Проектирование оснований и фундаментов гидротехнических сооружений

Министерство  науки и образования РФ  

Кубанский государственный технологический  университет 

Кафедра строительных конструкций и гидросооружений. 
 
 
 
 
 

Пояснительная записка 
 
 

к курсовому  проекту по дисциплине:

“Основания  и фундаменты” 
 
 

на тему: “Проектирование оснований и фундаментов гидротехнических сооружений” 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: __________________________________________ст. гр. 05-С-ГТ-1 Лесной В.А. 

Допущен к защите:______________________________________________________________ 

Руководитель  проекта: _______________________________________________Дизенко С.И. 

Нормоконтролёр:_______________________________________________________________ 

Защищен: ______________________Оценка_________________________________________ 

Члены комиссии:________________________________________________________________ 
 
 
 
 
 
 
 
 

Краснодар 2008

Содержание 
 

Реферат……………………………………………………………………….…………….. 

Введение………………………………………………………………………….................

1. Анализ инженерно-геологических условий строительной

площадки………………………………………………………………………………..

2. Сбор нагрузок на опору причала…………………...…………………........................
3. Составление сочетаний нагрузок……………………………………………………...
4. Проектирование свайного фундамента.…………………………..…………………..
5. Определение конечных осадок свайного фундамента………..……………………..

Заключение…………………………………………………………..……..…………….... 

Литература……………………………………...…………………………………………..

Реферат 
 

      В данном курсовом проекте представлен расчеты свайного фундамента под морской причал, находящийся в городе Сочи. 

Длина судна – 200 м.

Водоизмещение – 28000 т.

Длина причала – 200 м.

Тип судна  – грузопассажирский 
 

Данный курсовой проект содержит пояснительную записку  объёмом страниц и чертёж, выполненный  на формате А1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 
 

     Проектирование  фундамента является одним из важнейших и ответственных этапов возведения любого гидротехнического сооружения.

     Расчёт  представленный в данной работе произведён для причального сооружения, спроектированного  для акватории порта в городе Тамани.

     На  основании инженерно – геологических изысканий был выбран свайный тип фундамента с применением висячего типа свай. Причальное сооружение, для которого произведён расчет, предназначено для приёма грузопассажирских судов водоизмещением .

1. Анализ инженерно-геологических условий строительной площадки. 

Первый  образец грунта.

Песок - мощность слоя 0,6 м - не рассчитывается. 

Второй  образец грунта.

 Суглинок  – мощность слоя 2 м.

1)

- удельный вес грунта;

- удельный все твердых частиц  грунта;

2) Определяем  коэффициенты пористости  ;

3) Определяем  степень влажности 

;

По таблице 3.6 Определяем расчетные сопротивления песчаных грунтов По таблице 3.8 Определяем  нормативное значение удельного сцепления ,

нормативный угол внутреннего трения и нормативное значение модуля деформации . 
 

Третий  образец грунта.

Глина – мощность слоя 2,6 м.

1). Определяем  расчётные удельные массы грунта.

2). Определяем  коэффициент пористости грунта:

3). Определяем  степень влажности грунта:

    ,

4). Определяем показатель текучести грунта:

5). Определяем число пластичности грунта:

6). Определяем  нормативные значения удельного сцепления (по таблице 3.9):

7). Определяем  нормативные значения угла внутреннего трения (по таблице 3.9):

8). Определяем  нормативные значения модуля деформации (по таблице 3.10):

9).Определяем  расчётное сопротивление грунта  

Четвёртый образец грунта.

 Суглинок  – мощность слоя 3,0 м.

1)

- удельный вес грунта;

- удельный все твердых частиц  грунта;

2) Определяем  коэффициенты пористости  ;

3) Определяем  степень влажности 

;           

По таблице 3.7 Определяем расчетные сопротивления  По таблице 3.8 Определяем  нормативное значение удельного сцепления ,

нормативный угол внутреннего трения и нормативное значение модуля деформации .

Пятый образец грунта.

Глина – мощность слоя 8,0 м.

1). Определяем  расчётные удельные массы грунта.

2). Определяем  коэффициент пористости грунта:

3). Определяем  степень влажности грунта:

    ,

4). Определяем показатель текучести грунта:

5). Определяем число пластичности грунта:

6). Определяем  нормативные значения удельного сцепления (по таблице 3.9):

7). Определяем  нормативные значения угла внутреннего трения (по таблице 3.9):

8). Определяем  нормативные значения модуля деформации (по таблице 3.10):

9).Определяем  расчётное сопротивление грунта

Вывод: В данном случае, почти все грунты имеют хорошие прочносные и деформационные характеристики. Глина является хорошим основанием, прочным и слабосжимаемым. 

Таблица 1 - Характеристики грунтов

2. Сбор нагрузок  на опоры причала. 
 

2.1. Постоянные нагрузки на фундамент причала.

Собственный вес  ростверка:

,

где - удельная масса материала ростверка,

     V - геометрический объем ростверка.

Собственный вес  верхнего строения причала:

Итого постоянная нагрузка:

2.2. Нагрузки на морской  причал от складируемых  грузов.

