Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Фундамент мелкого заложения

Содержание.

1. Определение инженерно-геологических условий………………………………………….4

2. Проектирование фундамента мелкого заложения под промежуточную опору моста…..7

2.1 Определение глубины заложения фундамента……………………………………………7

2.2 Определение требуемой площади подошвы фундамента………………………………...7

2.3 Определение геометрических параметров фундамента…………………………………..8

2.4 Определение размеров уступов…………………………………………………………….8

2.5 Определение веса грунта и фундамента……………………………………………………8

2.6 Расчет фундамента по несущей способности основания…………………………………8

2.7 Проверка фундамента по осадке……………………………………………………………12

2.8 Проверка фундамента по осадке……………………………………………………………12

3. Порядок проектирования свайного фундамента под промежуточную опору моста…….14

3.1 Выбор заложения ростверка и длины сваи………………………………………………..14

3.2 Определение несущей способности сваи………………………………………………….14

3.3 Определение количество свай в фундаменте……………………………………………...16

3.4 Эскизное конструирование ростверка, размещение свай в плане……………………….16

3.5 Определение нагрузок на каждую сваю…………………………………………………...17

3.6 расчет свай на горизонтальную нагрузку………………………………………………….18

3.7 Выбор свайного оборудования……………………………………………………………..18

3.8 Определение расчетного отказа сваи………………………………………………………19

4. Технико-экономические сравнение вариантов……………………………………………..20
1. Определение инженерно-геологических условий.

Глинистый грунт.

(кН/м³)

(т/м³)

- супесь

текучая

(кН/м³)

Глинистый грунт.

- суглинок

- текучая

(т/м³)

(кН/м³)

Песок крупный. ,0 - водонасыщенный

=(т/м³)

(т/м³)

(кН/м³)

Песок мелкий.

(т/м³)

(кН/м³)

Полное наименование грунта	h, м	Влажность			J_p	J_l	е	Плотность т/м³			Удельный вес, кН/м³		S_r	Расчетный хар-ки			R₀, кПа
Полное наименование грунта	h, м	W	W_p	W_l	J_p	J_l	е	p	p_s	p_d	γ	γ_sb	S_r	E, мПа	С, кПа	φ, град	R₀, кПа
Глинистый грунт, текучий	1,9	0,25	0,19	0,24	0,05	1,2	0,95	1,76	2,73	1,40	17,6	8,8	1,0	-	-	-	-
Глинистый грунт, текучий	1,2	0,35	0,24	0,36	0,12	0,91	1,03	1,82	2,73	1,34	18,2	8,5	1,0	-	-	-	-
Песок крупный, водонасыщенный, средней плотности	7,7	0,21	-	-	-	-	0,56	2,05	2,66	1,70	20,5	10,6	1,0	37	0,39	37,5	500
Песок мелкий, водонасыщенный, плотный	4,6	0,21	-	-	-	-	0,58	2,03	2,66	1,68	20,3	10,5	1,0	35	0,38	35	200
Известняк	2,3	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-

Физические и механические характеристики грунтов

2. Проектирование фундамента мелкого заложения под промежуточную опору моста.

2.1 Определение глубины заложения фундамента

Из инженерно-геологических условий можно опирать фундамент на песок крупный, найдем его обьем:

По климатическим условиям ограничений не имеем т.к. отсутствует глубина промерзания грунта.

_{Вывод:
принимаем}; V=61,03м³.

Опору опираем на песок крупный.

Расчётное сопротивление несущего слоя основания определяется по следующей формуле:

_где

_{вmin =В+2·С=1,5+2·0,5
=2,5 м}

_{С = 0,5–
запас для размещения
опоры на фундаменте}

_{R0
= 350 кПа – начальное
расчётное сопротивление
грунта}

_{К1
= 0,10 м^-1 , К2 = 3 м^-1 -
коэффициенты учитывающие
размеры конструкции}

2.2 Определение требуемой площади подошвы фундамента

_{Для
дальнейшего расчета
принимаем Aф= 28 м²}

2.3 Определение геометрических параметров фундамента

Для дальнейшего расчета принимаем b=2.5 м, l=11.20.

2.4 Определение размеров уступов

Принимаем 2 ступени с равной высотой и шириной. а=0.975, h=1.685

2.5 Определение веса грунта и фундамента

Определяем объём фундамента.

_{где
γf = 1,1 – коэффициент
надёжности по нагрузке}

_{γб = 24
кН/м³ – удельный
вес бетона}

Определим объем грунта на уступах фундамента.

2.6 Расчёт фундамента по несущей способности основания

, ,

; 376.21<418.97 - условие выполняется.

Расчётные нагрузки, приведенные к подошве фундамента по I группе предельных состояний

Направление нагрузки	N, кН	H, кН	M, кНм*
Вдоль моста	7225,45	109,25	786,02
Поперёк моста	7225,45	102,35	740,25

; 418,97>415.42 условие выполняется, запас прочности 1.2%, надежность обеспечена.

Масштаб 1:200

2.7 Определение расчетного сопротивления грунта основания

, где

и -коэффициенты условия работ

К – коэффициент равный 1,1

- глубина заложения фундамента

- расчетное значение удельного сцепления грунта

кПа

2.8 Проверка фундамента по осадке

- условие выполнено

3. Порядок проектирования свайного фундамента под промежуточную опору моста.

3.1 Выбор глубины заложения ростверка и длины сваи.

Длина свай: L_св=Н₀-Н_г

Нг - отметка головы сваи принимается +0,4 м

Н0-отметка опирания сваи принимаю 5,1 м

Длина висячей сваи Lсв = 5,1 +0,4 = 5,6 м принимаем 6,0 м

Длина сваи стойки Lсв = 15,4+0,4+0,5 = 16,3 м принимаем 17,0 м

Свая заделывается в ростверк на 0,5 м

3.2 Определение несущей способности сваи

Для сваи-стойки несущая способность:

А - площадь поперечного сечения сваи =0,3²= 0,09м²

R - расчетное сопротивление грунта под остриём сваи-20000кПа

_{Для
сваи стойки:}

1,0

кН

F_d = 1800/1,55 = 1120 кН

Для висячей сваи:

где

1,0

Принимаем F_d=930 кН

R - расчетное сопротивление грунта под остриём сваи R = 7015 кПа

А - площадь поперечного сечения сваи А = 0,3²= 0,09 м²

U = 0,3 * 4 = 1,2 U – периметр сваи

f_i - расчетное сопротивление грунта по боковой поверхности

h_i – толщина i-го слоя грунта около боковой поверхности сваи

3.3 Определение количество свай в фундаменте

Число свай определяется по формуле:

где

N-расчётная вертикальная нагрузка

F_d- принятая несущая способность

Для сваи стойки

свай

Для забивной сваи

свай

Вычисляем объем сваи забивной:

где

1 – длина сваи

А - площадь

n – количество свай

Вычисляем объем сваи стойки:

Для дальнейшего проектирования выбираем фундамент со сваями забивными.

3.4 Эскизное конструирования ростверка, размещение свай в плане

Определяем нагрузку от ростверка

кН

Расчётные нагрузки в уровне подошвы ростверка

Направление нагрузки	N, кН	H, кН	M, кНм*
Вдоль моста	8189,05	109,25	425,5
Поперёк моста	8189,05	102,35	402,5

3.5 Определение нагрузок на каждую сваю

Вдоль

кН

Поперек

кН

кН - условие выполняется

3.6 Расчет свай на горизонтальную нагрузку

По графику 1 определяем коэффициент пропорциональности К

К = 13018,62 кН/м⁴

По графику 2 определяем перемещение (Е_н) головы сваи от горизонтальной единичной нагрузки и общее перемещение U

Е_нн = 0,38 мм

U_с = Q₀* Е_н, где

кН

H – наибольшая горизонтальная нагрузка

n – количество свай в ростверке

U_с = 6,33*0,38 = 2,40 мм < 10 мм

Принимаю свободное опирании

По графику 4 ( для свободного опирании ростверка ) определяю момент в сечении сваи М_н М = М_н* Q₀

М = 1,27 * 6,33 = 8,03 кН*м

По графику 5 проверяю сваи на прочность и образование трещин.

