Міністерство транспорту Російської Федерації
Федеральне агентство залізничного транспорту
САМАРСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ шляхів сполучення
Кафедра "Будівельні конструкції і матеріали"
Курсовий проект з дисципліни
"ПІДСТАВИ І ФУНДАМЕНТИ"
на тему: "Проектування фундаментів мілкого і глибокого закладення під проміжні опори мостів"
Виконала: студентка гр.264
Хайбрахманова Я.Р.
Прийняв: Травін А.В.
Самара 2009
Зміст
Введення
1. Вихідні дані
2. Проектування фундаменту мілкого закладення
2.1 Визначення мінімально можливої глибини закладення фундаменту і його висоти
2.1.1 Визначення глибини закладення фундаменту, який споруджується на водотоці
2.1.2 Визначення висоти фундаменту
2.2. Розрахунок підстави і фундаменту за першою групою граничних станів
2.2.1 Розрахунок по несучої здатності основи
2.2.1.1 Визначення розмірів підошви фундаменту h f, b і l
2.2.1.2 Визначення розрахункового опору грунту основи осьовому стиску
2.2.1.3 Визначення розрахункових навантажень на фундамент
2.2.2 Розрахунок фундаменту на стійкість проти перекидання
2.3 Розрахунок підстави і фундаменту за другою групою граничних станів
2.3.1 Визначення осідання основи фундаменту
2.3.2 Визначення крену фундаменту
3. Проектування фундаменту глибокого закладення
3.1 Визначення глибини закладення ростверку і його розмірів
3.2 Вибір довжини і розмірів поперечного перерізу паль
3.3 Визначення несучої здатності палі
3.4 Розміщення паль під підошвою ростверку
3.5 Визначення розрахункового навантаження на палю
4. Техніко-економічне порівняння варіантів фундаменту
Бібліографічний список
Введення
Метою даного курсового проекту є проектування фундаментів мілкого і глибокого (пальового) закладення під проміжні опори мостів.
Рис. 1.1. Конструктивна схема моста з жорстким фундаментом мілкого закладання під проміжну опору: УМВ - рівень меженних вод; NL - відмітка поверхні природного рельєфу; FL - відмітка підошви фундаменту; WL - відмітка рівня підземних вод; l - розрахунковий проліт
Рис. 1.2. Конструктивна схема моста з фундаментом глибокого закладення (пальових) з низьким жорстким ростверком під проміжну опору. УМВ - рівень меженних вод; l - розрахунковий проліт
1. Вихідні дані
Вихідними даними для виконання курсової роботи є:
- Інженерно-геологічні умови району будівництва, які приймаються за результатами раніше виконаної курсовою роботою з механіки грунтів;
- Фізико-механічні характеристики грунтів основи, чисельні значення яких приймаються за результатами раніше виконаної курсової роботи з механіки грунтів;
- Конструкція проміжної опори і фундаменту під неї приймаються за малюнками 2.1 та 2.2;
- Схема прикладання навантажень на проміжну опору і фундамент приймається за рисунком 2.3;
- Нормативні навантаження на проміжну опору і фундамент приймаються за таблицею 2.1;
- Розрахунковий проліт (l), висота опори (h оп), коефіцієнт для визначення і глибина розмиву грунту (h р) приймаються за таблицею 1.
2. Проектування фундаменту мілкого закладення
Конструкція фундаменту мілкого закладення і основні параметри, що її визначають, наведені на рис.2.1. Такі фундаменти проектуються монолітними з бетону класу не нижче В15.
2.1 Визначення мінімально можливої глибини закладення фундаменту і його висоти
Глибина закладення фундаментів визначається:
- Інженерно-геологічними умовами майданчика будівництва;
- Можливим розмивом грунту біля фундаменту при зведенні його в руслі річки (на водотоці.);
- Глибиною сезонного промерзання грунтів;
- Навантаженнями, переданими фундаментом на грунти основи.
Разом з тим, глибина закладення фундаменту повинна бути такою, щоб надійна і безпечна експлуатація споруди забезпечувалася при мінімальних витратах на зведення фундаментів.
Таблиця 1 Вихідні дані
Найменування параметра
Номер варіанта 0
Нормативне навантаження від власної ваги конструкцій прогонових будов G n пр.с., кН
2950
Нормативне навантаження від рухомого складу P n, кН
6860
Нормативна горизонтальна поздовжнє навантаження від гальмування або сили тяги Т n, кН
686
Номер варіанта 2
Розрахунковий проліт l, м
41
Висота опори h оп., М
6.4
Глибина розмиву грунту h р, м
0.5
Коефіцієнт М t
19
Виконання цієї умови, при заданої конструкції фундаменту, досягається за рахунок раціонального вибору найменшої (з можливих) глибини його закладення. При цьому слід враховувати, c углінок з показником текучості I L = 0.96 не можна брати в якості несучого шару. Такий грунт должн прорізатися фундаментом до шару надійного грунту-піску, який і приймається за що несе. В обраний несучий шар грунту фундамент повинен бути заглиблений не менше ніж на 0,5 м.
2.1.1 Визначення глибини закладення фундаменту, який споруджується на водотоці
За інженерно-геологічних умов майданчика будівництва
Виходячи з інженерно-геологічних умов мінімальна глибина закладення фундаменту d (рис.1.1) буде:
d = h ніс. сл. + 0,5 (2.1)
де h ніс. сл. - глибина підошви шару, що передує несе, м.
При можливості розмиву грунту фундамент мостова опора повинен бути заглиблений не менше ніж 2,5 м від дна водотоку після його розмиву розрахунковим паводком.
Виходячи з можливості розмиву грунту, глибина закладення фундаменту d (рис.1.1) буде:
d = h w + h p + 2,5, (2.2)
де h w - глибина водотоку (рис.1.1), м;
h p - глибина розмиву грунту, що приймається відповідно до табл.1, м.
d = 1,6 +0,5 +2,5 = 4.6 м
2. 1.2 Визначення висоти фундаменту
Висота фундаменту h f визначається як різниця відміток його підошви і обріза і знаходиться з виразу:
h f = d - d обр., (2.4)
де d - глибина закладання фундаменту, м; d обр. - відстань від умовної нульової позначки до обрізу фундаменту, прийняте рівним: h f = 4,6-0,5 = 4,1 для фундаментів, що зводяться на водотоці d обр = 0,5 м;
2. 2 Розрахунок підстави і фундаменту за першою групою граничних станів
Відповідно до п.7.5 [2], розрахунок підстави і фундаменту за першою групою граничних станів - це розрахунки з несучої здатності основи і стійкості фундаменту проти перекидання. Міцність і стійкість конструкцій жорстких фундаментів мілкого закладення за матеріалом забезпечується, як правило, виконанням конструктивних вимог при призначенні їх розмірів.
2. 2.1 Розрахунок по несучої здатності основи
2.2.1.1 Визначення розмірів підошви фундаменту h f, b і l
Розміри підошви фундаменту пов'язані з його висотою h f, виходячи з геометричних міркувань і Рис.2.1, наступними простими співвідношеннями:
b = b o + 2h f tg a; (2.5)
l = l o + 2h f tg a,
де b o і l o - ширина і довжина фундаменту в рівні обрізу, прийняті за рис.2.1, м.
Зі співвідношень (2.5) випливає, що при заданій висоті фундаменту розміри підошви можуть бути мінімальними при a = 0 і максимальними при a = 30 о. У першому випадку розміри підошви будуть збігатися з розмірами фундаменту по обрізу, а бічні грані будуть без уступів.
Однак основне вихідне умова для вибору розмірів підошви фундаменту - забезпечення надійної та безпечної роботи споруди (у даному випадку мосту). Для цього необхідно, щоб при дотриманні співвідношень (2.5) середній тиск р під підошвою фундаменту від зовнішніх навантажень не перевищувала б розрахункового опору грунту основи R, при цьому максимальне тиск p max не повинна перевищувати 1,2 R, а мінімальне p min не повинно бути розтягуючим, щоб не було відриву підошви від основи.
Виходячи з наведених вище міркувань і відповідно до вимог п.п. 7.7, 7.8 [2] будемо мати:
p £ R / g n;
p max £ 1,2 R / g n; (2.6)
p min ³ 0,
де p, p max, p min - середнє, максимальне і мінімальне тиск під підошвою фундаменту (рис.2.3), що визначаються за формулами, кПа:
p = N / A = N / (b * l); (2.7)
p max = N / A + M / W = N / (b * l) + T (h оп. + h f) / (l * b 2 / 6); (2.8)
p min = N / A - M / W = N / (b * l) + T (h оп. + h f) / (l * b 2 / 6); (2.9)
R - розрахунковий опір грунту основи осьовому стиску, що визначається за формулою (2.10), кПа;
g n - коефіцієнт надійності за призначенням споруди, що приймається равним1, 4;
N - сумарна вертикальна розрахункове навантаження на фундамент в рівні його підошви, яка визначається за формулою (2.18), кН;
Т - розрахункова горизонтальна поздовжнє навантаження від гальмування або сили тяги, яка визначається за формулою (2.13), кН;
W - момент опору площі підошви фундаменту відносно осі, яка проходить через центр ваги і паралельної довгій стороні фундаменту;
b, l - розміри підошви фундаменту, м;
h оп., h f - висота опори і фундаменту, м.
Таким чином, у загальному випадку для визначення розмірів підошви фундаменту потрібно спільне рішення рівнянь (2.5) - (2.9). Реалізація такого підходу досить трудомістка, оскільки призводить до необхідності вирішення громіздких рівнянь третього ступеня. У зв'язку з цим у практиці проектування завдання визначення розмірів підошви фундаментів вирішується більш простим способом - методом послідовних наближень.
Порядок вирішення наступний.
Перше наближення.
1. Визначаємо висоту фундаменту h f за формулою (2.4) при мінімально можливій глибині закладення d.
2. Визначаємо розміри підошви фундаменту за формулами (2.5) при a = 0, тобто найменші. Розміри підошви фундаменту пов'язані з його висотою h f, виходячи з геометричних міркувань і Рис.2.1, наступними простими співвідношеннями:
b = b o + 2h f tg a; (2.5)
l = l o + 2h f tg a,
де b o і l o - ширина і довжина фундаменту в рівні обрізу, прийняті за рис.2.1, м.
b o = 3,6 м;
l o = 10,8 м;
b = b o + 2 h f tg 0 = 8,33 м; (2.5)
l = l o + 2 h f tg 0 = 15,53 м;
2. За отриманими значеннями h f, b і l за формулою (2.10) визначаємо розрахунковий опір грунту основи осьовому стиску R.
У відповідності з обов'язковим додатком 24 [2] розрахунковий опір підстави з скельного грунту осьовому стиску R, кПа, під підошвою фундаменту мілкого закладання слід визначати за формулою:
R = 1,7 {R про [1 + k 1 (b - 2)] + k 2 g (d - 3)}, (2.10)
де R о - умовне опір грунту, кПа, рівне 147 кПа;
b - ширина підошви фундаменту, м;
d - глибина закладання фундаменту, м;
g - осереднені за верствам розрахункове значення питомої ваги грунту, розташованого вище підошви фундаменту; допускається приймати g = 19,62 кН / м 3;
k 1, k 2 - коефіцієнти, прийняті 0.08 та 2.5 відповідно.
R = 1.7 {147 [1 +0.08 (8.33-2)] +2.5 * 19.62 (4.6-3)} = 510.77 кПа;
3. За цим самим значенням h f, b і l за формулою (2.18) визначаємо сумарну вертикальну розрахункове навантаження на фундамент N.
У загальному випадку на фундамент проміжної опори мосту діють, в різних поєднаннях, 18 навантажень і впливів. Нормативні величини постійних і тимчасових навантажень від прогонових будов, наведені до опорних реакцій G n пр.с., P n і Т n, дані в табл.1. Їх розрахункові значення визначаються наступним чином:
G пр.с. = g f G n пр.с;. (2.11)
G пр.с. = 1.1 * 2950 = 3245 кПа;
P = g f (1 + m) P n; (2.12)
P = 1.18 * 0.28 * 6860 = 3457.44 кПа;
Т = g f (1 + m) Т n, (2.13)
T = 1.12 * 0.28 * 686 = 215.13 кПа;
де g f - коефіцієнт надійності за навантаженням, що приймаються, відповідно до п.2.10 [2], для постійних навантажень від власної ваги прогонових будов g f - 1,1; для тимчасових вертикальних навантажень від рухомого складу g f - 1,18; для тимчасових горизонтальних навантажень g f - 1,12;
(1 + m) - динамічний коефіцієнт до навантажень від рухомого складу, що приймається, відповідно до п.2.22 [2], рівним:
(1 + m) = 1 + 18 / (30 + l), (2.14)
де l - довжина завантаження, яка приймається рівною 2 l, м;
l - розрахунковий проліт мосту, приймає по табл.1, м.
