Основания фундамента промежуточной опоры моста

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство путей сообщения

Уральский государственный институт путей сообщения

Кафедра: «Путь и железнодорожное строительство»

Курсовой проект

Основания фундамента промежуточной опоры моста

Екатеринбург 2009 г.

Содержание

Исходные данные

Введение

1. Вычисление расчётных и нормативных значений характеристик грунтов

1.1 Удельный вес грунта

1.2 Удельный вес твёрдых частиц

1.3 Влажность

1.4 Влажность на границе текучести

1.5 Влажность на границе раскатывания

1.6 Модуль деформации

1.7 Вычисление расчётных значений удельного сцепления и угла внутреннего трения

1.8 Сводная таблица нормативных и расчётных значений характеристик физико-механических свойств грунтов

2. Расчёт фундамента на естественном основании

2.1 Выбор глубины заложения фундамента

2.2 Определение площади подошвы фундамента

2.3 Определение осадки основания

2.4 Определение крена фундамента и перемещение верха опоры

2.5 Определение положения равнодействующей

2.6 Расчёт основания по первой группе предельных состояний

3. Проектирование варианта фундамента на сваях

3.1 Выбор глубины заложения ростверка и длины свай

3.2 Определение несущей способности одиночной сваи

3.3 Определение количества свай в фундаменте

3.4 Расчёт свайного фундамента по предельным состояниям

3.5 Выбор механизма для погружения свай и определение проектного отказа

4. Технико-экономическое сравнение и выбор основного варианта фундаментов

Список литературы

Исходные данные

1. Расстояние между осями ферм В2=2,4м

2. Длина пролёта моста L=24м

3. Высота опоры h0=8м

4. Отметка дна водоёма - 71.50

5. Высокий горизонт воды - 75.00

6. Меженной горизонт воды - 72.50

7. Номер паспорта грунтовых условий № 13

8. Глубина размыва русла у опоры hр=0,9м

9. Постоянная вертикальная нагрузка от пролётных строений N=700кН

10. Временные вертикальные от подвижного состава Q=5200кН

11. Временные горизонтальные продольные от торможения подвижного состава T=520кН

12. Ветровые нагрузки и плечо их приложения относительно обреза фундамента.

· Продольные

1. На пролётное строение при наличии поезда W1=100кН, F1=9,1м

2. На опору W2=80кН, F2=6,8м

· Поперечные

1. На пролётное строение при наличии поезда W3=200кН, F3=11м

2. На опору W4=25кН, F4=6,8м

13. Ледовая нагрузка L1=1290кН

14. Плечо приложения нагрузки E=3,9м

Введение

Целью курсового проекта служит правильный выбор фундамента. Нужно выполнить проект основания и фундамента промежуточной опоры моста.

Система основания - фундамент должен иметь высокое качество, минимальную стоимость, наименьшую трудоёмкость и продолжительность строительства. Эти требования выполняются в результате вариантного проектирования.

В проекте рассматривается 2 варианта:

1. Фундамент на естественном основании мелкого заложения.

2. Свайный фундамент на забивных призматических железобетонных свай.

фундамент ростверк свая грунт

1. Вычисление расчётных и нормативных значений характеристик грунтов

Исследуем делювиальный коричневый суглинок.

1.1 Удельный вес грунта

Таблица 1

№
1	18,8	0,36	0,1296
2	19,3	-0,14	0,0196
3	20,0	-0,84	0,7056
4	18,6	0,56	0,3136
5	18,5	0,66	0,4356
6	19,8	-0,64	0,4096
N=6	19,16		2,0136

; ;

Вычисляем:

· Среднеквадратическое отклонение

· Коэффициент вариации

При к=n-1 определяем коэффициент :

· Показатель точности:

;

· Коэффициент надёжности

;

· Расчётные значения удельного веса грунта:

;

1.2 Удельный вес твёрдых частиц

Таблица 2

№
1	28,0	-0,46	-0,2116
2	27,5	-0,03	-0,0009
3	27,9	0,37	0,1369
4	27,6	-0,07	-0,0049
5	26,8	0,73	0,5329
6	27,4	0,13	0,0169
N=6	165,2	0,67	0,4693

; ;

Вычисляем:

· Среднеквадратическое отклонение:

· Коэффициент вариации:

· Так как то расчётные значения равны нормативным.

