Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство морского и речного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Волжский государственный университет водного транспорта»

Заочное обучение

Факультет: К, Г и ЗОС

Кафедра теории конструирования инженерных сооружений

Проектирование основания подпорной стенки

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Инженерная геология и геомеханика»

Выполнил: студент группы ЗБС(б)-31 Д.М. Мемешкин

Проверил: А.М. Борисов

Н. Новгород 2018 г.



СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТА

3. ПОСТРОЕНИЕ ЭПЮРЫ ДАВЛЕНИЯ ГРУНТА ЗАСЫПКИ НА ПОДПОРНУЮ СТЕНКУ

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШИРИНЫ ПОДОШВЫ СТЕНКИ

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ РАВНОДЕЙСТВУЮЩЕЙ ВСЕХ СИЛ И ТОЧКИ ЕЕ ПРИЛОЖЕНИЯ

5.1 Эксплуатационный случай

6. ПОСТРОЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ЭПЮР НАГРУЗОК НА УРОВНЕ ПОДОШВЫ СТЕНКИ

7. ПРОВЕРКА ВОЗМОЖНОСТИ ВОЗВЕДЕНИЯ ПОДПОРНОЙ СТЕНКИ НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ

8. ПРОВЕРКА УСТОЙЧИВОСТИ ПОДПОРНОЙ СТЕНКИ НА ПЛОСКИЙ СДВИГ

9. РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ СТЕНКИ НА ГЛУБИННЫЙ СДВИГ

10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСАДКИ И КРЕНА ПОДПОРНОЙ СТЕНКИ

11. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА НА ЗАБИВНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СВАЯХ

11.1 Вариант ростверка с вертикальными сваями

11.2 Расчет ростверка с наклонными сваями

11.3 Размещение свай в поперечном ряду и в плане

11.4 Проверка принятой глубины забивки свай по условиям деформации основания условного массивного фундамента

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ



ВВЕДЕНИЕ

Целью курсового проектирования является приобретение навыков расчета и проектирования оснований гидротехнических сооружений.

Задачей курсового проектирования является закрепление знаний, полученных при освоении курса «Инженерная геология и геомеханика». Часть 2. «Инженерная геомеханика».



1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Вариант 65

1. Тип стенки - a

2. Ширина верхней грани bг=0,4 м

3. Удельный вес материала стенки

4. Глубина воды у стенки

5. Грунт основания - 18 - суглинок

5.1. Удельный вес твердых частиц

5.2. Удельный вес природного грунта

5.3. Природная влажность грунта

6. Возвышение стенки над уровнем акватории

7. Полезная нагрузка на кордоне

8. Глубина заложения подпорной стенки d=h1=0,6 м

9. Грунт засыпки - 4 - песок крупный.

9.1. Удельный вес твердых частиц

9.2. Удельный вес природного грунта

9.3. Природная влажность грунта

Схема подпорной стенки приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Схема подпорной стенки типа «а»



2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТА

По имеющимся исходным данным определяем физические характеристики грунтов основания и засыпки в зависимости от типа грунта.

1. Грунт основания (песок пылеватый):

Удельный вес сухого грунта (скелета) определяется по формуле:

Где - удельный вес природного грунта;

- природная влажность грунта.

Коэффициент пористости определяется по формуле:

,

Где - удельный вес твердых частиц;

- удельный вес сухого грунта.

Пористость грунта определяется по формуле:

,

где - коэффициент пористости.

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии определяется по формуле:

где - удельный вес воды;

- удельный вес твердых частиц;

- пористость грунта.

Число пластичности

=0,265-0,20=0,065 ,

==0,77

2. Грунт засыпки (песок крупный):

Удельный вес сухого грунта (скелета) определяется по формуле:

где - удельный вес природного грунта;

- природная влажность грунта.

Коэффициент пористости определяется по формуле:

где - удельный вес твердых частиц;

- удельный вес сухого грунта.

Пористость грунта определяется по формуле:

где - коэффициент пористости.

Степень влажности определяется по формуле:



где - удельный вес твердых частиц;

- удельный вес воды;

- коэффициент пористости;

- природная влажность грунта.

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии:

,\

где - удельный вес твердых частиц;

- удельный вес воды;

- пористость грунта.

По вычисленным характеристикам определяем окончательное название грунта засыпки и грунта основания.

Грунт основания слагает супесь пластичная, средней плотности

(0,12 < = 0,065< 0,07), пластичность(0,0 =0,77 1,0).

Грунт засыпки слагает песок средней крупности , плотный ( е=0,6 > 0,55), маловлажный (0 < Sr=0,32 <0,5).

Определяем расчетные значения механических характеристик грунтов.

1) Грунт засыпки (песок крупный маловлажный средней плотности).

Нормативные характеристики грунтов определяются по таблице П.5* [1] с помощью линейной интерполяции в зависимости от коэффициента пористости е = 0,6:

Удельное сцепление

Угол внутреннего трения

Модуль деформации грунта

где - нормативный коэффициент сцепления;

- нормативный угол внутреннего трения;

- нормативный модуль деформации грунта;

=1,5 - коэффициент надежности по удельному сцеплению для песчаных грунтов;

= 1,1 - коэффициент надежности по углу внутреннего трения;

= 1,05 - коэффициент надежности по модулю деформации.

2) Грунт основания (песок пылеватый, средней плотности).

Нормативные характеристики грунтов определяются по таблице П.6*[1] с помощью линейной интерполяции в зависимости от коэффициента пористости е = 0,69:

где - нормативный коэффициент сцепления;

- нормативный угол внутреннего трения;

- нормативный модуль деформации грунта;

=1,5 - коэффициент надежности по удельному сцеплению для песчаных грунтов;

= 1,1 - коэффициент надежности по углу внутреннего трения;

= 1,05 - коэффициент надежности по модулю деформации.



3. ПОСТРОЕНИЕ ЭПЮРЫ ДАВЛЕНИЯ ГРУНТА ЗАСЫПКИ НА ПОДПОРНУЮ СТЕНКУ

Эпюры бокового давления грунта засыпки строится на вертикальной плоскости, которая проходит по задней грани консоли подпорной стенки.

Для определения эпюры активного давления грунта засыпки воспользуемся теорией прочности Кулона-Мора.

Рассматривая равновесие элементарной грунтовой призмы получим величину давления через главные напряжения.

,

где - коэффициент активного давления грунта засыпки.

где - давление грунта в любой точке i-слоя, кПа;

- удельный вес грунта засыпки i-слоя;

- ордината точки, отсчитываемая от поверхности засыпки.

Эпюра бокового давления строится по трем точкам:

1) на уровне поверхности засыпки

,

где - полезная нагрузка на кордоне;

- коэффициент активного давления грунта засыпки;

2) на уровне грунтовых вод

,

где - возвышение стенки над уровнем акватории;

- удельный вес природного грунта;

- полезная нагрузка на кордоне;

- коэффициент активного давления грунта засыпки;

3) на уровне подошвы стенки

,,

где - коэффициент активного давления грунта засыпки;

- полезная нагрузка на кордоне;

- удельный вес природного грунта;

- возвышение стенки над уровнем акватории;

- удельный вес грунта засыпки;

hw = 6,5 - глубина воды у стенки.

Точка приложения равнодействующей бокового давления грунта относительно подошвы стенки определяется как частное от деления статического момента площади эпюры на площадь эпюры.

Эпюра активного давления грунта засыпки на подпорную стенку приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Эпюра активного давления грунта на подпорную стенку



Определяем составляющие эпюры давления грунта засыпки Еа1 - Еа4, приходящиеся на один погонный метр.

Равнодействующая бокового давления грунта определяется по формуле:

где

Определяем координаты центра тяжести площадей относительно подошвы подпорной стенки:

Координата равнодействующей давления относительно подошвы стенки определятся по формуле:



Проверка условия:

;

;

,



4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШИРИНЫ ПОДОШВЫ СТЕНКИ

Для определения ширины подошвы подпорной стенки воспользуемся формулой А.З. Зархи [1]:

,

где - равнодействующая бокового давления грунта;

- координата равнодействующей относительно подошвы;

- удельный вес материала стенки;

- удельный вес воды;

- глубина воды у стенки;

- возвышение стенки над уровнем акватории,

,

Принимаем ширину подпорной стенки



5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ РАВНОДЕЙСТВУЮЩЕЙ ВСЕХ СИЛ И ТОЧКИ ЕЕ ПРИЛОЖЕНИЯ

Расчет давления по подошве производится через величину равнодействующей всех сил.

Определение величины равнодействующей всех сил производится в общем случае для двух расчетных состояний: строительного и эксплуатационного.

В строительном случае учитывается лишь вес стенки. Считается, что производство строительных работ ведется «насухо».

В курсовой работе рассматривается эксплуатационный случай, учитывающий следующие нагрузки:

- собственный вес стенки с учетом взвешивающего действия воды для ее частей, расположенных выше и ниже уровня воды в акватории;

- вес засыпки за стенкой в пределах, ограниченной плоскостью А-А, проходящих через заданную грань стенки с учетом взвешивающего действия воды для соответствующих частей засыпки;

- боковое давление грунта засыпки Еа.

Для определения веса стенки и засыпки площадь их контура разбивается на элементарные фигуры. Вес каждой фигуры определяется умножением площади на удельный вес материала фигуры.

Расстояние от точки приложения равнодействующей от передней грани стенки определяется как частное от деления момента всех сил относительно линии пересечения подошвы и передней грани стенки на сумму всех вертикальных сил по формуле:

,

где - вес элементарной фигуры площадью , удельным весом и толщиной 1м,

;

xi - координата центра тяжести площади элементарной фигуры относительно передней грани подпорной стенки.

Определяем размеры элементов поперечного сечения стенки (рисунок 3):

,

,

,

,

,

,

,

,

5.1 Эксплуатационный случай

Схема разбивки поперечного сечения стенки на простые фигуры приведена на рисунке 3.

Определяем площади простых фигур:

,

,

,

,

,



,

,

,

,

,

,

,

,

,

Определяем координаты центра тяжести простых фигур относительно передней грани стенки в эксплуатационном случае (рисунок 4):

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,



Определение величины равнодействующей всех сил и координаты точки ее приложения в эксплуатационном случае приведено в таблице 1.

Таблица 1 - Определение величины равнодействующей всех сил и координаты точки ее приложения в эксплуатационном случае

№ элемента	Площадь элемента , м2	Удельный вес материала гi, кН/м3	Усилие Ni= ,кН	Координата xi, м	Момент
1	0,56	25	14	1,9	26,6
2	0,49	25	12,25	2,33	28,54
3	6,33	15,19	96,15	2,25	216,34
4	8,19	15,19	124,41	3,74	465,29
5	2,96	15,19	44,96	3,67	165,01
6	0,09	15,19	1,37	6,03	8,24
7	0,69	15,19	10,48	6,23	65,29
8	0,49	17,8	8,72	2,57	22,42
9	5,6	17,8	99,69	4,8	478,46
10	8,19	6,34	51,93	4,71	244,57
11	6,61	6,34	41,91	6,23	261,08
12	0,09	6,34	0,57	6,42	3,66
13	0,13	15,19	1,97	1,14	2,25
14	1,02	15,19	15,49	0,85	13,17

,

Проверка:

,

,

,

Определяем координату приложения равнодействующей силы Nэкс по формуле:

,

,

Определяем эксцентриситет приложения равнодействующей силы по формуле:

,

В результате выполненных расчетов получаем в эксплуатационном случае :

,

,

,

Рисунок 3 - Схема разбивки поперечного сечения стенки на простые фигуры в эксплуатационном случае



Рисунок 4 - Расположение центров тяжести простых фигур в эксплуатационном случае



6. ПОСТРОЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ЭПЮР НАГРУЗОК НА УРОВНЕ ПОДОШВЫ СТЕНКИ

Построение эпюр вертикальных давлений на уровне подошвы стенки производится для расчетного эксплуатационного случая. Кроме нагрузок, действующих по подошве, имеются нагрузки вне стенки q1 и q2, вызванные засыпкой и заглублением фундамента координаты эпюры напряжений определяется по формуле:

,

где Nэкс=523,92 кН - равнодействующая всех сил;

b=6,8 м - ширина подошвы;

eэкс=0,51 м - эксцентриситет приложения равнодействующей.

Определяем значение нормальных напряжений:

,

Соотношение краевых значений напряжений должно удовлетворять условиям:

,

,

Кроме вертикальной нагрузки действует горизонтальная нагрузка от засыпки.

В эксплуатационном случае строим эпюру сдвигающих нагрузок по подошве, которая имеет вид трапеции, ее краевые координаты определяются решением системы уравнений:

,

Выразим :

,

,

где k=2,64 - коэффициент.

Построение эпюры вертикального давления q1 от собственного веса засыпки и от полезной нагрузки q определяется за пределами подошвы для эксплуатационного случая.

Величина давления q1 определяется по формуле:

,

где - удельный вес природного грунта засыпки;

- возвышение стенки над уровнем акватории;

- удельный вес грунта засыпки во взвешенном состоянии;

- глубина воды у стенки;

- полезная нагрузка на кордоне.

Нагрузка q1 принимается полубесконечной и равномерно распределенной. Эпюра вертикального давления q2 от веса грунта перед стенкой в эксплуатационном случае рассчитывается по формуле:



,

где - удельный вес грунта основания во взвешенном состоянии;

d=h1=0,6 м - толщина грунта перед подошвой стенки.

Рисунок 5 - Эпюры контактных напряжений на уровне подошвы стенки

Эпюра нагрузки q2 считается полубесконечной и равномерно распределенной.

Соотношение напряжений обеспечивает надежное существование подпорной стенки.

Эпюры контактных напряжений на уровне подошвы стенки приведены на рисунке 5.



7. ПРОВЕРКА ВОЗМОЖНОСТИ ВОЗВЕДЕНИЯ ПОДПОРНОЙ СТЕНКИ НА ЕСТЕСТВЕННОМ ОСНОВАНИИ

Проверка возможности возведения подпорной стенки на естественном основании производится для эксплуатационного случая по расчетному давлению. Возможность возведения подпорной стенки определяется выполнением условий:

,

,

где - расчетное давление на основание,

,

где - коэффициент надежности;

- коэффициенты условий работы для пылеватых песков в основании, ;

- коэффициент надежности при

- безразмерные коэффициенты, определяемые по расчетному углу внутреннего трения грунта основания = 16,17о,

,

,

,



,

- удельный вес грунта основания с учетом взвешенного действия воды;

- осредненное значение удельного веса грунта засыпки,

,

b = 8,6 м- ширина подпорной стенки;

- глубина воды у стенки;

- расчетное значение коэффициента сцепления грунта основания;

- среднее напряжение на уровне подошвы стенки;

- краевые значения напряжений на подошву стенки, 126,62 кПа, .

Возведение подпорной стенки на данном основании возможно.



8. ПРОВЕРКА УСТОЙЧИВОСТИ ПОДПОРНОЙ СТЕНКИ НА ПЛОСКИЙ СДВИГ

Проверка производится для эксплуатационного случая. Устойчивость стенки обеспечивается при выполнении условия:

,

где - суммарное значение сдвигающих нагрузок;

- коэффициент условия работ для глинистого грунта в основании;

- коэффициент надежности по назначению сооружения II класса;

R - суммарное значение сил сопротивления, определяется по формуле:

,

где - нагрузка на основание в эксплуатационном случае;

- угол внутреннего трения грунта основания;

- расчетное значение коэффициента сцепления грунта основания;

- ширина подошвы стенки.

Проверяем условие:

,

,

Условие выполняется. Подпорная стенка устойчива на плоский сдвиг.



9. РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ СТЕНКИ НА ГЛУБИННЫЙ СДВИГ

Расчет выполняется для эксплуатационного случая. Устойчивость стенки на глубинный сдвиг обеспечивается при выполнении условия:

,

где - суммарное значение сдвигающих нагрузок;

- коэффициент условия работ для пылеватого песка в основании;

- коэффициент надежности по назначению сооружения II класса; стенка свайной фундамент железобетонный

- суммарное значение сил сопротивления сдвигу в основании стенки. Для определения Rc на участке сдвига с выпором применяем метод теории предельного равновесия.

Внецентренное положение нагрузки характеризуется появлением неравномерных напряжений в основании под подошвой стенки, поэтому действительный внецентренно загруженный фундамент заменяется эквивалентным, центрально нагруженным с приведенной шириной подошвы , определяемой по формуле:

.

где - ширина подошвы;

- значение эксцентриситета в эксплуатационном случае.

Задаемся углами наклона равнодействующей (, принимая их в долях от угла внутреннего трения грунта основания ():



.

В курсовой работе ручной расчет приводится для i = 3:

,

При определении сцепления грунта основания по своему действию принимаем тождественным приложению внешней равномерно распределенной нагрузке в виде нормального напряжения :

,

где - расчетное значение коэффициента сцепления грунта основания;
- угол внутреннего трения грунта основания.

Связь между углом наклона равнодействующей к вертикали и ориентировкой треугольника предельного равновесия определяется углом н (рисунок 6):

.

Определяем характеристики призмы обрушения АВСД. Линия АВ проводится под углом , линия ЕВ под углом :

.

Линия ЕС строится под углом между ЕС и горизонтальной поверхностью основания. Промежуточная зона II строится по уравнению логарифмической спирали, радиус кривизны которой определяется по формуле:

,,

где м - начальный радиус. Определяется по теореме синусов:

,

,

- показатель степени,

,

- угловая координата радиуса,

,

,

Линия СD проводится через точку С под углом к горизонтальной поверхности ЕD.

Определяем положение точки D на длине составляющей призмы обрушения:

,



Точка С находится на расстоянии и под углом
.

После определения очертания призмы обрушения АВСD находим веса Р1, Р2, Р3 ее отдельных зон (I, II, III) по формуле:

,

где - площадь i-ой зоны, определяется по формулам:

- удельный вес грунта основания во взвешенном состоянии. Определение веса зон призмы обрушения по формулам:

Силы сопротивления сдвига вычисляется по формуле:

,

где 

,

,

По найденному значению определяются значения и , по которым строится кривая несущей способности основания:

,

,

Эксплуатационное напряжение находится по формуле:

,

где - нагрузка на основание в эксплуатационном случае;
b = 8,6 м - ширина подошвы подпорной стенки.

Для построения криволинейной части участка II призмы обрушения делим его на четыре части и определяем значение угловых координат :

;

.

Определяем радиусы (ri) по формуле:



,

где yi - показатель степени для i-го участка, определяется по формуле:

,

,

,

,

,

,

,

Эпюры нагрузки и призмы обрушения при глубинном сдвиге приведены на рисунке 6.

Рисунок 6 - Расчетный случай глубинного сдвига (нагрузка и призма сдвига)

Определяем суммарную силу сопротивления по формуле:



,

где - принимается по результатам расчета на ЭВМ.

Компьютерный расчет приведен в таблице 2.

Проверяем выполнение условия:

,

кН.

Условие устойчивости на глубинный сдвиг выполняется.



10. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСАДКИ И КРЕНА ПОДПОРНОЙ СТЕНКИ

Расчет осадки и крена стенки ведется по второй группе предельных состояний, причем осадка и крен не должны превышать предельных состояний:

,

где , - расчетное значение осадки и крена соответственно;

, - предельно допустимые значения осадки и крена соответственно.

Для жестких сооружений высотой до 100 м принимают 0,2 м и 0,004.

Осадка основания стенки складывается из четырех составляющих:

,

где S1 - осадка подпорной стенки как центрально нагруженного фундамента,

,

где - коэффициент поперечного расширения, принимаемый для песчаных грунтов в основании стенки;

средняя нагрузка на подошву фундамента,

,



b = 8,6 м - ширина подошвы стенки;

- составляющая нагрузки на подошву стенки,

,

- составляющая давления на подошву стенки;

Е = 40000 кПа - расчетное значение модуля упругости грунта основания,

,

S2 - осадка, вызванная эксцентричностью приложения внешней нагрузки,

,

где - равнодействующая всех сил в эксплуатационном случае;

- значение эксцентриситета в эксплуатационном случае.

Знаки (+) и (-) относятся соответственно к передней (х=0) и задней (х=b) грани подпорной стенки:

,

S3 - осадка, вызванная действием нагрузки q* = q1+q2 , вычисляется по формуле:



где - безразмерный коэффициент, зависящий от ширины стенки, принимается по таблице 2 [1]:

,

Знаки «+» и «-» относятся соответственно при и :

,

,

- осадка подпорной стенки от сдвигающих напряжений , которая определяется методом послойного суммирования по формуле:

,

где - осадка i-го слоя;

- вертикальное напряжение в середине расчетного слоя, возникающее от дополнительной внешней нагрузки без учета собственного веса грунта основания, кПа;

- число слоев, на которые разделяется глубина сжимаемой толщи основания;

- толщина расчетного слоя, м;`

- коэффициент, принимаемый равным 0,8.

Расчет осадки методом послойного суммирования приведен в
таблице 3, где компоненты напряжений определены с использованием методов теории упругости.

Таблица 3 - Расчет осадки подпорной стенки от действия сдвигающей нагрузки

Координата	Ширина слоев основания, м	Напряжения от элементарных нагрузок, кПа	Суммарные напря жения, кПа	Толщина слоя,		Среднее нап ряжение	Осадка
	в долях от	при
			един.	дейст.	един.	дейст.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Передняя грань стенки при		0,086	0,313	5,08	0,318	6,45	11,53	0,774	0,00004541 0,00	16,65	0,000056
		0,86	0,272	4,41	0,315	6,48	10,89
								0,86		15,40	0,00006
		1,72	0,231	3,75	0,306	6,21	9,96
								1,72		13,25	0,0010
		3,44	0,167	2,71	0,274	5,56	8,27
								1,72		10,86	0,00084
		5,16	0,122	1,98	0,234	4,75	6,73
								1,72		8,75	0,00068
		6,88	0,090	1,46	0,194	3,93	5,39
								1,72		7,02	0,00054
		8,6	0,068	1,11	0,159	3,22	4,33
								1,72		5,62	0,00043
		10,32	0,053	0,86	0,131	2,6	3,46
								1,72		4,6	0,00035
		12,04	0,042	0,68	0,108	2,19	2,87
								5,16		3,09	0,00072
		17,2	0,023	0,37	0,064	1,29	1,66
Осадка
Задняя грань стенки при		0,086	-0,005	-0,08	-0,318	-6,45	-6,37	0,774	0,00004541 0,00	-10,28	-0,00036
		0,86	-0,044	-0,71	-0,315	-6,39	-7,1
								0,86		-9,4	-0,00036
		1,72	-0,075	-1,218	-0,306	-6,21	-7,42
								1,72		-8,66	-0,00067
		3,44	-0,108	-1,75	-0,274	-5,56	-7,31
								1,72		-7,53	-0,00058
		5,16	-0,112	-1,81	-0,234	-4,75	-6,56
								1,72		-6,3	-0,00049
		6,88	-0,104	-1,68	-0,194	-4,93	-5,61
								1,72		-5,18	-0,0004
		8,6	-0,091	-1,47	-0,159	-3,22	-4,69
								1,72		-4,26	-0,00033
		10,32	-0,081	-1,31	-0,131	-2,65	-3,96
								1,72		-5,24	-0,0004
		12,04	-0,066	-1,07	-0,108	-2,19	-3,26
								5,16		-3,58	-0,00083
		17,2	-0,041	-0,66	-0,064	-1,29	-1,95
Осадка

,

,

,

,

,



,

Определяем осадки основания подпорной стенки у передней и задней грани:

,

,

Крен подпорной стенки вычисляется по формуле:

м.

Расчетная осадка и крен подпорной стенки не превышает допустимых значений. Следовательно, эксплуатация подпорной стенки на данном основании возможна.

Эпюра осадок подпорной стенки приведена на рисунке 7.



Рисунок 7 - Эпюры осадок подпорной стенки



11. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА НА ЗАБИВНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СВАЯХ

Необходимо спроектировать свайный фундамент с низким ростверком с вертикальным и наклонными сваями. Выбор варианта расположения свай осуществляется по наименьшему количеству используемых свай.

Сваи по характеру передачи нагрузки на грунт относятся к висячему типу (сваи трения). В качестве свай используем железобетонные сваи квадратного сечения (300х300 мм). Глубину забивки свай hсв принимаем равной ширине подошвы стенки, округлив до большего целого значения:

hсв= 9 м.

Определяем длину свай:

.

11.1 Вариант ростверка с вертикальными сваями

Необходимое количество свай для свайного фундамента определяется расчетом на вертикальную и горизонтальную нагрузку, при этом принимается наибольшее из полученных значений. При расчете свай на вертикальную нагрузку на 10 пог.м. подпорной стенки, количество вертикальных свай для эксплуатационного случая определяется из условия:

,

где N = 838 кН - равнодействующая всех сил в эксплуатационном случае;

- несущая способность сваи на вертикальную нагрузку.

Несущая способность одиночных свай висячего типа принимается как наибольшая из двух вариантов несущей способности по грунту основания и по прочности материала свай.

Определяем геометрические характеристики сваи:

,

,

,

где А - площадь поперечного сечения сваи;

Iсв - момент инерции площади поперечного сечения сваи;

U - наружный периметр поперечного сечения сваи.

