыщенного водой R=100 кПа.
Таблица 2 Сводная таблица физико-механических характеристик грунтов
| Наименование грунта | rs т/м3 | r, т/м3 | rd, т/м3 | W,% | Wp,% | WL,% | Jp,% | JL | е | Sr | Еn, МПа | сn, кПа | |
| gs, кН/м3 | g, кН/м3 | gd, кН/м3 | |||||||||||
| 2 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | |
| Глина текуче-пластичная | 2.7127.1 | 1.8218.2 | 1.2612.6 | 45.0 | 28.0 | 46.0 | 18 | 0.94 | 1.15 | 1.06 | - | - | |
| Песок пылеватый средней плотности насыщенный водой | 2.6626.6 | 1.9419.4 | 1.5815.8 | 23.0 | - | - | - | - | 0.68 | 0.9 | 15.9 | 3.4 | |
| Песок пылеватый средней плотности насыщенный водой | 2.6526.5 | 1.9619.6 | 1.5715.7 | 24.5 | - | - | - | - | 0.69 | 0.94 | 15.2 | 3.2 | |
Согласно инженерно-геологического разреза строительная площадка имеет абсолютные отметки 136,5-136.7 м. Грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием грунтов. Первый слой – глина текучепластичная с отсутствием физико-механических свойств - не может служить в качестве основания фундаментов. Второй слой – песок пылеватый, средней плотности, насыщенный водой – может служить в качестве основания фундаментов мелкого заложения. Третий слой – песок пылеватый, средней плотности, насыщенный водой – может служить в качестве оснований свайных фундаментов.
Скважины расположены друг от друга на расстоянии 30 м и 41,7 м.
Принимаем планировочную отметку земли исходя из равенства объемов выемки и насыпки 136.6 м.
3. Вариантное проектирование
Согласно задания по курсовому проектированию рассматриваем два варианта фундаментов: