Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

• 1. Исходные данные
• 2. Инженерно - геологические условия района строительства.
• 3. Проектирование фундамента мелкого заложения на естественном основании.
• 3.1 Определение глубины заложения подошвы фундамента (d_Ф, м).
• 3.2 Определение площади подошвы и размеров уступов фундамента.
• 3.3 Определение расчетного сопротивления грунта (R, kПa) под подошвой фундамента.
• 3.4 Проверка напряжений под подошвой фундамента.
• 3.5 Расчет осадки фундамента .
• 4. Проектирование свайного фундамента.
• 4.1 Определение глубины заложения и предварительное назначение размеров ростверка.
• 4.2 Длина и поперечное сечение свай.
• 4.3 Определение расчетной нагрузки, допускаемой на вертикальную сваю.
• 4.4 Определение числа свай, их размещение и уточнение размеров ростверка.
• 4.5 Поверочный расчет свайного фундамента по несущей способности.
• 4.6 Расчёт свайного фундамента как условного массивного фундамента мелкого заложения.
• 5. Технико - экономическое сравнение вариантов.
• 5.1 Перечень работ
• 5.2. Виды и объемы работ
• 5.2.1 Фундамент мелкого заложения
• 5.2.2 Свайный фундамент
• 5.3 Справочная таблица
• 5.4 Ведомость объёмов основных работ и стоимости сооружения вариантов фундаментов
• 5.5 Технико - экономические показатели вариантов фундаментов.
• Вывод.
• Используемая литература и необходимые нормативные документы.

строительство фундамент напряжение свая

1. Исходные данные

Исходные данные для выполнения курсового проекта студент принимает по таблице 1.1.

Табл. 1.1

По последней цифре шифра
Варианты 4
Глубина размыва грунта в водоёме hраз, м	0,5
Расчетный пролет Lp, м	44,0
Высота опоры h0, м	8,4
Вес опоры Ро, кН	5600
Hoмер геологического разреза	№6
По предпоследней цифре шрифта
Варианты 5
Вес пролётных строений Рп, кН	1570
Сила воздействия от временной вертикальной подвижной нагрузки Рк, кН	6900
Горизонтальная тормозная сила Т, кН	690
Коэффициент надежности временной подвижной нагрузки	1,13
Коэффициент для расчёта глубины промерзания грунтов Мt, ед.	20

Табл. 1.2

2. Инженерно-геологические условия района строительства

Определяем расчетные характеристики физических свойств (ФС) грунтов каждого несущего слоя и результаты заносим в таблицу 2.1., ниже которой приводим полное номенклатурное наименование несущих грунтов геологического разреза (глины, суглинки и лески соответствующей крупности), а также их состояние (глинистых грунтов -по показателю текучести I_Lд. e., песчаных - по коэффициенту пористости ед. е. и коэффициенту водонасыщения Sr д. е. ).

Таблица 2.1

Расчетные значения характеристик физических свойств грунтов (ФС).

Показатели	номер несущего геологического слоя	формулы для расчета
	2	3	4
удельный вес скелета грунта (сухого) yd, кН/м3	15,77	15,71	17,31	yd=y/(1+w)
коэффициент пористости е, д. е.	0,712	0,693	0,583	e = ys/yd -1
удельный вес грунта во взвешенном состоянииySB, кН/М3	9,9299	9,8051	-	YsB=(Ys-yw) / (1+e)
Коэффициент водонасыщения песчаных фунтов Sr, д. е.	-	0,9984	-	Sr=(ys*w)/(e*Yw)
число пластичности глинистых грунтов Iр, д. е.	0,18	-	0,19	lp = wL -wр
показатель текучести глинистых грунтов IL, д. e..	0,56	-	0,11	IL = (w-wp)/Ip

Полное наименование несущих грунтов с указанием величин характеристик; для глинистых - l_p, I_L, е ; для песчаных - е, S_r.

2-й слой- глина легкая, мягкопластичная, водопроницаемая (е=0,712д.еIр=18%, I_L=0,56д.е.,); З-й слой - песок средней плотности,средней крупности, насыщенный водой (е=0,693 д.е., S_r=0,9984 д.е.), 4й слой- глина легкая, полутвердая, водонепроницаемая (Iр =19%, IL=0,1 д. е., е=0, 583 д. е.).

3. Проектирование фундамента мелкого заложения на естественном основании

3.1 Определение глубины заложения подошвы фундамента (d_Ф, м)

а) предварительная:

глубина заложения фундамента должна определяться с учётом:

- Назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения;

- Величины и характера воздействия нагрузок, воздействия на основание;

- Инженерно-геологических условий площадки грунтов;

- Гидрогеологических условий площадки и возможных изменений в процессе в процессе строительства и эксплуатации сооружения;

Для непучинистых грунтов (пески гравелистые, крупные) dmin. = 1, 0м.

-при возможности размыва грунта - dmin> 2, 5 м от дна водотока после его размыва.dmin=3,5+h_раз=3,5+0,5=4,0 (м)

-при сооружений фундаментов в открытом котловане глубину. d_ф следует назначать на отметке 3-6 м от поверхности рельефа (на суходоле) или поверхности воды в водоеме (с учётом глубины залегания кровли выбранного несущего слоя грунта).

В выбранный несущий слой грунта фундамент должен быть заглублен не менее чем на 0,5 м. (слабые грунты необходимо полностью прорезать в пределах рациональных глубин котлованов).

Отметку обреза фундамента (верх) назначают: на акватории - на 0, 5 м ниже, дна водотока. Учитывая все перечисленные факторы назначаем глубину заложения фундамента d=4,0 метра. Отсюда высота фундамента 3,6 метра.