1.3 Влажность

Таблица 3

№
1	0,321	-0,021	0,000441
2	0,317	-0,017	0,000289
3	0,283	0,017	0,000289
4	0,304	-0,004
5	0,303	-0,003
6	0,276	0,027
N=6	1,804	-0,001

; ;

Вычисляем:

· Среднеквадратическое отклонение:

· Коэффициент вариации:

· Так как то расчётные значения влажности равно нормативному.

1.4 Влажность на границе текучести

Таблица 4

№
1	0,421	-0,039	0,00152
2	0,372	0,01	0,0001
3	0,39	-0,008	0,000064
4	0,357	0,025	0,00063
5	0,44	-0,058	0,00336
6	0,327	0,055	0,00303
7	0,37	0,012	0,00014
N=7	2,677		0,00884

; ;

Вычисляем:

· Среднеквадратическое отклонение:

· Коэффициент вариации:

· Так как то расчётные значения влажности на границе текучести равно нормативному.

1.5 Влажность на границе раскатывания

Таблица 5

1	0,263	-0,021	0,00044
2	0,248	-0,006	0,000036
3	0,226	0,016	0,00026
4	0,186	0,056	0,00314
5	0,273	-0,031	0,00096
6	0,248	-0,006	0,000036
7	0,252	-0,01	0,0001
N=7	1,696		0,00497

; ;

Вычисляем:

· Среднеквадратическое отклонение:

· Коэффициент вариации:

· Так как то расчётные значения влажности на границе раскатывания равно нормативному.

1.6 Модуль деформации

Таблица 6

№
1	5,4	2,857	8,16245
2	5,7	2,557	6,53825
3	7	1,257	1,58005
4	21,7	-13,443	180,714
5	4,8	3,457	11,9508
6	6,8	1,457	2,12285
7	6,4	1,857	3,44845
N=7	57,8		214,517

; ;

Вычисляем:

· Среднеквадратическое отклонение:

· Коэффициент вариации:

· Так как то расчётные значения влажности равно нормативному.

1.7 Вычисление расчётных значений удельного сцепления и угла внутреннего трения

Таблица 7

№	Р=0,1МПа	Р=0,2Мпа	Р=0,3Мпа
1	0,078	0,001	0,000001	0,113	0,004	0,000016	0,148	0,006	0,000036
2	0,081	-0,002	0,000004	0,121	-0,004	0,000016	0,162	-0,008	0,000064
3	0,082	-0,003	0,000009	0,118	-0,001	0,000001	0,155	-0,001	0,000001
4	0,079	0	0	0,117	0	0	0,157	-0,003	0,000009
5	0,078	0,001	0,000001	0,115	0,002	0,000004	0,145	0,009	0,000081
6	0,078	0,001	0,000001	0,113	0,004	0,000016	0,152	0,002	0,000004
7	0,08	-0,001	0,000001	0,125	-0,008	0,000064	0,157	-0,003	0,000009
n=7	0,556		0,000017	0,822		0,000117	1,076		0,000204

1. ; ; ;

2. ; ;

;

3. ; ;

;

В результате проверки установили, что все данные могут быть включены в дальнейший расчёт.

Таблица 8

№
1	2	3	4	5	6	7	8
1	0,1	0,078	0,01	0,0078	0,079	0,001	0,000001
2	0,1	0,081	0,01	0,0081	0,079	-0,002	0,000004
3	0,1	0,082	0,01	0,0082	0,079	-0,003	0,000009
4	0,1	0,079	0,01	0,0079	0,079	0	0
5	0,1	0,078	0,01	0,0078	0,079	0,001	0,000001
6	0,1	0,078	0,01	0,0078	0,079	0,001	0,000001
7	0,1	0,08	0,01	0,008	0,079	-0,001	0,000001
8	0,2	0,113	0,04	0,0226	0,117	0,004	0,000016
9	0,2	0,121	0,04	0,0242	0,117	-0,004	0,000016
10	0,2	0,118	0,04	0,0236	0,117	-0,001	0,000001
11	0,2	0,117	0,04	0,0234	0,117	0	0
12	0,2	0,115	0,04	0,023	0,117	0,002	0,000004
13	0,2	0,113	0,04	0,0226	0,117	0,004	0,000016
14	0,2	0,125	0,04	0,025	0,117	-0,008	0,000064
15	0,3	0,148	0,09	0,0444	0,154	0,006	0,000036
16	0,3	0,162	0,09	0,0486	0,154	-0,008	0,000064
17	0,3	0,155	0,09	0,0465	0,154	-0,001	0,000001
18	0,3	0,157	0,09	0,0471	0,154	-0,003	0,000009
19	0,3	0,145	0,09	0,0435	0,154	0,009	0,000081
20	0,3	0,152	0,09	0,0456	0,154	0,002	0,000004
21	0,3	0,157	0,09	0,0471	0,154	-0,003	0,000009
?	4,2	2,454	0,98	0,5428			0,000338



(МПа)

Уравнение прямой графика будет иметь вид:

;

Проверим справедливость уравнения:

; ;

Сходимость результатов свидетельствует о правильности вычисления удельного сцепления и угла внутреннего трения.

Вычисляем:

· Среднеквадратическое отклонение:

· Коэффициент вариации:

;

Вычисляем по второй группе предельных состояний значения угла внутреннего трения и удельного сцепления по формуле:

;

Вычисляем коэффициент надёжности по грунту по формуле:

;

Находим удельное сцепление и угол внутреннего трения по второй группе предельных состояний:

;;

Аналогичным образом вычисляем удельное сцепление и угол внутреннего трения по первой группе предельных состояний.

 ;

Вычисляем коэффициент надёжности по грунту по формуле:

11 ;

Находим удельное сцепление и угол внутреннего трения по второй группе предельных состояний:

;;

Вычислим характеристики необходимые для полной оценки свойств грунта:

1. Число пластичности:

2. Показатель текучести:

3. Коэффициент пористости:

4. Степень влажности:

Вычисляем предварительную проверку просадочности и набухаемости:

Так как 0,055<3 то грунт относится к глинистым ненабухающим грунтам.

2. Расчёт фундамента на естественном основании

2.1 Выбор глубины заложения фундамента

Глубина заложения фундамента определяется по инженерно - геологическим и гидрологическим условиям площади строительства и конструктивным особенностям сооружения. Отметку обреза фундамента назначают: на альватории 0,5 м.

В пределах водотока фундаменты закладываются не менее 2,5 м ниже уровня местного размыва дна у опор.

Глубина заложения фундамента по инженерно - геологическим условиям:

м

По гидравлическим условиям (местного размыва)

м

Для дальнейшего расчёта принимается глубина фундамента м от поверхности дна, что соответствует абсолютной отметке 68.10 м

2.2 Определение площади фундаментной подошвы

Геометрические размеры нижней части опоры в плоскости обреза фундамента составляют:

(см)

(см)

Высота фундамента:

(м)

Объём опоры:

где H - высота

- площадь верхнего и нижнего основания

(м)

Собственный вес опоры:

(кН)

Определяем минимально и максимально возможную площадь фундамента по конструктивным соображениям:

(1.7)

где - ширина и длина опоры в плоскости обреза фундамента

C = 0,3 до 0,5 м - уширение обреза фундамента в сторону от опоры

- высота фундамента

=30-предельный угол рассеивания напряжений в бетонной, бутобетонной

и бутовой кладке фундаментов мостовых опор

()

()

Вертикальная составляющая нагрузки на обрез фундамента при основном сочетании:

(кН)

Горизонтальная вдоль моста для расчёта площади подошвы:

(кН)

Основанием фундамента служит аллювиальный суглинок, мягкопластичный с физико-механическими характеристиками: МПа; ; МПа.

Требуемая площадь подошвы фундамента:

(1.8); ()

Условие выполняется:

Определяем размеры подошвы прямоугольного фундамента:

 (1.9);

(м) (м)

Эскиз фундамента

Определяем вес фундамента и грунта на его уступах с учётом взвешивающего действия воды:

(кН) (1.11)

(кН)

Вычисляем нагрузки, приведённые к центру тяжести подошвы фундамента:

(кН)

(1.14)

(кНм)

Определяем расчётное сопротивление грунта основания для расчёта по второй группе предельных состояний:

 (кПа)

Проверяем условие:

где R - Расчётное сопротивление грунта основанию

W - Момент сопротивления площади подошвы фундамента

Так как условие не выполняется изменяем размер подошвы фундамента в пределах площади определяемых условием 1.8.1. Принимаем длину подошвы фундамента 10м; ширину подошвы фундамента 5м. Отсюда следует, что площадь фундамента 50. Проверяем условие:

Условие выполняется с запасом, однако уменьшать площадь подошвы не следует, так как опрокидывающий момент создаст большой крен фундамента и опоры.

