Проектирование фундамента мелкого заложения

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Строительство


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Введение

Фундамент — это подземная или подводная конструкция, предназначенная для передачи нагрузки от искусственного сооружения на грунт.

Грунт, непосредственно воспринимающий нагрузки от фундамента — основание.

I. Нагрузки

На фундамент действуют вертикальные нагрузки, которые создают продольную силу и горизонтальные нагрузки, которые создают опрокидывающие моменты.

Рассчитываем сумму вертикальных нормативных (NII) и расчётных (NI) нагрузок Коэффициент n для получения расчётных нагрузок приведён в таблице 1.1.

Таблица 1. 1

Виды нагрузок

Обозначение нагрузок

Коэффициент перегрузки, n

Вертикальные нагрузки

Qоп Qпр Qвр

1. 1

Нагрузка от торможения или силы тяги, от ударов

T Nу

1. 1

Ветровые нагрузки

W1 W2 P1 P2

1. 2

Рис 1.1 Схема распределения нагрузок

NII = Qоп + Qпр + Nвр = 490 + 129 + 600 = 1219 тс = 12 190 (кН)

NI = (Qоп + Qпр + Nвр) * n = (490 + 129 + 600) * 1.1 = 1340,9 тс =13 409 (кН)

Определяем моменты от горизонтальных нагрузок относительно обреза фундамента. Составляем схему распределения горизонтальных нагрузок в плане.

Момент вдоль оси моста (ось х)

Момент поперёк оси моста (ось y)

II. Инженерно-геологические условия строительной площадки

№ грунта

Наименование грунта

Удельный вес, г

тс/м3

Уд. вес твердых частиц грунта, гS тс/м3

Влажность в долях единицы, W

Коэффициент сжимаемости, а, кПа

коэффициент фильтрации, K см/сек

Угол внутреннего трения, ц, град

Сцепление грунтов, с, кгс/см2

Предел текучести, Wт

Предел раскатывания, Wр

19

супесь

1,88

2,64

0,28

0,016

1,0*10-5

19

0,19

0,33

0,26

25

Пески средней крупности

2. 01

2,64

0. 2

0. 003

2. 0*10-2

36

-

-

-

7

глина

1. 92

2,7

0. 31

0. 012

2,7*10-8

14

0,2

0,45

0,26

1) Глина

;

где

e — коэффициент пористости,

гS — удельный вес твердых частиц грунта,

г — удельный вес грунта в естественном состоянии,

W — влажность грунта в естественном состоянии.

(рыхлая глина)

,

где JP — число пластичности, Wp — предел раскатывания, WT — предел текучести;

JL =;

где JL — коэффициент консистенции, Wp — предел раскатывания, WT — предел текучести, W — влажность грунта в естественном состоянии;

JL =

По таблице определяем R0 = 220кПа (22тс/м2)

2) Пески средней крупности

(пески средней плотности)

;

где

G — степень влажности,

гВ — удельный вес воды

(насыщенные водой пески)

По таблице определяем R0 = 400кПа (40тс/м2)

3) Супесь

(рыхлая супесь)

JL = супесь

По таблице определяем R0 = 160кПа (16тс/м2)

III. Проектирование фундамента мелкого заложения

3.1 Определение отметки обреза плоскости фундамента

В данном курсовом проекте задан русловой вариант фундамента.

При возможности размыва грунта в русле реки отметка плоскости обреза фундамента назначается ниже ГМВ не менее 0,5 м.

3.2 Определение размеров обреза фундамента

Размеры обреза фундамента назначаются больше размеров опоры в нижнем сечении на величину, равную двум технологическим свесам (С = 0,3 м).

Ширина основания опоры bo = 2.6 м, длина l = 9.6 м.

м;

м.

