Расчет и проектирование оснований и фундаментов промышленных зданий (стр. 1 из 7)

Проектируем фундаменты и выполняем расчет оснований однопролетного одноэтажного промышленного здания с металлическим каркасом, с подвесным крановым оборудованием, с приямком. Длина здания 60 м, шаг колонн каркаса 12 м. Шаг торцевого фахверка 6 м. Остекление здания ленточное (от оси 1 до оси 6 включительно). Остекление торцевых стен не предусмотрено. Габаритная схема здания рис.1.

Параметры здания

Таблица 1

L, м	H, м	Hпр, м	Q, т	tвн, °С	Район строительства	Mt	S0, кПа	W0, кПа
24	16,8	-3,0	15	15	Тавда	62,4	1,0	0,30

L – ширина пролета; Н – высота пролета; Q – грузоподъемность кранов; tвн - расчетная среднесуточная температура воздуха в помещении; Мt – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур наружного воздуха за зиму в данном районе; Sо – снеговая нагрузка;

Wо – давление ветра.

Грунтовые условия заданы 4 разведочными скважинами, пройденные в непосредственной близости от углов проектируемого здания. Глубина расположения УПВ 0,8 м от уровня природного рельефа NL.

Характеристика грунтовых условий

Таблица 2

№ грунтовогослоя	Тип грунта	Обозн	Отметки устьев скважин и толщина слоев грунта; м.
№ грунтовогослоя	Тип грунта	Обозн	скв.165,4	скв.266,3	скв.364,9	скв.465,6
1	почвенно-растительный слой	ho	0,3	0,3	0,3	0,3
2	глина	h1	5, 20	5,00	5,30	4,90
3	суглинок	h2	1,70	1,95	1,50	1,70
4	глина	h3	Толщина слоя бурением до глубины 20 м не установлена

Показатели физико-механических свойств грунтов

Таблица 3

№ слоя	Тип грунта	n, т/м3	I, т/м3	II, т/м3	s, т/м3	W,%	WL,%	Wр,%
2	Глина	1,77	1,72	1,74	2,76	33	40,2	22,2
3	Суглинок	1,83	1,78	1,80	2,72	31,4	35,6	21,6
4	Глина	1,84	1,79	1,81	2,76	26,2	41,4	22,4

N слоя	Тип грунта	kf, см/с	E, МПа	cI, кПа	cII, кПа	jI, град	jII, град
2	Глина	2,5×10 –8	8,0	19	29	6	7
3	Суглинок	1,0×10 –7	6,0	9	14	13	14
4	Глина	2,8×10 –8	16	29,0	44	16	18

Состав подземных вод по данным химического анализа

Таблица 4

Показатель агрессивности воды-среды	Значение показателя
Бикарбонатная щелочность ионов HCO3, мг-экв/лВодородный показатель pHСодержание, мг/лагрессивной углекислоты CO2аммонийных солей ионов NH4+магнезиальных солей, ионов Mg2+щелочей, г/лсульфатов, ионов SO42–хлоридов, ионов Cl –	-3,8101536036190990

2. Определение нагрузок на фундаменты

Нормативные значения усилий на уровне обреза фундаментов по оси А от нагрузок и воздействий, воспринимаемых рамой каркаса

Таблица 5

Усилия и ед. изм.	Нагрузки
Усилия и ед. изм.	Постоянные (1)	Снеговые (2)	Ветровые (3)	Крановые (4)
Nn, кН	876,3	144,0	0	338,1
Mn, кН×м	-319,0	0	-503,8	-60,5
Qn, кН	-19,0	0	-66,2	-3,7

Нормативные значения усилий на уровне обреза фундамента для основных сочетаний нагрузок

Таблица 6

Усилия иед. изм.	Индексы нагрузок и правило подсчета
Усилия иед. изм.	(1) + (2)	(1) + (3)	(1) + (4)	(1) + 0,9 [(2) + (3) + (4)]
Nn, кН	1020,3	876,3	1214,4	1310, 19
Mn, кН×м	-319,0	-822,8	-379,5	-826,87
Qn, кН	-19	-85,2	-22,7	-81,91

Наиболее неблагоприятным является сочетание из постоянной (1) и всех кратковременных 0,9 [(2) + (3) + (4)] нагрузок.

Для расчетов по деформациям (γf = 1):

Ncol, II= Nn× γf = 1310,19 × 1 = 1310,19 кН

Mcol, II = Mn× γf = 826,87 ×1 = 826,87 кН×м

Qcol, II = Qn× γf = 81,91 × 1 = 81,91 кН

Для расчетов по несущей способности (γf = 1,2):

N col, I = Nn ×γf = 1310,19 × 1,2 = 1572,22 кН

M col, I = Mn ×γf = 826,87 × 1,2 = 922,24 кН×м

Q col, I = Qn ×γf = 81,91 × 1,2 = 98,29 кН

3. Оценка инженерно – геологических и гидрогеологических условий площадки строительства

Планово-высотная привязка здания на площадке строительства приведена на рис.2. (размеры и отметки в метрах). Инженерно-геологические разрезы, построенные по заданным скважинам, показаны на рис.3.1, 3.2

Вычисляем необходимые показатели свойств и состояния грунтов по приведенным в таблице 3 исходным данным. Результаты вычислений представлены в таблице 7.

Показатели свойств и состояния грунтов (вычисляемые).

Таблица 7

Тип грунта	d, т/м3	n,%	e	Sr	Ip,%	IL	I, кН/м3	, кН/м3	s, кН/м3	sb, кН/м3
Глина	1,33	51,81	1,075	0,84	18	0,60	16,85	17,05	27,04	8,21
Суглинок	1,39	48,89	0,956	0,89	14	0,60	17,44	17,64	26,65	8,51
Глина	1,45	47,46	0,903	0,80	19	0, 20	17,54	17,73	27,04	8,95

Плотность сухого грунта: d =n /(1 + 0,01×W)

Пористость: n = (1 – d /s) ×100%

Коэффициент пористости: e = n/(100 – n)

Степень влажности: Sr = W×s/(e×w), где w = 1 т/м3 – плотность воды

Число пластичности: Ip = WL – Wр

Показатель текучести: IL = (W – Wр) /(WL – Wр)

Расчетные значения удельного веса и удельного веса частиц:

I = I×gII = II×gs = s×g

Удельный вес грунта, расположенного ниже УПВ, с учетом взвешивающего действия воды:

sb =s-w) /(1+e), где w = 10 кН/м3 – удельный вес воды

Для определения условного расчетного сопротивления грунта по формуле (7) СНиП 2.02.01-83* принимаем условные размеры фундамента d1 = dусл = 2 м и bусл =1 м (п.1.3.4) и установим в зависимости от заданных геологических условий и конструктивных особенностей здания коэффициенты gc1; gc2; k; Mg; Mq; Mc.

Слой №2: Глина

По табл.3 СНиП 2.02.01-83* gc1 = 1,0 для (IL > 0,5); gc2 = 1 для зданий с гибкой конструктивной схемой; k = 1 принимаем по указаниям п.2.41 СНиП 2.02.01-83*. При jII = 7° по табл.4 СНиП 2.02.01-83* имеем Mg = 0,12; Mq = 1,47; Mc = 3,82.

Удельный вес грунта выше подошвы условного фундамента до глубины dw = 0,80 м принимаем без учета взвешивающего действия воды gII = 17,05 кН/м3, а ниже УПВ, т.е. в пределах глубины d = dусл - dw = 1,20 м и ниже подошвы фундамента, принимаем