Фундамент под промежуточную опору моста
Условная площадь под подошвой фундамента. вычисляется как произведение а' и в' — Длинна и ширина фундамента рассчитанная с учетом угла б,. Коэффициент надежности, зависящий от способа определения несущей способности сваи, принимаемый равным 1,4 — для расчетного метода; Отметка поверхности природного рельефа 122,4 м Оценка инженерно-геологических и гидрогеологических условий строительной площадки… Читать ещё >
Фундамент под промежуточную опору моста (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Оценка конструктивной характеристики сооружения В данной контрольной работе необходимо рассчитать и запроектировать фундамент под промежуточную опору моста. При этом разрабатываются два фундамента: на естественном основании (мелкого заложения) и свайный фундамент.
Промежуточная опора моста имеет:
бескаркасную конструкцию;
прямоугольную форму в плане;
абсолютную жесткость Исходные данные:
Номер геологического разреза: 4;
Расчетный пролет, lp = 26 м;
Высота опоры, ho = 8,4 м;
Вес опоры, Po = 5,60 МН;
Вес пролетных строений, Pn =1,41 МН;
Сила воздействия от временной вертикальной подвижной нагрузки, PK =6,30 МН;
Горизонтальная тормозная сила, T =0,63 МН;
Коэффициент надежности временной подвижной нагрузки, гf =1,11 МН;
Район строительства, Тюмень;
Размеры опоры по низу, 1,8*4,2.
Данные о грунтах:
Номер слоя | |||||
Вид грунта | Песок мелкий | Суглинок | Глина | Песок мелкий | |
Глубина подошвы слоя от поверхности | 1,8 | 3,4 | 4,8 | ; | |
Мощность слоя | 1,8 | 1,6 | 1,4 | ; | |
Абсолютная отметка подошвы слоя | 120,6 | 119,0 | 117,6 | ; | |
Уровень подземных вод от поверхности | 121,4 | ||||
Удельный вес твердых частиц грунта, гs, кН/м3 | 26,4 | 27,0 | 27,0 | 26,5 | |
Удельный вес грунта, г, кН/м3 | 19,4 | 20,1 | 20,8 | 19,1 | |
Природная влажность | 0,27 | 0,30 | 0,32 | 0,13 | |
Граница текучести | ; | 0,33 | 0,43 | ; | |
Граница раскатывания | ; | 0,18 | 0,22 | ; | |
Удельное сцепление | ; | ||||
Угол внутреннего трения | |||||
Модуль деформации | |||||
Отметка поверхности природного рельефа 122,4 м Оценка инженерно-геологических и гидрогеологических условий строительной площадки.
Показатель | Обозначение | Единицы измерения | № геологического слоя | Расчетная формула | ||||
Удельный вес твердых частиц грунта | гs | кН/м3 | 26,4 | 27,0 | 27,0 | 26,5 | ||
Удельный вес грунта | г | кН/м3 | 19,4 | 20,1 | 20,8 | 19,1 | ||
Природная влажность | щ | 0,27 | 0,30 | 0,32 | 0,13 | |||
Удельный вес скелета грунта | гd | кН/м3 | 15,28 | 15,46 | 15,76 | 16,90 | ||
Коэффициент пористости | e | 0,73 | 0,75 | 0,71 | 0,57 | |||
Удельный вес во взвешенном состоянии | кН/м3 | 9,49 | 9,74 | 9,92 | 10,52 | |||
Степень влажности | 0,01 | 0,011 | 0,012 | 0,006 | ||||
Граница раскатывания | ; | 0,18 | 0,22 | ; | ||||
Граница текучести | ; | 0,33 | 0,43 | ; | ||||
Число пластичности | ; | 0,15 | 0,21 | ; | ||||
Показатель текучести | ; | 0.8 | 0.48 | ; | ||||
Модуль деформации | E | МПа | ||||||
Угол внутреннего трения | ц | |||||||
Сцепление | c | кПа | ; | |||||
Наименование грунтов: | Песчаных | Песок мелкий: средней плотности, маловлажные | ||||||
Глинистых | Суглинок: текучепластичный Глина: тугопластичная | |||||||
Проектирование фундамента мелкого заложения на естественном основании Определение глубины заложения фундаментов с предварительной оценкой минимальной глубины заложения.
