3)

Условие выполняется

Вывод: запас прочности в пределах нормы(<5%), оставляем принятые размеры.

2.5.2 Проверка давления на подстилающий слой

Проверка выполняется в том случае, если под несущим слоем грунта, воспринимающим давление подошвы фундамента, залегает слой менее прочного грунта, условное сопротивление которого меньше, чем несущего.

Так как проверку выполнять не требуется.

Расчетная схема приведена на рисунке 2.4

Рисунок 2.4 - Схема к расчету проверки на опрокидывание

Для того чтобы фундамент не опрокинулся, должно выполнятся условие:

(2.18)

где ; - коэффициенты, соответственно условий работы и надежности по назначению;

- момент опрокидывающих сил;

- момент удерживающих сил, по формуле (2.19)

(2.19)

При нормальных условиях эксплуатации и возведении фундаментов в соответствии с нормой, его опрокидывание не представляется возможным.

2.6.2 Проверка на плоский сдвиг по подошве

Расчетная схема приведена на рисунке 2.5

Рисунок 2.5 - Схема к расчету проверки на плоский сдвиг по подошве

Для отсутствия плоского сдвига фундамента по подошве должно выполнятся условие:

(2.20)

где ; - коэффициенты, соответственно условий работы и надежности по назначению;

- сдвигающая сила, по формуле (2.21);

- удерживающая сила, по формуле (2.22).

(2.21)

(2.22)

где - коэффициент трения фундамента по грунту

Плоского сдвига по подошве фундамента не будет.

Расчетная схема приведена на рисунке 2.6

Рисунок 2.6 - Схема к расчету проверки на выпучивание фундамента

(2.23)

где - расчетная удельная касательная сила пучения;

- площадь боковой поверхности фундамента в пределах расчетной глубины промерзания;

; - коэффициенты, соответственно условий работы и надежности по назначению

- расчетное значение силы, удерживающей фундамент от выпучивания вследствие трения его боковой поверхности о талый грунт, лежащий ниже глубины промерзания, по формуле (2.24).

(2.24)

где - периметр сечения фундамента в пределах талого грунта;

- расчетное сопротивление i-го слоя грунта;

- толщина i-го слоя талого грунта.

Проверка условия

Условие выполняется

Вывод: фундамент устойчив.

(2.25)

где - совместная деформация основания и сооружения, см

- предельное значение совместной деформации основания и сооружения, см, определяется по формуле:

(2.26)

1)Определяем среднее давление на грунт под подошвой фундамента.

где - площадь подошвы фундамента, м2;

- расчетная вертикальная нагрузка в плоскости фундамента, кН, по формуле (2.27).

(2.27)

2)Определяем вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:

(2.28)

где - глубина заложения подошвы фундамента, м;

- расчетный удельный вес грунта выше подошвы фундамента, кН/м3, по формуле:

(2.29)

Размещено на http://www.allbest.ru/

(2.30)

4) Толщину слоев грунта ниже разбиваем на однородные по сжимаемости слои, толщиной не более

5) Строим эпюру вертикальных напряжений от собственного веса грунта ниже подошвы фундамента

(2.31)

где - удельный вес отдельных однородных слоев грунта, кН/м3;

- толщина отдельных слоев грунта, м;

- вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента.

6) Строим эпюру вертикальных дополнительных напряжений от внешней нагрузки ниже подошвы фундамента

(2.32)

где - коэффициент, принимаемый в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины.

7) Устанавливается нижняя граница сжимаемой толщи грунта. Она располагается на глубине, для которой выполняется условие:

(2.33)

8) Определяем осадки элементарных слоев

(2.34)

где - среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта;

- толщина i-го слоя грунта, м;

- модуль деформации i-го слоя грунта.

9) Определяем полную осадку грунта

Размещено на http://www.allbest.ru/

(2.35)

Все вычисления сведены в таблице 2.1

Таблица 2.1 - Расчет осадки основания

Для оснований из нескальных грунтов под фундаментами мелкого заложения, рассчитываемыми без учета заделки в грунт, положение равнодействующей расчетных нагрузок (по отношению к центру тяжести площади подошвы фундамента), характеризуемое относительным эксцентриситетом, должно удовлетворять условию:

(2.36)

где - коэффициент, принимаемый равным для промежуточных опор при действии: только постоянных нагрузок ; постоянных и временных нагрузок ;

- эксцентриситет равнодействующей расчетных нагрузок, м, определяется по формуле:

(2.37)

где - расчетный момент сил, действующих относительно главной центральной оси подошвы фундамента, кНм:

(2.38)

- равнодействующая вертикальных сил по подошве фундамента, кН:

(2.39)

- радиус ядра сечения фундамента (у его подошвы), м:

(2.40)

где - ширина фундамента, м.