3.3 Определение глубины заложения фундамента

Глубина заложения фундаментов мостовых опор назначается не менее 2,5 м ниже уровня возможного размыва дна в русле реки:

d= hp + 2.5 м. ,

где

hp — глубина размыва; hp=0,8 м (по заданию)

d= 0,8 + 2. 5=3,3 м

Глубина заложения мостовых опор назначается от 3 до 6 м. По конструктивным соображениям принимаем 5,4 м.

hф=d+(ГМВ-0,5)=5,4+1,4=6,8 м

3.4 Определяем предварительные размеры подошвы фундамента

Предварительно площадь подошвы фундамента может быть определена по формуле

A =;

где

N — расчётная вертикальная нагрузка на обрез фундамента,

з- коэффициент, учитывающий влияние момента внешних сил = 1,1−1,2; Ro — условное сопротивление грунта, на котором установлен фундамент;

hф — высота фундамента;

гср = средняя объёмная масса грунто-бетона, принимается равной 2 тс/м3 (20 кН/м3);

A = = 64,3 м2.

Принимаем предварительно b = 5,2 м, l = 12,2 м, А = 63,4 м2.

Предварительно ширину подошвы прямоугольного фундамента находят подбором или из выражения

,

Где — коэффициент отношения длины подошвы прямоугольного фундамента к ширине

Определяем расчётное сопротивление грунтов основания (СНиП 2. 02. 01−83, формула 7). Фундамент без подвала:

По таблице 3 и 4 СНиП 2. 02. 01−83 находим:

= 1.4 и = 1. 4;

и — удельный вес грунта с учётом взвешивающего действия воды;

При

Уточняем размеры подошвы фундамента:

A = = 14,6 м2.

Определяем максимальные размеры подошвы фундамента:

max м.

max м.

max м2

По конструктивным соображениям принимаем b = 5.2 м, l = 12.2 м и при hф = 6,8 м проектируем фундамент из 3 блоков (рис. 1). Высота блоков назначается 0.7 — 2.5 м, ширина уступов 0.4 — 0.7. Принимаем высоту блока 2,2; 2,2 и 2,4 м, а ширину уступов 0,5 м.

Определяем вес фундамента:

где

— удельный вес бетона (= 14 кН/м3) с учетом взвешивающего действия воды;

— объём блоков фундамента, м3,

Определяем вес грунта на уступах фундамента:

где

— объём котлована, м3

— объём фундамента в котловане, м3

— удельный вес глины с учётом взвешивающего действия воды.

.

Рис. 1. Фундамент мелкого заложения

Определяем суммарную вертикальную нагрузку на основание фундамента:

;

Определяем горизонтальную нагрузку относительно подошвы фундамента:

Где — сумма горизонтальных нагрузок по осям x и y.

3.5 Проверка давления в основании под подошвой фундамента

Проверка заключается в сравнении средних, максимальных и минимальных напряжений с расчётным сопротивлением грунта под подошвой фундамента.

Рис. 2. Эпюра распределения напряжений в основании

Определяем напряжение под подошвой фундамента:

,

где — коэффициент надёжности по назначению сооружения, принимаемый равным 1.4.

.

29,3 89. 4

Краевые напряжения, возникающие в грунте по краям фундамента от нагрузок, не должны превышать несущей способности грунта:

,

Где — коэффициент условий работы, принимается равным 1. 2;

W — момент сопротивления подошвы фундамента,.

Вывод: условие прочности основания выполнено.

IV. Расчет осадки фундамента

фундамент строительный мелкое заложение

Осадка основания фундамента определяется методом послойного суммирования осадок элементарных слоёв в пределах сжимаемой толщи грунта (СНиП 2. 02. 01 — 83, приложение 2). Расчёт осадок мостовых опор производится по средним величинам давления на грунт от постоянных нормативных вертикальных нагрузок. Расчёт по деформации сводится к выполнению условия:

, где

в — безразмерный коэффициент, равный 0. 8;

у — среднее дополнительное вертикальное напряжение в i — ом слое грунта;

ni и Ei — соответственно толщина и модуль деформации i — го слоя грунта;

n — число слоёв, на которое разбита сжимаемая толща грунта.

Нормативная нагрузка

Порядок расчёта:

1. На геологический разрез строительной площадки наносятся контуры фундамента.

2. Определяется контактное давление:

3. Определяем природное давление на уровне подошвы фундамента:

4. Определяем дополнительное давление под подошвой фундамента:

5. Назначаем мощность элементарного слоя и разбиваем сжимаемую толщу грунта на слои:

8. 6−5. 4=3. 2, толщина слоя не должна превышать 2,08, тогда принимаем 2 слоя по 1,6 м

6. Определяем природное давление на уровне подошвы каждого слоя, строим эпюры Рпр:

7. Определяем дополнительное давление на уровне подошвы каждого элементарного слоя:

где

— коэффициент, определяемый по таблице 1 приложения 2, СниП 2. 02. 01 — 83 из соотношения

;;

;;

;;

;;

;;

8. Находим границу сжимаемой толщи грунта (ГСТ).

Она находится на глубине,

9. Определение среднего дополнительного напряжения в каждом слое:

10. Рассчитываем осадку:

Принимаем b = 5.2 м; l = 12.2 м; d = 5,4 м.

Рис. 3

Проектирование свайного фундамента.

В данном курсовом проекте задан пойменный вариант фундамента.

1. Определение глубины заложения и предварительных размеров ростверка:

На суходоле и водотоке при глубине воды менее 3 м следует проектировать фундаменты с низким ростверком (рис. 4). В русле реки отметка плоскости обреза фундамента назначается ниже ГМВ не менее 0,5 м.

2. Определение размеров обреза:

3. Определение подошвы низкого ростверка:

В русле реки подошва ростверка располагается ниже линии местного размыва:

d = ГР+0,2=0,8+0,2=1,0 м

Определение длины, несущей способности сваи и количества свай.

Несущая способность висячей сваи определяется по формуле:

Fd = гC *CR*R*A + U*cf * fi * hi), [тс]; где

Fd — несущая способность висячей сваи;

гC, гCR, гcf — коэффициенты работы сваи (при забивке сваи молотом = 1); U*cf * fi * hi — суммарное сопротивление сваи по боковой поверхности; R*А — сопротивление грунта под концом сваи;

А — площадь сваи;

U — периметр сваи;

hi — толщина слоя;

fi — сила трения по боковой поверхности, зависит от глубины слоя Zi.

Z1 = 1,2 м f1 = 3,5 тс/м2 h1 = 2,0 м R = 500 тс/м2

Z 2 = 3,15 м f 2 = 4,8 тс/м2 h 2 = 1,9 м, А = 0,09 м2

Z 3 = 5,05 м f 3 = 5,6 тс/м2 h 3 = 1,9 м L = 10 м

Z 4 = 6,9 м f 4 = 6,0 тс/м2 h 4 = 1,8 м U = 1. 2 м

Z 5 = 8,9 м f 5 = 6,3 тс/м2 h 5 = 1,4 м

Fd = 1 *[1*500*0,09 + 1,2*(3. 5*2. 0+4. 8*1. 9+5. 6*1. 9+6. 0*1. 8+6. 3*1. 4)] = 100,7 тс/м2

Определяем необходимое количество свай.

nс = NI*1. 2/ Fd, шт

NI = (Qоп + Qпр + Nвр + Qр)*1. 1, где Qр = Vр*гБ

Qр = (3,2*10,5*2)*(2,5−1) = 98 т

NI = (490+129+600+98)*1.1 = 1448,7 т

nс = 1448,7*1,2/100,7 = 17,3? 18 свай

Размещение свай в ростверке.

Сваи в ростверке располагают рядами. Минимальное расстояние от края ростверка, до края сваи = 25 см. Для наиболее лучшей работы сваи необходимо расположить их в ростверке, соблюдая условие: минимальное расстояние меду осями свай должно составлять min = 3*d, а максимальное max = 6*d, где d= для круглых — диаметр, для квадратных — ширина стороны.

С учетом вышеизложенных требований и d = 0,3 м; получается, что по ширине в ростверке можно разложить не более 3- х свай, а по длине должно располагаться не менее 7 свай. Итого в ростверке данного размера при соблюдении всех условий должно располагаться не менее 21 сваи.

