Курсовая работа: Технико-экономическое обоснование выбора фундамента мелкого заложения

∑ 2.142

Осадка фундамента S = 2.142см.

Максимально допустимый угол перелома при осадке опор не более 2‰, величина пролета 48 м =4800 см.

2.142/4800 = 0,00045 = 0.45‰ < 2‰

Величина осадки фундамента не превышает нормативную осадку по СНиП

2.5 Крен фундамента

Крен фундамента i при действии внецентренной нагрузки определяется по приложению 2 [3]

i = (1-ν²)∙ke∙MII /[Ekm(a/2)³]

где Е - модуль деформации, кПа, v - коэффициент Пуассона грунта основания; ке- безразмерный коэффициент, принимаемый по таблице 5 приложения 2 [2]; MII - момент, действующий вдоль соответствующей стороны прямоугольной подошвы фундамента, кН∙м; а - сторона подошвы прямоугольного фундамента, в направлении которой действует момент MII; кт - безразмерный коэффициент. b<10м - кт =1; (см. таблица 3, приложения 2 [3]).

Коэффициент Пуассона v принимается равным для грунтов: песков и супесей - 0,30. Должно выполнятся условие: i<iu, где iu = 0,5 √lp, предельно допустимый крен подошвы фундамента; lp - длина меньшего, примыкающего к опоре, пролёта моста, м.

MII = 15570 кН∙м

a = 3,7 м

E = 20 МПа

i=(1 – 0,3²)∙0,2∙15,570/[3,7/2]³·42] = 0,0025м

iu = 0,5√48 = 3,4м

Условие i<iu выполняется.

Крен фундамента не превышает предельно допустимое значение.

2.6 Проверка положения равнодействующей активных сил

Для нескальных оснований фундамента мелкого заложения положение равнодействующей вертикальных нагрузок (по отношению к центру тяжести площади подошвы фундамента), характеризуемое относительным эксцентриситетом ео/r, должно быть ограничено для постоянных и временных нагрузок значением – 1,0, согласно п.7.7 и табл. 107 [2].

Эксцентриситет определяется по выражению

eo = M/N,

а радиус ядра подошвы фундамента –

r = W/A,

где М = 15570 кН∙м - момент сил в площади подошвы фундамента, действующий относительно главной центральной оси подошвы фундамента; N =15592,95 кН - равнодействующая вертикальных сил; W =88,8 м3 — момент сопротивления площади фундамента; А =44,4 м² - площадь подошвы фундамента.

eo = 15570/15592,95= 0,999 м

r = 99.5/ 44,4= 2.2м

eo/r = 0,4995< 1,0

2.7 Расчёт фундамента на устойчивость против опрокидывания

Расчёт фундамента на устойчивость должен исключать возможность его опрокидывания во взаимно перпендикулярных направлениях площади подошвы фундамента [2, п. 1.40*]. Расчётная схема устойчивости основания фундамента представлена на рис. 3.2.

Устойчивость фундамента против опрокидывания определяется по формуле

Mu ≤ m∙Mz /γn

где Ми и Mz - соответственно моменты опрокидывающих и удерживающих сил относительно оси возможного поворота (опрокидывания) фундамента, проходящей по крайним точкам О опирания, кН∙м; т= 0,8 - коэффициент условий работы; γn = 1,1 - коэффициент надежности по назначению.

Момент удерживающих сил Мz рассчитываем по выражению

Mz = ∑ N1∙ b/2

Mz = 15592,95∙3,7/2 =28846,96 кН∙м

Mu = 1,2∙Т∙(hф + H) = 15570 кН∙м

15570 кН∙м< 0,8∙28849,96/1,1 = 20979,6 кН∙м

Рисунок 3 – Расчетная схема фундамента на устойчивость

2.8 Расчёт фундамента на устойчивость против поверхностного сдвига

Устойчивость фундамента против поверхностного сдвига (скольжения) подошвы относительно основания определяется по формуле [2, п. 1.41*]:

Qr ≤ m∙Qz /γn

где Qr и Qz — соответственно горизонтальные сдвигающие и удерживающие силы в плоскости подошвы фундамента, кН; т = 0,9 - коэффициент условий работы; γn = 1,1 - коэффициент надежности по назначению.

Определяем горизонтальные опрокидывающую и удерживающую силы:

Qr = Т = 750 кН;

Qz = f ∑N1

где f - коэффициент трения подошвы фундамента по грунту, принимаемый: для глин во влажном состоянии— 0,25 [2, п. 7. 14].

Qz = 0,4∙15592,95 = 6237,18 кН

750 кН < 0,9∙6237,18/1,1 = 5103,15 кН

2.9 Проверка несущей способности подстилающего слоя грунта

Слои слабого грунта, залегающего ниже подошвы фундамента, отсутствуют.

Поэтому проверка несущей способности подстилающего слоя грунта не требуется.

2.10 Конструирование фундамента мелкого заложения

Переход от стаканной части фундамента к подошве обеспечивается путём устройства уступов (ступеней). Высота уступа фундамента принимается обычно не более 0,5 hy, при этом отношение ширины уступа к его высоте не превышает tg30° = 0,577 [5, п. 7. 26]. Принимаем Высоту уступа 1 м, а ширину 0,5 hy =0,5м.

3. Проектирование свайного фундамента

3.1 Глубина заложения и размеры ростверка. Длина и поперечное сечение свай

На суходоле следует проектировать свайные фундаменты с низким ростверком. Обрез низкого ростверка располагается так же, как обрез фундамента мелкого заложения на естественном основании.

Подошва низкого ростверка располагается на глубине 1,3 м.

Сваи заделаны в ростверк на длину 0,7 м.

3.1.1 Назначение длины и поперечного сечения свай

В курсовой работе принят вариант свайного фундамента на забивных призматических сваях, для таких свай рекомендуется применять забивные железобетонные сваи сплошного квадратного сечения (сеч. 30x30, 35x35, 40x40 см), выбираем сваи сечением 40x40 см (см. приложение Б, таблица Б.1).

Длина сваи определяется положением подошвы ростверка и кровли прочного грунта, в который целесообразно заделывать сваю. Длину принимаем равной 7 м.

3.1.2 Определение несущей способности сваи

Так как действуют не небольшие горизонтальные нагрузки, и принят низкий ростверк, сваи размещаем вертикально.

Расчет свай по первому предельному состоянию заключается в определении несущей способности свай (допускаемая нагрузка на сваю) по грунту, так как свая висячая (Е=20 МПа<50 МПа).

Несущая способность висячей забивной и вдавливаемой сваи всех видов определяется по формуле

Fd=γc(γcRA + u∑γcfi fi∙hi),

где γc; γcR γcfi = 1 — соответственно коэффициенты условий работы сваи в грунте, работы грунта под острием сваи и по боковой поверхности для забивных призматических свай [5, таблица 3]; R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по таблице [5, таблица 1]; A -площадь опирания сваи на грунт, м2; и - наружный периметр поперечного сечения сваи, м; fi - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице [5, таблица 2]; hi -толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

В формуле суммировать сопротивления грунта следует по всем слоям грунта, пройденным сваей, при этом пласты грунтов под подошвой ростверка следует делить на однородные слои с hi < 2 м.

u=1,4 м

R = 7356 кПа

Fd=1∙[1∙7356∙0,16+1,4∙1∙(7∙1+7 ∙1+7,13∙1,2+7,42∙1,2+7,54 ∙1,2+61∙2 + +0∙0,7)] = 1228,6 кН

3.1.3 Определение расчетной нагрузки на сваю

Количество свай в фундаменте определяется по формуле

n = ηN1/Fd расч

где N1- расчётная нагрузка, передаваемая на свайный фундамент, определяемая в общем случае по формуле

N1 = 1,2 (Р0+Рп+Рр+Рг) +1,13Ртр,

где Рр — вес ростверка, МН; Fd расч — расчётное сопротивление одиночной сваи, МН; η - коэффициент, учитывающий перегрузку отдельных свай от действующего момента, равный 1,2.

N1 = 1,2∙(373,5 + 1350) + 1,13∙6075= 8932,95 кН

Расчётное сопротивление одиночной сваи, определяемое как наименьшее из двух

Fd расч = min(Fdm, Fd)/γn

где γn =1,4 — коэффициент надежности.

Fd расч = 1228,6/1,4 = 877,6 кН

n = 1,2∙8932,95/877,6 = 12,2

Так как в определении N1 не был учтен вес ростверка и грунта на его уступах, принимаем n = 21

3.1.4 Определение размеров ростверка

В курсовой работе принимаем вертикальные сваи, размещая их равномерно в рядовом порядке. Расстояние от края подошвы ростверка до наружного края сваи r = 0,3 м (г > 0,25 м), а между осями свай а = 1,2м (3d <а<(5...6) d - для висячих свай), где d = 0,35 м- размер поперечного сечения сваи. После размещения свай в плане окончательно определяют длину и ширину ростверка.

3.2 Расчет деформации основания свайного фундамента

3.2.1 Проверочный расчет свайного фундамента по несущей способности

Обычно проверяют крайнюю, наиболее удаленную сваю, на расчётную нагрузку N со стороны наибольшего сжимающего напряжения. При этом распределение вертикальных нагрузок между сваями фундаментов мостов определяется расчётом их как рамной конструкции. В курсовой работе допускается проверить усилие в свае с учётом действия одной горизонтальной силы Т (в плоскости вдоль моста) по следующей формуле:

N/n + M1∙Ymax/∑Yi² ≤ Fd

где Mi - расчётный момент в плоскости подошвы ростверка от сил торможения, в которой вместо hф принимается высота hp ростверка; Ymax -расстояние от главной центральной оси подошвы фундамента до оси крайнего ряда свай в направлении действия момента М1 (в плоскости вдоль моста); Yi - расстояние от той же оси до оси каждой сваи; Fd - расчётное сопротивление одиночной сваи; п - число свай; N- полная расчётная вертикальная нагрузка с учётом веса свай, определяемая по формуле

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7