варианты КП_ОФ_ДС_2014

21

ковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице 5, таблица 2 ; hi - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

Для выполнения расчета необходимо вычертить расчетную схему (см. рисунок 4.1), которая показывает расположение сваи в грунтовом массиве. В формуле (4.3) суммировать сопротивления грунта следует по всем слоям грунта, пройденным сваей, при этом пласты грунтов под подошвой ростверка следует делить на однородные слои с hi 2 м.

Рисунок 4.1 –- Расчетная схема определения несущей способности висячей сваи

4.2.4 Несущая способность висячей набивной и буровой сваи

Несущая способность набивной и буровой сваи, а также сваи-оболочки, погружаемой с выемкой грунта и заполняемой бетоном, определяется по формуле

где с; cR = 1 – соответственно коэффициенты условий работы сваи в грунте и работы грунта под острием сваи; ; cf – коэффициент условий работы грунта по боковой поверхности сваи 5, таблица 5 ; R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое по пп. 4.6, 4.7 5 ; А -

22

площадь опирания сваи на грунт, м2; u - наружный периметр поперечного сечения сваи, м2; fi - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице 5, таблица 2 ; hi - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

4.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ НАГРУЗКИ НА СВАЮ

4.3.1 Определение количества свай и расчетной нагрузки на сваю

Количество свай в фундаменте определяется по формуле

где N– расчѐтная нагрузка, передаваемая на свайный фундамент, определяемая в общем случае по формуле

где Рр – вес ростверка и свай, МН; остальные обозначения те же, что и в формуле (3.10); Fdрасч. – расчѐтное сопротивление одиночной сваи, МН; - ко-

эффициент, учитывающий перегрузку отдельных свай от действующего момента, равный 1,2.

Расчѐтное сопротивление одиночной сваи, определяемое как наименьшее

где n=1,4 – коэффициент надежности.

4.3.2Определение размеров ростверка

Вкурсовой работе применяют вертикальные сваи, размещая их равномерно в рядовом или шахматном порядке. Расстояние от края подошвы рост-

верка до наружного края сваи должно быть: r 0,25 м, а между осями свай 3d а (5…6) d – для висячих свай и а 1,5d – для свай-стоек, где d – размер поперечного сечения сваи. После размещения свай в плане окончательно определяют длину и ширину ростверка:

где n – число рядов свай в ростверке.

4.3.3 Проверочный расчѐт свайного фундамента по несущей способности

Обычно проверяют крайнюю, наиболее удаленную сваю, на расчѐтную нагрузку N со стороны наибольшего сжимающего напряжения. При этом распределение вертикальных нагрузок между сваями фундаментов мостов опреде-

23

ляется расчѐтом их как рамной конструкции. В курсовой работе допускается проверить усилие в свае с учѐтом действия одной горизонтальной силы Т (в плоскости вдоль моста) по следующей формуле:

где МI – расчѐтный момент в плоскости подошвы ростверка от сил торможения, определяемый по формуле (3.11), в которой вместо hф принимается высота hр ростверка; Ymax – расстояние от главной центральной оси подошвы фундамента до оси крайнего ряда свай в направлении действия момента МI (в плоскости вдоль моста); Yi – расстояние от той же оси до оси каждой сваи; Fd – расчѐтное сопротивление одиночной сваи; n – число свай; N – полная расчѐтная вертикальная нагрузка с учѐтом веса свай, определяемая по формуле

(4.6).

Если условие (4.9) не удовлетворяется, т.е. не выполняется расчѐт на опрокидывание, то необходимо изменить конструкцию свайного фундамента: увеличением шага свай или их количества. Если эти меры не приводят к положительному результату (выполнению условия 4.9), то увеличивают длину или поперечное сечение сваи и заново выполняют все расчеты.

4.4 РАСЧЁТ ДЕФОРМАЦИИ ОСНОВАНИЯ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА

Расчет фундамента из висячих свай и его основания по деформациям производят как для условного фундамента на естественном основании 5, глава

6; 2, п. 7.17 .

4.4.2Определение границ условного массивного фундамента

Для перехода от свайного фундамента к условному массивному фундаменту определяются границы условного массивного фундамента в соответствии с 2, приложение 25 . Для этого находят средневзвешенное значение угла внутреннего трения грунтов, пройденных сваями

где i – расчѐтное значение углов внутреннего трения отдельных пройденных сваями слоѐв грунта; hi – толщина слоѐв грунта, пройденных сваями; lp = hi – расчѐтная глубина погружения свай (м) от подошвы ростверка или от уровня размыва, если подошва ростверка расположена выше уровня.

Построение свайно-грунтового массива УСГМ (см. рисунок 4.1): Ниж-

няя граница условного массивного фундамента проходит на отметке торцов свай. Из точки пересечения крайней сваи и подошвы ростверка откладываем

25

угол m/4 до пересечения с нижней границей условного массивного фундамента и поднимаем вертикали до верхнего уровня грунта.

Ширина условного массивного фундамента

byсгм = d + a (t – 1) + 2tg( m/4)lp, (4.12)

где d – поперечный размер сваи, м; a – расстояние между сваями, м; t – количество рядов свай, шт., lp – длина сваи, м.

Аналогично ширине byсгм определяется и длина lyсгм подошвы условного массивного фундамента.

4.4.3Проверка напряжений по подошве условного фундамента

Проверка напряжений по подошве условного фундамента производится по формулам

где Nс – расчѐтная нормальная нагрузка в основании условного массивного фундамента, кН; определяется как сумма нагрузки на обрезе фундамента N и массы свайно-грунтового массива Gуcгм; MC – расчѐтный момент по подошве ростверка, кН м; (за плечо принять высоту ростверка hp);lyсгм и byсгм – соответственно длина и ширина условного массивного фундамента, м; R – расчѐтное сопротивление грунта в уровне подошвы условного массивного фундамен-

та, МПа, определяемое по формуле (3.4), при b = byсгм и d = dyсгм; hp – глубина заложения условного фундамента, определяемое от подошвы ростверка до

нижних торцов свай, м; k – коэффициент пропорциональности, определяющий нарастание с глубиной коэффициента постели грунта, расположенного выше подошвы фундамента (см. таблицу 4.1); сb – коэффициент постели грунта в уровне подошвы условного фундамента, kН/м3,определяемый по формулам при hp 10 м, сb = 10k; при hp > 10 м, сb = k hp; Т – горизонтальная составляющая внешней нагрузки (тормозная сила), кН .

4.4.4 Расчѐт деформации основания свайного фундамента

Расчѐт деформации основания свайного фундамента сводится к определению еѐ для условного массивного фундамента площадью подошвы на естественном основании с использованием расчѐтной схемы (см. рисунок 4.2). При этом равнодействующая всех вертикальных сил складывается из вертикальных сил (по заданию), действующих на обрезе фундамента, и массы свайногрунтового массива.

26

Таблица 4.1 – Коэффициент пропорциональности k [2, приложение 25*]

Выполняется построение эпюр бытовых и дополнительных давлений, определяется нижняя граница сжимаемой толщи В.С (порядок работы см. выше п.3.4.1). Рассчитывается осадка условного свайного фундамента (формула

(3.12)).

Для свайного фундамента должно выполняться следующее условие: различные по величине осадки соседних опор не должны вызывать появления в продольном профиле дополнительных углов перелома, превышающих для автодорожных и городских мостов 2 %о [2, п.1.47].

5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ ФУНДАМЕНТОВ

Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов выполняется на основании показателей стоимости прямых затрат на устройство фундаментов (приложение В, таблица В.1) с заполнением таблицы 5.1.

Таблица 5.1 - Технико-экономическое сравнение вариантов

27

Для заполнения таблицы 5.1 необходимо определить состав и объѐмы работ при устройстве каждого варианта фундаментов:

1Земляные работы (объѐм разработки и обратной засыпки котлована; объѐм водоотлива (если требуется)).

2Монолитное бетонирование (объѐм песчаной (бетонной) подготовки, площадь опалубки и объѐм монолитного бетона при устройстве фундаментов мелкого заложения или ростверка).

3Свайные работы (объѐм свай фундамента).

4Другие.