По расчету необходимо 18 свай, но мы принимаем минимально возможное число свай = 21 шт.

Расположение свай в ростверке.

М = 1: 100

Определяем вес свай.

Qсв = Lсв*qсв; Lсв = 21*12 = 252 м; qсв = 0,22 т/м;

Qсв = 252*0,22 = 55,5 т

определение давления в основании под подошвой плиты ростверка.

(I — ое предельное состояние)

Краевые напряжения, возникающие в основании

под подошвой ростверка от нагрузок не должны

превышать несущей способности сваи по грунту.

уmax x, y = (N1/nc)+Mx, y/nci*(yi);

где nc — количество свай; nci — количество свай, работающих на выдергивание; yi — плечо сваи;

NI = 1448,7+55,5=1504,2т

Приводим моменты к подошве ростверка:

Мхроств = УМхобр + УТ1*hр; УТ1 = T + W1 + P2 = 60+16,6+14,7 = 93,1 т

Мхроств = 620,27 + 91,3*2 = 803 т*м

Муроств = УМуобр + УТ2*hр; УТ2 = W2 + P1 + Nуд = 10,6+23,9+31 = 65,5 т

Муроств = 691,7 + 65,5*2 = 822,7 т*м

уmax x = 1504,2/21 + 803*1,2/(7*1,22 + 7*1,22) = 102,7 т

уmax у = 1504,2/21 + 822,7*4,86/(6*1,622 + 6*3,122 + 6*4,682) =87,1 т

уmax = 102,7 < Fd = 100,7 с учетом допуска 5%

Вывод: Усилия под подошвой ростверка не превышают несущей способности сваи по грунту. Принимаем длину сваи = 10 метров.

Расчет осадки фундамента. (расчет по деформации)

Расчет осадки выполняется по методу послойного, элементарного суммирования, как для условно — массивного фундамента. В состав условного массива входят ростверк, сваи, грунт между сваями и плоскостью, проведенной под углом = ц/4

d = ?*tg ц/4

1) Рассчитываем средний угол трения: цср

цср = (цсуп*hсупп*hп + цглин*hглин)/(hп+hглин+hсуп);

цср = (14*4,9+36*3,7+14*1,4)/10= 22?08'; цср/4 = 5?31';

tg 5?31' = 0,0929;

d = 10*0. 0929 = 0. 93 м,

bc= 2.4 + 2*0. 93 = 4. 26 м,

ас = 9,6 + 2*0,93 = 11,46 м

2) Определяем вес грунта:

Qгр = ас*bc*?*ггр; ггр = гср=п*hп + гглин*hглин + гсуп*hсуп)/(hп+hглин+hсуп);

гср = (2,01*3,7 + 1,92*1,4 + 1,88*4,9)/10 = 1,93 т/м3

Qгр = 11,46*4,26*10*1,93 = 942,2 т

Сумма вертикальных нагрузок:

N = N1+(942. 2)*1. 1= 1448. 7+1036. 4=2485.1 тс.

3) Проверяем напряжения по подошве условно-массивного фундамента

R = 1. 7*{R0*[1+k1*(bc-2)] + k2* гср*(d-3)};

где

R0 — условное сопротивление грунта под концом сваи; k1 = 0,02; k2 = 1,5

R = 1. 7*{35*[1+0. 02*(4. 26−2)] + 1. 5* 1. 93*(10−3)}= 96.6 тс/м2

P = Nc/ac*bc? R/гп

Р = 2485. 1/11,46*4,26 = 50.9? 96. 6/1,4 = 69

Вывод: условие проверки выполняется.

Дальнейший расчет осадки свайного фундамента аналогичен определению осадки фундамента мелкого заложения

Список использованной литературы

1. Костерин Э. В. '' Основания и фундаменты'', М, Высшая школа. 1990 г.

2. СНиП 2. 02. 01 — 83 '' Основания зданий и сооружений. ''

3. СНиП 2. 02. 03 — 85 '' Свайные фундаменты. ''

4. СНиП 2. 05. 03 — 84 '' Мосты и трубы. ''

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой