Железобетонный каркас одноэтажных промышленных зданий

Классификация фундаментов, возводимых для промышленных объектов

Строительство зданий и иных объектов промышленного назначения ведётся на фундаментах, проекции которых в целом повторяют конфигурацию элементов конструкций надфундаментных. С учётом этого существующие конструкции оснований принято подразделять следующим образом:

• Фундаменты, возводимые для массивных объектов (монументов, опор мостов). Они изготавливаются в виде нескольких отдельных массивов;
• В следующую группу включены фундаменты под единичные опоры, которые выполняются в следующих вариантах:
  • Отдельностоящие фундаменты под колонны промышленных зданий(иное наименование, столбовые);
  • Ленточные (общие для 2-ух и более колонн);
  • Плитные (безрёберные и ребристые);
  • Ленты перекрёстные;
• Стеновые фундаменты для строительства изготавливаются в версиях:
  • Отдельностоящих фундаментных столбов, обвязанных рандбалкой;
  • Стенок, выполненных ниже уровня поверхности в месте строительства (подземных). Наземная часть здания повторяет их конфигурацию.

Последние именуются стеновыми. Однако подобные промышленные фундаменты весьма часто именуются ленточными (из-за фактической конструктивной идентичности с данным типам конструкций).

Потребность в использовании ж/б определяется наличием в строящемся основании скалывающих либо растягивающих напряжений. Именно этим объясняется его применение при возведении сборных или гибких вариантов.

Преимущества и недостатки

Железобетонные каркасы незаменимы при сооружении высотных зданий, т.к. обладают отличной прочностью. При частном строительстве допустимо выбирать материалы с менее хорошими характеристиками. В связи с этим использование стального каркаса железобетонного при частном строительстве является экономически необоснованным.

Основные преимущества применения материала:

• высокая несущая способность;
• огнестойкость;
• длительная эксплуатация;
• малые эксплуатационные расходы;
• надежность конструкции;
• затраты на производство таких изделий намного ниже, чем на конструкции из камня или металла;
• длина пролетов позволяет создавать большие помещения без дополнительных опор (перегородок, колонн).

Недостатки материала:

• большая плотность;
• необходимость выдержки до приобретения прочности;
• высокая звуко- и теплопроводность;
• трудоемкость ремонтных работ, усиления конструкции;
• материал может покрыться трещинами из-за усадки и силовых воздействий.

Проектирование фундаментов одноэтажного промышленного здания каркасного типа

Страницы работы

Фрагмент текста работы

расчета по деформациям для расчета по несущей способности

Расчетные нагрузки на фундамент:

2. Сбор нагрузок на фундаменты от наземной части здания

Нагрузки от колонн Таблица 2

Единичная нагрузка, кН/м 2

Продольная сила сжатия,

Поперечная сила Q

Нагрузки от стен Таблица 3

Коэф ослаб нагр.

Расчетные нагрузки с учетом коэф. надежности по нагрузке

По I предельному состоянию (по деформационной способности ,k=1.2)

Продольная сила сжатия, N кН

Поперечная сила Q кН

По II предельному состоянию (по несущей способности, k=1)

Продольная сила сжатия, N кН

Поперечная сила Q кН

3. Подбор колонны.

Сечение 1: — пролет 30 м

— высота до верха колонны 14,4 м

Принимаем крайнюю двухветвевую колонну

Сечение 2: — пролет 18 м

— высота до верха колонны 16,2 м;14,4 м

Принимаем среднюю двухветвенную колонну и выше указанную двухветвевую колонну.

4. Привязка здания к строительной площадке.

Рассматриваем одноэтажное промышленное здание каркасного типа. Привязка здания ведется по инженерно-геологическому разрезу. Рельеф площадки, инженерно-геологические разрезы и конструктивная схема здания приняты согласно заданию курсового проекта.

5. Расчет фундаментов мелкого заложения.

5.1 Назначение глубины заложения фундамента

В качестве несущего слоя грунта принимаем I слой – песок мелкий. Мощность этого слоя – 2,5-3,5 м. По своим физико-механическим характеристикам он может служить естественным основанием. Т.к. грунт этого слоя непучинистый, то на глубину заложения фундамента не будет влиять глубина сезонного промерзания. В связи с этим определяем глубину заложения фундамента из конструктивных соображений.

5.2 Учет конструктивных особенностей здания

За основу берем ту колонну, которая заглубляется ниже.

5.3 Назначение размеров подколонника.

5.4 Определение формы и размеров подошвы фундамента

(из расчетов по I предельному состоянию)

1. Определяем сумму всех внешних нагрузок, действующих на обрез фундамента:

кН

2. Определяем расчетное сопротивление грунта R, в первом приближении приняв ширину подошвы фундамента равной ширине подколонника (b=bпк)

?c1 и ?cII – коэффициенты условий работы;

k – кэффициент, принимаемый равным 1, если прочностные характеристики грунта определены непосредственными испытаниями;

Мq, Mc, M? – коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения грунта;

kz – коэффициент, принимаемый равным: при b 10 м – kz=z/b+0.2 (здесь z=8 м);

?II – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяются с учетом взвешивающего действия воды), кН/м 3 ;

? ’ II – то же, залегающих выше подошвы;

b – ширина подошвы фундамента, м;

CII – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

d1 – глубина заложения фундамента, м;

db – глубина подвала, м.

Mq= кН/м 3

Mc= кПа

R= кПа

3. Определяем площадь подошвы фундамента по формуле:

м 2

4. Определяем размеры фундамента исходя из условия l/b=1,4

l=2.4*1.4= 3.3 м

Проверка: А=3,3*2,4=7,92 м 2 > 7,63 м 2

5. Определим расчетное сопротивление грунта R, приняв значение b, полученное расчетом:

Rиспр = кПа

Тогда исправленное значение площади будет равно:

испр=5,6 м 2 l=2,4 м; =2,4 м

6. Определим вес фундамента:

Gф = 25* = 100.4 кН

7. Определим вес грунта:

8. Определим суммарную нагрузку в уровне подошвы фундамента:

9. Определим max и min давления на основание от фактических нагрузок (с учетом веса фундамента и грунта на его обрезах) и сравним эти давления с расчетным сопротивлением грунта.

кН*м

ex = = м

Pср = (+277,43)/2 = 292,21 кН 3

Mc= кПа

R= кПа

3. ?ср=20 – 22 кН/м 3

м 2

4. м

l=2.4*1.4=3,34 3.4 м

Проверка: А=2,4*3,4=8,16 м 2 > 7,97 м 2

5. Расчетное сопротивление грунта R, приняв значение b, полученное расчетом

Rиспр = кПа

Тогда исправленное значение площади будет равно:

испр=7,1 м 2 принимаем: l=3,5 м; =2,2 м

6. Вес фундамента:

8. Суммарную нагрузку в уровне подошвы фундамента:

9. Определим max и min давления на основание.

+5,4*1,55+540*0,7= — 846,855 кН*м

ex = 846,855/2142,62= м

Pср = (+)/2 = кН 3 ;

hi — толща i-го слоя грунта, м.

Дополнительное давление на подошве фундамента определяют по формуле:

?zp,0=Pср — ?zg,0 , где Pср – среднее давление под подошвой фундамента, кН/м 2 ;

?zg,0 – природное давление под подошвой условного фундамента, кНм 2 ;

Дополнительное давление на кровле каждого элементарного слоя

Сфера использования

Фундаменты стаканного типа применяются при строительстве промышленных зданий каркасного типа

Фундаменты стаканного типа применяются в следующих случаях:

Рекомендуем к прочтению:Устройство ленточного фундамента и нормативные стандарты

• При строительстве промышленных зданий каркасного типа (с несущими колоннами).
• При монтаже многоярусных подземных гаражей.
• Также такие конструкции основания незаменимы при сооружении эстакад, мостов и установке высоковольтных ЛЭП.
• Согласно ГОСТ при строительстве компрессорных и конденсаторных на АЭС, а также при возведении машинных залов разрешено использовать только основания стаканного типа.
• Если необходимо соорудить каркасное здание большой протяжённости на сыпучих слоистых грунтах.
• При строительстве в сейсмоопасных районах.
• В соответствии с ГОСТом при строительстве каркасных промышленных зданий шириной пролёта 6-9 метров необходимо использовать только фундаменты со стаканами.

Возведение фундаментов стаканного типа, монтаж колонн в стаканы

Схема стаконного фундамента

Стаканный тип оснований отличается своей конструкцией, сложностью в монтаже и выдерживает большие граничные нагрузки.

Благодаря своей особенной конструкции в виде стакана, он используется для монтажа железобетонных или металлических колонн круглой и прямоугольной формы, отвечают требованиям ГОСТ 23972-80 по типу бетона, выбору строительных материалов, а также допустимым нагрузкам.