На глубине ниже 6,2м ниже подошвы фундамента залегает делювиальная глина, прочность которого больше чем опорного пласта: Угол внутреннего трения 21,2 градуса и условное расчётное сопротивление 0,419МПа.

2.3 Определение осадки основания

Размеры подошвы фундамента b=5м и l=10м. Глинистые грунты в пределах сжимаемой толще характеризуются величиной модуля деформации E=15 до 30 мПа. Практически несжимаемый скальный грунт залегает на глубине около 23,1м ниже подошвы фундамента, давление на основание значительно меньше сопротивления, поэтому расчёт осадки выполняем по схеме линейно-деформированного пространства.

где -среднее значение дополнительного вертикального напряжения в i-том слое грунта по вертикальной оси, проходящей через центр подошвы фундамента

h - Толщина слоя грунта

E - Модуль деформации слоя грунта

n - Число слоёв, на которые разбита сжимаемая толща основания.

Расчёт осадки основания ведём в табличной форме.

(кН)

Дополнительное давление на основание под подошвой фундамента:

(кПа)

Сжимаемая толща разбита по границам литологических разностей на слои мощностью hi<0,4*b м, hi=2м и n=2,4

Таблица 9

грунт	Z,м	Z+d,м
			кПа			кПа
суглинок	0	2,5	22	4,4	0	1	112		8300
	2	4,5	39,6	7,9	0,8	0,876	98	105		0,0202
	4	6,5	57,2	11,4	1,6	0,612	68	83		0,016
	6	8,5	74,8	15	2,4	0,419	46	57		0,011
	6,2	8,7	76,6	15,3	2,4	0,419	46	46		0,0009
глина	8	10,5	92,4	18,5	3,2	0,294	32	39	21400	0,0038
	10	12,5	110	22	4	0,214	24	28		0,0021
	12	14,5	127,6	25,5	4,8	0,161	18	21		0,0016
	14	16,5	145,2	29	5,6	0,124	14	16		0,0012
	16	18,5	162,8	32,6	6,4	0,099	12	13		0,001
	18	20,5	180,4	36,1	7,2	0,080	8	10		0,0007
	20	22,5	198	39,6	8	0,066	7	7,5		0,0006
	21,3	23,8	209,4	41,9	8,4	0,060	6	6,5		0,0003
	0,0594

В результате расчётов установлено суммарная величина осадки меньше предельной:

(см)

Условие соблюдается.

На схеме расчета осадки фундамента строятся эпюра напряжений в грунте от собственного веса, вспомогательная эпюра и эпюра уплотняющих напряжений.

2.4 Определение крена фундамента и перемещения верха опоры

Крен фундамента определяется от действия всех нагрузок при основном их сочетании, отдельно вдоль и поперёк моста, с учётом момента в уровне подошвы. Перемещение верха опоры моста определяется по формуле:

где h - расстояние от верха опоры до подошвы фундамента

I - расчётное значение крена

Полученное смещение не должно превышать предельной величины, вычисляемой по эмпирической формуле:

(кН)

(кН)

Момент от горизонтальных сил, действующих вдоль моста:

(кН)

Эксцентриситет приложения равнодействующей нагрузки:



В пределах сжимаемой толщи среднее значение модуля деформации и коэффициента Пуассона грунтов основания определяется по формулам:

(кПа)

Крен фундамента при действии горизонтальной составляющей нагрузки вдоль моста определяется:

здесь

Определяем перемещение верха опоры по формуле (1.21) и сравниваем с предельно допустимой величиной - формула (1.23):

Условие проверки не выполняется, так как перемещение верха опоры больше предельно допустимого. Необходимо увеличить площадь фундамента до максимальной либо глубину его заложения.

