Проектування фундаменту глибокого закладення

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Курсова робота

'' Основи та фундаменти ''



Зміст

Вступ

1. Проектування фундаменту мілкого закладення

1.1 Обробка фізико- механічних характеристик ґрунтів

1.2 Визначення навантажень у перерізі по підошві фундаменту

1.3 Перевірка несучої здатності ґрунтів основи

2. Проектування фундаменту глибокого закладення

2.1 Вибір типу і матеріалів паль

2.2 Розміри низького пальового ростверку і навантаження на нього

2.3 Оцінка ґрунтових умов і призначення заказної довжини паль

2.4 Несуча здатність паль

2.5 Визначення кількості паль і розташування їх у ростверку

2.6 Визначення розрахункового вертикального навантаження на палю

2.7 Перевірка пальового фундаменту як умовно суцільного

2.8 Визначення осідання пальового фундаменту

3. Розрахунки по проведенню робіт по спорудженню пальового фундаменту

Висновок

Література

ґрунт фундамент навантаження паль



Вступ

Роботи по спорудженню починаються з горизонтальних та вертикальних прив'язок фундаменту на місцевості. Горизонтальна прив'язка включає в себе розбивку повздовжньої осі моста, осей опори, контурів котлованів, контурів фундаменту, шпунтовий огорожі, осей рядів паль і місце положення кожної палі. Розбивка осей опори робиться методом триангуляції. Все це закріплюються на місцевості за допомогою невеликих місточків. Висотна прив'язка заключається улаштуванні реперу безпосередньо біля містка і послідовному контролі висотних позначок. Пропонуються всі роботи по спорудженню фундаменту робити із застосуванням плавучих засобів. Для цього спочатку монтують баржи і закріплюють їх за допомогою якорів. Доставка матеріалів, робочої сили та іншого обладнання здійснюються теж за допомогою плав. засобів. Роботи по спорудженню фундаменту починаються із монтажу копрової установки із висотою стріли , яка дозволяє занурювати палі довжиною 30м, що забезпечує забивку запроектованої палі довжиною 16м. Потім проводиться забивка металевого шпунта типу „Ларсен - V”.

Розробка ґрунту котловану здійснюється екскаватором з грейфером об'ємом 0,5 куба, який установлюється на плавучий засобі. Паралельно з розробкою ґрунту проводиться відкачка води, для чого передбачено встановлюємо два відцентрових насоси. Для розташування рівня води нижче дна котловану відкачка води передбачається із приярків (зумпфів). Занурення паль здійснюється трубчастим дизель-молотом з повітряним охолодженням МД-5000 із застосування копрової установки КР-20. Занурення паль здійснюється до відказу що дорівнює 2.59мм, при цьому ведеться журнал палебійних робіт.

Об'єднання з плитою ростверку здійснюється шляхом заведення паль у плиту на 0,8 м, для цього передбачається зрубка голів на даній позначці. Після улаштування шару щебеню товщиною 15см, встановлюються опалубка фундаменту, укладається арматурна сітка і здійснюємо бетонування плити ростверку. Подача бетону в опалубку передбачається баддею, яка встановлена на стріловому крані розташованому на плавучому засобі. Після набору бетоном фундаменту 70% - відсоткової міцності встановлюється опалубка опори, здійснюється бетонування.

Останніми операціями є розбирання опалубки і висмикування шпунтової огорожі.



1. Проектування фундаменту мілкого закладення

1.1 Обробка фізико-механічних характеристик ґрунтів

У завданні на виконання курсової роботи задаються такі нормативні фізико-механічні характеристики шарів ґрунтів майданчика будівництва: питома вага грунту (кН/м3), питома вага матеріалу часток ґрунту s (кН/м3), вологість ґрунту на межі текучості і розкочування WL та WP, природна вологість W, питоме зчеплення Cn (кПа), кут внутрішнього тертя n (град) і модуль загальної деформації Ео(кПа). Це середні значення, що одержані після певного числа n визначень тієї чи іншої характеристики (тобто нормативні характеристики ґрунтів).

Таблиця 1.1- Нормативні значення фізико-механічних характеристик ґрунту.

Номер шару	Назва шару	Потуж-ність шару, мм	Фізичні характеристики	Механічні характеристики
			Питома вага кН/м3	Вологість %	кут внутрішньо-го тер- тя ,ц ,град	Питоме зчеплення C, к ПА	Моду-ль де-формації E , кПа
			грун- ту	мате-ріалу частинок S	при-родна W%	на межі теку-чості Wl	на межі розкочу-вання Wp
1	Пісок сер. кр	8	19,2	26,6	21	-	-	31	1	30000
2	Пісок сер. кр	8	20,4	26,6	17	-	-	40	3	40000
3	Глина	10	21,0	27,4	20	38	16	25	38	40000

Розрахункову характеристику, яку застосовують в розрахунках за першим граничним станом, позначають x1, в розрахунках за другим граничним станом - xІІ.