Розрахункове навантаження від власної ваги опори визначається за формулою:
G оп. = G f А оп. H оп., (2.15)
Де g f - коефіцієнт надійності за навантаженням, що приймається g f = 1,1;
А він = p * 1,3 2 + 2,6 * 7,2 - площа поперечного перерізу опори (рис.2.1.), М 2;
h оп. - висота опори, прийнята згідно з табл.1, м.
А він = 24.03 м 2;
G оп. = 1.1 * 24.03 * 6.4 = 169.17 кПа;
Якщо фундамент закладено в пісках, при визначенні G ф.гр, необхідно враховувати зважувальне дію води на грунти і частини фундаменту, розташовані нижче рівня поверхневих (межових) вод. У цьому випадку формула прийме вигляд:
G ф.гр. = g f b l d g ср - g w h w, (2.16)
Де g f - коефіцієнт надійності за навантаженням, що приймається g f = 1,2;
b, l, d - розміри підошви фундаменту і глибина його закладення, м;
g ср - середня питома вага матеріалу фундаменту і грунту на його уступах, що приймається
g ср = 22,8 кН / м 3;
де g w - питома вага води, що дорівнює 10 кН / м 3;
h w - відстань від рівня межових або підземних вод до підошви фундаменту або верхньої межі несучого шару грунту, якщо він складний суглинками і глинами.
G ф.гр. = 1,1 * 8,33 * 15,53 * 4,6 * 22,8-10 * 4,6 = 14878,57 кПа;
Таким чином, сумарна вертикальна розрахункове навантаження на фундамент в рівні його підошви буде дорівнює:
N = G пр.с. + Р + G оп + G ф .. гр. (2.18)
N = 21750,18 кПа;
5. Використовуючи отримані значення N, h f, b і l за формулами (2.7) - (2.9) визначаємо p, p max, p min і перевіряємо умови (2.6).
Виходячи з наведених вище міркувань і відповідно до вимог п.п. 7.7, 7.8 [2] будемо мати:
p £ R / g n;
p max £ 1,2 R / g n; (2.6)
p min ³ 0,
де p, p max, p min - середнє, максимальне і мінімальне тиск під підошвою фундаменту (рис.2.3), що визначаються за формулами, кПа:
p = N / A = N / (b * l) (2.7)
p max = N / A + M / W = N / (b * l) + T (h оп. + h f) / (l * b 2 / 6); (2.8)
p min = N / A - M / W = N / (b * l) + T (h оп. + h f) / (l * b 2 / 6); (2.9)
p = 21750,18 / 8,33 * 15,53 = 168,14 кПа;
p max = 168,14 +215,13 * (6,4 +4,11) / (15,53 * 8,33 2) / 6 = 180,73 кПа;
p min = 155,55 кПа;
R - розрахунковий опір грунту основи осьовому стиску, що визначається за формулою (2.10), кПа;
g n - коефіцієнт надійності за призначенням споруди, що приймається равним1, 4;
N - сумарна вертикальна розрахункове навантаження на фундамент в рівні його підошви, яка визначається за формулою (2.18), кН;
Т - розрахункова горизонтальна поздовжнє навантаження від гальмування або сили тяги, яка визначається за формулою (2.13), кН;
W - момент опору площі підошви фундаменту відносно осі, яка проходить через центр ваги і паралельної довгій стороні фундаменту;
b, l - розміри підошви фундаменту, м;
h оп., h f - висота опори і фундаменту, м.
1. P £ R / g n;
168.14 £ 364.84
Вірно.
2. P max £ 1,2 R / g n;
180.73 £ 437.8
Вірно.
2. P min ³ 0
155.5 ³ 0
Вірно.
2. 2.2 Розрахунок фундаменту на стійкість проти перекидання
Розрахунок фундаменту на стійкість проти перекидання, згідно п.1.40 [2] полягає у перевірці умови
M u £ mM z / g n, (2.19)
де M u - момент перекидальних сил відносно осі можливого повороту (перекидання) проходить через точку О (рис.2.3.) та паралельної більшій стороні фундаменту, кН * м;
M z - момент утримують сил відносно тієї ж осі, кН * м;
m - коефіцієнт умов роботи, що дорівнює 0,8;
g n - коефіцієнт надійності за призначенням, прийнятий рівним 1,1.
Перекидаючий момент M u, визначається (рис.2.3.) За формулою:
M u = Т (h оп. + H f), (2.20)
Де Т - розрахункова горизонтальна поздовжнє навантаження від гальмування або сили тяги, яка визначається за формулою (2.13), кН;
h оп., h f - висота опори і фундаменту відповідно, м.
