Проект фундамента промежуточной опоры

 

 

 

- расчетное сопротивление  грунта основания, кПа, определяемое  по формуле: 

 

 

 где - условное сопротивление грунта, кПа; , – коэффициенты зависящие от вида грунта; - ширина подошвы фундамента, ;

 – глубина заложения  подошвы фундамента ниже линии  размыва, 

- приведенный  расчетный удельный вес грунта, расположенного выше подошвы  фундамента, , определяемый по формуле:

 

 

Где - расчетный удельный вес отдельных геологических слоев грунта, , без учета взвешивающего действия воды; – мощность отдельных геологических слоев грунта в пределах глубины заложения подошвы фундамента, м; , – коэффициенты зависящие от вида грунта

 

 

 

=159,850

 

 

 =3,74%% - условие выполняется

 

2.5.5 Проверка давления на подстилающий слой

 

Проверку производить  не нужно, т.к. под несущим слоем  грунта залегает более прочный слой, условное сопротивление которого R₀ = 294 кПа больше, чем у несущего слоя.

2.6 Расчёт фундамента на устойчивость

 

Заключается в определении следующих  проверок:

а) Проверка на опрокидывание, производится по формуле:

М_u £ m / g_n × M _z

 

где М_u- момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота, конструкции, проходящей по крайней точки опирания.

 

M_z – момент удерживающих сил относительно оси возможного поворота конструкции, проходящей по крайним точкам опирания.

 

M _z = [0,9 × ( N _п.+  N₀ + N_ф) + N_вр] × b/2

 

M _z = (0,9 × (1450+4200+3354,1) + 5100) ×5,3/2 = 35121,8 кНм

 

3023 кНм £ 0,8/1,1×35121,8 = 25543,1 кНм

 

3023 кНм £ 25543,1 кНм

 

Проверка на опрокидывание выполняется.

б) Проверка на плоский сдвиг, Производится по формуле:

 

Q_r £  g_с / g_n × Q_z

      

где Qr – сдвигающая сила, равная сумме проекций сдвигающих сил на направление возможного сдвига;

Qz – удерживающая сила, равная сумме проекций удерживающих сил на направление возможного сдвига;

       g_с – коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,9;

g_n – коэффициент надёжности по назначению, принимаемый равным 1,1

 

Q_r = 1,1 F_hx = 1,1 × 510 = 561 кН

 

Коэффициент трения фундамента по грунту, равный для супесей m_n = 0,3

 

Q_z=m_n[0,9(N_п.+N₀+N_ф+N_гр)+N_вр]=0,3(0,9(4200+1450+4657,5+650,76) + 5100) = 4318,2 кН

 

561 кН 0,9/1,1×4318,2=3533,1 кН

 

Проверка обеспечивается.

в) Проверка на выпучивание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.6   Проверка на выпучивание

 

Глубина промерзания грунта d_f = 2,6 м

 

 

Устойчивость фундаментов на действие касательных сил морозного пучения  грунтов обеспечивается при условии:

t_fh* A_fh-0,9*( N_п.+  N₀ + N_ф+N_гр)≤ g_с / g_n *F_r

       где t_fh = 78, при глубине промерзания=2,6м – расчётная удельная касательная сила пучения, кПа;

A_fh – площадь боковой поверхности фундамента в пределах расчётной глубины промерзания грунта, м².

 

A_fh=А₀+А₃+А₂=12,8+35,52+5,8=54,2 м²,

А₀=0,5*(а₀+b₀₎=0,5*(10+2,8)=12,8 м²,

А₃=h_ст(3)*(а₃+b₃)=1,2*(11,6+4)*2=35,52 м²,

А₂=(d_f-0,5-h_ст(2))*(а₂+b₂)*2=(2,06-0,5-1,2)*(12,8+5,2)=5,8 м²,

 

F_r=Σuf_ih_i=(32,4+32,4+35,6)*1,5*32,5=4894,5;

 

U₁= U₂=2*(b₂+а₂)=2*(5,2+12,8)=32,4,

U₃=2*(b+a)=2*(14+6,4)=35,6,

H_i=d-d_f=4,1-2,6=1,5,

F_i=32,5, при I_L=2,5,

 

78*54,2-0,9*(4200+1450+4657,5+650,76)≤1/1,3*4894,5

Проверка на выпучивание выполняется.

2.7. Расчёт основания по деформациям

2.7.1. Расчет осадки основания  и сравнение ее с предельно допустимой

1) Среднее  давление на грунт  под подошвой фундамента:

 

P =

 

где N₁₁ – расчётная вертикальная нагрузка в плоскости подошвы, включая собственный вес фундамента и грунта на его обрезах, кН;

 

N₁₁ = ( N_п.+  N₀ + N_ф+N_гр) = 4200+1450+4657,5+650,76=10958,26 кН;

 

2) Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:

 

s_zg,o = g₁₁₍₁₎ ×h₁+g₁₁₍₂₎×h₂ = ;

 

где g₁₁ – удельный вес грунта выше подошвы фундамента, кН/м³;

d – глубина заложения подошвы фундамента, принимаемая от поверхности грунта без учёта срезки или размыва, м.

 

3) Дополнительное вертикальное давление на основание:

s_zpo = р – s_zg,o = 122,3-70,545 = 51,757 кПа

 

4) Толщу грунта ниже подошвы  фундамента разбиваем на однородные  по сжимаемости слои толщиной  h_i£ 0,2×b, где b – ширина (меньшая сторона фундамента). Границы отдельных слоёв должны совпадать с границами геологических слоёв.

h £ 0,2 × b = 0,2 × 6,4 = 1,28 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Далее расчёт производим в таблице 7.

Расчёт оснований по деформациям  производится исходя из условия 

 

S ≤ S_u

 

0,0298 см ≤ 0,001×4000 = 4 см

Условие выполняется

 

2.7.2. Проверка положения равнодействующей активных сил

Должно удовлетворять условию:

 

где e_o – эксцентриситет, м, определяемый по формуле:

 

 

 

 

 

r - размер ядра сечения фундамента

 

_0,384≤1

Условие выполнятся

2.7.3 Определение крена фундамента и горизонтального смещения верха опоры

 

Крен фундамента i при действии внецентренной нагрузки равен

 

 

E – модуль деформации грунта основания, кПа; ν - коэф. Пуассона грунта основания; M_{n –} опрокидывающий момент от расчетных нагрузок второй  группы предельных состояний, кНм

 

Горизонтальное смещение верха  опоры  U равно

 

u = i×h = 0,0078×(360+820+110) = 10,062 см

h – расстояние от подошвы фундамента до верха опоры

 

Допустимое смещение      u < u_u = =31,623 см

10,062 см ≤31,623 см

Условие выполняется

 

3. Проектирование свайного  фундамента

3.1. Выбор материала ростверка и назначение его размеров.

Принимаем материал ростверка фундамента- тяжёлый бетон класса В20. Принимаем отметку верха ростверка на 0,5 м ниже поверхности грунта, т.е.-0,500 м. Принимаем размеры ростверка в плане равными

в_р = в_о + 2С = 2,8 +2×0,5= 3,8 м

а_р = а_о + 2С = 10+ 2×0,5 = 11 м

Принимаем высоту ростверка из условия  минимальной заделки свай в него на 2d и минимальной толщины бетона над их головами в пределах 0,5- 0,7 м.

h_p=1,2 м

 

3.2. Определение глубины  заложения ростверка.

Определяем глубину заложения  ростверка для пучинистого грунта:

d_f=2,6м, подошва фундамента располагается на 0,25м ниже глубины промерзания, т.е. 2,6+0,25=2,85м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3. Назначение конструкции и размеров свай

Принимаем ж/б квадратные, сплошные призматические сваи сечением 30х30. Принимаем длину сваи:

L_св=2d+h₁+h₂+l_нс=2*0,3+0,25+6,1+0,5=7м =>

Принимаем сваи марки СМ-8-30, В-20.

3.4. Определение несущей способности сваи по материалу.