Для подальших розрахунків слід з'ясувати і додаткові характеристики ґрунту кожного шару. Для пісків треба визначити такі додаткові характеристики: коефіцієнт пористості, ступінь вологості і питому вагу з урахуванням зважувальної дії води.

Для глинистих ґрунтів (тобто супісків, суглинків і глин) потрібні такі додаткові характеристики: коефіцієнт пористості, число пластичності, показник текучості (консистенції).

Норми рекомендують ураховувати або не ураховувати зважувальну дію води при визначенні характеристик суглинків і глин. Це рішення повинно бути ухвалено після гідрологічних обстежень ґрунтів на місці будівництва споруди. Під час виконання курсової роботи обираємо таке рішення : питому вагу суглинків і глин з урахуванням зважувальної дії води визначаємо, якщо коефіцієнт консистенції It цих ґрунтів буде рівним або більшим 0,25 (It>0,25). Для супісків завжди треба визначати питому вагу з урахуванням зважувальної дії води.

Коефіцієнт пористості визначають за такою формулою:

, (1.1)

де - питома вага матеріалу частинок ґрунту, кН/м3;

- питома вага ґрунту, кН/м3;

W - природна вологість ґрунту в процентах.

За величиною коефіцієнта пористості e треба визначити щільність піщаних ґрунтів.

Ступінь вологості Sr визначається за формулою

, (1.2)



де - питома вага води, дорівнює 10 кН/м3.

Залежно від величини Sr для пісків треба визначити ступінь зволоження.

Питома вага ґрунту з урахуванням зважувальної дії води

SB. (1.3)

Число пластичності, яке треба визначити для всіх глинистих ґрунтів(супісків, суглинків і глин),

, (1.4)

де - вологість на межі розкочування, %;

- вологість на межі текучості, %;

Показник текучості глинистих ґрунтів:

. (1.5)

Залежно від величини Ip треба визначити різновидність глинистих ґрунтів.

Покажемо методику визначення розрахункових характеристик ґрунтів.

У лівому боці наведемо розрахункові характеристики ґрунту, що використовуються у розрахунках за першим граничним станом, на правому боці розрахункові характеристики, що використовуються у розрахунках за другим граничним станом.

1-й шар ґрунту - пісок середньої крупності

Питома вага ґрунту

1 група граничних станів 2 група граничних станів

гI= гп (1±0,07) гII= гп (1±0,04)

гI =19,21,07=20,54 кН/м3 гII=19,21,04=19,97 кН/м3

гI=19,20,93=17,86 кН/м3 гII=19,20,96=18,43 кН/м3

гI=20,54-17,86 кН/м3 гIi=19,97-18,43 кН/м3

Коефіцієнт пористості

Так як e=0,8>0,7 то це пухкий ґрунт

Ступінь вологості

Так як S=0,98>0,8 то пісок насичений водою.

Питома вага ґрунту, з урахуванням зважувальної дії води

Кут внутрішнього тертя

цI=цn (1±0,15) цIІ=цn (1±0,09)

tgцI=0.69 цI=35 °tgцIІ=0.65 цIІ=33°

tgцI =0.51 цI=27°tgцIІ=0.55 цIІ=29°

цI=35°-27°цIІ=33°-29°

2-й шар ґрунту - супісок

Питома вага ґрунту

гI= гп (1±0,07) гII= гп (1±0,04)

гI =20,4·1,07=21,83 кН/м3 гII=20,4· 1,04=21,22кН/м3

гI=20,4 ·0,93=18,97 кН/м3 гII=20,4 ·0,96=19,58кН/м3

гI=21,83-18,97 кН/м3 гII=21,22-19,58кН/м3

Коефіцієнт пористості



Так як 0,5<e=0,64>0,7 то пісок середньої щільності.

Ступінь вологості

Так як S=1,05>0,8 то пісок насичений водою

Питома вага ґрунту, з урахуванням зважувальної дії води

Кут внутрішнього тертя

цI=цn (1±0,15) цIІ=цn (1±0,11)

tgцI=0,96 цI=44 °tgцIІ=0.91 цIІ=42°

tgцI =0.71 цI=36°tgцIІ=0.76 цIІ=37°

цI=44°-36°цIІ=42°-37°

3-й шар ґрунту - суглинок

Питома вага ґрунту



гI= гп (1±0,07)гII= гп (1±0,04)

гI =211,07=22,47 кН/м3 гII=21 1,04=21,84кН/м3

гI=210,93=19,53 кН/м3 гII=21 0,96=20,16кН/м3

гI=22,47-19,53 кН/м3 гIi=21,84-20,16кН/м3

Коефіцієнт пористості

Число пластичності =38-16=22.

Показник текучості

Оскільки I=0,18<0,25, то питому вагу з урахуванням зважувальної дії води визначати не треба. Ґрунт цього шару є водонепроникним ґрунтом

(водоупором).

Визначимо інші розрахункові характеристики ґрунтів.