Утримуючий момент M z визначається (рис.2.3.) За формулою:
M z = Nb / 2, (2.21)
де N - сумарна вертикальна розрахункове навантаження на фундамент в рівні його підошви,
кН, що визначається за формулами (2.11) ¸ (2.18) при коефіцієнті надійності
g f = 0,9 для всіх постійних навантажень (G пр.с., G оп., G ф.гр.);
b - ширина підошви фундаменту, м.
Якщо умова (2.19) виконується, отже, стійкість фундаменту проти перекидання забезпечена, а його розміри достатні. Вони і приймаються як остаточні.
В іншому випадку слід збільшити ширину підошви фундаменту b в 1,1 M u / M z рази. За отриманою величиною b з співвідношень (2.5) знаходять соотвествующей висоту h f.
Визначені таким чином розміри фундаменту приймаються як остаточні, а розрахунок за першою групою граничних станів на цьому завершується, оскільки забезпечено дотримання умов (2.6) і (2.19), що гарантують безпечну і надійну роботу і підстави, і фундаменту.
M z = 21750,18 * 8,33 / 2 = 90589,5 кН * м;
M u = 215,13 * (6,4 +4,11) = 2261,02 кН * м;
2261,02 <65883,27
Вірно
2. 3 Розрахунок підстави і фундаменту за другою групою граничних станів
Відповідно до п.7.5 [2], розрахунок підстави і фундаменту по другій групі предель-них станів - це розрахунок по деформаціям.
Розрахунок підстави і фундаменту за деформаціями проводиться виходячи з умов:
а) s £ s u (2.22)
б) i £ i u,
де s - спільна деформація підстави і фундаменту (осаду) від зовнішніх навантажень, см;
s u - граничне значення спільної деформації основи і споруди (опади), прийняте рівним 15 см (Додаток 4 [3]);
i - крен фундаменту в поздовжньому напрямку;
i u - граничне значення крену фундаменту, прийняте (відповідно до п.1.47 [2]) рівним:
i u = (0,005 l) / (h f + h оп), (2.23)
де l - довжина меншого з прилеглих до опори прольотів, м;
h f і h оп - відповідно висота фундаменту і опори, м.
i u = (0.005 * ) / (4.11 +6.4) = 0.003
2. 3.1 Визначення осідання основи фундаменту
Осадка підстави s c використанням розрахункової схеми у вигляді лінійно деформовані-емого півпростору визначається методом пошарового підсумовування за формулою:
де b - Безрозмірний коефіцієнт, що дорівнює 0,8;
s zp, i - Середнє значення додаткового вертикального нормального напруження в i-м шарі грунту, однакову напівсумі зазначених напружень на верхній z i -1 і нижньої z i межах шару по вертикалі, що проходить через центр підошви фундаменту, кПа;
h i і Е i - Відповідно товщина і модуль деформації i-го шару грунту, м, кПа;
n - Число шарів, на які розбита стислива товща основи.
При цьому розподіл вертикальних нормальних напруг по глибині основи приймається у відповідності зі схемою, наведеною на рис.3.1.
Розрахунок виконується в наступному порядку.
1. Визначається сумарна вертикальна розрахункове навантаження N на фундамент в рівні його підошви за формулами (2.11) ¸ (2.18) при g f = 1,0 і (1 + m) = 1,0.
2. Визначається середній тиск р під підошвою фундаменту за формулою:
p = N / (b l), (2.25)
де b, l - розміри підошви фундаменту, що приймаються за результатами розрахунку за першою групою граничних станів, м.
2. Стисливу товщу підстави (рис.3.1) на глибину приблизно 3 b розбивають на елементарні шари товщиною h i ≤ 0,4 b, де b - ширина підошви фундаменту. Межі елементарних шарів повинні збігатися з кордонами шарів грунтів та рівнем підземних вод. Для полегшення розрахунків рекомендується приймати товщину елементарних шарів h i однаковою, а для того щоб їх межі збігалися з кордонами шарів грунту або рівнем підземних вод, слід зменшувати товщину тільки тих елементарних шарів, які примикають зверху до кордонів шарів грунту або до кордону підземних вод.