Глубина заложения фундамента должна определяться с учетом:
Назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения;
Величины и характера нагрузок, воздействующих на основание;
Инженерно-геологических условий площадки строительства (физико-механические свойства грунтов, характер напластований);
Гидрогеологических условий площадки и возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружений;
Глубины сезонного промерзания грунтов.
Нормативная глубина сезонного промерзания грунта, если она не более 2,5 м. определяется по формуле:
где: — коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе;
(Тюмень)
— глубина промерзания, принимаемая равной:
0,23 м для суглинков и глин;
0,28 м для супесей, песков мелких и пылеватых.
м.
Расчетная глубина сезонного промерзания определяется по формуле:
где: =1,1 — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений.
м.
В связи с тем, что слой суглинка имеет показатель текучести = 0,8 что больше допустимого значения то подошву фундамента нужно опирать на слой с более низким показателем текучести. Глубину заложения фундамента принимаю равной: м.
Определение расчетного сопротивления грунта под подошвой фундамента Условная площадь фундамента где: — условное расчетное сопротивление грунта, кПа;
— усредненный удельный вес материала фундамента и грунта, лежащего на уступах фундамента, кН/м3;
— Временная вертикальная подвижная нагрузка, кН;
— вес опоры, кН;
d — глубина заложения фундамента, м.
Ширина подошвы фундамента:
где: з — коэффициент пропорциональности:
где: l — длинна опоры, м;
bширина опоры, м;
Длина подошвы фундамента:
Принимаем: l — 10 м., b — 4,3 м.
Фактическая площадь:
Расчетное сопротивление грунта основания где: = 1,2 и = 1,1 — коэффициенты условий работы;
— коэффициент, принимаемый равным 1, так как прочностные характеристики грунта (и) определены непосредственными испытаниями;
= 0,39, = 2,57, = 5,15 — коэффициенты, принимаемые в зависимости от угла внутреннего трения;
Kz — коэффициент, принимаемый равным 1 при b 10 м;
— ширина подошвы фундамента, 4.3 м;
— осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, 10,28 кН/м3;
— то же, залегающих выше подошвы, 12,43 кН/м3;
— расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;
— глубина заложения фундамента, 3.5 м;
— глубина подвала — расстояние от уровня планировки до пола подвала, м.
Проверка несущей способности грунта основания:
где: P — Давление под подошвой фундамента;
R — Расчетное сопротивление;
N — Собственный вес опоры;
Объем фундамента:
кН/м Вес фундамента:
Условие выполняется Таким образом: 524,287 кН/м3? 653,083 кН/м3 Условие выполняется Проверка прочности подстилающего слоя грунта:
Где: Е0, Еп — модуль деформации основания и подстилающего слоя грунта:
т.е. 20 МПа < 28 МПа — неравенство выполняется.
Определение осадки фундамента методом послойного суммирования Расчет грунтового основания по деформациям: S? Su
Где: S — рассчитываемая осадка, м;
Su — предельное значение осадок фундамента, зависящее от конструктивной схемы.
Полная осадка грунтов основания определяется методом послойного суммирования по формуле:
Где: = 0,8 — безразмерный коэффициент;
— среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-том слое грунта, кН/м2;
hi — толщина i-го элементарного слоя грунта;
Ei — Модуль деформации i-го слоя грунта, кПа;
n — число элементарных слоев, шт.
Дополнительное вертикальное напряжение на глубине z от поверхности:
Где: — коэффициент, зависящий от формы фундамента, соотношения его сторон и относительной глубины (табл.1 СНиП 2.02.01−83):
где: — ширина фундамента, м;
— дополнительное вертикальное давление на основание:
Дополнительное вертикальное давление на плоскости подошвы фундамента:
где: P — среднее давление под подошвой фундамента, кН/м2;
— удельный вес грунта, лежащего выше подошвы фундамента, кН/м3;
— глубина заложения фундамента, м.
Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:
фундамент основание опора Где:
— удельный вес грунта, расположенный выше подошвы фундамента.
Нижнюю границу сжимаемой толщи основания принимаем на глубине z=Hc, где выполняется условие:
где:
— дополнительное вертикальное напряжение;
— вертикальное напряжение от собственного веса грунта.
о | кН/м2 | м | ||||||
1,000 | 43,514 | 355,067 | ||||||
0,6 | 1,30 | 0,953 | 56,436 | 338,379 | 346,723 | 0,018 | ||
0,8 | 1,72 | 0,875 | 60,850 | 310,684 | 324,531 | 0,004 | ||
1,2 | 2,58 | 0,736 | 69,889 | 261,329 | 286,006 | 0,007 | ||
1,6 | 3,44 | 0,608 | 78,927 | 215,881 | 238,605 | 0,006 | ||
2,0 | 4,30 | 0,497 | 87,966 | 176,468 | 196,175 | 0,005 | ||
2,4 | 5,16 | 0,414 | 97,005 | 146,998 | 161,733 | 0,004 | ||
2,8 | 6,02 | 0,344 | 106,043 | 122,143 | 134,570 | 0,003 | ||
3,2 | 6,88 | 0,289 | 115,082 | 102,614 | 112,379 | 0,003 | ||
3,6 | 7,74 | 0,245 | 124,120 | 86,991 | 94,803 | 0,002 | ||
4,0 | 8,60 | 0,210 | 133,159 | 74,564 | 80,778 | 0,002 | ||
4,4 | 9,46 | 0,181 | 142,198 | 64,267 | 69,416 | 0,002 | ||
4,8 | 10,32 | 0,157 | 151,236 | 55,746 | 60,006 | 0,001 | ||
5,2 | 11,18 | 0,138 | 160,275 | 48,999 | 52,372 | 0,001 | ||
5,6 | 12,04 | 0,121 | 169,313 | 42,963 | 45,981 | 0,001 | ||
6,0 | 12,90 | 0,107 | 178,352 | 37,992 | 40,478 | 0,001 | ||
6,4 | 13,76 | 0,096 | 187,391 | 34,086 | 36,039 | 0,001 | ||
Всего: | 0,061 | |||||||
кПа Условие выполняется.
Осадка фундамента мелкого заложения S = 6,1 cм, что меньше предельно допустимого значения Su?7,64 см.
Нижнюю границу сжимаемой толщи принимаем Hc = 13,237 м.
Проектирование свайного фундамента Глубина котлована ранее принята 3,5 м. За несущий слой принимаем четвертый слой, песок мелкий, т.к. его модуль деформации имеет наибольшее значение Е = 28 МПа с заглублением в несущий слой не менее чем на 1 м.
Так как при проектировании мостовых опор принято использовать сваи длинной не менее 10 м. то, принимаем длину сваи: L = 13 м., и d = 0,35 м. Марка сваи: C13−30
Расчет основания по несущей способности Одиночную сваю в составе фундамента и вне его по несущей способности грунтов основания следует рассчитывать исходя из условия:
где: — расчетная нагрузка, передаваемая на сваи;
— несущая способность сваи по прочности грунта основания;
— коэффициент надежности, зависящий от способа определения несущей способности сваи, принимаемый равным 1,4 — для расчетного метода;
— расчетная нагрузка, допускаемая на сваю по несущей способности.
Определение несущей способности сваи:
где: — коэффициент условия работы равный 1;
— Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;
— площадь поперечного сечения сваи;
— наружный периметр поперечного сечения сваи.
— расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания по боковой поверхности сваи;
— толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью;
— коэффициенты условий работы грунта под нижним концом и по боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи, на значения .
кН Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю равна:
кН Среднее давление на основание под ростверком составляет:
где: — размер поперечного сечения сваи;
— Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;
— площадь поперечного сечения сваи.
кН Площадь подошвы ростверка:
где: — расчетная нагрузка по обрезу фундамента;
— средний удельный вес материала фундамента и грунта;
— глубина заложения ростверка;
— коэффициент надежности по нагрузке.
м2
Ориентировочный расчетный вес ростверка:
кН Количество свай в фундаменте Принимаем количество свай 32 свай.
Проверка усилий, передаваемых на сваи:
Условие выполняется.
Расчет осадки свайного фундамента Среднее давление под подошвой фундамента определяется по формуле:
где: — расчетная нагрузка по обрезу фундамента;
— собственный вес сваи;
кН
— Условная площадь под подошвой фундамента. вычисляется как произведение а' и в' - Длинна и ширина фундамента рассчитанная с учетом угла б,
где: — средневзвешенный угол внутреннего трения:
Определяем условные длинны и ширину:
м;
м.