Проверка условия

Крен фундамента вдоль его поперечной оси при действии внецентренной нагрузки определяются по формуле:

(2.41)

где - коэффициент Пуассона грунта основания

- модуль деформации грунта основания, кПа;

- коэффициент принимаемый равным 1;

- опрокидывающий момент от расчетных нагрузок, кНм;

- ширина фундамента, м.

Горизонтальное смещение верха опоры не должно превышать предельной величины :

Размещено на http://www.allbest.ru/

(2.42)

(2.43)

где - расстояние от подошвы фундамента до верха опоры, см, по формуле:

(2.44)

- крен фундамента, см;

- предельное смещение верха опоры, см,

(2.45)

где - длина пролета примыкающего к опоре.

Проверка условия

Условие не выполняется

Конструкция фундамента мелкого заложения представлена на рисунке 2.8

Рисунок 2.8 - Конструкция фундамента мелкого заложения

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА

(3.1)

(3.2)

Подошву низкого ростверка свайного фундамента закладывают:

а) в непучинистых грунтах независимо от глубины промерзания грунта;

б) в пучинистых грунтах - ниже расчетной глубины промерзания на 0,25 м;

в) в русле реки - ниже линии местного размыва на 2,5 м.

Так как песок мелкий подвержен пучению, то глубина заложения ростверка определяется по формуле:

(3.3)

Рисунок 3.1 - Конструкция ростверка свайного фундамента

Принимаем железобетонные квадратные сплошные призматические сваи сечением 30х30 см. Длину свай принимаем из минимальной заделки ее в ростверк на величину 2dсв, минимального заглубления ниже подошвы ростверка на 4 м, и минимального заглубления в несущий слой не менее 0,5 м.

Принимаем сваи марки СН-9-30.

Сваи длиной 7 м. принимать не допускается, т.к. не выполняются условия (3.22), (3.23). Сваи длиной 8 м. также не допускается принимать, т.к. минимальное заглубление конца сваи в глинистый грунт с показателем текучести IL<0.1 равное 0.5 не обеспечивается. Увеличение глубины заложения ростверка не целесообразно, т.к. вариант со сваями длиной 9 м. является более выгодным.

Сопротивление сваи по материалу определяется как сопротивление элемента, работающего на сжатие, без учета продольного изгиба.

Несущая способность сваи по материалу, кН, для железобетонной сваи определяется по формуле:

(3.4)

где - коэффициент условий работы, принимаемый для набивных свай равным 0,6, для остальных 1;

- коэффициент условий работы бетона, принимаемый равным для свай сечением 30х30 см и более равным 1, для свай меньшего сечения - 0,9;

- расчетное сопротивление бетона осевому сжатию, кПа;

- площадь поперечного сечения сваи, м2;

- расчетное сопротивление арматуры, кПа;

- площадь поперечного сечения продольной арматуры (А-II, ?18мм) сваи, м2.

(3.5)

(3.6)

Несущая способность, кН, висячей забивной сваи и сваи оболочки, погружаемых без выемки грунта, работающих на сжимающую нагрузку, определяется как сумма сил расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле:

(3.7)

где - коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемый для забивных свай равным 1;

- площадь опирания на грунт сваи, м2;

- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа;

- наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

- толщина -ого слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

- расчетное сопротивление -ого слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа;

, - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения свай на расчетные сопротивления грунта, принимаемые для забивных свай равным 1.

(3.8)

(3.9)

где - коэффициент, приближенно учитывающий вес ростверка и действие момента от горизонтальных сил, принимается равным 1.25

- расчетная вертикальная нагрузка на фундамент, кН, по формуле (3.10);

- минимальная несущая способность сваи по грунту, кН;

- коэффициент надежности, принимаемый для фундаментов опор мостов с низким ростверком равным 1,4.

(3.10)

3.7 Размещение свай в ростверке и уточнение размеров ростверка

На рисунке 3.3 приведена предварительная схема размещения свай

Рисунок 3.3 - Предварительная схема размещения свай: а) при минимальном количестве свай (21 шт.); б) при максимальном количестве свай (48 шт.)

В соответствии с требованиями необходимо принять минимальное количество свай - 21 шт., но для выполнения условий (3.11),(3.12),(3.22),(3.23) следует принять количество свай равным 30.

Окончательная схема размещения свай приведена на рисунке 3.4

Рисунок 3.4 - Окончательная схема размещения свай (30 шт.)