3. Визначаються додаткові вертикальні напруги в середині (по товщині) кожного елементарного шару за формулою:
s zp, i = a i p 0, (2.26)
де a i - Коефіцієнт, який приймається за табл.1 Додатки в залежності від форми підошви фундаменту, співвідношення сторін прямокутного фундаменту відноси тельной глибини z i, = 2 z i / b;
p 0 = p - s zg, 0 - додатковий вертикальний тиск на підставу (для фундаментів шириною b ³ 10 м приймається р 0 = р), кПа;
s zg, = g / d - Вертикальне напруження від власної ваги грунту на рівні підошви фундаменту, кПа;
Рис. 3.1. Схема розподілу вертикальних напружень у лінійно деформується півпросторі: NL - відмітка поверхні природного рельєфу; FL - відмітка підошви фундаменту; WL - рівень підземних вод; В, С - нижня межа стисливої товщі; d - глибина закладання фундаменту від рівня поверхні природного рельєфу; b - ширина фундаменту; Н с - глибина стисливої товщі; р - середній тиск під підошвою фундаменту; р 0 - додатковий тиск на основу; s zg і s zg, 0 - вертикальне напруження від власної ваги грунту на глибині z від підошви фундаменту і на рівні підошви; s zp і s z ð, 0 - вертикальне напруження від зовнішнього навантаження на глибині z від підошви фундаменту і на рівні підошви.
g / - Питома вага грунту, розташованого вище підошви фундаменту (під час закладання підошви фундаменту в пісках необхідно враховувати зважувальне дію води на грунти, розташовані нижче рівня поверхневих (межових) вод); в роботі дозволяється приймати за найбільшим значенням для грунтів, розташованих вище підошви, кН / м 3;
d - глибина закладання фундаменту, що приймається за результатами розрахунку по першій групппе граничних станів, м.
5. Визначаються вертикальні напруження від власної ваги грунту s zg на кордоні шару, розташованого на глибині z від підошви фундаменту за формулою:
де g i і h i - Відповідно питома вага і товщина i-го шару грунту.
Обчислення опади фундаменту s рекомендується виконати в табличній формі (табл. 2).
Таблиця 2
Номер елементарного шару, i | До побудови епюри s zp | До побудови епюр s zg і 0,2 s zg | ||||||||
z i м | z i = 2 z i / b | a i | s zp, i, кПа | E i, кПа | h i, м | s i, см | g i кН / м 3 | s zg, i, кПа | 0,2 s zg, i кПа | |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 10 | 11 | 12 |
1 | 2.5 | 0.4 | 0.975 | 163.94 | 25 * 10 3 | 2.5 | 1.6 | 19.4 | 138 | 27.6 |
2 | 5 | 0.6 | 0.903 | 151.83 | 25 * 10 3 | 2.5 | 1.5 | 19.4 | 186 | 37.2 |
3 | 7.5 | 0.8 | 0.866 | 145.6 | ||||||
22 * 10 3 | 2.5 | 1.6 | 20 | 239 | 47.8 | |||||
4 | 10 | 1.2 | 0.717 | 120.55 | 22 * 10 3 | 2.5 | 1.3 | 20 | 289 | 57.8 |
5 | 12.5 | 1.6 | 0.578 | 97.18 | 22 * 10 3 | 2.5 | 1.1 | 20 | 339 | 67.8 |
6 | 15 | 1.8 | 0.521 | 87.6 | 22 * 10 3 | 2.5 | 0.9 | 20 | 389 | 77.8 |
7 | 17.5 | 2.0 | 0.463 | 77.84 | 22 * 10 3 | 2.5 | 0.8 | 20 | 439 | 87.8 |
8 9 10 | 20 22.5 25 | 2.4 2.8 2.0 | 0.374 0.304 0.278 | 68.88 51.11 46.74 | 22 * 10 3 22 * 10 3 22 * 10 3 | 2.5 2.5 2.5 | 0.7 0.5 0.4 | 20 20 20 | 489 539 589 | 97.8 107.8 117.8 |
10.4 s zp, i - визначається за формулою (2.26); z i - відстань від підошви фундаменту до підошви i-го елементарного шару; n - кількість елементарних шарів, що лежать вище нижньої межі стисливого шару. Нижня межа стисливої товщі основи приймається на глибині z i = H c , Де виконується умова s z р, i = 0,2 s zg, i, тобто на перетині епюр s z р, i і 0,2 s zg, i . | ||||||||||
За результатами обчислень будуються епюри s z р, i, s zg, i і 0,2 s zg, i. Графічно знаходиться точка А перетину епюр s z р, i і 0,2 s zg, i, визначальна положення нижньої межі стисливої товщі. Визначається кількість шарів n =, що лежать вище нижньої межі стисливого шару і обчислюється повна осаду підстави s.
