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; rs = 2,64т/м³; r = 1,7т/м³; rw = 1т/м³.

Данный глинистый грунт является супесью.

e = rs / r (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/м³; r = 1,97т/м³; rw = 1т/м³. 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/м³ - удельный вес грунта.

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии :

gвзв = (gs - gw) / (1 + e) = (26,6 – 10) / (1+ 0,661) = 10,0 кН/м³

ИГЭ-3

Дано: W = 0,26; WL = 0,37; WP = 0,19; рs = 2,74т/м³; р = 2,0т/м³; рw = 1т/м³.

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/м³ - удельный вес грунта.

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии :

gвзв = (gs - gw) / (1 + e) = (27,4 – 10) / (1+ 0,73) = 10,0 кН/м³

ИГЭ- 4

Дано: W = 0,25; WL = 0,24; WP = 0,19; рs = 2,67т/м³; р = 1,95т/м³; рw = 1т/м³.

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/м³ - удельный вес грунта.

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии :

gвзв = (gs - gw) / (1 + e) = (26,7 – 10) / (1+ 0,711) = 9,43 кН/м³

ИГЭ-5

Дано: W = 0,24; rs = 2,67т/м³; r = 2т/м³; rw = 1т/м³.

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 = b / E0; МПа¹

1)                                                         mv = -

2)                                                         mv = 0,62/ 11 = 0,056

3)                                                         mv = 0,43 / 16 = 0,027

4)                                                         mv = 0,74 / 3 = 0,247

5)                                                         mv = 0,74 / 33 = 0,0224

Определение нагрузок. Сечение 1 – 1

Fгр = 3х 6 = 18м² Табл. 2

№	Нагрузки	Норматив. нагрузки		Коэф-т надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка кН
		На ед.площ кН/м²	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/ м³ х 4 Цементная стяжка толщ.25мм r = 18 кН/м³ : 0,025м х 18 кН/м³ Утеплитель – газобетон r = 1,15 кН/м³ толщ.150мм: 0,15м х 1,15 кН/м³ Пароизол.1сл.рубероида на битум, мастике: 0,01м х4кН/ м³ От плит перекрытий и покрытий 25х0,22х7 Собственный вес ж/б балки Цементная стяжка толщ. 30 мм p=18 кН/м3 1х1х0,03х18 От стеновых панелей за вычетом оконных проемов толщ. 300 мм p=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=36² Табл.3

№	Нагрузки	Норматив.нагрузки		Коэф-т надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка кН
		На ед.площ кН/м²	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/ м³ Цементная стяжка толщ.25мм r = 18 кН/м³ : 0,025м х 18 кН/м³ Утеплитель – газобетон r = 1,15 кН/м³ толщ.150мм: 0,15м х 1,15 кН/м³ Пароизол.1сл.рубероида на битум, мастике: 0,01м х4кН/ м³  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 м² Табл.4

№	Нагрузки	Норматив.нагрузки		Коэф-т надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка кН
		На ед.площ кН/м²	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/ м³ Цементная стяжка толщ.25мм r = 18 кН/м³ : 0,025м х 18 кН/м³ Утеплитель – газобетон r = 1,15 кН/м³ толщ.150мм: 0,15м х 1,15 кН/м³ Пароизол.1сл.рубероида на битум, мастике: 0,01м х4кН/ м³  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 16ºС. 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 = kn 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 j = 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 j =18 град и с = 10кПа. Затем по jII находим коэффициенты Мv=0,43, Мq=2,73,Мс=5,31. Определяем соотношение L/H=48/20=2,4 и находим по табл. gс1=1,2 и gс2 =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 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.

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 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

Наименование слоя грунта	Глубина от поверхности, м	Мощность слоя, м	Е,МПа	Z, м	x=2Z/в	a	dzp=aхР0,МПа
1) Чернозем	1,85	1,85	4	-	-	-	-
2)суглинок желтый тугопластичный, непросадочный	3,35	1,5	11	-	-	-	-
	6,35	3,0	11	0,00 0,80 1,60 2,40	0,00 0,40 0,80 1,20	1,000 0,96 0,80 0,606	0,1518 0,1457 0,1214 0,092
3)глина бурая тугопластичная, непросадочная	10,55	4,2	16	3,20 4,00 4,80 5,60 6,40 7,20	1,60 2,00 2,40 2,80 3,20 3,60	0,449 0,336 0,257 0,201 0,160 0,130	0,0682 0,051 0,039 0,0305 0,0243 0,020
4)супесь средней плотности, непросадочная	16,25	5,7	3	8,00 8,80 9,60 10,40 11,20 12,0 12,80	4,00 4,40 4,80 5,20 5,60 6,00 6,40	0,108 0,091 0,070 0,066 0,058 0,051 0,040	0,0164 0,0138 0,0117 0,010 0,0088 0,0077 0,0061
5)песок средний,средней плотности.	20,02	3,8	33	13,60 14,40 15,20 16,00 16,80	6,80 7,20 7,60 8,00 8,40	0,030 0,026 0,022 0,019 0,015	0,0049 0,0039 0,0033 0,0029 0,0023

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