Несущая способность сваи по грунту основания определяется по формуле:

,

где - коэффициент условия работы сваи в грунте при a = 0,3 м;

- коэффициенты условий работы под нижним концом сваи и на боковой поверхности для забивных свай соответственно, принимаются по таблице П.10 [1]

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимается по таблице П.8 [1] для пылеватого песка в основании при
hсв= 9 м,



,

f - расчетное сопротивление i-ого слоя грунта по боковой поверхности сваи, принимается по таблице П.9[1] для пылеватого песка в основании при

средней глубине забивки сваи hср = hсв/2= 9/2 = 4,5 м,

,

=9,35

hсв = 9 м- глубина погружения нижнего конца сваи.

По прочности материала несущая способность сваи определяется по формуле:

,

где Rб - расчетное сопротивление сжатию торца железобетонной сваи, ,Rб = 20000 кПа.

Из двух значений для расчета выбираем минимальное значение несущей способности сваи . Определяем количество свай при действии вертикальной нагрузки для эксплуатационного случая:

,

При расчете свай на горизонтальную нагрузку на 10 пог.м подпорной стенки количество вертикальных свай определяется из условия:



,

где - равнодействующая бокового давления грунта;

- несущая способность свай на горизонтальную нагрузку,

,

где в = 2 - коэффициент пропорциональности для пылеватых песков в основании;

?r = 0,01м - расчетное перемещение головы сваи;

Еб = 2,6 107 кПа - модуль деформации железобетонной сваи;

l0 = 2,1 м - глубина заделки железобетонных свай в грунт, принимается для пылеватых песков по таблице П.11 [1].

Для ростверка с вертикальными сваями окончательно принимается наибольшее количество свай, n = 65свай.

11.2 Расчет ростверка с наклонными сваями

Выполняется для эксплуатационного случая. Угол наклона свай определяется из необходимости их работы на строительную и эксплуатационную нагрузки и назначается из соотношения:

- условие выполняется,

Г

де - угол наклона равнодействующей всех сил к вертикальной оси в эксплуатационном случае, град,



,

где - равнодействующая бокового давления грунта;

- равнодействующая вертикальных сил в эксплуатационном случае.

Равнодействующая всех сил R определяется по формуле:

,

Схема приложения эксплуатационных нагрузок приведена на рисунке 8.

Рисунок 8 - Схема приложения эксплуатационных нагрузок

Количество свай в эксплуатационном случае определяется как наибольшее из расчета на осевую и поперечную нагрузку аналогично случаю с вертикальными нагрузками.

Схема разложения равнодействующей сил на составляющие относительно оси сваи в эксплуатационном случае приведены на рисунке 9.



Рисунок 9 - Схема разложения равнодействующей на составляющие относительно оси сваи в эксплуатационном случае

Осевые () и поперечные ( силы, действующие на сваю, определяются по формулам:

,

,

Количество наклонных свай определяется, как наибольшее из расчета на осевую () и поперечную ( нагрузки аналогично случаю с вертикальными сваями:

,

,

Для ростверка с наклонными сваями принимаем наибольшее число свай .

Ростверк с наклонными сваями более экономичен, по сравнению с вертикальными сваями, поэтому используем его для проектирования подпорной стенки.



11.3 Размещение свай в поперечном ряду и в плане

Размещение свай в поперечном ряду производится с учетом следующих требований:

1. Расстояние между осями свай должно быть не менее 3а = 0,9 м и не более 6а = 1,8 м (где а = 0,3 м - сторона сваи).

2. Расстояние от оси крайнего ряда до грани ростверка должно быть не менее 1,5а = 0,45 м.

3. Сваи должны быть равнонагружены.

Для выполнения условия равнонагруженности свай расстояние между ними определяется графическим способом в следующем порядке:

1. Под подошвой сооружения строится эпюра нормальных напряжений . Нижняя кромка эпюры продлевается до пересечения с плоскостью подошвы (точка О).

2. Расстояние ОВ от точки пересечения до дальней кромки подошвы (точка В) делится пополам и находится центр полуокружности (точка Е) с радиусом проводится полуокружность.

3. Радиусом ОА из точки О проводится дуга до пересечения с полуокружностью (точка D). Из точка D проводится вертикаль до пересечения с ОВ (точка С).

4. Назначается количество свай в поперечном ряду по формуле:

,

где - ширина подошвы стенки.

Расстояние СВ делится на m равных частей.

5. Из полученных точек опускаются вертикальные линии до пересечения с полуокружностью, и определяются точки .

6. Из точки О проводятся радиусы до пересечения с плоскостью подошвы. Из точек пересечения опускаются перпендикуляры, делящие контактную эпюру на равновеликие площади.

7. Определяются положения центров тяжести равновеликих фигур, которые указывают положение свай.

Расстояние между сваями в продольном ряду определяется по формуле:

,

где - количество свай в продольном ряду,

,

= 60 - количество свай в секции.

Размещение свай в поперечном ряду приведено на рисунке 10.

Размещение свай в продольном ряду - на рисунке 11.

Рисунок 10 - Размещение свай в поперечном ряду



Рисунок 11 - Размещение свай в продольном ряду

11.4 Проверка принятой глубины забивки свай по условиям деформации основания условного массивного фундамента

Расчет кустовых свайных фундаментов под сооружениями по деформациям производится для условного массивного фундамента на естественном основании. Проверка правильности выбранной глубины забивки свай производится по условию:

,

где - интенсивность давления по подошве условного массивного фундамента. Уровень подошвы принимается на уровне нижних концов свай,

,

- максимальное и минимальное значения напряжений в основании подошвы стенки в эксплуатационном случае;

- удельный вес грунта основания во взвешенном состоянии;

- высота условного массивного фундамента;

- угол наклона свай;

- расчетное давление по подошве условного массивного фундамента,

,

где - коэффициенты условий работы для пылеватых песков в основании, ;

- безразмерные коэффициенты, определяемые в зависимости от расчетного угла внутреннего трения грунта основания,
;

- коэффициент надежности при

- ширина подошвы условного массивного фундамента,

,

- угол между вертикалью и прямой, соединяющей нижний конец крайней сваи с линией пересечения передней грани и подошвы подпорной стенки;

- удельный вес грунта основания с учетом взвешенных частиц воды;

- осредненное значение удельного веса грунта засыпки;

- глубина заложения подошвы условного массивного фундамента,

,



- коэффициент надежности;

- расчетное значение сцепления грунта основания.

Проверка условия:

,

,

Вывод: Условие выполняется. Прочность основания условного массивного фундамента обеспечивается, следовательно, эксплуатация подпорной стенки на свайном фундаменте возможна.

Схема условного массивного фундамента приведена на рисунке 12.

Рисунок 12 - Схема условного массивного фундамента (М 1:100)



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсовой работы определены размеры подпорной стенки и характеристики свайного фундамента с учетом действующих нагрузок в эксплуатационном случае, нормативов и стандартов.



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Инженерная геология и геомеханика: метод. указания к выпол. курс. работы для студ., обуч-ся по направ. подгот. 08.03.01 «Строительство» / сост. - М.В. Горохова, А.В. Иванов. - Н. Новгород : Изд-во ФГБОУ ВО «ВГУВТ», 2016. - 44 с.

2. Далматов, Б.И. Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений : учеб. пособие / Б.И. Далматов и др./ 3-е изд. - М. : Изд-во АСВ, 2006. - 428 с.

3. СП 22.13330.2011. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01 - 83* - Введ. 20.05.2011. - М. : ОАО «ЦПП», 2011. -161 с.

4. СП 23.13330.2011. Основания гидротехнических сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.02 - 85 - Введ. 20.05.2011. - М. : ОАО «ЦПП», 2011.

5. СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03 - 85. - Введ. 20.05.2011. - М. : ОАО «ЦПП», 2011. - 85с.

6. СП 50-101-2004. Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений - Введ. 01.01.2005. - М. : ФГУП ЦПП, 2005. - 130с.

7. СП 45.13330.2012 Свод правил. Земляные сооружения, основания и фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 3.02.01 - 87 - Введ. 01.01.2013. - М.: ОАО «ЦПП», 2012. - 139с.

8. СНиП 2.02.02 - 85. Основания гидротехнических сооружений - Введ. 01.01.1987. - М. : ГУП ЦПП, 2004. - 48с.

9. СНиП 3.02.01 - 87. Земляные сооружения, основания и фундаменты - Введ. 01.06.1988. - М. : ГУП ЦПП, 2001. - 120с.

Размещено на Allbest.ru

...