Кут внутрішнього тертя

цI=цn (1±0,18) цIІ=цn (1±0,11)

tgцI=0,55 цI=29 °tgцIІ=0.52 цIІ=27°

tgцI =0.38 цI=21°tgцIІ=0.42 цIІ=23°

цI=29°-21°цIІ=27°-23°

1.2 Визначення навантажень у перерізі за підошвою фундаменту

Перевірка несучої здатності ґрунтів основи

При визначенні власної ваги опори фундаменту треба спочатку призначити попередні розміри фундаменту, беручи фундамент за масивний і суцільний. Глибину закладення фундаменту треба призначати d=2,5 від дна ріки, зважаючи на те, що дозволяється нормами для опор, розташованих у межах водотоку. Розміри фундаменту в плані призначимо на 2м більшими розмірів опори на рівні обрізу фундаменту, тобто 5,5Ч14,86м.

Визначимо навантаження на фундамент

У курсовій роботі горизонтальне навантаження від гальмування беремо з завдання FT =650 кН.

Навантаження від тиску криги на опори моста при відсутності вихідних даних про льодове становище треба визначити за формулою:

(1.6)

де - коефіцієнт форми. Для опори на півциркульного контуру =0,9 ;

RЧR =571 кН > FЛ2

RЧR =201 кН > FЛ1

RЧR - розрахунковий тиск, який витримує крига

b - ширина опори на тому рівні, на якому визначається тиск м;

Визначаємо тиск від дії криги

FЛ2=0,9·735·3,45·0,25=571 кН

FЛ1=0,9·441·3,375·0,15=201кН

(1.7)

де - об'єм тіла опори, м3;

- об'єм фундаменту, м3;

- об'єм води, витісненою частиною тіла опори до РМВ і фундаментом, тобто

Vw=Vоп+ Vф (1.8)

Vw=88,96 +204,33=293,29

=10 кН/м3 - питома вага води;

=24 кН/м3 питома вага бетону.

Якщо фундамент заглиблений у суглинки або глину з показником текучості I?0,25, то зважувальну дію води не треба визначати, тобто величина При I>0,25 зважувальну дію води треба визначати для усіх глинистих ґрунтів.

Об'єм фундаменту:

.

Визначаємо об'єм частин опори , яка знаходиться під водою.

Площі опори на рівні обрізу:

; . Тоді

Нормативна вага опори без урахування зважувальної дії води

Визначимо об'єм частини `

Вага опори і фундаменту дорівнює:

Вага визначена з урахуванням дії води, оскільки фундамент заглиблений у піщаний ґрунт.

Таблиця 1.2 - Зусилля у перерізі по обрізу фундаменту

Сили, які діють у перерізі по обрізу фундаменту	Вертикальні сили, кН	Горизонтальні сили, кН	Плече відносно осі, м	Момент відносно осі, кН·м
	Нормативні	Коефіцієнт надійності гF	Розрахункові	Нормативні	Коефіцієнт надійності гF	Розрахункові
							Х	У	Z	МХ	МУ
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Вага: опори і фундаменту Р	5886	1,25	7358
Прольотної будови і проїжджої частини 2*Р1	16000	1,5	24000
Навантаження: Тимчасове АК на одному прольоті Р2 Тимчасове АК на двох прольотах 2*Р2	6500 13000	1,9	12350 24700					0,75		9262,5
Сила гальмування F1				650	1,5	975			6,8	6630
Тиск криги: на рівні РВВ Fл1				201	1,2	241			5		1205
Тиск криги на рівні РМВ Fл2				571	1,2	685			2		1370



Таблиця 1.3 - Сполучення навантажень у перерізі по обрізу фундаменту

Номер сполучення	Сили діючи в січені опори по обрізу фундаменту	Коефіцієнт сполучення з	Сили, кН	Моменти, кН·м	Ексцентриситет, м	Відносні ексцентриситети
			Вертикальні	Горизонтальні	Мх	Му
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	Вага опори Роп	1	7358
	Вага прогонних будов 2Р1	1	24000
	Постійне навантаження	1	31358
	Тимчасове навантаження АК на одному прольоті Р2	1	12350		9262,5
	Всього		43708		9262,5		0,212
2	Постійне навантаження	1	31358
	Тимчасове навантаження АК на обох прогонах 2Р2	1	24700
	Всього		56058
3	Постійне навантаження	1	31358
	Тимчасове навантаження АК на одному прогоні Р2	0,8	9880		7410
	Сила гальмування	0,7		683	4641
	Всього		41238	683	12051		0,292
4	Постійне навантаження	1	31358
	Тимчасове навантаження АК на обох прогонах 2Р2	0,8	19760
	Сила гальмування	0,8		683	4641
	Всього		51118	683	4641		0,091
5	Постійне навантаження	1	31358
	Тимчасове навантаження АК на обох прогонах 2Р2	0,8	19760
	Тиск льоду на РМВ Fл,2	0,7		480		959
	Всього		51118	480		959				0,019
6	Постійне навантаження	1	31358
	Тимчасове навантаження АК на обох прогонах 2Р2	0,8	19760
	Тиск льоду на РВВ Fл,1	0,7		169		844
	Всього		51118	169		844				0,017

Розрахункові зусилля необхідно обчислювати з урахуванням коефіцієнту надійності за навантаженням f.