б) окончательная - назначается при определении максимальной площади подошвы фундамента (при необходимости его развития ступенями) проверке допускаемых напряжений на несущий фунт под подошвой фундамента.

3.2 Определение площади подошвы и размеров уступов фундамента

Минимальная площадь обреза (по верху) фундамента

A_min=b_min*l_min=(bo+2c)*( lo+2c), гдес = 0, 30(м).

- величина увеличения размеров (по обрезу) надфундаментной части опоры (b_о=2,6м -ширина; l₀=9,8м-длина) в каждую сторону.

A_min = 3, 2*10, 4 = 33, 28м² (b_min = 2, 6 +2*0, 30 = 3, 2 м; l_min = 9, 8 + 2*0, 30 = 10, 4 м).

При d_ф = 4,0 м высоту фундамента (h_ф) устанавливают величиной кратной высоте ступени (h_y = 1, 2) при развитии фундамента в 3 ступени - h_ф =3, 6 м.

Максимальная площадь подошвы фундамента устанавливается с учетом обеспечения жесткости фундамента (чтобы наклон боковых граней от вертикали не превышал 30°), тогда Amax=bmax*lmax=(bo+2h_ф*tg30°)*(lо+2 h_ф*tg30°).

Аmах= (2, 6 + 2*0, 577*3, 6)*(9, 8 + 2*0, 577*3, 6) = 6, 7544*13, 9544 = 94, 25 (м²);

Требуемая площадь подошвы фундамента A_тp=*N/(R-1,1*у_ср*h_ф+у_w*h_w),м², где R -расчётное сопротивление грунта R= 1, 7{Ro[1 + k1(b - 2)] + К2*у(d_ф-3)}, кПа (1) в первом приближении при b=3,2 м, и средневзвешенном значении удельного веса грунтов (у, кН/м³), расположенных выше подошвы фундамента, или у = 16 кН/м³ (допускаемое Приложением 24 СНиП 2. 05. 03 - 84):

R= 1, 7{245[1 + 0,02(3,2 - 2)] + 1,5*16(4-3)}=467,3 (кПа)

= 1, 2 - коэффициент, учитывающий действие момента;

N= 1,1*(Pо+Рп) + y_f *Рк, кНN=1,1*(5600+1570)+1,13*6900=15687 (кН) - расчетная вертикальная нагрузка по обрезу фундамента:

A_тp=1,2*15687/(467-1,1*16*3+4,5*10)= 51 (м²);

y_сp =(10*1,9)+(20,5*2,2)+(19,8*0,4)/4,5=16 (кН/м) средний удельный вес кладки фундамента и грунта на его уступах;

y_w= 10 кН/м3-удельный вес воды; h_w, м - расстояние от УГВ или от поверхности воды в водоеме до подошвы фундамента;

y_w*h_w= 0- при расположении подошвы фундамента в водонепроницаемом слое,

R_o- условное сопротивление грунта (кПа), K1 и К2- коэффициенты принимаемые соответственно по таблицам Приложения 24 СНиП 2. 05. 03 -84 в зависимости от номенклатурного наименования и состояния грунтов основания.

Примечание: Ro принимается с учетом примечаний 1 и 2 к таблице 1 (3.2.1.) и примечания к таблице 2 (3. 2. 2.).

Если A_min<A_тp<А_mах33, 28м²<51м²<94, 25 м², то необходимо развитие фундамента. Размеры подошвы прямоугольного фундамента:

ширина b = А_тр/Кп, длина l = b*Кп, где Кп - коэффициент отношения сторон низа опоры, т. е. Кп = l₀/b_o. Рационально фундамент развивать от A_min=b_min*l_min ступенями, ширину уступов (обычно принимают равной 0,5*hy, но не более 0,577hу), или 1, 2*0,577 = 0,7м (при hy = 1,2 м)

т. е. bп=(bп-1+2*0, 6); ln=(ln-1+2*0,6) при hy=1,2 м

b₁ =3, 2 м; l₁=10, 4 м; A₁= 3, 2*10, 4 = 33, 28(м²);

b₂= 3, 2+2*(0, 5*1, 2) = 4, 4м; l₂ = 10, 4 + 2*(0, 5*1, 2)= 11, 6м; А₂= 4, 4*11, 6 = 51,04 (м²);

b₃= 4, 4 + 2*(0, 5*1, 2) = 5, 6м; l₃ = 11, 6+2*(0, 5 *1, 2) = 12, 8м; А₃= 5, 6*12, 8=71, 68 (м²);

При трехступенчатом фундаменте и h_ф= 3,6м, A₃ = 71, 68 м² - площадь подошвы фундамента.

3.3 Определение расчетного сопротивления грунта (R, kПa) под подошвой фундамента

Рассчитывается также по формуле (1) как и в первом приближении при ширине ступенчатого фундамента (bi, м), равной ширине нижней ступени (но не более 6м), а для глин и суглинков в основании фундаментов мостов в пределах водотока R следует увеличивать на величину, равную 14.7hw кПa, (hw, м - высота столба воды от уровня меженных вод до дна водотока после размыва=2,4 м).