Фундамент стаканного типа – это разновидность столбчатого основания, используется для возведения промышленных зданий большой высоты и широких пролетов по секциям.

Основное преимущество – это возведение в строгом соответствии с ГОСТом и высокая прочность несущей конструкции. Недостаток – это стоимость, но она нивелируется другими техническими характеристиками основания.

Основная задача стаканного фундамента – это передача нагрузки от несущих перекрытий на подушку ленточного основания, причем делается это с помощью железобетонных опор, жестко установленных внутри стакана.

Верхняя кромка колонны также жестко соединяется с ленточной или сборной конструкцией ростверка, который может быть смонтирован даже на большой высоте от уровня почвы.

Фундамент стаканного типа: технические требования по ГОСТ 23972-80

Государственный стандарт союза сср фундаменты железобетонные для параболических лотков технические условия гост 23972-80

• Бетон марки не меньше М200 В2;
• Монтаж конструкций только после достижения необходимой прочности бетона;
• Уровень водопоглощения не более 5%, достичь показателя можно с помощью гидроизоляции;
• Жесткое армирование по всем поясам;
• Толщина бетонного слоя вокруг арматуры не менее 3 см;
• Толщина трещин в бетоне не более 0,1 мм;
• Полное удаление монтажных петель с помощью болгарки, удаление ударным методом строго запрещено;
• Арматуры в обнаженном виде в основании быть не должно.

Выбор, определяемый расчётом

На выбор конструктива фундамента при проектировании промышленных зданий сначала влияет тип основания, на который ему предстоит опираться. Оно может быть как естественным, так и искусственным (насыпным) и иметь разные несущие способности.

Согласно с результатами полученных изысканий, определяется тип и конструкционные особенности фундамента, материал его исполнения, размеры в сечении и глубина заложения.

Предельные состояния грунтов

Естественные и насыпные основания обязательно просчитываются по двум видам предельного состояния:

1. Деформациям – рассчитываются в любом случае. В расчётах учитывается совокупное действие нагрузок и влияние внешних факторов (например, грунтовых вод, способных ослабить прочность грунта).
2. Несущей способности. Такие расчёты производятся, когда есть опасность воздействия горизонтальных нагрузок – например, сейсмических, либо здание находится на скальном основании или в непосредственной близости с откосом и сместить положение фундамента невозможно. При проектировании подпорных стенок такой расчёт выполняется обязательно.

Кроме того, при проектировании необходимо предусматривать вероятность изменения гидрогеологии участка застройки не только в процессе исполнения работ, но и в будущем, при использовании здания. Проблемы могут вызваны:

• естественными колебаниями отметки зеркала подземных вод, как сезонных, так и многолетних;
• образованием верховодки (локализации поверхностной воды в пустотах грунта выше УГВ);
• техногенными изменениями, влияющими на уровень залегания подземной воды;
• степенью её агрессивности как по отношению к грунту, так и к материалам заглубляемых конструкций.

Гидрогеология

Возможные изменения гидрогеологической обстановки и вероятности подтопления на участке застройки должны оцениваться в процессе инженерных изысканий. Во всяком случае, для зданий I и II класса (жилые и общественные), это обязательно. При неблагоприятном развитии событий, проект сразу же предусматривает работы по укреплению грунта, дренажу и водопонижению, либо усиленной гидроизоляции (о способах гидроизоляции фундаментов читайте в статье).

Фундаменты под сборный железобетонный каркас

Фундаменты под сборный железобетонный каркас делаются в виде отдельных опор стаканного типа (рис.5, а и б), обеспечивающих жесткую заделку колонн. Сборные фундаментные балки изготовляются трапецеидального сечения шириной по верху 520, 500 и 300 мм и высотой 450 мм. При большей ширине нижней части стены укладываются две узкие балки рядом. Монолитные железобетонные балки в целях экономии бетона имеют тавровое сечение и опираются на уступ фундамента колонны. Верх фундаментной балки устанавливается на 50 мм ниже пола первого этажа.

Выбор размера и маркировка

Длина фундаментных балок должна подбираться в зависимости от расстояния между опорами фундамента. При расчетах необходимо учитывать запас на площадь поверхности ступени опорного столба. Площадь сечения и его тип следует выбирать от величины нагрузки на балку. При использовании типовых серийных изделий, можно использовать расчетную таблицу ГОСТа 28737–90, в которой приведены максимальные значения нагрузок для тех или иных фундаментных балок. Если же вы хотите использовать балки определенной длины, встанет необходимость выполнить расчет, или же, запросить его у завода изготовителя.

Маркировка выглядит следующим образом: «xБФхx», где «х» — это номера, а БФ — аббревиатура — балки фундаментные. Впереди стоящая цифра (от 1 до 6) означает тип и площадь сечения, а две последние — ее длину в дециметрах. Кроме этих обозначений, может указываться вид арматуры и марка ее стали, а также свойства бетона: устойчивость к агрессивным средам и влагостойкость.

Стальные колонны

Стальные колонны одноэтажных зданий имеют постоянное и переменное сечения по высоте. Кроме того, колонны делят на сплошного, сквозного и смешанного типов сечений. В смешанном типе колонн надкрановая часть имеет сплошное сечение (в виде одного профиля), а подкрановая – сквозное (в виде двух профилей, соединенных решеткой).

В зданиях бескрановых и с кранами грузоподъемностью до 200 кН высотой до 8.4 м применяют стальные унифицированные колонны постоянного сечения из сварных двутавров с высотой стенки 400 и 630 мм (, б). В бескрановых зданиях высотой Н = 9.6 – 18 м используют колонны двухветвевые ().

В зданиях высотой 10.8 – 18.0 м, оборудованных кранами грузоподъемностью до 500 кН используют унифицированные двухветвевые колонны ступенчатого очертания, состоящие из двух частей: подкрановой (решетчатой) и надкрановой (из сварного двутавра) (рис.2).

Для зданий, имеющих высоту более 18 м и оборудованных кранами грузоподъемностью 750 кН и более, стальные колонны проектируют индивидуально.

Двухветвевые колонны по типам сечения ветвей проектируют в трех вариантах:

1. При ширине сечения до 400 мм – наружная и подкрановая ветви из прокатных швеллера и двутавра, соответственно;

2. При ширине сечения 400 – 600 мм – наружная ветвь из гнутого швеллера, подкрановая – из прокатного двутавра;

3. При ширине сечения более 600 мм – наружная ветвь из

гнутого швеллера, подкрановая — из сварного двутавра.

Надкрановая часть колонны проектируется из сварного двутавра с высотой стенки 400 мм в крайних и 710 мм – в средних колоннах.

б в

а – для бескрановых зданий высотой до 8.4 м;

б — для бескрановых зданий высотой 9.6 -18 м;

в – для зданий с опорными мостовыми кранами грузоподъемностью до 200 кН;

г — средняя колонна

постоянного сечения из сварных двутавров для зданий с мостовыми опорными кранами

Рис. 1. Стальные колонны постоянного сечения

Для соединения ветвей сквозных колонн применяют решетки различного очертания: треугольные, раскосные, крестовые и полукрестовые. Решетку устраивают двухплоскостной, из прокатных уголков. Для восприятия действующих в горизонтальной плоскости моментов решетка усиливается диафрагмами, расположенными через четыре раскоса по высоте.

а б

Рис. 2. Стальные двухветвевые колонны:

а – средняя колонна с проходом вдоль подкранового пути;

б — типы колонн для зданий с мостовыми опорными

кранами грузоподъемностью 100 – 500 кН

Решетчатая часть колонны завершается одноплоскостной траверсой, соединяющей ее ветви с надкрановой частью, которая выполняется из сварного двутавра.

Сплошные колонны применяют при центральном сжатии или при малых эксцентриситетах продольной силы. Чаще используют колонны сквозного сечения, требующие меньшего расхода металла, хотя они и более трудоемки в изготовлении.

В зданиях с кранами тяжелого режима работы и при их двухъярусном расположении, а также при пролетах, со стороны которых предусматривают расширение цеха целесообразно применять раздельные колонны, позволяющие усиливать подкрановую ветвь (например, при увеличении грузоподъемности крана), не нарушая конструкции покрытия (рис.3).

Рис. 3. Раздельные колонны:

а – при расширении здания;

б – при низко расположенных тяжелых кранах

Устройство ленточного, бутового и бутобетонного фундамента дома

Как устраиваются ленточные фундаменты зданий?

Устройство ленточного фундамента дома представляет собой непрерывные подземные стены или железобетонные перекрестные балки. В разрезе ленточный фундамент представляет собой прямоугольник. Ширина ленточных фундаментов под наружные стены зависит от качества грунтов. Она должна быть не меньше толщины стены и не менее 40-50 см, если фундамент изготавливают из бута, кирпича или шлака. Оптимальной при устройстве ленточного фундамента является ширина, на 5 см превышающая толщину стены со штукатуркой.

Каким должно быть сечение ленточного фундамента дома?

Прямоугольное сечение фундамента по высоте допустимо лишь при небольших нагрузках на фундамент и достаточно высокой несущей способности грунта, во избежание появления растягивающих и скалывающих напряжений в выступающих частях фундамента и образования в них трещин.

Когда выполняются бутовые фундаменты зданий?

Устройство бутового фундамента рекомендовано для зданий со стенами из кирпича, керамических камней и других мелкоштучных материалов. Для таких стен требуется непрерывная опора на всем протяжении. Важной предпосылкой для выбора этого вида фундамента является наличие бутового камня как местного материала. При необходимости заглубления подошвы фундамента более чем на 70 см в нижней части рекомендуется устраивать подушку из крупного песка, гравия или щебня. Песчаные подушки не следует применять в макропористых грунтах. Во влажных грунтах песчаные подушки необходимо устраивать ниже глубины промерзания грунта.

Когда делают бутобетонные фундаменты при строительстве зданий?

Устройство бутобетонного фундамента рекомендовано в тех случаях, когда требуется более высокая несущая способность конструкции. Бутобетонная кладка состоит из бетона с добавлением 15-20% бутового камня (изюма). Она менее материалоемкая и не требует повышенного расхода цемента.

Как устанавливается неармированный фундамент дома?

При устройстве такой конструкции на дно траншеи или на песчаную подушку укладывают наиболее крупные постелистые бутовые камни. Промежутки между ними заполняют щебнем. После укладки первого ряда заливают раствор слоем в 15-20 мм. По этому слою укладывают второй ряд камней так, чтобы они перекрывали швы нижележащего ряда. Камни следует устанавливать плотно, добиваясь их устойчивого положения. Нельзя подсыпать под камни щебенку, так как она при эксплуатации измельчается, что может повлечь за собой разрушение фундамента. После укладки очередного ряда промежутки между камнями следует заполнить щебнем и раствором.

Дополнительные расчеты фундаментов для металлических колонн

Также проводится дополнительный расчет под существующие и перспективные геодезические изыскания. Для правильного обеспечения геодезии проводится контроль анкерных соединений, а именно высотное расположение их головок. Для этого используются шаблоны или кондуктор.

Шаблон – это металлическая плоская рама с готовыми гнездами для болтовых соединений. Они соединяются на опалубке с основными осями фундамента, затем закрепляются. Для получения более точных данных, на колонне изначально указывается уровень установки шаблона с целью контроля степени его смещения.

Анкера шаблона рекомендуется приварить к арматуре колонны, чтобы устранить вертикальное смещение во время крепежа конструкций. После заливки бетоном основания колонны, проводится первичный контроль над месторасположением шаблона и при необходимости делается корректировка еще до того, как бетон застынет.

Сейчас, увеличения прочности каркаса основания для стальной колонны достигают с помощью соединения стали и размещения в специальных колодцах. Такие углубления изначально предусматриваются в чаше основания, оно постоянно остается открытым, и бетоном не заливается на первом этапе строительства. Только, когда болт будет установлен, зафиксирован и его расположение точно замерено, тогда колодец закрывают.

Использование и функции

Данные типы конструкций преимущественно используют при сооружении стен для промышленных зданий, так как они способны выдержать вес бетонной стены высотой до 25 м, либо кирпичных стен высотой 15 м. Сооружение таких зданий подразумевает использование технологии каркасного строительства.

Методика возведения представляет собой устройство отдельно стоящих фундаментов для внутренних и наружных стен. Именно для их строительства применяют железобетонные фундаментные балки, которые скрепляют каркас всего основания. Применение данного материала увеличивает жесткость конструкции и скорость ее сооружения.

Железобетонные балки обладают очень долгим сроком службы

Фундаментные балки обладают следующими неоспоримыми преимуществами:

• прочность;
• морозостойкость;
• длительный срок службы;
• отличная влаго- и теплоизоляция;
• устойчивость к коррозии.

Так возведение промышленных зданий требует прочной опоры, то необходимо выполнение расчетов статического и, возможно, динамического давления на фундамент.

Из-за повышенных требований к устойчивости для постройки зданий с использованием фундаментных балок необходима разработка проекта со всеми требующимися чертежами. Применяются балки также и для сооружения зданий в районах с высокой сейсмической активностью.