3.8 Расчет свайного фундамента по несущей способности

3.8.1 Проверка нагрузки на сваю и уточнение количества свай

Проверка нагрузки на сваю сводится к обеспечению условия, чтобы действующая на сваю нагрузка не превышала наименьшую расчетную нагрузку на нее по грунту или по материалу. При внецентренно нагруженном фундаменте наибольшую нагрузку испытывают сваи крайнего ряда, для них нагрузку допускается определять по формуле:

(3.11)

(3.12)

где - полная расчетная вертикальная нагрузка с учетом веса ростверка и свай, определяемая по формуле:

(3.13)

(3.14)

где m-масса одной сваи, кН.

(3.15)

(3.16)

,- расчетные моменты относительно главных осей плоской подошвы ростверка соответственно от тормозной силы и от поперечных ударов определяются по формулам:

(3.17)

(3.18)

- коэффициент повышения расчетной нагрузки на сваю (принимаемый 1,1 при 4 сваях в ряду, и 1,2 при 8 и более в ряду);

- минимальная несущая способность сваи по грунту или по материалу, кН;

-коэффициент надежности, принимаемый для фундаментов опор мостов с низким ростверком 1,4;

, - количество свай соответственно общее и в ряду;

, - расстояние от главных осей до оси каждого ряда свай, м;

, - расстояния от главных осей до крайних свай, м.

Условие выполняется

Условие выполняется

3.8.2 Проверка давления на грунт по подошве свайного фундамента

Для данной проверки свайный фундамент рассматривается как условный массивный фундамент в форме прямоугольного параллелепипеда, состоящий из ростверка, свай и грунта, ограниченный контуром А-Б-В-Г (рис. 3.5).

(3.19)

(3.20)

где , - соответственно длина и ширина подошвы условного фундамента, м;

, - соответственно длина и ширина свайного поля по наружным граням крайних свай, м;

- глубина погружения свай в грунт ниже подошвы ростверка, м;

- приведенное среднее значение расчетных углов внутреннего трения грунтов, прорезанных сваями, определяемое по формуле:

(3.21)

Проверка несущей способности основания условного фундамента заключается в том, чтобы среднее и максимально давления на грунт в сечении А-Б (рис. 3.5) по подошве условного фундамента удовлетворяли следующим условиям:

(3.22)

(3.23)

где - расчетное сопротивление грунта в уровне нижних концов свай, кПа;

, - соответственно длина и ширина условного фундамента, м;

- глубина погружения свай в грунт ниже подошвы ростверка, м;

- тормозная сила, кН;

- момент тормозной силы в уровне подошвы ростверка, кНм.

- нормальная составляющая давления условного фундамента на грунт основания, кН, определяемая с учетом веса грунтового массива А-Б-В-Г вместе с заключенным в нем ростверком и сваями по формуле:

(3.24)

где - нагрузка от веса грунта в пределах всего условного фундамента А-Б-В-Г, определяемая по формуле:

(3.25)

(3.26)

(3.27)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Условие выполняется

Условие выполняется

Расчет свайного фундамента по деформациям производится по аналогичной схеме для фундамента мелкого заложения, изложенного в пункте 2.7. Расчет ведется исходя из условия (2.25):

1)Определяем среднее давление на грунт под подошвой фундамента.

где - площадь подошвы условного массива, м2;

- расчетная вертикальная нагрузка, кН, по формуле:

2)Определяем вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне условного массива:

3) Определяем дополнительное вертикальное напряжение в уровне условного массива:

4) Толщину слоев грунта ниже разбиваем на однородные по сжимаемости слои, толщиной не более

5) Строим эпюру вертикальных напряжений от собственного веса грунта ниже подошвы фундамента

6) Строим эпюру вертикальных дополнительных напряжений от внешней нагрузки ниже подошвы фундамента

7) Устанавливается нижняя граница сжимаемой толщи грунта. Она располагается на глубине, для которой выполняется условие:

8) Определяем осадки элементарных слоев

9) Определяем полную осадку грунта

Все вычисления сведены в таблице 2.1

Таблица 2.1 - Расчет осадки основания

Конструкция фундамента мелкого заложения представлена на рисунке 3.7

4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ

Размещено на http://www.allbest.ru/

3 Бетонная кладка фундамента:

4.1.2 Свайный фундамент

4 Бетонная кладка ростверка:

4.2 Сметно-финансовый расчет стоимости основных работ по сооружению фундамента

В результате сравнения технико-экономических показателей вариантов фундамента было определено, что наиболее рациональна конструкция свайного фундамента.

1. Механика грунтов, основания и фундаменты : уч. пособие / И.И. Бахарев, В.И. Бахарев, Н.П. Грачева. - Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2008. - 93 с. : ил

2. СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы. - М. : ГП ЦПП, 1996

3. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты. - М. : ЦИТП Госстроя СССР, 1986

4. СНиП 2.02-83*. Основания зданий и сооружений. - М. : Стройиздат, 1996.