Содержание: 

    1. Анализ местных условий строительства……………………………………3

    2. Анализ технологического решения  здания. Сбор нагрузок на колонну….5

    3. Проектирование малозаглублённых  железобетонных фундаментов стаканного типа под колонны крайнего ряда………………………………………………7

    3.1. Выбор глубины заложения………………………………………………....7

    3.2. Определение размеров подошвы  фундамента…………………………….9

    3.3. Расчет осадки основания фундамента…………………………………… 12

    3.4. Расчет элементов фундамента  по прочности……………………………. 15

    3.4.1. Конструирование фундамента…………………………………………...15

    3.4.2. Определение сечений арматуры  плитной части фундамента…………17

    4. Проектирование свайных фундаментов…………………………………….19

    4.1. Выбор вида сваи и определение  её размеров……………………………. 19

    4.2. Определение несущей способности  сваи………………………………... 20

    4.3. Размещение сваи под ростверком  и проверка нагрузок……………….....21

    5. Сравнение вариантов…………………………………………………………24

    6. Проектирование ленточных фундаментов…………………………………..25

    6.1. Сбор нагрузок………………………………………………………………..25

    6.2. Проектирование ленточных фундаментов в стадии незавершенного строительства…………………………………………………………………………27

    7.Список литературы……………………………………………………………31

     1. АНАЛИЗ МЕСТНЫХ УСЛОВИЙ СТРОИТЕЛЬСТВА

      Место строительства – Ростов-на-Дону относится к II снеговому району, к III району по давлению ветра, при средней скорости ветра в зимний период V = 5-7 м/с. В соответствии с нормами сумма абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму для Ростова M_t = 13,9.

    В результате проведенных инженерно-геологических изысканий установлен геолого-литологический разрез грунтовой толщи:

    слой  №1 (от 0 до 0,9 - 1м) - почвенно-растительный;

    слой  №2 (от 0,9-1м до 7.5-8 м) – суглинок светло-коричневый

    слой  №3 (от 7,5-8 м до разведанной глубины 15 м) – суглинок красновато-бурый

    Подземные воды не встречены. Их подъем не прогнозируется.

    Статистический  анализ физических показателей грунтов  позволил выделить в толще инженерно-геологические элементы (ИГЭ). Поскольку слой №1, который заведомо должен быть прорезан фундаментами, находится выше глубины промерзания и не оказывает существенного влияния на результаты расчетов, то его объединяют со слоем №2 в один инженерно-геологический элемент ИГЭ-1, распространяющийся от поверхности до глубины 7,5-8м. Ниже находится ИГЭ-2, глубину распространения которого принимаем от 8 м до разведанной глубины. Обобщенные физико-механические характеристики грунтов представлены в табл. 1.

    Таблица 1. 

    Физико-механические характеристики грунтов. 

    Производим  классификацию грунтов по ГОСТ 25100-82*.

    ИГЭ-1  

    Число пластичности :

    I_P = (W_L - W_P)*100% =(0,37-0,21)*100%=16%.

    Т.к. 7<IL=16<17 грунт является суглинком

    Показатель  текучести:

    где W_p и W_L- влажность грунта на границах текучести и раскатывания (верхней и нижние границах пластичности), выраженные в процентах.

    При I_l≤0 суглинок имеет твердую консистенцию.

    Для суглинка имеющего I_l=0 и е=0,80 получаем:

      Расчетное сопротивление  R₀=225 кПа.

    Модуль  деформации Е = 14 мПа(в запас надежности принято для е=0.85 ). 

    ИГЭ-2  

    Число пластичности :

    I_P = (W_L - W_P)*100% =(0,41-0,25)*100%=16%.

    Т.к. IL=16<17 грунт является суглинком

    Показатель  текучести:

    где W_p и W_L- влажность грунта на границах текучести и раскатывания (верхней и нижние границах пластичности), выраженные в процентах.

    При I_l≤0 суглинок имеет твердую консистенцию.

    Для глины имеющей I_l=0 и е=0,78 получаем:

      Расчетное сопротивление  R₀=235 кПа.

    Модуль  деформации Е = 14 мПа(в запас надежности принято для е=0.85 ). 

    Поскольку грунты не обладают специфическими свойствами, в районе строительства не ожидается проявления опасных инженерно-геологических процессов, грунты обоих ИГЭ имеют значение  R₀> 150 кПа и Е>5000кПа, то на данном этапе проектирования можно сделать вывод о том, что оба слоя могут служить в качестве естественного основания.

    Верхний почвенно-растительный слой в пределах застройки срезается на глубину 0,5 м и используется в дальнейшем для озеленения территории проектируемого промышленного предприятия.

2. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  НАЗНАЧЕНИЯ И КОНСТРУКТИВНОГО РЕШЕНИЯ ЗДАНИЯ. СБОР НАГРУЗОК НА КОЛОННУ.

    Необходимо  запроектировать фундаменты для  одноэтажного двухпролетного цеха, относящегося ко II классу ответственности. Коэффициент надежности по назначению, согласно СНиП 2.01.07-85 для II класса γ_n = 0,95. В цехе в каждом пролете расположены по два мостовых крана грузоподъёмностью по 50т при круглосуточной работе. Режим работы кранов 7К. Предельный относительный эксцентриситет приложения равнодействующей в подошве фундамента ε_u = 1/6. Технологическое оборудование и заглубление помещения не оказывают влияния на фундаменты.

    Среднесуточная  температура воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам цеха, в зимней период равна 15° С. Нагрузки на полы цеха вблизи колонн крайнего ряда отсутствуют.

    Проектируемое одноэтажное производственное здание имеет полный железобетонный каркас. Предельная осадка для такого здания S_u = 8 см, предельный крен не нормируется. В надземной части здания не предусмотрены специальные конструктивные мероприятия по приспособлению к восприятию усилий от деформации основания, поэтому конструктивная схема здания - гибкая. Полы в цехе - бетонные по грунту.

    Проектируется фундамент под типовую сборную  двухветвевую колонну крайнего ряда с размерами b_с х l_с = 500 х 1000 мм, отметка пяты колонны -1,050, шаг колонны 6 м.

    Нагрузки  на фундамент определяем в уровне его обреза в невыгодных сочетаниях для расчета по первой и второй группам предельных состояний. 

    Сочетание с наибольшим моментом по часовой  стрелке:

Сочетание с  наибольшим моментом против часовой  стрелки:  

    Сочетания для расчета по первой группе предельных состояний.

    Сочетание с наибольшим моментом по часовой стрелке:

    Сочетание с наибольшим моментом против часовой  стрелки:

Таблица 2

Нагрузка  на обрез фундамента. 

где n = 6 м - шаг колонн;

γ = 18 кН/м³ - удельный вес кирпичной кладки; 

К_n = 0.85 - коэффициент проёмности;

   γ_n = 0,95 - коэффициент надежности по назначению.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МАЛОЗАГЛУБЛЁННЫХ  ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ФУНДАМЕНТОВ СТАКАННОГО ТИПА ПОД КОЛОННЫ КРАЙНЕГО РЯДА.

3.1. Выбор глубины заложения.

     Глубина заложения фундамента d из условия прорезки почвенно-растительного слоя должна быть больше 0,5 м (d > 0,5 м). Нормальная глубина сезонного промерзания грунтов определяется по формуле:

     где М_t - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимают по СНиПу 2.01.01-82*;

           d₀ - величина , принимаемая для суглинков и глин- 0,23;

     Расчетная глубина сезонного промерзания при температуре в помещении 15°С с полами по грунту:

       где  К_n - коэффициент, учитывающий температуру воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, наличие подвала или техподполья, а также состав полов.

     Из  конструктивных требований к заделке колонны в стакан высота фундамента определяется по формуле:

h_f >d_c+h_g +0.05 = 0.9+0.2 + 0.05 = 1.15 м.

         d_c>l_c[1-0.8(l_c-0.9)] = 1(l-0.8(l-0.9)] = 0.92м.

     где d_c - глубина заделки колонны в фундамент;                        

             h_g - расстояние от дна стакана до подошвы фундамента, принимаемое не менее 0,2 м.

         l_c – длинна сечения колонны.

     0,05 – расстояние между торцом  колонны и дном стакана, назначаемое  для возможности рихтовки колонны при монтаже, м.

     Принимаем для промздания h_f > 1,5м. При этом высота фундамента кратна 300 мм.

Рис. 1. Схема  проектируемого фундамента под крайнюю колонну цеха.

 Рис. 2. Схемы к формированию габаритов  фундаментов 

3.2. Определение размеров подошвы  фундамента

     В первом приближении площадь подошвы  фундамента:

     где N_II- сумма всех вертикальных нагрузок в обрезе фундамента для расчетов по II группе предельных состояний, кН;

     R_o- табличное значение расчетного сопротивления грунта, кПа;

     γ_mt ~ среднее значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах; принимаемое в инженерных расчетах равным 20 кН/м³;

     d - принятая глубина заложения фундамента.

      ²

     Задаваясь соотношением сторон b/l = 0.75

                      А=0,75·l²;

     Отсюда  l =3,36 и b= 2,52 м.

       В соответствии с модулем 300 мм полагаем l=3,6 м, b=2,7 м.

     Находим нагрузки в подошве фундамента:

G_f = b·l(d + 0.15)y_mtγ_n=2,7*3,6(1.5 +0.15)20·0.95 =305 кН.

Для первого  сочетания нагрузок:

e ₌

Для второго  сочетания нагрузок:

e ₌

_{;        ;} 

      Расчётное сопротивление грунта основания:

где γ_cI , γ_сII - коэффициенты условий работы по СНиП 2.02.01-83*;

К_z - коэффициент, зависящий от ширины подошвы фундамента (К_z=1)

          M_γ, M_q, M_c - коэффициенты, принимаемые по СНиП 2.02.01-83' в зависимости от угла внутреннего трения (для ; M_γ = 0,61, M_q = 3,4,  M_c = 6,04).

            усредненное значение удельного  веса грунтов, залегающих ниже  подошвы фундамента

           усредненное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента;

   d₁ –глубина заложения фундамента, d₁=d;

   d_b –высота подвала;

   c_II –значение коэффициента удельного сцепления.

       Давление  в подошве фундамента: ;    

; 

   G₁ – вес стены, приходящийся на фундамент, кН.

          G_f – ориентировочный вес фундамента, грунта не его уступах и подготовки под полы, (нагрузка в подошве фундамента).

    ;

   P_1max=156*(1+6·0,11)=259кПа;       

 P_2max=208·(1+6·0.11)=345кПа

Проверка  условия:

Р_{II 1.2}≤R:       156<299                              P_IImax1.2≤1.2R:   259<359

      208<299             345<359

       Условие выполняется, недонапряжение составляет не более 20%.

Окончательно  принимаем b=2.7 м; l=3,6 м.

3.3. Расчет осадки основания фундамента  методом послойного суммирования.

     Подобранные ранее размеры подошвы фундамента должны быть достаточными, чтобы удовлетворялось условие расчета основания  по деформациям

     S≤S_u,

     где  S-совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом;

     S_u- предельное значение совместной деформации основания и сооружения, которое принимается согласно СНиП 2.02.01-83^*.

     Сначала разбиваем основание ниже подошвы  фундамента на элементарные слои h_i=0,4b=0,4·2,7=1,08 м.  Принимаем h_i=1,08 м.

     Вертикальное  напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента (z = 0) определяют по формуле:

     где  γ_II^/- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м;

     d - глубина заложения фундамента от уровня планировки при срезке грунта, м.

кН/м²

     Вертикальные  напряжения от собственного веса грунта  σ_zg на границе

слоев, расположенных на глубине z от подошвы фундамента, находят по следующей формуле:

     где γ_IIi, h_i- соответственно удельный вес, kH/м³ и толщина i-го слоя грунта, м.

      Осадку  основания с использованием расчетной  схемы линейно-деформируемого полупространства определяют от действия вертикальных дополнительных напряжений в грунте:

где α- коэффициент, принимаемый по СНиПу  в зависимости от формы подошвы  фундамента, соотношения сторон   η=l/b=3,6/2.7=1,333 м,  и относительной глубины расположения слоя ζ=2z/b=2*108/270=0,8;

         Р - среднее давление под подошвой  фундамента, кПа.  

Промежуточные вычисления производим в табличной  форме (табл.3.). 

Таблица 3

К расчету  осадки основания фундамента. 

Находим нижнюю границу сжимаемой толщи и  вычисляем осадку:

где σ_{zp i}- среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения  в i-м слое грунта, равное полусумме напряжений на верхней z_i-1 и нижней z_i границах слоя, кПа;

h_i, E_i-соответственно толщина, м,  и модуль деформации, кПа, i-го слоя грунта;

n- число слоев, на которое разбито основание в пределах сжимаемой толщи.

       Граница сжимаемой толщи находится на глубине z=5,40 м, так как здесь

      σ_zp≤0.2σ_zg.

       Получим величину осадки:

      Расчетное значение осадки основания свайного фундамента меньше предельного

S=2.76 см <S_u=8 см.

       Условие расчета основания по деформациям выполняется.

3.4.Производим  расчет элементов фундамента  по прочности

3.4.1. Конструирование фундамента.

     Толщина стенки стакана  в плоскости действия момента (вдоль оси ОХ) d_q > 0,2·1,0 = 0,2 м; из плоскости момента, не менее 150 мм. Тогда размеры подколенника с учетом размеров колонны, толщины стенок, стакана и принятых зазоров в плане l_uc и b_uc должны составлять:

             l_uc > 1.0+ 2d_g + 0,15 = 1,0+2*0,12+0,15 = 1,55 м;

             b_uc > 0.5 + 2d_g + 0,15 = 0,5+2*0,15+0,15=0,95 м.

     С учетом модуля 300 мм 1_uс = 1,8 м, b_uc = 1,2 м.

     Предположим, что плитная часть фундамента состоит из одной ступени высотой h_i= 0,3 м. Рабочая высота нижней ступени при защитном слое бетона 35 мм и диаметре арматуры 20 мм:

     h₀₁ =300-35-20/2 =255 мм.

     где h₀₁ –рабочая высота бетона.

     Определяем допускаемый вынос нижней ступени С_lmax=h_o1·K

где К - определяется по таблице, принимая бетон класса В15.