R= 1, 7{Ro[1 + k1(b - 2)] + К2*у(d_ф-3)}+14,7hw (кПa)

R= 1, 7{245[1 + 0,1(5,6 - 2)] + 3*16(4-

3)}=1,7(333,2+48)+14,7*2,4=683,32 (кПа)

3.4 Проверка напряжений под подошвой фундамента

Производится по расчетным напряжениям под подошвой фундамента: среднему P=N₁/A?R/y_n кПа, максимальному Pmax=(N₁/A +M₁/W) ?y_c*R/y_n кПа и минимальному Pmin=(N₁/A - M₁/W), где N₁= 1,1(Р₀ + Р_п +Р_ф + Р_г + Р_в) +_f *Р_к кН, вертикальная нагрузка на основание с учетом гидростатического давления

Р₀=5600 кН - вес опоры,

Р_п=1570 кН - вес пролётных строений,

Р_к= 6900 кН - сила воздействия от временной нагрузки,

_f=1,14 - коэффициент надежности временной подвижной нагрузки,

Рв= yw*hw на уступы фундамента, если оно имеет место (если фундамент врезан в водонепроницаемыйгрунт)

М₁ =1, 1Т (1, 1+h₀+h_ф), кН*м- расчётный момент относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента;

h₀=8,4 м - высота опоры,

h_ф=3,6 м - высота фундамента,

Р_ф+Р_г= b_n*l_n*h_ф*у_ср. -соответственно нагрузки от веса фундамента и грунта на его уступах,кН;

У_ср= 24 кН/м³ - удельный вес бетона,

W=l_n*b_n²/6, м³ - момент сопротивления по подошве фундамента:

y_n = 1,4 коэффициент надежности по назначению сооружения;

у_с = 1,2 коэффициент условий работы.

N₁= 1,1(5,600 +1,570 +5,6*12,8*3,6*24)

+1,14*6,900=16402,58+7866=22565,5 (мН)

W=12,8*5,6²/6=66,9(м³)

М₁ =1, 1*690*(1, 1+8,4+3,6)=9942,9(кН*м)

среднему P=N₁/A?R/1,4=

24268,58/71,68650,68/1,4 = 314,8488 (кПа) - верно

максимальному P_max=(N₁/A+M₁/W)?1,2*R/1,4=

24268,58 /71,68+10626/66,91,2*650,68/1,4=314,8+148,6585,7 (кПа) - верно минимальному P_min=(N₁/A - M₁/W)0

24268,58/71,68-10626/66,90=314,8-148,60=179,770 - верно

Условия выполняются и значения Р и Р_max близки к величине допустимого. Значит фундамент запроектирован рационально.

3.5 Расчет осадки фундамента

Сначала слева от оси фундамента строится эпюра _zgi (кПа) от собственного веса грунта (бытового давления) на уровне подошвы фундамента (_zg0),затем на границе каждого слоя, на границе УГВ- нарастающим итогом: (_zgi =_zgо + yi*hi), где yi -удельный вес каждого слоя грунта выше УГВ или водонепроницаемого грунта (ниже уровня грунтовых вод или в водоеме с учетом взвешенного состояния водопроницаемых грунтов подставляется y_icв- удельный вec грунта во взвешенном состоянии), hi - мощность каждого слоя (от его кровли до подошвы). Эпюра _zgi строится до глубины не менее 10 м от подошвы фундамента, а ниже подошвы предпоследнего слоя (если глубина менее 10 м) через 2 м выделяются подслои последнего слоя с расчетом значений бытового давления в подошве каждого (все значения _zgi и _zgo проставляются над соответствующей границей слоя).

На уровне кровли водонепроницаемого грунта (I_L<0,25 д.е. -для суглинков, I_L<0,5 д.е. -для глин) два значения _zg (над границей -_zgi+1 = _zgi + у_свi+1*hi+1; под ней - с учетом дополнительного давления столба воды '_zgi+1 = _zgi+1+yw*hw (yw=10 кН/м³-удельный вес воды, h_w м - расстояние от УГВ или уровня меженных вод до кровли водонепроницаемых глинистых грунтов), т. е. скачок эпюры влево (плюс) на величину yw*hw. И далее к полученному значению '_zg добавляется давление водоупорного слоя на величину уi*hi, где yi - удельный вес водонепроницаемого фунта, a hi - мощность его слоя (если он промежуточный) или подслоя по 2м (если слой самый нижний в разрезе). На уровне подошвы водонепроницаемого грунта и кровли последующего водопроницаемого слоя тоже два значения _zg (над границей слоев с учетом давления выше лежащего водонепроницаемого слоя, под ней скачок эпюры вправо (минус) на величину yw*hi, где hi - мощность выше лежащего водонепроницаемого слоя).

Примечание: Против каждого слоя (подслоя) грунта справа от колонки скважины проставляются значения удельного веса y_i (для грунтов, расположенных выше УГВ или водонепроницаемые или значения удельного веса грунта во взвешенном состоянии у_cвi(для грунтов водопроницаемых).

_zg0=у_sw1*h₁+y_sw2*h₂=9,93*1,7+9,81*2,3=16,88+22,56=39,44 (кПа),

_zg1 = 39,44 + 9,81*9,7=39,44+95,157=134,6 (кПа),

_zg1 = 134,597 + 10*13,7=271,6 (кПа).

Затем справа от оси фундамента строится эпюра 0, 2*_zgi в том же масштабе.

_zg0*0,2=39,44*0,2=7,888 (кПа),

_zg1*0,2=134,6*0,2=26,92 (кПа),

_zg1*0,2=271,6*0,2=54,32 (кПа).

Для построения эпюры дополнительного (к природному) вертикального давления _zpi (кПа) толща грунтов ниже подошвы фундамента (условная нулевая отметка - 0, 0м) разбивается на элементарные слои толщиной hi = 0,4b (но не более 2,0м), границы которых должны обязательно совпадать с границами слоев грунтов геологического разреза и границей УГВ (только для вариантов на суходоле). Эпюра _zpi строится справа от оси фундамента, начиная с отметки 0, 0м - _zр0 (подошва фундамента), а затем с учетом коэффициента _i вычисляются все значения _zpi=_i*_zpo. _zpo = P- _zgo, где Р = N₁₁ /A - среднее давление на грунт от нормальных постоянных нагрузок (кПа), N₁₁= (Ро + Рп +Рф + Рг + Рв), кН.