Отсюда условная площадь:
м2
кН Расчетное сопротивление грунта основания где: = 1,3 и = 1,3 — коэффициенты условий работы;
— коэффициент, принимаемый равным 1, так как прочностные характеристики грунта (и) определены непосредственными испытаниями;
= 1,44, = 6,76, = 8,88 — коэффициенты, принимаемые в зависимости от угла внутреннего трения;
Kz — коэффициент, принимаемый равным 1 при b 10 м;
— ширина подошвы фундамента, 6,97 м;
— осреднённое расчётное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, 10,52 кН/м3;
— то же, залегающих выше подошвы, 10,89 кН/м3;
— расчётное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;
— глубина заложения фундамента, 3.5 м;
— глубина подвала — расстояние от уровня планировки до пола подвала, м.
условие выполняется.
Определение осадки фундамента методом послойного суммирования Расчет грунтового основания по деформациям: S? Su
Где: S — рассчитываемая осадка, м;
Su — предельное значение осадок фундамента, зависящее от конструктивной схемы.
Полная осадка грунтов основания определяется методом послойного суммирования по формуле:
Где: = 0,8 — безразмерный коэффициент;
— среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-том слое грунта, кН/м2;
hi — толщина i-го элементарного слоя грунта;
Ei — Модуль деформации i-го слоя грунта, кПа;
n — число элементарных слоев, шт.
Дополнительное вертикальное напряжение на глубине z от поверхности:
Где: — коэффициент, зависящий от формы фундамента, соотношения его сторон и относительной глубины (табл.1 СНиП 2.02.01−83):
где: — ширина фундамента, м;
— дополнительное вертикальное давление на основание:
Дополнительное вертикальное давление на плоскости подошвы фундамента:
где: P — среднее давление под подошвой фундамента, кН/м2;
— удельный вес грунта, лежащего выше подошвы фундамента, кН/м3;
— глубина заложения фундамента, м.
Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:
Где:
— удельный вес грунта, расположенный выше подошвы фундамента.
Нижнюю границу сжимаемой толщи основания принимаем на глубине z=Hc, где выполняется условие:
где:
— дополнительное вертикальное напряжение;
— вертикальное напряжение от собственного веса грунта.
о | кН/м2 | м | ||||||
1,000 | ||||||||
0.4 | 1,394 | 0,976 | 186.361 | 186.859 | 189.157 | 0.008 | ||
0,8 | 2.788 | 0,875 | 201.026 | 167.522 | 177,191 | 0.007 | ||
1,2 | 4,182 | 0,736 | 215.691 | 140.910 | 154,216 | 0,006 | ||
1,6 | 5,576 | 0,608 | 230.356 | 116.404 | 128,657 | 0,005 | ||
2,0 | 6,97 | 0,497 | 245.020 | 95.152 | 105,778 | 0,004 | ||
2,4 | 8,364 | 0,414 | 259.685 | 79.262 | 87,207 | 0,003 | ||
2,8 | 9,758 | 0,344 | 274.350 | 65.860 | 72,561 | 0,003 | ||
3,2 | 11,152 | 0,289 | 289.015 | 55.330 | 60,595 | 0,002 | ||
Всего: | 0,039 | |||||||
кПа Условие выполняется.
Осадка фундамента мелкого заложения S = 3,9 cм, что меньше предельно допустимого значения Su?7,64 см.
Нижнюю границу сжимаемой толщи принимаем Hc = 10,881 м.
Список литературы
СНиП 2.02.01−83. Основания зданий и сооружений. — М.: Стройиздат, 1985.-40 с.
СНиП 2.02.03−84. Свайные фундаменты. — М.: Стройиздат, 1985.-45 с.
ГОСТ 25 100–95. Грунты. Классификация. — М.: Стройиздат, 1989.
Механика грунтов, основания и фундаменты: Учеб. пособие для строит. спец. вузов / С. Б. Ухов, В. В. Семенов, В. В. Знаменский и др.; Под ред. С. Б. Ухова. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 2002. — 566с.: ил.