По заданию  задана  III категория нагрузок по табл.4.2 [1] выписываем значения эксплуатационных нагрузок:

1)Нормативная нагрузка от грузов:

где – нагрузка от складируемых грузов на зоне линии кордона (зона А),

      – нагрузка от складируемых грузов на прикордонной зоне (зона Б),

      – нагрузка от складируемых грузов на переходной зоне (зона В),

      q - величина нагрузки от складируемых грузов на данную зону причала,

        l_А,Б,В - длины зон причала, соответственно А,Б,В

        l – шаг свай вдоль причала.

Нагрузка на опору от грузов со всех зон причала:

2,3) Нагрузки от транспортных средств:

- от автодорожного  транспорта

Нагрузка  от автомобильного транспорта для категории  нагрузки IV учитываем автомобильные нагрузки Н – 300. Для этого типа погонная нормативная нагрузка составляет:

Величина  автомобильной нагрузки на опору причала  вычисляется по формуле:

где n- количество полос движения, L- шаг сваи.

- от ж/д транспорта

Р = 420 кН   

Суммарная нагрузка от транспортных средств:

Вывод: т.к нагрузка от складируемых грузов больше нагрузки от транспортных средств , дальнейший расчёт ведём по нагрузке от складируемых грузов. 

2.5). Нагрузка от воздействия судов.

Нагрузка от ветрового навала судна, поперечная и продольная находится по формуле:

где - давление ветра (в кН/м²)

где с - аэродинамический коэффициент, для поперечной составляющей

           равен 1,2; для продольной равен 0,8,

     - коэффициент, зависящий от длины судна, принимается по табл.4.4.[1],

           равный 0,5

     - нормативный скоростной напор ветра,

,

где - скорость ветра обеспеченностью 4% за навигационный период

             принимается по табл.4.5 [1], для  данного района строительства

             (г. Тамани) 25 м/с.

 –  парусность судна определяется  по приближенной формуле:

,

где - коэффициент, принимаемый по табл.4.6.[1], равен 0,12,

      - длина (ширина) судна,

Поперечная составляющая нагрузки от ветрового навала судна передается на причал по длине прямолинейного участка судна в виде распределенной нагрузки р_н, которая находится по формуле:

При ,

где К_Э – коэффициент, учитывающий эксцентричность действия N_B по отношению к середине l_B, принимаем равным 1,1

 для сухогрузов

В нашем случае длина причала больше прямолинейной  длины судна:

кН

Нагрузка, действующая на опору причала от ветрового навала судна:

Нагрузка от натяжения швартов:

Значение углов  принимаются по табл.4.8

Для морского грузопассажирского:

=30° и =20°

Количество работающих тумб принимаем в зависимости  от длины судна:

L=200; n=6

Рисунок 4. Схема нагрузки от натяжения швартовов. 

Определяем горизонтальную нормальную к линии кордона нагрузку:

где N_Т - нагрузка к швартовой тумбе,

     n_Т - количество швартовых тумб, равное 6,

Определяем нагрузку, приложенную к швартовой тумбе и направленную по швартовым тросам вверх и в сторону от тумбы:

где а=30°; b=20°

Определяем нагрузку, приложенную к тумбе вертикально:

Определяем нагрузку, приложенную горизонтально:

Нагрузки на один пролёт причала:   

Нагрузка, возникающая  при подходе судна к причалу:

Величина энергии  навала судна на причал определяется по формуле:

где - коэффициент, равный 0,65 по табл.4.9.;

      D_с- водоизмещение судна,

     n_n, - скорость судна при подходе.

Тип амортизатора Д400.

Величина нормальной составляющей нагрузки (рис. 4.7.[1])

,

Интенсивность навала судна при подходе к  сооружению:

Продольная составляющая нагрузки вдоль линии кордона:

Таблица 2 - Результаты сбора нагрузок на опоры причала

3. Составление сочетаний  нагрузок. 

Таблица 3 - Расчетные  сочетания нагрузок 

Рисунок 5. Схема сочетаний. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Проектирование свайного  фундамента. 

4.1. Назначение параметров свайного фундамента.

Сваи принимаем висячего типа

Заведем сваю в  четвёртый слой грунта.

Примем забивную составную железобетонную сваю-оболочку с ненапрягаемой арматурой СО (ГОСТ 19804-91).

- Глубину защемления сваи в грунте определяем по ф-ле А.В. Паталеева

где: h_a- высота слоя в котором происходит сдвиг грунта при воздействии на него сваи.                                                                           

h_a = 0.14 ( 0.9+1.4+10) = 1.68 м.

Следовательно:            h_з = 1,68 + Ö(1029,875 ´ 2) / ( 0.8 ´ 135) = 6,6 м.

4.2. Определение несущей  способности сваи  по грунту

Одиночную сваю по несущей способности грунтов  основания следует рассчитывать исходя из условия [1]:

где - расчетная нагрузка на сваю

       - коэффициент надежности, принимаем равным 1,4

      - несущая способность висячей сваи по грунту, работающая на сжимающую нагрузку, определяется по формуле:

,

где  - коэффициент условий работы сваи в грунте, равный ,

       - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа,

       - площадь опирания сваи на грунт, м,

       - наружный периметр поперечного сечения сваи, м,

       - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой