Проектирование варианта фундамента на сваях

Оглавление

 

 

Введение

Настоящий курсовой проект предназначен для расчета фундамента под промежуточную опору моста на акватории водоема.

Целью курсового проекта является получение практических навыков расчета фундаментов на естественном основании и свайного, выбора и обоснования целесообразности принятии той или иной конструкции для возведения. Изучение обработки статистических данных полученных от бурения скважин и отбора проб производится с помощью компьютера с целью получения навыка статистической обработки и оценки результатов. В ходе расчета так же требуется получить навык использования нормативно-технической и справочной литературы.

По итогам расчета требуется выбрать наиболее подходящий вариант, всесторонне обоснованный и рассчитанный. Так же к пояснительной записке поясняющей ход расчета прилагается чертеж формата А1 с рабочими чертежами обеих вариантов фундаментов и рекомендациями по их сооружению.

 

1 Исходные данные

1. Вариант 11

2. Номер паспорта инженерно-геологических условий 30;

3. Расстояние между осями ферм B2=4 м;

4. Длина пролета моста L=33 м;

5. Высота опоры h0 = 6,2 м;

6. Отметка дна водоема 62,0 м;

7. Горизонты воды: а) высокой (ГВВ) 66,00 м;

б) меженной (ГМВ) 63,50 м;

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

9. Постоянная вертикальная нагрузка от пролетных строений N=750 кН;

10. Временные нагрузки:

 а) от подвижного состава:

– вертикальные Q=8400 кН;

– горизонтальные продольные от торможенияT= 840 кН;

б) ветровые нагрузки и плечи приложения относительно обреза фундамента:

– продольные:

на пролетное строение при наличии состава W1=160 кН;

плечо F1=7,3 м;

на опору W2=140 кН;

плечо F2=5,3 м;

–поперечные:

на пролетное строение при наличии состава W3=320 кН

плечо F3=10,0 м;

на опору W4=60 кН;

плечо F4=5,3 м;

в) ледовая нагрузка L1=2000 кН;

г) плечо приложения нагрузки Е=4,3 м. 
2 Расчёт фундамента на естественном основании.

2.1 Выбор глубины заложения фундамента  dп.

 

Глубина заложения фундамента dп определяется инженерно – геологическими, гидрологическими, условиями  строительства и конструктивными особенностями сооружения.

Глубина заложения фундамента

–по инженерно – геологическим условиям:

dn = hсл+0,5 = 2,5+0,5 = 3 м

–гидрологическими условиями:

dn = hразм+2,5 = 0,8+2,5=3,3 м

Принимаем для дальнейших расчётов глубину заложения подошвы фундамента dn=5,5 м от поверхности дна, что соответствует абсолютной отметке 56,5, так как 3,3 м не удовлетворяет дальнейшим условиям в расчетах на осадку фундамента.

2.2 Определение площади подошвы  фундамента.

 

Геометрические размеры нижней части опоры:

bоп = 260+hо/15 = 260+620/15 = 301 см

lоп = B2+370+hо/15 = 400+370+620/15 = 811 см

Высота фундамента:

dф = dп – 0,5 = 5,5 – 0,5 = 5,0 м.

Объём опоры:

 

где:

 

 

 

 

Собственный вес опоры:

 

 

Определяем минимально и максимально возможную площадь фундамента по конструктивным соображениям:

 

 

Вертикальная составляющая нагрузки на обрез фундамента при основном сечении:

 

Горизонтальная составляющая вдоль оси моста:

 

Основанием фундамента служит аллювиальная темно-серая глина с характеристиками: R 0 = 225,54 кПа, φ = 16,28º.

Требуемая площадь подошвы фундамента в первом приближении определяется:

 

Площадь подошвы проектируемого фундамента должна удовлетворять условию:

 

 

Условие выполняется.

Далее определим размеры подошвы фундамента b и l

 

 

 

Коэффициент отношения сторон сечения нижней части опоры и фундамента:

 

Размеры фундамента следующие:

 

 

Определяем вес фундамента Gф и вес грунта Gгр на его уступах с учетом взвешивающего действия воды:

 

 

Определение нагрузок, приведенных к центру тяжести подошвы фундамента:

 

 

Определение расчётного сопротивления грунта основания для расчёта по второй группе предельных состояний:

 

Определяем средние и краевые давления по подошве фундамента и проверяем выполнение условий:

 

 

 

где

 

 

Условие выполняется.

 

2.3 Определение осадки основания.

 

Расчёт производится на основное сочетание нагрузки, при этом временная поездная нагрузка не учитывается.

Условие расчёта:

 

S – расчётное значение осадки основания, см;

Su – предельное значение вертикального смещения опоры, см определяемое эмпирической зависимостью:

 

где L = 33 м – длина меньшего примыкающего к опоре пролета

Размеры подошвы фундамента : l = 16,7 м; b = 6,2 м. Глинистые грунты в пределах сжимаемой толщи характеризуются величиной модуля деформации        Е = 5,32 МПа. Практически несжимаемый скальный грунт залегает на глубине около18 м ниже подошвы фундамента, давление на основание P меньше R, поэтому расчет осадки выполняем по схеме линейно-деформируемого полупространства, используя формулу:

 

 

 

 

 

где:

 – среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-ом слое грунта по вертикальной оси, проходящей через центр подошвы фундамента;

hi и Еi – соответственно толщина и модуль деформации i-ом слоя грунта.

Расчёт выполняется в соответствии с прил. 2 СНиП [3].

Расчёт представлен в табл. 1.

Вертикальная составляющая нагрузки, приведённая к центру тяжести фундамента:

 

Дополнительное давление на основание:

 

Сжимаемая толщина разбита на слои мощности:

 

Коэффициент рассеивания напряжений α берем по табл. №1 прил. 2 к     СНиП [3].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчёт осадки фундамента методом линейно-деформируемого полупространства.

Таблица 1

Грунт	z, м	z+d, м		σzg		0,2 σzg	2z/b	α	αP0	σzpi	Ei	Si, м
				кПа					кПа
Глина	0,00	4,7		80,091		16,018	0	1	103,032	96,696	5320	0,036
	2,48	7,18		101,245		20,249	0,8	0,877	90,359
										86,341		0,009
	3,2	7,9		107,387		21,477	1,032	0,799	82,323
										72,998		0,008
Супесь	4,96	9,66		144,714		28,943	1,6	0,618	63,674		12250
										53,989		0,009
	7,44	12,14		171,598		34,32	2,4	0,43	44,304
										41,007		0,003
	8,6	13,3		184,172		36,834	2,774	0,366	37,710
										Граница сжимаемой толщи
Итого:			0,06565

 

 

Условие расчёта выполняется.

 

2.4 Определение крена фундамента и перемещения верха опоры вдоль моста.

 

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

 

где ib – расчетное значение крена, в долях единицы

  h – расстояние от верха опоры до подошвы фундамента, см

h = h0 + 110 + dф = 6,2 + 1,1 + 5 = 12,3 м

Полученное смещение не должно превышать предельной величины, вычисляемой по эмпирической зависимости

 

Вертикальная и горизонтальная составляющая нагрузка вдоль моста:

 

 

Момент горизонтальных сил, действующих вдоль моста:

 

Эксцентриситет приложения равнодействующей нагрузки:

 

Вычисляем в пределах сжимаемой толщи Нc средние значения модуля деформации Е и коэффициента Пуассона грунтов  основания по формулам (11) и (12) приложения 2 к СНиП 2.02.01-83

 

где Аi – площадь эпюры вертикальных напряжений от единичного давления под  подошвой фундамента в пределах i-го слоя грунта (для схемы  полупространства  допускается  принимать  равной площади эпюры  szpi, для схемы слоя                  Аi = Ki -Ki-1);

Ei n, hi – соответственно модуль деформации, коэффициент Пуассона и толщина i-го слоя грунта.

 

 

 

 

 

 

Крен фундамента при действии горизонтальной составляющей нагрузки вдоль моста определяется по формуле:

 

где – коэффициент определяемый интерполяцией по таблице 5 приложения 2 к СНиП 2.02.01-83 в зависимости от:

 

Km=1;

 

 

Определяем перемещение верха опоры и сравниваем с предельно допустимой величиной:

 

 

 

Условие не выполняется, увеличим площадь за счет увеличения ширины подошвы фундамента, примем b = 8 м

Определяем вес фундамента Gф и вес грунта Gгр на его уступах с учетом взвешивающего действия воды:

 

 

Определение нагрузок, приведенных к центру тяжести подошвы фундамента:

 

Вертикальная составляющая нагрузки, приведённая к центру тяжести фундамента:

 

Дополнительное давление на основание:

 

 

Сжимаемая толщина разбита на слои мощности:

 

Коэффициент рассеивания напряжений α берем по табл. №1 прил. 2 к     СНиП [3].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчёт осадки фундамента методом линейно-деформируемого полупространства.

Таблица 1.1

Грунт	z, м	z+d, м		σzg		0,2 σzg	2z/b	α	αP0	σzpi	Ei	Si, м
				кПа					кПа
Глина	0,00	4,7		80,091		16,018	0	1	93,329	87,309	5320	0,042
	3,2	7,9		107,387		21,477	0,8	0,871	81,290
										68,363		0,014
Супесь	6,4	11,1		160,324		32,065	1,6	0,594	55,437		12250
										47,738		0,008
	9	13,7		188,508		37,702	2,25	0,429	40,038
										Граница сжимаемой толщи
Итого:			0,0644

 

Условие расчёта выполняется.

Вертикальная и горизонтальная составляющая нагрузка вдоль моста:

 

Эксцентриситет приложения равнодействующей нагрузки:

 

 

 

 

 

Крен фундамента при действии горизонтальной составляющей нагрузки вдоль моста определяется по формуле:

 

где – коэффициент определяемый интерполяцией по таблице 5 приложения 2 к СНиП 2.02.01-83 в зависимости от:

 

Km=1;

 

 

Определяем перемещение верха опоры и сравниваем с предельно допустимой величиной:

 

 

Так как расхождение не превышает 5%, то считаем что условие выполнено. Принимаем размеры фундамента:

dф = 5 м

b = 8 м

l = 16,7 м

2.5 Определение крена фундамента и перемещения верха опоры поперек моста.

Силы, действующие на опору:

 

 

 

 

Эксцентриситет приложения равнодействующей нагрузки:

 

Крен опоры моста:

 

Определяем перемещение верха опоры и сравниваем с предельно допустимой величиной:

 

 

 

Условие выполняется.

2.6 Определение положения равнодействующей.

 

В соответствии со СНиП 2.05.03-84* для фундаментов мелкого заложения (основание из мелких пород), положение равнодействующей нагрузок (по отношению к центру тяжести площади подошвы фундамента), характеризуем относительным эксцентриситетом, должно быть ограничено следующими условиями.

 

 

 

где: эксцентриситет приложения равнодействующей:

 

 

радиус ядра сечения:

 

Тогда

 

Условие выполняется.

2.7 Расчёт основания по I группе предельных состояний.

 

Расчёт произведён с коэффициентом надёжности γf = 1,1 для постоянных нагрузок γf =1,2 – для временных.

 

Расчётные нагрузки, приведённые к центру тяжести подошвы при проверке несущей способности основания:

 

 

 

 

 

 

 

Расчётное сопротивление глины основания фундамента одноосному сжатию по СНиП 2.05.03-84* :

 

 

где: - условное сопротивление грунта, кПа рассчитанное интерполяцией по табл.1 СНиП 2.05.03-84*;

- ширина подошвы фундамента, м; при ширине более 6 м принимается  равной    6 м;

d – глубина заложения фундамента, принимаемая по п 2 приложения 24        СНиП 2.05.03-84*;

γ – осредненное по слоям расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента, вычисленного без учета взвешивающего действия воды; допускается принимать равным 19,62 кН/м3;

k1,k2 – коэффициенты принимаемые по таб. 4 приложения 24 СНиП 2.05.03-84*;