Проектирование фундамента мелкого заложения

Проектирование фундамента мелкого заложения

Введение

Фундамент - это подземная или подводная конструкция, предназначенная для передачи нагрузки от искусственного сооружения на грунт.

Грунт, непосредственно воспринимающий нагрузки от фундамента - основание.

I. Нагрузки

На фундамент действуют вертикальные нагрузки, которые создают продольную силу и горизонтальные нагрузки, которые создают опрокидывающие моменты.

Рассчитываем сумму вертикальных нормативных (N_II) и расчётных (N_I) нагрузок Коэффициент n для получения расчётных нагрузок приведён в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Рис 1.1 Схема распределения нагрузок

_II = Qоп + Qпр + Nвр = 490 + 129 + 600 = 1219 тс = 12190 (кН)_I = (Qоп + Qпр + Nвр) * n = (490 + 129 + 600) * 1.1 = 1340,9 тс =13409 (кН)

Определяем моменты от горизонтальных нагрузок относительно обреза фундамента. Составляем схему распределения горизонтальных нагрузок в плане.

Момент вдоль оси моста (ось х)

Момент поперёк оси моста (ось y)

II. Инженерно-геологические условия строительной площадки

1)       Глина

;

где - коэффициент пористости,

γ_S - удельный вес твердых частиц грунта,

γ - удельный вес грунта в естественном состоянии, - влажность грунта в естественном состоянии.

 (рыхлая глина)

,

где J_P - число пластичности, Wp - предел раскатывания, W_T - предел текучести;

_L = ;

где J_L - коэффициент консистенции, Wp - предел раскатывания, W_T - предел текучести, W - влажность грунта в естественном состоянии;

_L =  

По таблице определяем R₀ = 220кПа (22тс/м2)

2) Пески средней крупности

 (пески средней плотности)

_;

где - степень влажности,

γ_В - удельный вес воды

 (насыщенные водой пески)

По таблице определяем R₀ = 400кПа (40тс/м2)

3) Супесь

(рыхлая супесь)

_L = супесь

По таблице определяем R₀ = 160кПа (16тс/м2)

III. Проектирование фундамента мелкого заложения

.1 Определение отметки обреза плоскости фундамента

В данном курсовом проекте задан русловой вариант фундамента.

При возможности размыва грунта в русле реки отметка плоскости обреза фундамента назначается ниже ГМВ не менее 0,5м.

.2 Определение размеров обреза фундамента

Размеры обреза фундамента назначаются больше размеров опоры в нижнем сечении на величину, равную двум технологическим свесам (С = 0,3 м).

Ширина основания опоры bo = 2.6 м, длина l = 9.6 м.

 м;

 м.

.3 Определение глубины заложения фундамента

Глубина заложения фундаментов мостовых опор назначается не менее 2,5м ниже уровня возможного размыва дна в русле реки:

= h_p + 2.5 м.,

где_p - глубина размыва; h_p=0,8м (по заданию)= 0,8 + 2.5=3,3м

Глубина заложения мостовых опор назначается от 3 до 6 м. По конструктивным соображениям принимаем 5,4 м._ф=d+(ГМВ-0,5)=5,4+1,4=6,8м

.4 Определяем предварительные размеры подошвы фундамента

Предварительно площадь подошвы фундамента может быть определена по формуле

= ;

где - расчётная вертикальная нагрузка на обрез фундамента,

η- коэффициент, учитывающий влияние момента внешних сил = 1,1-1,2;  Ro - условное сопротивление грунта, на котором установлен фундамент; ф - высота фундамента;

γ_ср = средняя объёмная масса грунто-бетона, принимается равной 2 тс/м³ (20 кН/м³);

= = 64,3 м².

Принимаем предварительно b = 5,2 м, l = 12,2 м, А = 63,4м².

Предварительно ширину подошвы прямоугольного фундамента находят подбором или из выражения

,

Где  - коэффициент отношения длины подошвы прямоугольного фундамента к ширине

Определяем расчётное сопротивление грунтов основания (СНиП 2.02.01-83, формула 7). Фундамент без подвала:

По таблице 3 и 4 СНиП 2.02.01-83 находим:

= 1.4 и = 1.4;

 и  - удельный вес грунта с учётом взвешивающего действия воды;

При    

Уточняем размеры подошвы фундамента:

= = 14,6 м².

Определяем максимальные размеры подошвы фундамента:

 м. м. м²

По конструктивным соображениям принимаем b = 5.2 м, l = 12.2 м и при h_ф = 6,8 м проектируем фундамент из 3 блоков(рис.1). Высота блоков назначается 0.7 - 2.5 м, ширина уступов 0.4 - 0.7. Принимаем высоту блока 2,2; 2,2 и 2,4 м, а ширину уступов 0,5 м.

Определяем вес фундамента:

где

 - удельный вес бетона ( = 14 кН/м³) с учетом взвешивающего действия воды;

 - объём блоков фундамента, м³,

Определяем вес грунта на уступах фундамента:

 где

 - объём котлована, м³

 - удельный вес глины с учётом взвешивающего действия воды.