Після обчислення опади s перевіряється умова (2.22 а). 10.4 <15 Умови виконується.
2. 3.2. Визначення крену фундаменту
Крен фундаменту i при дії центровому навантаження визначається за формулою:
i = (1 - n 2) k e T n (h f + h оп) / [E (a / 2) 3], (2.27)
де Е і n - Відповідно модуль деформації (кПа) і коефіцієнт Пуассона грунту основи, який приймається рівним для грунтів: пісків і супісків n = 0,30; k e = 0.22;
Т = g f T n - розрахункова горизонтальне навантаження на опору в рівні її верху при g f = 1,0 і (1 + m) = 0,28 кН; h f і h оп - відповідно висота фундаменту і опори, м; а - сторона прямокутного фундаменту, паралельна площині дії моменту, м
i = (1-0.30 2) * 0.29 * 686 * 10,5 / (25000 (8.33 / 2) 3) = 0.00058
Після обчислення крену i перевіряється умова (2.22 б). 0.00058 <0.003.
3. Проектування фундаменту глибокого закладення
На водотоці, при його глибині до трьох метрів, проектуються, як правило, пальові фундаменти з забивними призматичними залізобетонними палями і низькими жорсткими ростверку з монолітного бетону класу не нижче В15.
У курсовій роботі, з метою скорочення обсягу, розглянуто розрахунок тільки за першою групою граничних станів, а саме розрахунок по несучій здатності грунту основи паль.
Пальові фундаменти і палі за несучої здатності грунтів основи розраховуються за формулою:
N св £ F d / g g = Р, (4.1)
де N св - розрахункове навантаження, що передається на палю, кН;
F d - несуча здатність палі (розрахункова несуча здатність грунту основи одиночної палі), кН;
g g - коефіцієнт надійності по грунту, що дорівнює 1,4;
Р - розрахункове навантаження, що допускається на палю, кН.
3.1 Визначення глибини закладення ростверку і його розмірів
Мінімальна глибина закладення низького ростверку на водотоці повинна бути такою, щоб його підошва розташовувалася нижче лінії місцевого розмиву грунту. Обріз низького ростверку розташовується так само, як обріз фундаменту мілкого закладання (див. п. 3.1.3). Мінімальна висота низького ростверку повинна бути не менше 1,5 м (h р ³ 1,5 м), при цьому зв'язок між розмірами підошви ростверку і його висотою така ж, як для фундаментів мілкого закладення і визначається співвідношеннями (2.5) при заміні h f на h p.
За остаточні розміри ростверку приймаються мінімальні, для яких задовольняються перераховані вище умови.
3. 2 Вибір довжини і розмірів поперечного перерізу паль
Мінімальна довжина палі визначається положенням підошви ростверку і покрівлі міцного грунту. Нижній кінець паль слід заглиблювати в міцні грунти, прорізаючи більш слабкі. При цьому заглиблення забивних паль в грунти, прийняті за основу під їх нижні кінці, має бути середньої крупності піщані, пилувато-глинисті грунти з показником текучості I L £ 0,1 - не менше 0,5 м, а в інші нескельних грунтах - не менше 1,0 м. Заглиблення паль у розмиваються і незрізної грунт повинно бути не менше 4 м.
У курсовій роботі рекомендується прийняти палі суцільного перерізу з розмірами 35 '35 см.
3. 3 Визначення несучої здатності палі
Несучу здатність F d висячої забивний палі суцільного квадратного перетину, що працює на вертикальне навантаження, слід визначати як суму розрахункових опорів грунтів основ під нижнім кінцем палі і на її бічній поверхні за формулою:
F d = RF + u S f i l i, (4.2)
де R - розрахунковий опір грунту під нижнім кінцем палі, кПа, що визначається; R = 1930 кПа
F - площа обпирання на грунт палі, яка приймається за площею її поперечного перерізу, м 2;
u - зовнішній периметр поперечного перерізу палі, м;
f i - розрахунковий опір i-го шару грунту основи на бічній поверхні палі, кПа, f 1 = 23;
l i - товщина i-го шару грунту (рис.4.1), що стикається з бічною поверхнею, м;
Розрахункове навантаження Р, що допускається на палю, визначається за формулою (4.1).