Зусилля, які діють у перерізі при різних сполученнях тимчасових навантажень, визначаються перемноженням розрахункових зусиль на коефіцієнт сполучення . Коефіцієнти сполучень, які враховують зменшення ймовірності одно часової появи розрахункових навантажень

У курсовій роботі переріз опори приводимо до прямокутного перерізу.

Перевірку міцності опори по обрізу фундаменту виконуємо згідно з нормами у формі табл. 1.4

Таблиця 1.4 - Визначення напруг у перерізі по обрізу фундаменту

Номер сполучення	Вертикальне зусилля N, кН	Площа перерізу А, м2	, кПа			,кПа
1	43708	45,01	971	1	971	10500
2	56058	45,01	1245	1	1245
3	41238	45,01	916	1	916
4	51118	45,01	1136	1	1136
5	51118	45,01	1136	1	1136
6	51118	45,01	1136	1	1136

- розрахунковий опір для бетону В20 дорівнюєкПа.

Міцність перерізу опори по обрізу фундаменту забезпечена оскільки

max = 1245 кПа < Rb =10500 кПа

Таблиця 1.5 - Зусилля у перерізі по підошві фундаменту

Сили, які діють у перерізі до обрізу фундаменту	Сили, кН	Плече відносно осі, м	Момент відносно осі, кНм
	Вертикальні	Горизонтальні
	Нормативні	Коефіцієнт, f	Розрахункові	Нормативні	Коефіцієнт, f	Розрахункові	Y	Z	Mx	My
Вага: Опори і фундаменту Р	8747	1,25	10934
Прольотної будови і проїжджої частини 2*Р1	16000	1,5	24000
Навантаження: Тимчасове АК на одному прольоті Р2	6500	1,9	12350				0,75		9262,5
Тимчасове АК на двох прольотах 2*Р2	13000	1,9	24700
Сила гальмування Fт				650	1,5	975		9,3	9068
Тиск криги: На рівні РВВ Fл,1				201	1,2	241		7,5		1808
На рівні РМВ Fл,2				571	1,2	685		4,5		3083



Таблиця 1.6 - Сполучення навантажень у перерізі по підошві фундаменту

Номер сполучення	Сили діючи в січені опори по обрізу фундаменту	Коефіцієнт сполучення з	Сили, кН	Моменти, кН·м	Ексцентриситет, м	Відносні ексцентриситети
			Вертикальні	Горизонтальні	Мх	Му
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	Вага опори і фундаменту Р	1	10934
	Вага прогонних будов 2Р1	1	24000
	Постійне навантаження	1	34934
	Тимчасове навантаження АК на одному прогоні Р2	1	12350		9262,5
	Всього		47284		9262,5		0,155		0,169
2	Постійне навантаження	1	34934
	Тимчасове навантаження АК на обох прогонах 2Р2	1	24700
	Всього		59634
3	Постійне навантаження	1	34934
	Тимчасове навантаження АК на одному прогоні Р2	0,8	9880		7410
	Сила гальмування	0,8		683	6348
	Всього		44814	683	13758		0,307		0,335
4	Постійне навантаження	1	34934
	Тимчасове навантаження АК на обох прогонах 2Р2	0,8	19760
	Сила гальмування	0,8		683	6348
	Всього		54694	683	6348		0,116		0,127
5	Постійне навантаження	1	34934
	Тимчасове навантаження АК на обох прогонах 2Р2	0,8	19760
	Тиск льоду на РМВ Fл,2	0,7		480		2158
	Всього		54694	480		2158		0,039		0,016
6	Постійне навантаження	1	34934
	Тимчасове навантаження АК на обох прогонах 2Р2	0,8	19760
	Тиск льоду на РВВ Fл,1	0,7		169		1266
	Всього		54694	169		1266		0,023		0,009

Розрахунковий опір незалежно від типу ґрунтів основи визначаємо:

(1.9)

де - умовний опір ґрунту, приймаємо за 1, додаток 24;

- коефіцієнти , приймаємо за 1, табл. 4, додатку 24;

- ширина (менша сторона або діаметр) підошви фундаменту, 3,5 м

- глибина закладення фундаменту, 2,5 м;

- середнє розрахункове значення питомої ваги шарів ґрунту, розташованих вище підошви фундаменту, обчислене без урахування зважувальної дії води.

Vw= 14,865,52,5=204,33

d=2,5мR0=0 =17,67кН/м

Так як перший шар - пісок середньої крупності,є пухким, R0=0 то і R=0

Р=754,2 >

Результати обчислень, наведених у табл.. 7, показують, що ґрунти основи не мають достатньої несучої здатності, щоб сприйняти навантаження, які на них передаються. В усіх сполученнях не виконуються умови.