.

Рис.1. Фундамент мелкого заложения

Определяем суммарную вертикальную нагрузку на основание фундамента:

;

Определяем горизонтальную нагрузку относительно подошвы фундамента:

Где  - сумма горизонтальных нагрузок по осям x и y.

.5 Проверка давления в основании под подошвой фундамента

Проверка заключается в сравнении средних, максимальных и минимальных напряжений с расчётным сопротивлением грунта под подошвой фундамента.

Рис.2. Эпюра распределения напряжений в основании

Определяем напряжение под подошвой фундамента:

,

где  - коэффициент надёжности по назначению сооружения, принимаемый равным 1.4.

.

,3  89.4

Краевые напряжения, возникающие в грунте по краям фундамента от нагрузок, не должны превышать несущей способности грунта:

,

Где  - коэффициент условий работы, принимается равным 1.2;- момент сопротивления подошвы фундамента, .

Вывод: условие прочности основания выполнено.. Расчет осадки фундамента

фундамент строительный мелкое заложение

Осадка основания фундамента определяется методом послойного суммирования осадок элементарных слоёв в пределах сжимаемой толщи грунта (СНиП 2.02.01 - 83, приложение 2). Расчёт осадок мостовых опор производится по средним величинам давления на грунт от постоянных нормативных вертикальных нагрузок. Расчёт по деформации сводится к выполнению условия:

 , где

β - безразмерный коэффициент, равный 0.8;

σ - среднее дополнительное вертикальное напряжение в i - ом слое грунта;_i и E_i - соответственно толщина и модуль деформации i - го слоя грунта;- число слоёв, на которое разбита сжимаемая толща грунта.

Нормативная нагрузка

Порядок расчёта:

. На геологический разрез строительной площадки наносятся контуры фундамента.

. Определяется контактное давление:

. Определяем природное давление на уровне подошвы фундамента:

. Определяем дополнительное давление под подошвой фундамента:

. Назначаем мощность элементарного слоя и разбиваем сжимаемую толщу грунта на слои:  

.6-5.4=3.2, толщина слоя не должна превышать 2,08, тогда принимаем 2 слоя по 1,6м

. Определяем природное давление на уровне подошвы каждого слоя, строим эпюры Р_пр:

. Определяем дополнительное давление на уровне подошвы каждого элементарного слоя:

 где

- коэффициент, определяемый по таблице 1 приложения 2, СниП 2.02.01 - 83 из соотношения

; ;

; ;

; ;

; ;

; ;

. Находим границу сжимаемой толщи грунта (ГСТ).

Она находится на глубине,

. Определение среднего дополнительного напряжения в каждом слое:

. Рассчитываем осадку:

Принимаем b = 5.2 м; l = 12.2 м; d = 5,4 м.

Рис. 3

Проектирование свайного фундамента.

В данном курсовом проекте задан пойменный вариант фундамента.

.         Определение глубины заложения и предварительных размеров ростверка:

.         Определение размеров обреза:

.         Определение подошвы низкого ростверка:

В русле реки подошва ростверка располагается ниже линии местного размыва:

 = ГР+0,2=0,8+0,2=1,0м

Определение длины, несущей способности сваи и количества свай.

Несущая способность висячей сваи определяется по формуле:

Fd = γ_{C *}(γ_CR*R_*A + U_*∑γ_{cf *} f_{i *} h_i), [тс]; где

- несущая способность висячей сваи;

γ_C, γ_CR, γ_cf - коэффициенты работы сваи (при забивке сваи молотом = 1); U_*∑γ_{cf *} f_{i *} h_i - суммарное сопротивление сваи по боковой поверхности; R*А - сопротивление грунта под концом сваи;

А - площадь сваи; - периметр сваи;_i - толщина слоя; _i - сила трения по боковой поверхности, зависит от глубины слоя Z_i.

₁ = 1,2 м f₁ = 3,5 тс/м² h₁ = 2,0 м R = 500 тс/м² ₂ = 3,15м f ₂ = 4,8 тс/м² h ₂ = 1,9 м А = 0,09 м²

Z ₃ = 5,05м f ₃ = 5,6 тс/м² h ₃ = 1,9 м L = 10м

Z ₄ = 6,9 м f ₄ = 6,0 тс/м² h ₄ = 1,8 м U = 1.2м

Z ₅ = 8,9 м f ₅ = 6,3 тс/м² h ₅ = 1,4 м= 1 _*[1_*500_*0,09 + 1,2_*(3.5*2.0+4.8*1.9+5.6*1.9+6.0*1.8+6.3*1.4)] = 100,7 тс/м2

Определяем необходимое количество свай.

_с = N_I*1.2/ Fd, шт_I = (Qоп + Qпр + Nвр + Qр)*1.1, где Qр = Vр*γ_Б

Qр = (3,2*10,5*2)*(2,5-1) = 98 т_I = (490+129+600+98)*1.1 = 1448,7 т_с = 1448,7*1,2/100,7 = 17,3 ≈ 18 свай