_zpo = (5600+1570+5,6*12,8*3,6*20)/12,8*5,6- 39,44=12331/71,68-39,44=132(кПа)

_zp1=₁*_zpo=0,9250*132=122,094 (кПа),_zp2=₂*_zpo=0,7348*132=96,9949 (кПа),

_zp3=₃*_zpo=0,5513*132=72,7666 (кПа),_zp4=₄*_zpo=0,4104*132=54,1766 (кПа),

_zp5=₅*_zpo=0,3131*132=41,3317 (кПа),_zp6=₆*_zpo=0,2710*132=35,7733 (кПа).

Таблица 3.5.1

Расчёт для построения, эпюры от собственного веса грунта и эпюры дополнительного вертикального давления.

Коэффициент распределения давления в грунте под подошвой фундамента i принимается по таблице 3.5.2. - (выборки из таблицы 1 СНиП 2.02.01 - 83) в зависимости от формы подошвы фундамента (соотношения сторон прямоугольного фундамента Кn = l/b) и относительной глубины (от поверхности подошвы фундамента до подошвы каждого элементарного слоя i= 2zi / b).

Для промежуточных значений этих соотношений величину ai определяют интерполяцией. Все значения zpi и zpb проставляются над соответствующей границей на уровне каждого элементарного слоя на глубине z₁,z₂ и т.д., где z_i+1=z_i+h_i+1 (значения zi проставляются против границ каждого выделенного подслоя).

Все полученные расчетные значения zgi, 0,2zqi,zpi откладываются на границах слоев грунтов и элементарных слоев в одном масштабе (обычно в 1см -10 кПа).

Нижняя граница сжимаемой толщи под подошвой фундамента (B.C.) находится на пересечении эпюр 0,2zqiи zpi, где по масштабу определяется ее мощность(м) и значение zpвc (кПа) на нижней границе сжимаемой толщи. Если найденная нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое с модулем деформации Е<5000 кПа или такой слой залегает непосредственно ниже B.C., то граница сжимаемой толщи определяется из условия zp?0,1zq.

Величина осадки основания фундамента (S=Si,м) получается суммированием значений осадки каждого элементарного слоя Si = *zpсp*hi / Е (см) толщиной hi (см) с модулем деформации Е (кПа) и не должна превышать предельно допустимой, величины Su =1,5 Lpcм, где Lp (м) - расчетный пролет из исходных данных. Среднее дополнительное давление в каждом элементарном слое zpcp определяется как среднеарифметическое значении zpi в его кровле и подошве. Затем заполняется таблица, начиная от подошвы фундамента (глубина 0,0 м) до до нижней границы сжимаемой толщи (B.C.).

S1 = 0,8*141,487*1,68/300=0,6339 (см) S2 = 0,8* 121,995*1,68/300=0,5465 (см)

S3 = 0,8* 94,5284*1,68/300= 0,4235 (см) S4 = 0,8* 70,6850*1,68/300= 0,3167 (см) S5 = 0,8* 53,1773*1,68/300= 0,2382 (см) S6 = 0,8* 42,9314*1,3/300= 0,1488 (см)

Таблица 3.5.2

Расчет осадки основания фундамента.

Номер расчётного слоя	Глубина подошвы расчётного слоя от подошвы фундамента Zi, см	Толщина слоя hi,см	Расчетный удельный вес грунта уi, кН/м3	Бытовое давление грунтов ?zqi,кПа. На глубине zi	Коэффициент ?=2zi/b	Коэффициент ?i	Дополнительное давление ?zpi на глубине zi,м	Среднее дополнительное давление в слое ?zpcp,кпа	Модуль деформации грунта Еi*102, кПа	Осадка слоя Si, см. Si=*?zpcp*hi/E. S<Su, 2,0721<9,9498
1	2	3	4	5	6	7	8	9	Su=1,5
1	1,68	1,68	9,81	55,92	0,60	0,925	122,10	127,050	300	0,569
2	3,36	1,68	9,81	72,40	1,20	0,7348	96,994	109,547	300	0,491
3	5,04	1,68	9,81	88,88	1,80	0,5513	72,772	84,883	300	0,380
4	6,72	1,68	9,81	105,3	2,40	0,4104	54,173	63,472	300	0,284
5	8,40	1,68	9,81	121,84	3,00	0,3131	41,329	47,751	300	0,214
6	9,70	1,30	9,81	134,59	3,46	0,271	35,772	38,551	300	0,134
									Si = 2,0721

4. Проектирование свайного фундамента

4.1 Определение глубины заложения и предварительное назначение размеров ростверка

В водотоке при глубине менее 3м.следует проектировать свайные фундаменты с низким ростверком. Подошва низкого ростверка располагается на глубине (dp, м):в русле реки - ниже линии местного размыва не менее 1,5м;

Минимальная толщина ростверка h_p = 1,2 - 1,5 м. должна выбираться с учетом заделки верха свай (Зсв) в ростверк на величину, равную половине периметра свай (U). Обрез (верх) ростверка располагают на 0,5 м ниже поверхности дна или уровнямеженных вод. Размеры ростверка (bp и lp) по обрезу (верху) предварительно подбирают с учетом минимального уширения размеров надфундаментной части опоры на величину С = 0,15м в каждую сторону. При необходимости развития подошвы ростверка устраивают уступы высотой hy = 0,7- 2,0м и шириной 0,5 hy.

Устанавливаем dp =1,5 м; hp = 1,2 м. Минимальные предварительные размеры ростверка bр_min=2,6+2*0,15=2,9 (м); lp_min=9,8+2*0,15=10,1 (м); Ар=2,9*10,1=29,29(м²).

4.2 Длина и поперечное сечение свай

Длину свай выбираем с учетом врезки в прочные грунты не менее 0,5 м., в прочие нескальные - не менее 1,0 м. и глубиной погружения не менее 4 м от поверхности растительного слоя или глубины размыва грунтов в русле.

Сваи подбираем забивные железобетонные сплошного квадратного сечения первоначально сечением 0,3 х 0,3 м (площадь поперечного сечения А = 0,09 м наружный периметр U = 1,2 м).

Длина свай Lсв=9,0м, погружение нижнего конца

zo=dр+(Lсв-3св)=1,5+(9-0,5*1,2)=9,9 (м).

Zf = (Lсв-Зсв) = 8,4 (м) - рабочая длина сваи (от подошвы ростверка до нижнего конца сваи), воспринимающая боковое трение вмещающих грунтов.

4.3 Определение расчетной нагрузки, допускаемой на вертикальную сваю

Расчетное сопротивление висячей сваи (допускаемая нагрузка Fd,кH) определяется по прочности грунта по формуле(4.3.1): Fd=(уc/yg)*(у_сR*R*A+U*ycf*fi*hi),(4.3.1),где ус - коэффициент условий работы сваи в фунте, принимаемый ус =1; уg - коэффициент надежности по грунту, принимаемый уg = 1,4; А - площадь поперечного сечения сваи, А = 0,09 м²; U - наружный периметр поперечного сечения сваи, U = 1,2 м;fi - расчётное сопротивление i-ro слоя грунта соответственно по боковой поверхности сваи, кПа (тс/м²), по табл. 2 СНиП 2.02.03 - 85 (4.3.2.)с учетом примечаний 1,2,3,4;hi-толщина i-го слоя грунта основания, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;1) f1,6=(1,6-1)/(2-1)*(15-10,4)+10,4=13,16(кПа)

f1(0,56)=(0,56-0,5)/(0,6-0,5)*(12-8)+8=10,4 (кПа)

f2(0,56)=(0,56-0,5)/(0,6-0,5)*(17-12)+12=15 (кПа)

2) f2,6=(2,6-2)/(3-2)*( 48-42)+42=45,6 (кПа)

3) f4,25=(4,25-4)/(5-4)*( 56-53)+53=53,75 (кПа)

4) f6=58 (кПа) 5) f8=62 (кПа) 6) f9,45=(9,45-8)/(10-8)*(65-62)+62=64,175 (кПа)

Таблица 4.3.1.

f1=13,16 кПа	H1=1,6 м	(глинаIL=0,56 д.е.)	h1=0,2z=1,7 м
f2=45,6 кПа	H2=2,6 м	(песок средней крупности)	h2=1,8 z=3,5 м
f3 =53,75 кПа	H3=4,25 м		h3=1,5 z=5 м
f4 =58 кПа	H4=6 м		h4=2 z=7 м
f5=62 кПа	H5=8 м		h5=2 z=9 м
f6 =64,175 кПа	H6=9,45 м		h6=0,9 z=9,9 м

y_cR,y_cf-коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и по боковой поверхности сваи, принимаемые y_cR =1 и ycf=1.

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа (тс/м²), принимаемое по табл. 1 СНиП 2.02.03 - 85 (4.3.1.) R=3990кПа, z=9,9 м

В формуле 4.3.1 суммировать сопротивления грунтов по боковой поверхности. Следует по всем слоям, пройденной сваей.

Fd=(1/1,4)*(1*3,990*0,09+1,2*(0,2*1*0,0132+1,8*0,0456*1+1,5*0,0538*1+2*0,062*1+2*0,058*1+0,9*0,0642*1)=0,714*(0,3591+1,2*(0,00264+0,082+0,0807+0,124+0,116+0,05787))=0,654 (мН)

4.4 Определение числа свай, их размещение и уточнение размеров ростверка

Расчётное количество свай определяется по формулеn=*Ni/Fd, гдеNi=1,1(Po+Pn+Pp+Pr+Pв)+yf *Рк, кН, Рр = (bpmin* lpmin) * hр*yжб, кН - вес ростверка (ужб = 25 кН/м³ - удельный вес железобетона); = 1,2 - коэффициент, учитывающий перегрузку отдельных свай от действующего момента.

Рр =(2,9* 10,1) * 1,2*25=0,879 (мН)

Рг=0,3*(2,9+10,1)*1,2*20,5=0,117(мН)

N₁=1,1(5,6+1,57+0,096+0,879)+1,14*6,900=8,959+7,866=16,825 (мН)

n=1,2*16,825/0,654=30,9(шт).

Получаем 30 свай равномерно в каждом ряду (не менее 3 рядов) уточняют и назначают размеры ростверка с учетом расстояния от края подошвы ростверка до ближайшего края свай не менее 0,25м и расстояний между осями смежных свай не менее 3d, но не более 8d, где d диаметр (толщина) сваи.

Расчетное количество свай в ростверке (сечением 0,3х0,3м) n=30,9шт; принимаем n=30шт, т.е. размещаем в 3 ряда по 10 шт в каждом (3 х 10). Минимальные предварительные размеры ростверка (см. п. 4.1.) bpmin - 2,9м, ip_min =10,1м.

Ширина ростверка (при 2 промежутках между осями рядов свай 2*0,3 = 0,6 м, двух расстояний от края ростверка до края свай 2*0,25м и двух размерах половины толщины свай от её оси до ее края 2*0,15)bр = 2*(3*0,3) + 2*0,25 + 2*0,15 =2,6м< допускаемой ширины bp_min =2,9м.

Разность равна (2,9-2,6=0,3), поэтому увеличиваем расстояние между рядов на 0,15.

Тогда уточненная ширина ростверка bр = 2*1,05 + 2*0,25 + 2*0,15 =2,9м

Длина ростверка (9 промежутков между осями свай 9*0,3=2,7м, два расстояния от края ростверка до края свай 2*0,25м и два размера половины толщины свай от её оси до её края 2*0,15) будет равна lp = 9*0,9 + 2*0,25 + 2*0,15 = 8,9м <допускаемой длины ростверка lp min = 10,1м (10,1-8,9=1,2), поэтому необходимо увеличить расстояние между осями свай на 1,2/9=0,13, делаем кратное пяти 0,15 (устанавливаем межосевое расстояние 0,9+0,15=1,05)

lp = 9*1,05 + 2*0,25 + 2*0,15 = 10,25 (м) Ар = 2,9 * 10,25 = 29,725 (м²).

4.5 Поверочный расчет спайного фундамента по несущей способности

Усилие в свае с учетом действия заданной горизонтальной силы Т (вдоль моста) равно: N =N₁/n+ M_l* ymax / yi²?Fd (4.5.1.), где полная вертикальная нагрузка с учетом веса свай N₁=1,1 (Ро+Рп+Рр+Рг+Рсв+Рв)+уf*Рк, кН.Рр = lp*bр*hр*25,кН - вес ростверка с уточненными размерами, Рcв = Zf*n* Рпог.м.св,кН - вес свай (Рпог.м.св,кН - вес 1-го погонного метра свай выбранного сечения);

M_l= 1,1*Т(1,1 + hp + ho), кН*м - расчетный момент от тормозной силы Т;

Ymax- расстояние от главной центральной оси инерции подошвы фундамента до оси крайнего ряда в направлении действия расчетного момента M_l ; yi - расстояние от той же оси до оси каждого ряда.

В ростверке: 1) 3 ряда свай, тогда ymax = yi=0,9 м (для свай сечением 0,3x0,3м)

yi -по количеству свай в рядуyi=2*10*(0,9)=18.

N =17,4/30+ 8,1213* 0,9/ 18²=0,582+0,023=0,605 ? Fd=0,654 (мН) - верно

N₁= 1,1(5,6+1,57+0,096+0,879+0,577)+1,14*6,900=9,59+7,866=17,46 (мН)

Рcв = Zf*n* Рпог.м.св=8,4*30*2,29=577,08 (кН)

M_l = 1,1*Т(1,1 + hp + ho)=1,1*690(1,1+1,2+8,4)=8121,3(кНм)

При получении положительного результата на масштабной бумаге (A 3) со шкалой абсолютных отметок (Абс/отм. м.) и геологической колонкой в масштабе 1:100 (с нанесением в ней литологических обозначений грунтов, условных обозначений состояния грунтов и необходимых их физических характеристик против каждого слоя) вычерчиваются три проекции фундамента (по окончательно выбранной ширине - bр,длине - lp, глубине заложения подошвы -dp и толщине - hp ростверка) так и по глубине (заглубления концов свай Z0) со схематичным планом размещения свай в ростверке (с простановкой расстояний между осями рядов, так между осями свай в рядах).

4.6 Расчёт спайного фундамента как уловного массивного фундамента мелкого заложения

Предварительно определяются границы условного массивного фундамента, для чего рассчитывается средневзвешенное значение угла внутреннего трения грунтов (m^о): объемлющих сваи (от подошвы ростверка до глубины погружения концов свай d = Zf)no формуле m=i*hi / d. Значения угла внутреннего трения iкаждого слоя грунтов приведены в таблице исходных данных, а мощности каждого слоя (hi, м) определяются по геологическому разрезу. Значения величины ширины bс = (bр - 2*0,25)+2*d*tg(m/4),M и длины l_o=(lр 2*0,25)+2*d*tgm/ 4,м подошвы условного фундамента (при расстоянии от края ростверка до края свай ближайшего ряда 0,25 м с двух сторон), при большем расстоянии подставляется фактическая величина.

bр = 2,9 м. lp= 10,25 м сваи прорезают 2 слоя общей мощностью d = 8,4 (м): 1-й слой - 1 = 15°, hi = 0,2 м.; 2-й слой - 2 =35°, h2=8,2 (м).

Тогда m =(15*0,2+35*8,2) / 8,4 =34^о,5;m/ 4 = 8,63^о: tg8,63^o=0,1518.

bc=(2,9-2*0,25) +2*8,4*0,1518= 4,95 м;lc= (10,25-2*0,25)+2*8,4*0,1518=12,3(м).

Затем на проекцию свайного фундамента наносятся линии уклона m/ 4 (от подошвы ростверка до нижнего конца свай), шириной bо по низу и боковые вертикальные линии от подошвы условного фундамента (по его ширине bс) до поверхности растительного грунта или глубины разрыва.

Проверка напряжений по подошве условного фундамента (на глубине Zо) производится по формулам: для среднего напряжения - Р = N₁c/(lc* bс) ?R/уn

Р = N₁c/(lc* bс)= 22,844/(4,95*12,3)=0,375 ? 0,862 - верно и для максимального Рmах = N₁с/(lc* bc)+6lc(3M1c + 3T*d)/bc(d⁴ /10 +3*lo³) ?yo*R/ уn (при d ? 10 м);

Рmах=22,844/60,89+6*12,3*(3*8,121+3*0,69*8,4)/4,95(8,4⁴/10+3*9,8³)= =0,375+73,8*(24,363+17,388)/16441=0,562? 1,034 - верно

R= 1, 7{Ro[1 + k1(b - 2)] + k2*у(d_ф-3)} (кПa)

R= 1, 7{245[1+0,1(4,95-2)]+3*19,82*(9,9-3)}=1206,5 (кПа)

N₁=1,1 (Ро+Рп+Рр+Рг+Рсв+Рв)+уf*Рк, кН,

- расчетная нормальная нагрузка в основании условного массивного фундамента,

N₁=1,1 (5,6+1,57+0,892+3,843+0,577+0)+1,14*6,900=14,98+7,866=22,844 (мН) где вес ростверка Рр = Vр * yжб=0,892(мH),

аVp= lp*bp*hp=10,25*2,9*1,2=35,67(м³)- объем ростверка;

ужб =25 кН/ м³ -- удельный вес железобетона;

вес свай Рсв = Рпог.м * Zf_* nсв.=2,29*8,4*30=0,577(мН)

Рпогм - вес 1 пог. мсвайZf(d) -длина рабочей части сваи, м, nсв - количество свай) вес грунта в пределах всего массивного фундамента Zo (от поверхности планировки до конца острия свай) рассчитывается по формуле:

Рг=Vгр*уср=193,9*19,82=3,843(мН) ,

где Vrp = (Vф -Vр - Vсв)=252,25-35,67-22,68=193,9(м³)-объем грунта,

Vф= lo*bc*Zо=9,8*2,6*9,9=421,98(м³ )-объем фундамента,

Vcв = Acв*Zf*ncв=0,09*8,4*40=22,68 (м³)-объем свай,

где Асв - площадь поперечного сечения сваи;

yсp=уi*hi/ hi=(20,5*0,2+19,8*8,2)/8,4=19,82(кн/м³) - средневзвешенное значение удельного веса грунта в пределах условного фундамента принимается без учета гидростатического воздействия на водопроницаемые обводненные грунты или допускается уср =19,62 (кн/м³);

Рв=0 - вес воды, действующий на уступы ростверка: если он врезан в водонепроницаемый грунт.

М₁c= 1,1*Т(1,1 + hр + hо)=1,1*0,69(1,1+1,2+8,4)=8,121(мH*м) - расчетный момент по подошве ростверка от заданной тормозной силы Т,кН.

5. Технико-экономическое сравнение вариантов

Для технико-экономического сравнения вариантов фундамента промежуточной опоры моста и выбора наилучшего решения составляется перечень основных видов работ.

5.1 Перечень работ

вариант 1 - фундамент мелкого заложения:

Устройство ограждения из стального шпунта инвентарного ее учетом оборачиваемости);

Механизированная разработка грунта с водоотливом (ниже УГВ - на суходоле или ниже дна после размыва в водотоке):

Устройство песчанно-щебоночной подушки под фундамент;

Бетонная кладка сборного фундамента;

Гидроизоляция боковых поверхностей фундамента;

Извлечение стального шпунта;

Засыпка пазух котлована без водоотлива

вариант 2 - свайный фундамент:

Устройство ограждения из стального шпунта инвентарного (с учетом оборачиваемости);

Механизированная разработка грунта без водоотлива (до УГВ - только на суходоле);

Механизированная разработка грунта с водоотливом (ниже УГВ - на суходоле или ниже дна после размыва в водотоке);

Погружение железобетонных свай;

Устройство монолитного ж.б. ростверка:

Гидроизоляция боковых поверхностей ростверка;

Извлечение стального шпунта:

Засыпка пазух котлована баз водоотлива.

5.2 Виды и объемы работ

5.2.1. 5.2.1 Фундамент мелкогозаложения:

Ограждение из стального шпунта (инвентарного) -- ниже дна котлована на 2м, с возвышением над ГМВ или ПРС на 0,7м, расстояние от низа фундамента до края котлована 0..6м; Рогр = (периметр * высота * ушп),т, (ушп = 50 кг - вес 1 пог м. стандартного шпунта ШK -1 шириной 0,4 м или 1 м² шпунта ШК - 1 весит 125 кг)

Рогр=2(5,6+2*0,6+12,8+2*0,6)*(4+2,0+0,7)*0,125=34,84(т)

Механизированная разработка грунта с водоотливом в водотоке (от УГВ) до подошвы фундамента wp.

Vrp=(5,6+2*0,6)*(12,8+2*0,6)*4=380,8 (м³)

Устройство песчанно-щебеночной подушки под фундамент по всей площади периметра мощностью 0,3м,Ущеб=(5,6+2*0,6)*(12,8+2*0,6)*0,3 =30,96 (м³)

Бетонная кладка сборного фундамента V6eт= (3,2*10,4+4,4*11,6+5,6*12,8)* 1,2=187,2 (м³)

Гидроизоляция боковых стенок фундаментаSиз=2*1,2(3,2+10,4+4,4+11,6+5,6*12,8)=115,2(м²)

Извлечение стального шпунта Рогр=2(5,6+2*0,6+12,8+2*0,6)*(4+2,0+0,7)*0,125=34,84 (т)

Засыпка пазух котлована без водоотлива

Узас = (5,6 + 2*0,6)*(12,8 + 2*0,6)*4- 187,2-30,96=162,64(м³)

5.2.2 Свайный фундамент

Ограждение из стального шпунта (инвентарного) -- ниже дна котлована на 2м, с возвышением над ГМВ или ПРС на 0,7м, расстояние от низа фундамента до края котлована 0..6м; Рогр = (периметр * высота * ушп), Рогр=2(2,9+2*0,6+10,25+2*0,6)*(1,5+2,0+0,7)*0,125=16,33 (т)

Механизированная разработка грунта с водоотливом в водотоке (от УГВ) до подошвы ростверкаdp.

Vrp=(2,9+2*0,6)*(10,25+2*0,6)*1,5=70,42(м³)

Погружение железобетонных свай. Усв = 0,09*9*30=24,3(м³)

Устройство монолитного ж.б. ростверка Vжб=2,9 * 10,25* 1,2=35,67 (м³)

Гидроизоляция боковых стенок ростверка Sиз=2(2,9+10,25)*1,2=94,2(м³) 5.2.2.6. Извлечение стального шпунта Рогр=2(2,9+2*0,6+10,25+2*0,6)*(1,5+2,0+0,7)*0,125=16,33 (т)

Засыпка пазух котлована

Vзас=(2,9+2*0,6)*(10,25+2*0,6)*1,5-35,67=34,75(м³)

5.3 Справочная таблица

Стоимости и трудоемкости работ по устройству фундаментов опор моста

5.4 Ведомость объёмов основных работ и стоимости сооружения вариантов фундаментов

Таблица 5.4.1.

п/п	Шифр расценки	Наименование работ	Объем работ	Стоимость работ, руб.	Трудозатраты рабочих, чел-ч
			Ед. изм.	Кол-во	Ед. изм.	общая	Ед. изм.	общая
Вариант №1. Фундамент мелкого заложения.
1	5-01-011-1	Устройство ограждения из стального шпунта	1т	34,84	8288,06	288756,01	17,95	625,38
2	01-01-003-1	Механизированная разработка грунта с водоотливом	1000 м3	0,3808	2098,38	0,80	6,89	0,00
3	30-01-001-2	Устройство подушки под фундамент	100 м3	0,3096	18495,09	57,26	296,96	0,92
4	30-01-009-1	Бетонная кладка фундамента	100 м3	0,1872	18339,18	34,33	273,28	0,51
5	08-01-003-04	Гидроизоляция фундамента боковая	100 м2	0,1152	2375,11	2,74	88,80	0,10
6	5-01-013-1	Извлечение шпунта	1т	34,84	343,69	11974,16	6,23	217,05
7	01-01-033-1	Засыпка пазух	1000 м3	0,16264	465,88	0,075770723	0	0
Итого по 1-му варианту	300825,37		843,97
Вариант №2. Свайный фундамент.
1	5-01-011-1	Устройство ограждения из стального шпунта	1т	16,33	8288,06	135344,02	17,95	293,12
2	01-01-003-1	Механизированная разработка грунта с водоотливом	1000 м3	0,7042	2098,38	1,48	6,89	0,00
3	5-01-003-5	Погружение ж/б свай до 12 м	1 м3 свай	24,3	345,55	8396,87	2,70	65,61
4	30-01-012-1	Устройство монолитного ж/б ростверка	1 м3 бетона	35,67	2573,84	91808,87	11,82	421,62
5	08-01-003-04	Гидроизоляция ростверка боковая	100 м2	0,942	2375,11	22,37	88,80	0,84
6	5-01-013-1	Извлечение шпунта	1т	16,33	343,69	5,61	6,23	0,10
7	01-01-033-1	Засыпка пазух	1000 м3	0,03475	465,88	16,19	0,00	0,00
Итого по 2-му варианту	235595,41		781,30

5.5 Технико-экономические показатели вариантов фундаментов.

Таблица 5.5.1.

Показатели	Ед. измерения	Номера вариантов
		1	2
Строительная стоимость	Руб.	300825,37	235595,41
Объем бетонной и железобетонной кладки	м3	187,2	35,67+24,3=59,97

ВЫВОД

Принимаем вариант фундамента с наименьшим показателем строительной стоимости - свайный фундамент

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА И НЕОБХОДИМЫЕ НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ

1. «Основания и фундаменты» Н.М. Глотов, А.П. Рыженков и Г.С. Шпиро. М, 1987 г.

2. «Механика грунтов, основания и фундаменты» В.А. Зурнаджи, В.В.Николаев. М, 1967г.

3. СНиП 2.02.01 - 83. Основания зданий и сооружений. Таблица 1 (коэффициент распределения давления в грунте под фундаментом, а).

4. СНиП 2.05.03 - 84. Мосты и трубы. Приложение 26. Таблицы 1 и 2 (условное сопротивление грунтов основания R), таблица 4 (коэффициенты Ki и Кг).

5. СНиП 2.02.03 - 85. Свайные фундаменты. Таблица 1 (расчетное сопротивление под нижним концом сваи R), таблица 2 (расчетное сопротивление по боковой поверхности сваи I).

6. Федеральные единичные расценки (ФЕР):

ФЕР 81-02-01-2001. Сборник № 1. Земляные работы;

ФЕР 81 - 02 - 05 - 2001. Сборник № 5, книга № 1. Свайные работы, закрепление грунтов;

ФЕР 81 - 02 - 08 - 2001. Сборник № 8. Гидроизоляция.

7. Территориальные единичные расценки (ТЕР):

7.1. Выписка ТЕР-81 -02 0 30-2001. Сборник №30. Строительно - монтажные работы.

8. Выписка ГОСТ 25100 - 95. Грунты, классификация.

Размещено на Allbest.ru