F d = 1930 * 0,1225 +1,4 (1 * 43 +1 * 43 +1 * 44 +1 * 44 +1 * 47) = 545,83 кН
Р = 545.83 / 1,4 = 389.88 кН
3.4 Розміщення паль під підошвою ростверку
Палі розміщуються під підошвою ростверку не менше ніж у три ряди, паралельному більшій стороні фундаменту. При цьому як кількість паль, так і відстань між осями їх крайніх рядів має бути найбільшими, при дотриманні конструктивних вимог.
3. 5 Визначення розрахункового навантаження на палю
Максимальне розрахункове навантаження на палю (максимально навантаженими, з урахуванням дії моменту, що викликається горизонтальної поздовжньої навантаженням від гальмування або сили тяги, є палі крайніх рядів) визначається за формулою:
N св = N / n ± T (h оп + h p) y / (S у i 2), (4.3)
де N, Т - відповідно сумарна вертикальна розрахункове навантаження на фундамент рівні підошви ростверку і горизонтальна поздовжня розрахункова на вантаження від гальмування або сили тяги, кН;
n - число паль у фундаменті;
у i - відстані від головних осей х і у (рис. 4.1б) до осі кожної палі, м;
у - відстань від головних осей до осі палі, для якої обчислюється навантаження, м.
Сумарна вертикальна розрахункове навантаження на фундамент в рівні підошви ростверку N визначається за формулою (2.18) з використанням раніше знайдених значень G пр.с., Р і G оп. Розрахункове навантаження від ваги ростверку і грунту на його уступах G р.гр. визначається за формулою (2.16) або (2.17) із заміною d на d p (рис.1.2 і рис.1.3). Розрахункове навантаження Т приймається рівною її раніше знайденому значення за формулою (2.13).
R = 510.77 кН;
G прс = 3245 кН
P = 3457.44 кН
G оп = 169.17 кН
T = 215.13 кН
N = 21750.18
n = 21750.18/389.88 = 56
N св = 21750.18/66 +215.13 (6.4 +1.7) * 1.0/16 = 129, 5 кН;
y = y 2; (S у i 2) = (y 1) 2 + (y 2) 2.
Умова (4.1) виконується і різниця між його лівою та правою частинами не перевищує 20%, розрахунок пальового фундаменту закінчується.
Після завершення розрахунків і остаточного визначення числа паль, їх довжини і розміщення під підошвою ростверку, підбирається (з конструктивних міркувань відповідно до п.7.23 [2]) арматура, що розташовується в його нижній частині в проміжках між палями. Площа поперечного перерізу стержнів арматури вздовж і поперек осі моста необхідно приймати не менше 10 см 2 на 1 пог. м ростверку.
4. Техніко-економічне порівняння варіантів фундаменту
Техніко-економічне порівняння варіантів фундаменту в курсовій роботі допускається проводити тільки за показником вартості будівництва.
Дані для підрахунку обсягів робіт беруть за кресленнями варіантів фундаменту. Одиничні вартості робіт можна приймати діючими нормативами.
Найменування робіт
Вартість одиниці, грн
Механізована розробка грунту з водовідливом
31068,704
Палі залізобетонні з забиванням із землі або риштовання
9653,36
Висновок: Порівнюючи два варіанти проектування фундаментів мілкого і глибокого закладення під проміжні опори мостів та враховуючи їх вартість та геологічні умови, ми прийшли до висновку, що більш економічним буде проектування пальового фундаменту.
Бібліографічний список
1. Власова С.Є. Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни "Механіка грунтів" для студентів спеціальностей 290900 "Будівництво залізниць, шлях і шляхове господарство", 291000 "Мости і транспортні тунелі" денної та заочної форм навчання .- Самара: СамГАПС, 2004.
2. СНиП 2.05.03-84 *. Мости і труби. -М.: Стройиздат, 1985.
2. СНиП 2.02.01-83. Підстави будівель і споруд. - М.: Стройиздат, 1985.
3. СНиП 2.02.03-85. Пальові фундаменти. - М.: Стройиздат, 1985.
5. Ухов С.Б. та ін Механіка грунтів, основи і фундаменти. - М., 1994.
6. Б.І. Долматов Механіка грунтів, основи і фундаменти. - Л.: Стройиздат,
Ленінградське відділення, 1988.
Додаток
Таблиця 1
Грунти
Коефіцієнт пористості
Умовне опір R 0 пилувато-глинистих (непросадного) грунтів основи, кПа (тс / м 2), в залежності від показника текучості I L
0
0, 1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Супіски при I p £ 5
0, 5
343 (35)
294 (30)