Таким чином, виходячи з того, що умови не виконуються, треба запроектувати фундамент глибокого закладення.

Проводимо перевірку несучої здатності основи , використовуючи вище приведені умови. Розрахунки зводимо до табл. 1.7

Таблиця 1.7 - Перевірка міцності ґрунтової основи

Номер сполу-чення	N, м	А, м2	N/A, кПа			1±	1±	Рmax, кПа	Рmin, кПа	RЧгс/гn, кПа
1	47284	81,73	578,5	0,169		1,169 0,831		676,3	480,7	0
2	59634	81,73	729,6			1/1		729,6	729,6	0
3	44814	81,73	548,3	0,335		1,335 0,665		732	364,6	0
4	54694	81,73	669,2	0,127		1,127 0,873		754,2	584,2	0
5	54694	81,73	669,2		0,016		1,016 0,984	679,9	658,5	0
6	54694	81,73	669,2		0,009		1,009 0,991	675,2	663,2	0

Результати обчислень, наведених у табл. 7, показують, що ґрунти основи мають не достатню несучу здатність, щоб сприйняти навантаження, які на них передаються бо не виконуються умови

(1.10)

Так як умови не виконуються, треба змінити розміри або глибину закладення фундаменту; передбачити штучне закріплення ґрунтів; запроектувати фундамент глибокого закладення.



2. Проектування фундаменту глибокого закладення

2.1 Вибір типу і матеріалу паль

Із великої кількості видів паль у фундаментах опор мостів найбільш часто застосовують забивні залізобетонні палі і палі - оболонки з ненапруженою повздовжньої арматурою, а також бурові палі різних типів з високим або низьким пальовим ростверком.

Всі типи мостових паль відрізняються від паль промислового і цивільного будівництва більш потужним армуванням. Забивні залізобетонні палі і палі-оболонки для мостового будівництва в залежності від типу армування можуть бути не тріщиностійкими, тріщиностійкими, витривалими.

В нашому випадку діаметр палі дорівнює 80см. Такі палі заглиблюють в ґрунт з допомогою молота, віброзанурювача, вітровдавлюючих і вдавлюючих пристроїв.

2.2 Розміри низького пальового ростверку і навантаження на нього

Попередні розміри низького ростверку і глибину закладення його підошви дозволяється приймати як для фундаменту мілкого закладання.

Розрахункові навантаження в різних сполученнях, діючих на рівні підошви ростверку, також дозволяється приймати як для фундаменту мілкого закладення на рівні підошви.

2.3 Оцінка ґрунтових умов і призначення заказної довжини палі

Оцінюючи ґрунтові умови майданчика будівництва, можна зробити висновок, що перший шар ґрунту - пісок пилуватий - недоцільно приймати за несучий пласт, так як найкоротша паля може бути 8м.

1 варіант. Довжина палі дорівнює 17м.

2 варіант. Довжина палі дорівнює 22м, як найдовша допустима. Після порівняння техніко економічних показників обох варіантів треба остаточно вибрати несучий пласт ґрунту.

2.4 Несуча здатність паль

Поодинокі палі у складі фундаменту за несучою здатністю основи треба розрахувати, виходячи з умови:

(2.1)

де - розрахункове навантаження, яке передається на палю (поздовжнє зусилля від розрахункових навантажень, які діють на фундамент при найбільш невигідному сполученні);

- розрахункове навантаження від ваги палі;

- несуча здатність палі за ґрунтом;

- коефіцієнт надійності, який приймається рівним 1,4;

- розрахункове навантаження, яке допускається на палю.

Несучу здатність палі-стояка треба визначати за формулою:

(2.2)

де - коефіцієнт умов роботи палі в ґрунті, який приймається рівним 1;

А - площа обпирання палі на ґрунт, м2;

R - розрахунковий опір ґрунту під ніжнім кінцем палі-стояка, кПа(т/м2), який приймається за [1, табл.VIII.1].

Несучу здатність висячої палі за ґрунтом необхідно визначати за формулою:

(2.3)

де - коефіцієнт умов роботи палі в ґрунті, для забивної палі с=1;

R - розрахунковий опір ґрунту під ніжнім кінцем палі, кПа;

А - площа обпирання палі на ґрунт, м2;

U - зовнішній периметр поперечного перерізу палі, м;

- розрахунковий опір першого шару ґрунту, який стикується з бічною поверхнею палі, м;

- товщина першого шару ґрунту, який стикується з бічною поверхнею палі м;

і - коефіцієнти умов роботи ґрунту відповідно під нижнім кінцем і біля бічної поверхні палі, які враховують вплив способу занурення палі на розрахунковий опір ґрунту і приймається для забивних паль [1, табл.VIII.3].

Використовуючи схему поділу шарів ґрунту hi, наведену на рисунку 1, визначимо несучу здатність висячих паль, занурених забиванням молота у другий шар. (палі №1 та №2 відповідно).

Для палі №1:

Площа перерізу палі А=0,4·0,4=0,16 м2;

Периметр U=0,4·4=1,6 м;

Нижній кінець палі розташований на глибині 13,7м від поверхні ґрунту.

f1=50,5; f2=57; f3=60,5; f4=63,5; f5=66,4; f6=68,99 кПа R(13,7)=4296 кПа

Коефіцієнти для забивної палі, зануреної молотом без підмиву дорівнюють 1.

Розрахункове навантаження, яке допускається на палю,

Для палі №2, нижній кінець якої заглиблений на 17,7 м від поверхні ґрунту:

значення f1…f5 такі ж, як і для палі №1, f6=69,2кПа, f7=72 кПа, f8=74,6 кПа R(17,7)=6347кПа

Fd(2)=1[1·6347·0,16+1·1,6()]=2575 кН

Pпал

2.5 Визначення кількості паль і розташування їх у ростверку

Орієнтовну кількість паль, необхідно для сприйняття навантаження на фундамент, розраховують за формулою:

(2.4)

де - найбільше вертикальне розрахункове навантаження на рівні підошви ростверку;

К - коректувальний коефіцієнт, який враховує вплив згинального моменту; приймається в залежності від співвідношення Рmax/Рmin. Розраховується за формулою

(2.5)

Кількість паль розраховується для двох варіантів паль, що заглиблені на різну глибину.

Для варіанта №1

Для варіанта №2

Витрати матеріалів на палі №1 складуть 0,1611,248=86 м3

Витрати матеріалів на палі №2 складуть 0,1615,232=77,82 м3

Для подальших розрахунків приймаємо палі №1, n=33 шт, довжиною 16 м.

Палі можна розташувати в рядовому і шахматному порядку. Відстань між осями забивних висячих паль на рівні нижніх кінців повинна бути не менше 3d (де d - діаметр круглого або сторона прямокутного поперечного перерізу стовбура палі), для похилих паль на рівні підошви ростверку не менше 1,5d. Відстань між стовбурами бурових і набивних паль або оболонок повинна бути не менше 1м.

Палі і оболонки на рівні підошви ростверку треба розставляти одна відносно іншої на відстані, достатній для розташування необхідної арматури ростверку, можливості якісного бетонування і зручної забивки паль і оболонок. Відстань від краю ростверку до ближньої палі або оболонки повинна бути не менше одного метра.

Палі і оболонки на рівні підошви ростверку треба розставляти на відстані одна від іншої необхідної арматури ростверку, можливості якісного бетонування і забивки паль і оболонок.

Залізобетонний ростверк треба армувати на основі результатів розрахунку залізобетонної конструкції. При цьому біля підошви ростверку укладають у кожному проміжку між рядами паль у двох взаємно перпендикулярних напрямках.

Бетонний ростверк в його нижній частині армується конструктивно. При цьому площу поперечного перерізу стержня арматури вздовж і поперек осі моста необхідно приймати не менше 10 см2 на 1 м довжини.

2.6 Визначення розрахункового вертикального навантаження на палю

Розрахункове навантаження на максимально навантажену палю треба визначити для найгірших сполучень навантажень з найбільшим значенням Рмах за формулою

для 1 - 4 випадків (2.6)

для 5 - 6 випадків (2.7)

Nф, Мх, Мy, - відповідне розрахункове стискувальне зусилля, розрахункові згинальний момент відносно головних центральних вісей Х і Y плану паль у підошві ростверку Хi і Yi - відстань від головних вісей до осі кожної палі Хмах і Yмах відстань від головних вісей до осі кожної палі, для якої обчислюється навантаження.

2·8(y12+y22)=2·8(0,752+2,252)=90

2·4(х12+х22+x32+x42)=659

Вага палі 0,16 · 15,2 · 32 ·25 · 1,25=2432 кН

1816,09 кН < Рпал=1839 кН

Приймаємо 32 палі.

2.7 Перевірка пальового фундаменту як умовно суцільного

Перевірка несучої здатності за ґрунтом фундаменту на палях як умовно

фундаменту мілкого закладення треба виконувати за формулою :

(2.8)

- максимальний тиск на ґрунт на рівні підошви умовного фундаменту

R- розрахунковий опір ґрунту основи

- коефіцієнт умов роботи

- коефіцієнт надійності за призначенням споруди

Максимальний тиск на ґрунт на рівні підошви умовного фундаменту треба визначати за формулами

для 5 - 6 випадків (2.9)

для 1 - 4 випадків (2.10)

Nc-нормальна складова тиску умовного фундаменту на ґрунт основи, кН;

ас,bc - розміри в плані умовного фундаменту в напрямку, паралельному і перпендикулярному площі дії навантаження, м

Fh, Mc - відповідно горизонтальна складова зовнішнього навантаження і її моменту відносно головної осі горизонтального перерізу умовного фундаменту на рівні розрахункової поверхні ґрунту, кНм;

К- коефіцієнт пропорційності, який визначає наростання з глибиною коефіцієнта постелі ґрунту

Св- коефіцієнт постелі ґрунту на рівні підошви умовного фундаменту

d - глибина закладення умовного фундаменту по відношенню до розрахункової поверхні ґрунту

Нормальна складова тиску Nc включає вагу опори з урахуванням плити ростверку, вагу прольотної будови, тимчасових навантажень, вагу паль і вагу ґрунтового масиву 1-2-3-4. Вагу типових паль треба визначати за формулою:

0,16·15,2·25·33• 1,25=2432 кН

Вага ґрунтового масиву паралелепіпеда 1-2-3-4 визначається з урахуванням розміщеного в ньому об'єму води:

Vi- об'єм першого шару ґрунту;

- питома вага першого шару ґрунту

- питома вага води, =10кН/м3

При визначенні об'єму першого шару ґрунту сторони основи паралелепіпеда треба визначити згідно :

ac=

bc=;

a1,b1-відстані між зовнішніми гранями паль відповідних площин дії навантаження, м

l- глибина занурення палі ,м

I,m t- середнє значення розрахункових кутів тертя ґрунтів, прорізаних палями

, (2.11)



h i- товщина першого шару ґрунту ,прорізаного палею

I,mt=

ac= bc=

Вага ґрунтового массиву

Так як d>10м, то Св=d·К1=17,7·5175=91598 КН/м

Маючи декілька сполучень діючих навантажень необхідно визначити Рmax для усіх сполучень.

Максимальний тиск по підошві: Pmax,3=739,07кПа

Розрахунковий опір ґрунту основи

-для 1-2 сполучень

-для 3-6 сполучень

Pmax3=739,07 кПa < =1098 кПа.

Pmax4=727,53 кПa < =1318 кПа.

Отже ,міцність ґрунтової основи забезпечена.

2.8 Визначення осідання пальового фундаменту

Осідання пальового фундаменту треба визначити методом пошарового підсумування за формулою

(2.12)

- безрозмірний коефіцієнт дорівнює 0.8

Gzp,I- середнє значення додаткової нормальної напруги в першому шарі ґрунту , яка дорівнює напівсуммі значень напруг на верхньому і нижньому границі шару по вертикалі

hi - потужність i -ого шару

Еi - модуль пружності шару

n - кількість шарів на які розбита стискувана товщина основи

Значення додаткового тиску на рівні основи фундаменту з паль треба визначити як для умовно масивного фундаменту за формулою

(2.13)

Р- середній тиск на рівні підошви фундаменту з паль, який визначається як для умовно масивного фундаменту

Gzg,0- побутовий тиск ґрунту на рівні підошви фундаменту

Середній тиск на рівні підошви умовно масивного фундаменту визначається за формулою

(2.14)

NII,c- нормальна складова навантаження, діючого на рівні підошви фундаменту з урахуванням ваги ґрунту і паль

АII,c- площа підошви умовного фундаменту

Нормальне навантаження від ваги паль

Сумарне навантаження NII,c=37747+43939+1946=83632 кН

Розміри підошви умовного фундаменту



вII,c=4,9+2·15,2tg аII,c=14,26 +

розрахункове значення кута внутрішнього тертя при розрахунках за другою групою граничних станів

Середній тиск

Таблиця 2.1 - Обчислення побутових тисків

Відмітка	Грунт	SB або , кН/м3	Потужність шару h, м	Тиск	Повний тиск, кПа
				від ваги шару	від сумарної ваги
					ґрунту	води
63,00	Рівень води РМВ	10
61,00	Покрівля пилуватого піску	9,49
53,00	Підошва піску пилуваого	9,49	8	75,92	75,92		75,92
45,00	Супісок	10,44	8	83,52	159,44		159,44
45,00	Покрівля суглинку				159,44	180	339,44
43,30	Підошва ф-ту	20,16	1,7	34,28			373,72
47,26	---“----	20,16	3,96	79,83			453,55
50,90	---“----	20,16	3,96	79,83			533,38
54,54	---“----	20,16	3,96	79,83			613,21
58,18	---“----	20,16	3,96	79,83			693,04
61,82	---“----	20,16	3,96	79,83			722,87

Додатковий тиск під підошвою умовного фундаменту

Для точок розташованих на межі шарів



zр=

коефіцієнт розсіювання який визначається за БНІП

нижню межу стисненої зони рекомендується визначати шляхом порівняння додаткового тиску з 0.2 Gzg

Таблиця 2.2 - Обчислення додаткового тиску

Відмітка	Відстань від підошви фундаменту до шару z,м				Додатковий тиск кпа	0.2 zg
43,300	0	2,01	0	1	117,65	74,74
39,340	1,7	2,01	0,8	0,8725	102,65	90,71
35,380	3,96	2,01	1,6	0,6001	61,6	106,68
31,420	3,96	2,01	2,4	0,40325	24,84	122,64
27,460	3,96	2,01	3,2	0,27895	6,93	138,61
23,500	3,96	2,01	4,0	0,2007	1,39	144,57

