Реферат: Несущие конструкции одноэтажного промышленного здания с мостовыми кранами среднего режима работы

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 ³0;

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(1±6е/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 ³0;

 PII=211,3 £  R=258,3

Все условия выполняются, следовательно, размеры фундамента подобраны удовлетворительно.

   Размеры подошвы фундамента вхL= 4*4м. Глубина заложения подошвы фундамента 3.35м. Среднее давление под подошвой фундамента Рср=211.3кН. Удельный вес грунта gs = 2,66кН/м³.

- находим значения эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта и вспомогательной 0,2dzg:

1) на поверхности земли :

dzg=0;         0,2dzg;                                                                                    

2) на контакте 0 и 1 слоя:                                                                                                  dzg0=0,017х1.85= 0,0314;         0,2dzg= 0,00629;                                                       

3): на подошве фундамента

  dzg0=0,0314+0,0187х1.5= 0,0595;         0,2dzg= 0,0119;                                                      

    4) на контакте 1 и 2 слоя:                                                                                                  dzg1= 0,0595+ 0,0118х 3= 0,1156;            0,2dzg1= 0,0231;

   5) на контакте 2 слоя, уровня грунтовых вод и 3 слоя:                                                                                                  dzg1=0,1156+0,02х 4,2= 0,1996;             0,2dzg1= 0,03992;

   6) на контакте 3 и 4 слоя:                                                                                                  dzg3=0,1996+0,0195х 5,7= 0,311;           0,2dzg3= 0,0621;

   7) на подошве 5 слоя:                                                  

dzg5=0,331+0,02х3, 8= 0,387;                    0,2dzg5= 0,0774;                        

   - Определим  дополнительное давление по подошве фундамента от нагрузок :     

Ро=Рср- dzg0 =0,2113-0,0595 = 0,1518 МПа                               

     Соотношение h = вхL= 4*4=1                                                             

      Задаемся соотношением x = 0,4 тогда высота элементарного слоя грунта   

Z1=x*в/2 = 0,4*4/2 =0,8м;                        

     Условие Z1=0,8м £0,4в = 0,4*4 = 1,6м удовлетворяется с большим запасом.

                                                                                                                                     Табл. 5                        

Вычислим осадку фундамента с помощью послойного суммирования, пренебрегая различием модуля деформаций грунтов на границах слоев, приняв во внимание, что               данное предположение незначительно скажется на окончательном результате:

S= b S(dZg+dZр(i+1)) х hi     , где

                      2             Еi

b- коофициент, зависящий от коофициента n;

 (dZg+dZр(i+1))/2 – среднее напряжение в i-ом  слое;

 hi -  высота i-ом  слоя грунта;                           

 Еi – модуль деформации i-го слоя грунта;                             

 S= (0,8*0,8/11) * ((0,1518+0,1457+0,1457+0,1214+0,1214+0,092+0,092+0,0682)/2) + (0,8*0,8/16)*((0,0682+0,051+0,051+0,039+0,039+0,0305+0,0305+0,0243+0,0243+0,02+ 0,02+0,0164+0,0164+0,0138)/2)+(0,8*0,8/3)*((0,0138+0,0117+0,0117+0,01+0,01+0,0088+ 0,0088+0,0077+0,0077+0,0061+0,0061+0,0049)/2)+(0,8*0,8/33)*((0,0049+0,0039+0,0039+ 0,0033+0,0033+0,0029+0,0029+0,0023)/2)= 0,048м=4,8см   

По табл.4,3 для производственного здания с полным ж/б каркасом Su=8см,    S=4,8см   <  Su= 8см, условие удовлетворяется, следовательно, полная осадка фундамента не превышает предельно допустимой.

  В уровне планировочной отметке земли действует центрально-приложенное усилие от нормативной нагрузки  N=2155,26 кН. По грунтовым условиям сваю целесообразно заглубить  в третий  слой ( глина бурая ), т. к. вышележащии слои характеризуются низким сопротивлением грунта. Минимальная длина сваи L должна быть  L=0,1+5,75+0,25=6,1м, принимаем сваю С6-35 с L=6 м, круглую с радиусом 0,35м. Свая погружается с помощью забивки дизель-молотом. Найдем несущую способность одиночной висячей сваи:                                    

                             Fd=gс(gсR*R*А+uSgсf*fi*hi), где

 gс=1-коэффициент условий работы сваи в грунте;

gсR=1,0, gсf = 1,0- коэффициент условий работы  грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта;

R=2400 кПа- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;

А =0,35*0,35=0,1225м2- площадь опирания на грунт сваи;

U=4*0,35=1,4м – наружный периметр поперечного сечения сваи;

fi- расчетное сопротивление i-ом  слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа;

hi-толщина i-ом  слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

   Толщину грунта, прорезаемого сваей, разбиваем на слои толщиной не более 2м.