Принимаю сваи С60.30, класс бетона В15, арматура 4Ø12AIII.

Вывод: Свая выполняется из бетона класса В15 и армируется 4Ø12AIII.

3.7 Выбор свайного оборудования

Предварительный подбор молота производится по отношению массы ударной части m₄ к массе сваи m₂.

где

m_у.ч.м.- масса ударной части молота

m_с.-масса сваи

Примем трубчатый дизель-молот С - 995

m_у.ч.м.=1250 кг

m_с.=2500 кг

Тогда 2500/2500 =0,5 - условие выполняется, принимаем трубчатый дизель-молот С – 1048

3.8 Определение расчетного отказа сваи

Расчет отказа:

S_а – расчетный отказ сваи ≥2 мм.

E_d – расчетная энергия удара выбранного молота = 33 кДж.

m₁ – полная масса молота = 2,6 т

m₂ – масса сваи = 1,38 т

m₃ – масса наголовника = 0,2 т

А – площадь поперечного сечения сваи = 0,09 м²

F_d – несущая способность сваи = 600 кН

– коэффициент учитывающий материал сваи = 1500 кН/м²

S_a =7 мм > 2 мм. Условие выполняется.

Технико-экономическое сравнение вариантов

Стоимость и трудоемкость работ по возведению фундамента

Наименование основных видов работ	Фундамент мелкого заложения					Свайный фундамент
	объем	Стоимость, руб.		Трудоемкость, чел-дни		объем	Стоимость, руб.		Трудоемкость, чел-дни
	объем	На ед-цу	На объем	На ед-цу	На объем	объем	На ед-цу	На объем	На ед-цу	На объем
1. Устройство деревянного шпунтового ограждения	310,8м²	4,80	1491,84	-	-	118,32м²	4,80	567,93	-	-
2. Разработка грунта 1-й группы грейфером	0,407	182,4	74,30	8,33	3,39	0,0627	182,4	11,45	8,33	0,522
3. Устройство бетонной подготовки методом подводного бетонирования	76,86м³	34,10	2620,92	4,5	345,87	31,39м³	34,10	1070,39	4,5	153,45
4. Устройство монолитного бетонного фундамента (ростверка)	121,06м³	38,53	4664,44	2,80	338,96	41,58м³	36,40	1513,51	3,5	51,03
5. Обратная засыпка грунта с уплотнением	0,00425	18,9	0,080	-	-	-	-	-	-	-
6. Стоимость сваи сечением 300*300 длиной 6 м.	-	-	-	-	-	90м	7,68	691,2	-	-
7. Стоимость погружения сваи длиной 6 м.	^-	-	-		-	8,1м³	19,6	158,76	3,31	26,81
8. Стоимость срубки сваи площадью до 0,1 м².	-	-	-	-	-	15 шт	1,19	17,85	0,96	14,4
Итого:			8851,58		688,22			4031,09		246,21

По технико-экономическому сравнению вариантов следует, что наиболее экономически выгодный свайный фундамент.
Библиографический список:

Соловьев Ю. И. Методические указания. Основания и фундаменты мостовых опор. СГУПС. Новосибирск 1994г.
Шишканов Г. Ф. Методические указания. Расчет оснований столбчатых фундаментов. КИСИ, 1987г
Казаков Ю. Н. Проектирование свайных фундаментов из забивных свай. Красноярск, 2003
СНиП 2.02.01-83. Основание зданий и сооружений. Москва: Строй. издат, 1985г