Производится по формуле:

где γ_с - коэф. условий работы равен 1; γ_св - коэф. условий работы бетона, принимаем равным 1; R_в – расчетное сопротивление бетона осевому сжатию кПа; А_b – площадь поперечного сечения сваи, м²; R_sc – расчетное сопротивление арматуры, кПа; А_s – площадь сечения продольной арматуры сваи, м².

где 

3.5 Определение несущей способности сваи по грунту

Для висячей забивной сваи определяется по формуле

где А=0,09м² – площадь опирания на грунт сваи, м²; R=10620 кПа – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа; u=4*d=1,2 м – наружный периметр поперечного сечения сваи, м; f_i – расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа; h_i – толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;      - коэф. условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, равен 1.

 

Наименование	hi	zi	fi	fi zi
Суглинок мягкопластичный	0,25	2,975	9,98	26,69
Супесь пластичная	2,1	4,025	45,5625	183,39
	2	5,025	48,05	241,45
	2	6,025	50,04	301,49
Суглинок полутвердый	1,3	6,675	59,35	396,16

                                                                                           Σ1152,18

_Fdm=1200кН

_{Fdr=2338,41кН, принимаем минимальное значение, т.е. 1200кН и используем в дальнейших расчетах.}

3.6 Определение количества свай

Производится по формуле:

_{n=k*NI*ﻻk/Fd=1,2*12029*1,4/1200=16,84=>17}

k – коэф. учитывающий вес ростверка, принимаем 1,2;

N_I – расчетная вертикальная нагрузка на фундамент, кН

F_d – минимальная несущая способность сваи по материалу или грунту, кН; γ_k - коэф. надежности, принимаем γ_k = 1,4

 

N_I = 1,1(N₀+N_пост)+ﻻf*N_вр= 1,1(4200+1450)+1,14*5100) = 12029 кН

 

3.7 Размещение свай в ростверке и уточнение размеров ростверка.

 

Рассчитываем количество, размещаемых в ростверке свай. Расстояние между осями забивных вертикальных висячих свай должно быть не менее 3d_св. Расстояние от края плиты ростверка до ближайшей грани сваи должно быть не менее 25см, т.е. расстояние до оси сваи должно быть: 25+30/2=40см.

Минимальные расстояния между сваями:

Min X_i, Y_i≥3d=3*0,3=0,9м

Max X_i,Y_i≥6d=6*0,3=1,8м,

Откуда:

Минимальное количество:

3/1,8-1=0,67≈1, 10,2/1,8-1=4,67≈5, => n_min=21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Максимальное количество:

3/0,9-1=2,33≈2, 10,2/0,9-1=10,3≈10

 

 

 

 

 

 

 

 

n=17, n<n_min => принимаем минимальное количество свай, т.е. 21.

 

3.8 Расчет свайного фундамента по несущей способности.

3.8.1. Проверка нагрузки  на сваю.

Определяем максимальную нагрузку на одну сваю, по формуле:

 ,

где  γ_к =1,4 – коэффициент надежности, принимаемый для фундаментов опор мостов с низким ростверком; N_I – полная расчетная вертикальная нагрузка,кН; определяемая по формуле:

N_I=1,1(N_o+N_n+N_p+N_c+N_гр)+ﻻ_fN_вр,=1,1*(4200+1450+1127,6+378+4271,8)+1,14*5100=15078,2 кН,

где N_p – вес ростверка = V_p*ﻻб = 49,026*23=1127,598 кН,

V_p=(11*3,8*1,2-21*2*0,3*0,09)=50,16-1,134=49,026 м^3,

N_св=n*m*g=21*1,8*10=378 кН,

N_гр=V_гр*ﻻ_гр=341,784*18,349=4271,8 кН,

ﻻ_гр=(17,8*3,1+18,9*6,1+18,5*1,3)/10,5=18,349,

V_гр=V_oбщ-V_оп-V_p-V_св=438,9-46,2-49,026-1,89=341,78 м^3,

V_оп=a_0*b_0*h_обр=10*2,8*1,65=46,2м^3,