 Для 1-го слоя при средней глубине его расположения Z1=1,5м,  f=18кПа.

 Для 2-го слоя при средней глубине его расположения Z2=3,0м,  f=25кПа.

 Для 3-го слоя при средней глубине его расположения Z3=4,5м,  f=28кПа.

 Для 4-го слоя при средней глубине его расположения Z4=6,0м,  f=31кПа.

 Для 5-го слоя при средней глубине его расположения Z5=7,2м,  f=32,2кПа.

 Для 6-го слоя при средней глубине его расположения Z6=8,7м,  f=33,35кПа.

 Для 7-го слоя при средней глубине его расположения Z7=10,2м,  f=34,1кПа.

 Для 8-го слоя при средней глубине его расположения Z8=11,7м,  f=35,36кПа.                                            Для 6-го слоя при средней глубине его расположения Z9=13,2м,  f=36,56кПа.

 Для 7-го слоя при средней глубине его расположения Z10=14,7м,  f=37,9кПа.

 Для 8-го слоя при средней глубине его расположения Z11=16,2м,  f=38,72кПа.

Fd= 1(1*2400*0,1225+ 1,4(1*18*1,5+ 1*25*3+ 1*28*4,5+ 1*31*6+ 1*32,2*7,2+ 1*33,35*8,7+ 1*34,1*10,2+1*35,36*11,7+1*36,56*13,2+1*37,9*14,7+1*38,72*16,2))= 5004,31кПа;

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю:

N£ Fd/gR=5004,3/1,4=3574,5кПа;

 Найдем требуемое количество свай на 1 п.м.:

п= N*gR/ Fd =2155,26*1,4/5004,3=1шт.

 Расстояние между осями свай ³3d=3*0,35=1,05м

Высота ростверка =h0+0,25м, но не менее 0,3м (h0- величина заделки сваи, м)

0,1+0,25=0,35м

   Расчет фундамента из висячих свай и его основания по деформациям следует производить как для условного фундамента на  естественном основании. Границы условного фундамента определяются:

Сверху –поверхность планировки;

Снизу – плоскостью проходящей через концы свай;

С боков –вертикальными плоскостями, относящимися от наружных граней свай крайних рядов на расстоянии К;

                                     К= h*tgjII,mt

                                                 4                                    

  где jII,mt –осредненный угол внутреннего трения слоев грунта, в пределах глубины погружения сваи в грунт;

jII,mt = Shi*jII,mt   = (1/4) ((1,85*26+4,5*18)/(1,85+4,5)) =5,08

                   Shi

  Ширина условного фундамента:

Вусл= 1,0+0,25+6,35*tg5,08= 1,25+6,35*0,892=6,91                                                            

  Площадь подошвы массива Аусл:

 Аусл = Вусл*Lусл = 6,91*1,2= 8,29 м2;

Lусл –для ленточного фундамента равна 1м пог.,а для куста свай определяется так же, как Вусл;

    Среднее давление на грунт под его подошвой :

Рср=N0II+GpII+GсвII+GrII  =  1768,1+172,75+44,84*1,1+414,6  = 290,1кН;

                        Аусл                                                   8,29

максимальное давление на грунт под его подошвой

Рmax = N0II+GpII+GсвII+GrII + М    < 1.2R,              

                        Аусл                           w            

N0II –расчетная нагрузка на уровень спланированной отметки земли;

GpII –вес ростверка ;

GсвII –вес всех свай;

GrII –ввес грунта в объеме условного фундамента;

М –изгибающий момент;

w –момент сопротивления подошвы условного фундамента;

R  -расчетное сопротивление грунта на уровне подошвы условного фундамента.