Таблиця 2.3 - Обчислення осідання

Відмітка	Потужність шару	Додатковий тиск	Середній додатковий Тиск Gzрi
		Біля верху шару	Біля низу шару
43,30-39,34	1,7	117,65	102,65	110,15	0,00002	0,004
39,34-35,38	3,96	102,65	61,6	82,13	0,00002	0,007
Разом	0,011

Осідання S=1,1см



3. Розрахунки по проведенню робіт по спорудженні пальового фундаменту

В залежності від ґрунтових умов і глибини занурення паль треба прийняти найбільш раціональний спосіб занурення. Необхідно розглянути декілька доцільних способів занурення, враховуючи при цьому, що механізми ударної дії (молоти) найбільш раціональні в глинястих ґрунтах, а віброзанурювання раціональне в піщаних ґрунтах. В даному випадку приймаємо механізм ударної дії.

Необхідну енергію удару молота треба підбирати за величиною мінімальної енергії удару за формулою

Де N- розрахункове навантаження , яке передається на палю , кН

N=1839кН

В залежності від потрібної величині енергії удару визначають палебійний агрегат.

Приймаємо трубчастий дизель-молот з повітряним охолоджуванням

МД - 3500 , який має енергію

Прийнятий молот повинен задовольняти вимогам

(3.1)

m1- маса молота , т

m2- маса палі з наголовником , т

m3- маса підбабка , т

Еd- розрахункова енергія удару ,кН

Перевіряємо можливість використання молота

<0,6

У процесі занурювання треба контролювати відказ палі. При забиванні паль довжиною до 25м визначають залишковий відказ за формулою

(3.2)

коефіцієнт який приймається для залізобетонних паль з наголовниками 1500

А- площа, обмежена зовнішнім контуром суцільного або повного поперченого перерізу стовбура палі , м2

Еd- розрахункова енергія удару ,кН

m1- маса молота , т

m2- маса палі з наголовником , т

m3- маса підбабка , т

Fd- несуча здатність паль по ґрунту , кН.

коефіцієнт відновлення удару при забиванні залізобетонних паль і паль оболонок молотами ударної дії з використанням наголовника з дерев'яним вкладишем

<2мм

Так як при забиванні паль відказ Sa < 0.002м треба використовувати молот з більшою енергією удару.

Приймаємо трубчастий дизель-молот з повітряним охолоджуванням

МД - 5000 , який має енергію

Визначають залишковий відказ за формулою:

>2мм



Висновок

Із великої кількості видів паль у фундаментах опор мостів найбільш часто застосовують забивні залізобетонні палі і палі - оболонки з ненапруженою повздовжньої арматурою, а також бурові палі різних типів з високим або низьким пальовим ростверком.

Всі типи мостових паль відрізняються від паль промислового і цивільного будівництва більш потужним армуванням. Забивні залізобетонні палі і палі-оболонки для мостового будівництва в залежності від типу армування можуть бути не тріщиностійкими, тріщиностійкими, витривалими.

В нашому випадку діаметр палі дорівнює 80см. Такі палі заглиблюють в ґрунт з допомогою молота, віброзанурювача, вітровдавлюючих і вдавлюючих пристроїв.

Попередні розміри низького ростверку і глибину закладення його підошви дозволяється приймати як для фундаменту мілкого закладання.

Розрахункові навантаження в різних сполученнях, діючих на рівні підошви ростверку, також дозволяється приймати як для фундаменту мілкого закладення на рівні підошви.

Оцінюючи ґрунтові умови майданчика будівництва, можна зробити висновок, що перший шар ґрунту - пісок пилуватий - недоцільно приймати за несучий пласт, так як найкоротша паля може бути 8м.

1 варіант. Довжина палі дорівнює 17м.

2 варіант. Довжина палі дорівнює 22м, як найдовша допустима. Після порівняння техніко економічних показників обох варіантів треба остаточно вибрати несучий пласт ґрунту.



Література

1. Кожушко В.П. Основи і фундаменти: Підручник для вузів: В 2-х ч. Ч.1.- Харків: ХНАДУ,2011.-500с.

2. Кожушко В.П. Основи і фундаменти: Підручник для вузів: В 2-х ч. Ч.2.- Харків: ХНАДУ,2009.-492с.

3. Основи та фундаменти споруд. Основні положення проектування.: ДБН В.2.1-10-2009.-(Чинні від 2009.07.01)-К.:Міжрегіонбуд України, 2009.-104с.-(Нормативні будівельні норми України)

4. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты.- М.: ГУП ЦПП, 2011.-48с.

5. ДБН В.2.3-14: 2006 Споруди транспорту. Мости та труби. Правила проектування. К.: Міністерство будівництва, архітектури та житлово-комунального господарства, 2011.- 359с.

6. СНиП 3.02.01-87. Земляные сооружения, основания и фундаменты. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989.- 128с.

7. СНиП 2.06.07-87. Подпорные стенки, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения/Госстрой СССР. - Москва: ЦИТП Госстроя СССР, 1987.-40с.

Размещено на Allbest.ru