Аналогичным расчётом установлено, что при и что условие не выполняется. Увеличиваем глубину заложения фундамента до dn=5,5м, тогда dф=6м. По формуле (1.7) пересчитываем максимальную площадь, крен фундамента и проверяем условие.

()

(м) (м)

Условие выполняется на глубине 6м и для дальнейших проверок принимаем фундамент размерами: b=8м и l=16,8м.

2.5 Определение положения равнодействующей

Для оснований из нескальных грунтов под фундаментами мелкого заложения, рассчитывается без учёта заделки в грунт, должно быть проверено положение равнодействующей нагрузок по отношению к центру тяжести площади подошвы фундамента. При этом точка приложения равнодействующей не должна выходить за пределы ядра сечения подошвы фундамента r. Для основного сочетания нагрузок вдоль моста проверяется условие:

где е - эксцентриситет приложения равнодействующей

- радиус ядра сечения

При невыполнении условия следует увеличить ширину подошвы фундамента.

Радиус ядра сечения (м)

Так как изменилась площадь фундамента и глубина его заложения, то пересчитываем вертикальную составляющую нагрузки, приведённую к центру тяжести подошвы фундамента и момент вдоль моста:

(кН)

(кН)

Эксцентриситет приложения равнодействующей и проверка условия (1.29)

Условие проверки выполняется. Окончательные размеры фундамента исходя из требований расчёта по второй группе предельных состояний:

b=8м; l=16,8м; dф=6м

2.6 Расчёт основания по первой группе предельных состояний

В соответствии с требованиями СНиП 2.05.03-84 расчёт основания опоры моста по первой группе предельных состояний заключается в определении несущей способности основания, устойчивости конструкции против опрокидывания и сдвига подошвы фундамента.

Площадь подошвы А=134,4, момент её сопротивления относительно оси действия изгибающего момента:

Расчётные нагрузки, приведённые к центру тяжести подошвы при проверке несущей способности основания учитывая коэффициент надёжности и сочетаний:

(кН)

(кН)

(кН)

Расчётное сопротивление суглинка основания одноосному сжатию определяется по формуле:

(1.30)

(кПа)

Проверяем выполнение условий (1.16)

;

Условие выполняется, несущая способность основания обеспечена.

Определяем нагрузки при расчёте на опрокидывание и сдвиг по подошве фундамента:

(кН)

H1=572кН; M1=8496кНм - момент опрокидывающих сил относительно длинной стороны фундамента.

Момент удерживающих сил

Проверяем условие устойчивости сооружения против опрокидывания:

То же против сдвига по подошве:

Удерживающая сила

(кН)

(здесь f - коэффициент трения кладки фундамента о поверхность грунта); сдвигающая сила Qr=H1=572кН.

Проверяем условие:

Требования удовлетворены, опрокидывание опоры и сдвига подошвы фундамента по основанию при действии расчётных нагрузок не произойдёт. Вывод: Выбранные размеры фундамента мелкого заложения на естественном основании полностью удовлетворяет условиям расчёта по 1-ой и 2-ой группе предельных состояний.

3. Проектирование варианта фундамента на сваях

3.1 Выбор глубины заложения ростверка и длины свай

При наличии в литологическом разрезе пучинистых грунтов для опор мостов на суходолах необходимо предусмотреть мероприятия, предотвращающих влияние сил морозного пучения на свайный ростверк.

Подошва низкого ростверка опоры на акватории должна располагаться на 1,5м ниже уровня размыва дна и заглубляться в слой минерального грунта не менее чем на 0,5м ниже поверхности дна или уровня меженных вод. Толщина плиты ростверка должна обеспечить заделку верхних концов свай на глубину не менее половины периметра поперечного сечения призматических свай и 1,2м для свай диаметром 0,6м и более.

Определяем необходимую глубину заложения ростверка:

По инженерно-геологическим условиям:

м

По гидравлическим условиям (местного размыва)

м

Для дальнейшего расчёта принимается глубина фундамента м от поверхности дна, что соответствует абсолютной отметке 69.10м. Обрез ростверка располагаем на 0,5м ниже поверхности дна, т.е. абсолютная отметка обреза 69.50м, высота ростверка м. Минимальные размеры подошвы ростверка в плане, как и фундамента на естественном основании м, м.

При заглублении сваи в глину (по ГОСТу) - длина сваи 10м; сечение сваи 30см на 30см.

