Курсовая работа: Технико-экономическое обоснование выбора фундамента мелкого заложения

Далее по формуле (1) приложения 24 [2] определяется расчётное сопротивление грунта основания (МПа) при ширине подошвы фундамента b= (В+2с)

R = 1.7{R0[1 + k1(b-2)] + k2γ(d -3)},

где R0 = 343 кПа— условное сопротивление грунта, МПа; b = 2м — ширина подошвы фундамента, м; d = 5.7м — глубина заложения фундамента, принимается от поверхности грунта до подошвы фундамента; γ - осредненное по слоям расчётное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента, вычисленное без учёта взвешивающего действия воды, МН/м³, по формуле:

γ = ∑ γi hi / ∑hi ,

где γi - удельный вес отдельных слоев грунта, лежащих выше подошвы фундамента, кН/м3; hi — толщина отдельных слоев грунта выше подошвы фундамента, м; k1 и k2 -коэффициенты, принимаемые по таблице 4, прил. 24 [2].

k1= 0.1 мֿ¹

k2 = 3

R = 1.7{343[1 + 0.1(2-2)] + 3∙19.9(5.7 -3)}=274.02 кПа

2.3 Проверка принятых размеров фундамента

Расчёт преследует цель определить средние, максимальные и минимальные давления под подошвой фундамента и сравнить их с расчётным сопротивлением грунта:

p=N1/A ≤ γcR/γn ,

pmax=N1/A + M1 /W ≤ γcR/γn ,

pmin=N1/A - M1 /W ≥0 ,

где p, pmax и pmin — соответственно среднее, максимальное и минимальное давления подошвы фундамента на основание, кПа; N1 - расчётная вертикальная нагрузка на основание с учётом гидростатического давления воды, если оно имеет место, кН; М1 - расчётный момент относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента, кН∙м; A — площадь подошвы, м2; W- момент сопротивления по подошве фундамента, м3;

W= bl²/6

где l- длина подошвы фундамента, м; b - ширина подошвы фундамента, м; R -расчётное сопротивление грунта под подошвой фундамента, кПа; γс=1,2 - коэффициент надёжности по назначению сооружения; γп=1,4 - коэффициент условий работы.

Определяем нормальную N1 и моментную нагрузки М1 , действующие на основание

N1 = 1,2(Р0+Рп+Рф+ Рг) + 1,13∙Ртр,

М1 = 1,2Т(Н+hФ),

где Рф и Рг — соответственно нагрузки от веса фундамента и грунта на его уступах (с учётом взвешивающего действия воды, при УПВ выше подошвы фундамента), кН; Н — высота опоры моста, м; hф — высота конструкции фундамента, м. Расчётные величины Ро, Рп, Ртр, Т даны в таблице 2.

Путем последовательных подборов размеров фундамента и глубины заложения подошвы, принимаем:

d = 5.7 м – глубина заложения фундамента

hф =6.2 м – высота фундамента

a=11 м – длина подошвы фундамента

b= 2 м – ширина фундамента

A = a∙b = 11∙2= 22 м² - площадь подошвы фундамента

Рф+ Рг +Рв=5.7·20·22+1.1·10·22 = 2750 кН

N1 = 1.2(373.5кН + 1350кН + 2750кН) + 1.13 ∙ 6075кН = 12232.95 кН

М1 = 1.2 ∙ 750кН(10.5м + 6.8м) =15570 кН∙м

W = 4 ∙ 13²/6 = 112.6 м³

Определяем давления под подошвой фундамента:

p=12232.95кН /22м² = 556.04 кПа≤ γcR/γn=1.2∙274.02/1.4 =234.9 кПа pmax=12232.95кН/22м² + 15570кН∙м/20.5м³= 1315.5кПа≤ γcR/γn=234.9 кПа

Выбранные глубина заложения подошвы и размеры фундамента не удовлетворяют условию по первой группе предельных состояний.

Увеличиваем размеры подошвы фундамента:

d = 5.7 м – глубина заложения фундамента

hф =6.2 м – высота фундамента

a=13 м – длина подошвы фундамента

b= 4 м – ширина фундамента

A = a∙b = 13∙4= 52 м² - площадь подошвы фундамента

R = 1.7{343[1 + 0.1(4-2)] + 3∙19.9(5.7 -3)}=973.74 кПа

Рф+ Рг +Рв=5.7·20·52+1.1·10·52 = 6500 кН

N1 = 1.2(373.5кН + 6500кН + 2750кН) + 1.13 ∙ 6075кН = 16732.95 кН

М1 = 1.2 ∙ 750кН(10.5м + 6.8м) =15570 кН∙м

W = 4 ∙ 13²/6 = 112.6 м³

Определяем давления под подошвой фундамента:

p=16732.95кН /52м² = 321.8 кПа≤ γcR/γn=1.2∙973.74/1.4 =834.6 кПа pmax=16732.95кН/52м² + 15570кН∙м/112.7м³= 1315.5кПа≤ γcR/γn=834.6 кПа

Слишком большой запас прочности уменьшим размеры подошвы фундамента принимаем:

d = 5.7 м – глубина заложения фундамента

hф =6.2 м – высота фундамента

a=12.7 м – длина подошвы фундамента

b= 3.7 м – ширина фундамента

A = a∙b = 12∙3.7= 44.4 м² - площадь подошвы фундамента

Рф+ Рг +Рв=5.7·20·44.4+1.1·10·44.4 = 5550 кН

N1 = 1.2(373.5кН + 1350кН + 5550кН) + 1.13 ∙ 6075кН =15592.95 кН

М1 = 1.2 ∙ 750кН(10.5м + 6.8м) =15570 кН∙м

W = 3.7 ∙ 12.7²/6 = 99.5 м³

Определяем давления под подошвой фундамента:

R = 1.7{343[1 + 0.1(3.7-2)] + 3∙19.9(5.7 -3)}=956.25 кПа

p=15592.95кН /44.4м² =351.2кПа ≤ γcR/γn=1.2∙956.25/1.4=819.6кПа pmax=15592.95кН/44.4м² + 15570кН∙м/99.5м³= 507.7кПа≤ γcR/γn=819.6 кПа pmin=15592.95кН/44.4м ² - 15570кН∙м/99.5м³= 194.7кПа >0

Выбранные глубина заложения подошвы и размеры фундамента удовлетворяют условию по первой группе предельных состояний.

Принимаем размеры поперечного сечения подошвы фундамента:

d = 5.7 м – глубина заложения фундамента

hф =6.2 м – высота фундамента

a=12.7 м – длина подошвы фундамента

b= 3.7 м – ширина фундамента

2.4 Расчет основания фундамента по деформациям

Различные по величине осадки соседних опор не должны вызывать появления в продольном профиле дополнительных углов перелома, превышающих для автодорожных мостов 2 ‰ [2, п. 1.47].

Для расчёта осадок основания фундаментов по приложению 2 [3] рекомендует метод послойного суммирования: величина осадки фундамента определяется по формуле

S = β∑σzpi ∙hi/Ei

где β=0,8 - безразмерный коэффициент; σzpi - среднее вертикальное (дополнительное) напряжение в i-м слое грунта; hi и Ei - соответственно мощность и модуль деформации i-го слоя грунта; п - число слоев, на которое разбита сжимаемая толщина основания Нс.

Сжимаемая толщина основания Нс определяется как расстояние от подошвы фундамента до нижней границы сжимаемой толщи; нижняя граница обозначена символами B.C. При этом B.C. находится на той глубине под подошвой фундамента, где выполняется условие

σzpi = 0,2σzgi.

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента, определяется по формуле:

σzgо= γohi

где, γo -осредненный удельный вес грунта и воды, залегающих выше подошвы фундамента; hi -глубина заложения подошвы фундамента, м.

σzgо=1.6∙10+4.7·20+1·19.9=129.9 кПа

Дополнительное вертикальное напряжение в грунте в уровне подошвы фундамента определяют по формуле:

σzро = р0 - σzgо

Среднее давление на грунт от нормативных постоянных нагрузок:

р0 = Nп /A=351.2кН

σzро = 351.2-129.9=221.3 кПа

Дополнительные вертикальные напряжения в грунте вычисляются по формуле:

σzрi = αi ∙ σzр0

где α - коэффициент, принимаемый по таблице 1 приложения 2 [3] в зависимости от соотношения сторон прямоугольного фундамента η = l/ b = 2,85 и относительной глубины, равной ξ = 2z/b, где z - расстояние до границы элементарного слоя от подошвы фундамента.

Условие σzрi =0,2∙σzgi выполняется при z = 8.2 м, т.е.

Таблица 3 – Расчет осадка основания фундамента

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7