 R=(1,2*1,1/1)*(0,47*1*0,4*1,97+2,89*6,23*1,87+1,89*2*1,87+5,48*30)= 271,3кН

Pср= 290,1  £  R=271,3*1,2=325,6

Все условия выполняются

  Расчет осадок свайных фундаментов выполняют для условного фундамента. Осадки фундаментов из отдельных кустов свай рассчитывают методом послойного элементарного суммирования, осадки фундаментов в виде свайных полей шириной b³10м определяют методом линейно-деформируемого слоя конечной толщиной. Pср=0,29МПа, природное давление Находим значения эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта и вспомогательной 0,2dzg:

1) на подошве фундамента:

dzg0=0,017*1,85+4,5*0,0187+0,02*2,7=0,169;     0,2dzg= 0,0338;                                                      

 2) на подошве 5 слоя:                                                                                                                                     dzg5= 0,169+0,02*1,5+0,0195*5,7+0,02*3,8=0,386;            0,2dzg1= 0,077;

. Определим  дополнительное давление по подошве фундамента от нагрузок : 

                           Ро=Рср- dzg0 =0,29-0,169 = 0,121 МПа                               

      Задаемся соотношением x = 0,4 тогда высота элементарного слоя грунта   

                             Z1=x*в/2 = 0,4*6,91/2 =1,38м;                        

     Условие Z1=1,38м £0,4в = 0,4*6,91 = 2,76м удовлетворяется с большим запасом.

                                                                                                                                   Табл.6

S= b S(dZg+dZр(i+1)) х hi     , где

                      2             Еi

b- коэффициент, зависящий от коэффициента n;

 (dZg+dZр(i+1))/2 – среднее напряжение в i-ом  слое;

 hi -  высота i-ом  слоя грунта;                           

 Еi – модуль деформации i-го слоя грунта;

 S= 0,8*1,4 * (0,121+0,118+ 0,118+0,106)+0,8*1,4* ( 0,106+0,091+ 0,091+0,077+ 0,77+

             16                 2                      2             3                     2                         2

0,065+0,065+0,057+0,057+0,05 )+0,8*1,4*( 0,05+0,045+ 0,045+0,04)=0,08м=8,0 см.                   

       2      2                     2                     33                2                  2

 По табл.4,3 для производственного здания с полным ж/б каркасом Su=8см,    S=8,0см   =  Su= 8см, условие удовлетворяется, следовательно, полная осадка фундамента не превышает предельно допустимой.

   Технико-экономическое сравнение вариантов производиться по экономической эффективности..

                     Укрупненные единичные расценки на земляные работы,

                       устройство фундаментов и искусственных оснований

                                     для фундамента мелкого заложения

                                                                                                                            табл.7

Итого: 3505руб.8коп+147руб.65коп+68руб.8коп=3722руб.25коп

Укрупненные единичные расценки на земляные работы,

устройство фундаментов и искусственных оснований

для свайного фундамента

                                                                                                                              табл.8

Итого: 405руб.3коп.+ 35руб.9коп+49руб.4коп= 490руб.6коп.

    Величина  осадки свайного фундамента Su=8,0см, а величина  осадки фундамента мелкого заложения Su=4,8см.Т.к. нагрузки на фундаменты критически одинаковы, то принимаем, что разность осадки двух соответственно фундаментов равна 0, т.е. осадки соседних фундаментов равномерны. Т.к. деформации у свайного фундамента меньше, чем у фундамента мелкого заложения одинаковы, но свайный фундамент по ТЭП предпочтительней.

   По расходу бетона:

                                     на фундамент мелкого заложения: V=250м3;

                                     на свайный фундамент: V=121,6м3.

                      Следовательно свайный фундамент выгоднее.

  Расчет осадок свайных фундаментов выполняют для условного фундамента. Осадки фундаментов из отдельных кустов свай рассчитывают методом послойного элементарного суммирования, осадки фундаментов в виде свайных полей шириной b³10м определяют методом линейно-деформируемого слоя конечной толщиной. Рср=N0II+GpII+GсвII+GrII  =  2155,26+172,75+44,84*1,1+414,6  = 336,8кН;

                        Аусл                                                   8,29

Pср=0,337МПа, природное давление Находим значения эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта и вспомогательной 0,2dzg:

1) на подошве фундамента:

dzg0=0,017*1,85+4,5*0,0187+0,02*2,7=0,169;     0,2dzg= 0,0338;                                                       

 2) на подошве 5 слоя:                                                                                                                                     dzg5= 0,169+0,02*1,5+0,0195*5,7+0,02*3,8=0,386;            0,2dzg1= 0,077;

. Определим  дополнительное давление по подошве фундамента от нагрузок :     

Ро=Рср- dzg0 =0,337-0,169 = 0,168 МПа                               

      Задаемся соотношением x = 0,4 тогда высота элементарного слоя грунта   

Z1=x*в/2 = 0,4*6,91/2 =1,38м;                        

     Условие Z1=1,38м £0,4в = 0,4*6,91 = 2,76м удовлетворяется с большим запасом.

                                                                                                                                  Табл.9

Вычисляем осадку фундамента:

S= b S(dZg+dZр(i+1)) х hi     , где

                      2             Еi

b- коофициент, зависящий от коофициента n;

 (dZg+dZр(i+1))/2 – среднее напряжение в i-ом  слое;

 hi -  высота i-ом  слоя грунта;                           

 Еi – модуль деформации i-го слоя грунта;                           

S= 0,8*1,4 * (0,121+0,118+ 0,118+0,106)+0,8*1,4* ( 0,106+0,091+ 0,091+0,077+ 0,77+

             16                 2                      2             3                     2                         2

0,065+0,065+0,057+0,057+0,05 )+0,8*1,4*( 0,05+0,045+ 0,045+0,04)=0,14м=14,0 см.                   

       2      2                     2                     33                2                  2

По табл.4,3 для гражданских зданий с кирпичными стенами  Su=15см,    S=14,0см   £ Su= 15см, условие удовлетворяется, следовательно, полная осадка фундамента не превышает предельно допустимой.

  Расчет осадок свайных фундаментов выполняют для условного фундамента. Осадки фундаментов из отдельных кустов свай рассчитывают методом послойного элементарного суммирования, осадки фундаментов в виде свайных полей шириной b³10м определяют методом линейно-деформируемого слоя конечной толщиной.

Рср=N0II+GpII+GсвII+GrII  =  1518,13+172,75+44,84*1,1+414,6  = 259,9кН;

                        Аусл                                                    8,29

Pср=0,259МПа, природное давление Находим значения эпюры вертикальных напряжений от действия собственного веса грунта и вспомогательной 0,2dzg:

1) на подошве фундамента:

dzg0=0,017*1,85+4,5*0,0187+0,02*2,7=0,169;     0,2dzg= 0,0338;                                                      

 2) на подошве 5 слоя:                                                                                                                                     dzg5= 0,169+0,02*1,5+0,0195*5,7+0,02*3,8=0,386;            0,2dzg1= 0,077;

. Определим  дополнительное давление по подошве фундамента от нагрузок

                      Ро=Рср- dzg0 =0,259-0,169 = 0,091 МПа                               

      Задаемся соотношением x = 0,4 тогда высота элементарного слоя грунта   

                     Z1=x*в/2 = 0,4*6,91/2 =1,38м;                        

     Условие Z1=1,38м £0,4в = 0,4*6,91 = 2,76м удовлетворяется с большим запасом.

                                                                                                                                  Табл.10

Вычисляем осадку фундамента:

S= b S(dZg+dZр(i+1)) х hi     , где

                      2             Еi

b- коофициент, зависящий от коофициента n;

 (dZg+dZр(i+1))/2 – среднее напряжение в i-ом  слое;

 hi -  высота i-ом  слоя грунта;                           

 Еi – модуль деформации i-го слоя грунта;

S= 0,8*1,4 * (0,091+0,089+ 0,089+0,08)+0,8*1,4* ( 0,08+0,068+ 0,068+0,058+ 0,058+

             16                 2                      2             3                     2                         2

0,049+0,049+0,043+0,043+0,037 )+0,8*1,4*( 0,037+0,034+ 0,034+0,03)=0,117м=11,7 см.                   

       2      2                     2                     33                2                  2

      По табл.4,3 для гражданских зданий  с кирпичными стенами  Su=15см,    S=11,7см   <  Su= 15см, условие удовлетворяется, следовательно, полная осадка фундамента не превышает предельно допустимой.

         По данным инженерно-геологических изысканий грунты имеют слоистое напластование с выдержанным залеганием пластов. Все они могут служить естественным основанием.

          Согласно расчету и технико-экономическому сравнению вариантов фундамента предпочтение отдано свайному фундаменту, а не фундаменту мелкого заложения.

        Допускаемая нагрузка на оснавание 1768,1кН.

      Отмостка вокруг здания выполнена шириной 0,9м из асфальта, уплотненного по щебню. 

1. “Основания и фундаменты”. Учебник для строительныхспециальных вузов –2-е издание, переработанное и дополненное.-М., Высш. шк., 1998. Берлинов Н.В.

2. “Проектирование оснований и фундаментов(основы теории и примеры расчета)”, Учебное пособие для вузов-3-е издание,перераб.,и доп.. Веселов В.А.-М., Стройиздат.,1990г.

3.Методические указания

4. СНиП 2.02.01-83 “Основания зданий и сооружений”,- М.,Стройиздат,1985г.