Назначаем длину и составляем расчётную схему сваи:

Глубина заделки в ростверк м

Мощность прорезаемых слоёв м

Глубина заделки острия в талько-хлритовые сланцы м

Требуемая длина сваи не менее 0,6+11,1+0,5=12,2м

По каталогу принимаю сваю марки С-13-35 длиной 13м сечением (35 на 35)см изготовляемой из бетона класса В25 и арматуры класса А111: 4 стержня диаметром 16мм.

3.2 Определение несущей способности одиночной сваи

Несущая способность сваи обуславливается сопротивлением грунта основания и сопротивлением материала сваи. Соответственно рассматривается 2 вида несущей способности: по грунту и материалу. В расчёт свайного фундамента принимается меньшая из этих величин. Оптимизация конструкции свайных фундаментов достигается при сближении величин несущей способности по грунту и материалу сваи.

Определяем несущею способность сваи по сопротивлению грунта:

(кН)

Расчётная нагрузка, допускаемая на сваю по сопротивлению грунта:

(кН)

Несущая способность по материалу сваи:



где - коэффициент продольного изгиба равный 1

- коэффициент условия работы равный 1

- коэффициент условий работы бетона равный 1

- расчётное сопротивление бетона по осевому сжатию

A - площадь поперечного сечения сваи

- коэффициент условий работы арматуры равны 1

- расчётное сопротивление сжатию арматуры

- площадь поперечного сечения арматуры

(кН)

Коэффициент использования прочности материала сваи и грунта основания:

3.3 Определение количество свай в фундаменте

где - расчётная вертикальная нагрузка на обрез ростверка

K - коэффициент, учитывающий влияние момента от горизонтальных

нагрузок на сваю

- 20кН/м3

- глубина заложения подошвы ростверка

a - минимальное расстояние между сваями

(кН)

штук

Принимаем в фундаменте 3 ряда свай вдоль моста по 4 сваи в ряду и конструируем ростверк.

3.4 Расчёт свайного фундамента по предельным состояниям

Определяем нагрузки от собственного веса ростверка, грунта на его уступах и свай:

(кН)

(кН)

(кН)

Расчётные нагрузки, действующие в уровне подошвы ростверка:

Вертикальная составляющая:

(кН)

Горизонтальная составляющая вдоль моста 572кН из п.1.5

Опрокидывающий момент внешних сил, действующий вдоль моста:

(кН)

Горизонтальная составляющая и момент поперёк моста:

(кН)(кНм)

Определяем расчётную нагрузку, передаваемую на крайние сваи:

- при действии нагрузки вдоль моста (относительно оси X)

(кН)

(кН)

(кН)

При действии нагрузки поперёк моста:

(кН)

Во всех случаях условия выполняются.

Проверяем несущею способность и деформативность оснований свайного фундамента как условного массивного.

Для этого определяем размеры и давление от веса условного фундамента при расчёте по первой группе предельных состояний.

Осреднённое расчётное значение угла внутреннего трения грунта:

где - расчётное значение угла внутреннего трения грунта i-го слоя

- мощность слоя

d - глубина погружения свай в грунт от его расчётной поверхности

Угол для определения границ условного фундамента:

Размеры в плане условного фундамента в направлении, параллельным плоскости действия нагрузки (вдоль моста):

(м)

то же в направлении перпендикулярном плоскости действия нагрузки (поперёк моста):

(м)

Площадь условного фундамента:()

Объём грунта в пределах условного фундамента:

()

Средневзвешенное значение удельного веса грунта в пределах условного фундамента, принимаемого с учётом влияния взвешивающего действия воды:

()

Усилие от веса грунта в объёме условного фундамента:

(кН)

Усилие от веса ростверка свай:

(кН)

Нормально составляющая усилия условного фундамента на основание:

(кН)

Горизонтальная составляющая внешней нагрузки вдоль моста, действующая в уровне обреза ростверка равна 572кН

Опрокидывающий момент относительно главной оси X условного фундамента в уровне расчётной поверхности грунта:

(кНм)

Вычисляется коэффициент пропорциональности, определяющий нарастание с глубиной коэффициента постели грунта, который расположен между подошвой условного фундамента и подошвой ростверка, как средневзвешенное по слоям грунта:

Коэффициент постели грунта в уровне подошвы условного фундамента:

Находим среднее и максимальное давление на грунт основания условного фундамента по формулам:

(кПа)

(кПа)

Вычисляем расчётное сопротивление осевому сжатию грунта основания условного фундамента:

(кПа)

Проверяем выполнение условий:

Несущая способность основания условного фундамента обеспечена.

Расчёт осадки свайного фундамента.

Для расчёта осадки свайного фундамента необходимо определить площадь подошвы условного фундамента при расчётных углах внутреннего трения такая площадь составит: ().

Нормальная и горизонтальная составляющие, опрокидывающий момент и условный фундамент определяется при коэффициенте надёжности равным единице:

(кН)

(кН)

(кН)

Расчётное сопротивление основания условного фундамента из глины для расчёта по 2-ой группе предельных состояний определяется по формуле

(кПа)



Имеется значительный запас, глина служит надёжным основанием, поэтому расчёт осадок условного фундамента с п. 2.56 СНиП 2.02.01-83 расчёт осадок условного фундамента допускается не выполнять.

Расчёт горизонтальных смещений головы свай и верха опоры.

Определяем расчётные значения горизонтальных перемещений и угол поворота головы свай при действии горизонтальных нагрузок вдоль моста.

Низкий ростверк прорезает слой слабого грунта, сваи погружены в относительно плотные и прочные грунты на глубину более 10d (d - сторона сечения сваи), зоны предельного равновесия в верхней части грунта, окружающего сваю, не образуется. В связи с этим выполняется одностадийный расчёт свай.

Поперечная сила и изгибающий момент, действующий на голову свай в уровне подошвы ростверка, определяются от горизонтальных нагрузок при коэффициенте надёжности равным единице и допущении их равномерно распределения между сваями:

(кН)

(кНм)

(кНм)

Коэффициент деформации:

где K - коэффициент пропорциональности

E - модуль упругости бетона

- условная ширина сваи

=3 - коэффициент условия работы

I - момент инерции поперечного сечения сваи

Приведённая длина сваи:

(м)

Определяем горизонтальное перемещение и угол поворота сечения свай от единичной горизонтальной силы и момента, приложенных в уровне поверхности грунта:

В связи с тем что сопряжение головы свай с ростверком жёсткое, поворот головы свай не возможен и на голову свай со стороны заделки передаётся момент, определяемый по формуле:

(кНм)

Горизонтальное перемещение головы свай:

(м)

Горизонтальное смешение верха опоры:

(м)

(см)

Условие расчёта по деформациям выполняется, горизонтальное перемещение головы свай и верха опоры не превысит предельно допустимой величины.

3.5 Выбор механизма погружения свай и определение проектного отказа

Для принятого типа свай необходимо выбрать молот или вибропогружатель, определить проектный отказ висячих свай. Отказ свай стоек не определяется, они должны погружаться до заданной глубины. Сведения о расчётной нагрузке, допускаемой на сваю в проектном отказе или заданной глубины погружения сваи, приводится в примечании к графической части проекта. Применение того или иного способа погружения свай зависит от вида грунта в геологическом строении площадки. Так ударный метод пригоден на любых грунтах, но наиболее эффективен при относительно плотных и глинистых маловлажных и песчаных грунтах. Вибропогружение эффективно при наличии рыхлых песчаных и супесчаных водонасыщенных грунтов; вибродавление в лидерные скважины рекомендуется при погружении в мягкопластичные, текучепластичные и текучие суглинки и глины.

Молот подбирается исходя из расчётной нагрузки, допускаемой на сваю, по минимальной энергии удара и коэффициенту применимости. В первом приближении выбрать дизель-молот или молот одиночного действия можно по отношению массы его ударной части к массе свай.

Тип вибропогружателя подбирается исходя из расчётной несущей способности сваи и отношения статического момента массы дебалансов и суммарной массы сваи, наголовника и вибропогружателя.

Проектный отказ сваи (величина осадки сваи от одного удара молота в конце забивки или при работе вибропогружателя в течении одной минуты) определяется по формуле:

где A - площадь поперечного сечения ствола сваи

- расчётная энергия удара молота

- коэффициент зависящий от материала

- коэффициент надёжности по грунту

M - коэффициент при забивке свай молотами ударного действия

- масса молота или вибропогружателя

- масса сваи или наголовника

- масса подбабка

- коэффициент восстановления удара

Если проектный отказ сваи меньше 0,002м, то следует предусмотреть применение для погружения свай молота с большой энергией удара, при котором отказ больше 0,002м.

Подбираем дизель-молот и определяем проектный отказ сваи при грунтовых условиях и расчётной нагрузке, допускаемой на сваю.

Свая погружается в аллювиальный суглинок, остриё в делювиальную глину. В первом приближении принимаем что масса ударной части дизель- -молота должна составить 1,25 массы сваи, т.е. 1,25*4,03=5т. Определяем необходимую минимальную энергию удара по формуле:

где а - коэффициент равный 25Дж/кН

По таблице технических характеристик подбираем трубчатый дизель-молот с воздушным охлаждением С-974, энергия удара которого соответствует минимальной. Производим проверку пригодности принятого молота по условию:

где =75кН - полный вес молота

=(40,3+4,03)кН - вес сваи, наголовника и подбабка

=35кН - вес ударной части молота

=2,5м - фактическая высота падения ударной части молота

- коэффициент применимости молота

По коэффициенту применимости молот проходит.

Определяем проектный отказ по формуле

м

4. Технико-экономическое сравнение и выбор основного варианта фундаментов.

Технико-экономическое сравнение выполняется упрощённым методом по показателям сметно-расчётной стоимости работ, необходимых для возведения фундамента. По каждому варианту подсчитывается объём основных работ с изображением необходимых эскизов и размеров.

Сметная стоимость работ рассчитывается по формуле:

где -сметные прямые затраты по работам, выполняемым на строительной

площадке

- накладные расходы, равные 16,5% от сметных прямых затрат

- поправочный коэффициент, учитывающий территориальный район строительства равным 1,13 для земляных работ и монтажа сборных железобетонных конструкций и 1,05 для устройства монолитных железобетонных конструкций и свайных работ

- коэффициент, учитывающий расход материалов, изделий и полуфабрикатов на конструктивный элемент

- стоимость материалов, изделий и полуфабрикатов (отпускная цена промышленности), определяемая по действующим прейскурантам оптовых цен 1,2 и 1,06 - коэффициенты, учитывающие соответственно заготовительно-складские расходы и плановые накопления.

Подсчёт объёмов работ, определение сметной себестоимости и трудозатрат, ведём в табличной форме (таблицы 4.1, 4.2, 4.3).

Таблица 10 Подсчёт объёмов работ

№ п.п.	Работы	Эскиз	Ед. изм.	Формула Подсчёта	Кол-во
ВАРИАНТ 1
1	Погружение стального инвентарного шпунта		т		73,4
2	Разработка грунта в котловане		м3	9,5*18,3*6,5	1130
3	Водоотлив		м3	9,5*18,3*(6,5+1)	1304
4	Устройство фундамента		м3	8*16,8*1,5+6,8*15,6*1,5	361
5	Гидроизоляция боковых поверхностей фундамента		м2	(8+16,8)*2*1,5+(6,8+15,6)* *2*1,5+16,8*1,5*2+3,8*1,5*2	203
6	Обратная засыпка пазух		м3	1130-361	769
ВАРИАНТ 2
1	Погружение стального инвентарного шпунта		т		28,3
2	Разработка грунта в котловане под ростверк		м3	5*8*0,9	36
3	Водоотлив		м3	5*8*(0,9+1,2)	84
4	Погружение свай на глубину до 13м		Шт.	3*4	12
5	Устройство ростверка		м3	3,8*6,8*0,4	10
6	Гидроизоляция боковых поверхностей ростверка		м2	(3,8+6,8)*2*0,4	8
7	Обратная засыпка пазух		м3	36-10	26

Список литературы

1. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений.

2. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты. - М.: Стройиздат, 1983. - 45с.

3. СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы.

4. Пособие по производству работ при устройстве оснований и фундаментов (к СНиП 3.02.01-83). - М.:Стройиздат, 1983. - 566с.

5. Справочник проектировщика. Основания, фундаменты и подземные сооружения. /Под ред. В.Е. Зубков. - М.:Стройиздат, 1985. - 479с.

Размещено на Allbest.ru

...