В пояснительной записке требуется дать перечень работ по устройству каждого варианта фундамента, а затем согласно этому перечню рассчитать объѐмы работ и заполнить таблицу 5.1.

5.1 Определение объема котлована

Размеры котлована определяются исходя из полученных размеров подошвы и глубины заложения фундамента (ростверка). Размеры дна котлована фундамента промежуточной опоры моста в плане определяются размерами подошвы фундамента и минимальной шириной зазора между фундаментом и стенкой котлована, позволяющей выполнять работы в котловане (в курсовом проекте принимаем 1 м). Размеры котлована поверху складываются из размеров дна котлована и ширины откосов или конструкций крепления его стенок. Глубина котлована определяется отметкой заложения фундамента и дополнительного устройства (песчаной подушки, пластового дренажа и т.п.). Для более глубоких котлованов в грунтах естественной влажности стенки могут выполняться без крепления, но с уклоном и крутизной откосов, которые указаны в таблице 5.2. (рисунке 5.1.). Крутизна откосов котлованов глубиной более 5 м назначается расчетом.

Устойчивость стенок котлована обеспечивается различными видами креплений или приданием им соответствующих уклонов. Способ крепления зависит от глубины котлована, свойств и напластования грунтов, уровня подземных вод, условий производства работ, расстояния до существующих строений. В неустойчивых грунтах при отсутствии подземных вод, когда невозможно устройство откосов, стенки крепят досками или инвентарными щитами, удерживаемыми распорками.

Формула определения объема котлована

где Нк – глубина разработки котлована, м; a и b – длина и ширина котлована понизу, м; c и d - длина и ширина котлована по верху, м.

28

Таблица 5.2 – Наибольшая допустимая крутизна откосов котлованов в грунтах естественной влажности

5.2 Определение объемов фундаментов

Объемы фундамента мелкого заложения, ростверка и свай определяются как объѐмы геометрических тел по геометрическим размерам конструкций.

6 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КУРСОВОГО ПРОЕКТА

6.1 СОСТАВ ПРОЕКТА

Курсовой проект состоит из пояснительной записки и графической части, выполненных в соответствии с требованиями ГОСТ на оформление технической документации [12]. Пояснительная записка должна содержать все требуемые расчеты и пояснения к графической части. Она должна быть примером оформления технической документации на листах формата А4.

29

Графическая часть проекта выполняется на одном листе формата А1

(814 576 мм).

6.1.1 Пояснительная записка

В пояснительной записке приводится обоснование рассматриваемых вопросов. Расчеты необходимо выполнять, пользуясь международной системой единиц СИ, пояснять расчетными схемами, рисунками, таблицами. В тексте должны быть ссылки на нормативную и техническую литературу, используемую при выполнении проекта. Библиография (список используемой литературы) приводится в конце пояснительной записки. Каждый раздел пояснительной записки должен завершаться выводами о проведенных расчетах. В начале пояснительной записки располагается бланк задания, реферат и содержание, где перечисляются еѐ основные разделы и подразделы. При оформлении пояснительной записки необходимо соблюдать требования ГОСТ 2.105-95, ГОСТ 2.106-68*. Пояснительная записка должна содержать:

-Титульный лист (приложение Г, рисунок Г.1).

-Исходные данные (бланк задания) (приложение Г, рисунок Г.2).

-Реферат (приложение Г, рисунок Г.3).

-Содержание.

-Анализ инженерно-геологических условий, заключение по данным геологических изысканий, оценку расчѐтного сопротивления грунтов.

-Анализ конструкции опоры моста и характера нагрузок.

-Выбор возможных технических решений фундаментов.

-Расчѐт двух вариантов фундаментов (мелкого заложения и свайных).

-Технико-экономическое сравнение вариантов фундаментов.

-Библиография.

6.1.2 Графическая часть

Чертеж выполняется в соответствии с требованиями ГОСТ [12]. Чертеж должен содержать (приложение Г, рисунок Г.4):

–Схему моста/путепровода (масштаб 1:200).

–Фундаменты – мелкого заложения и свайный(масштаб 1:50) с указанием абсолютных отметок – планировочных и заложения подошвы фундамента – с нанесенным инженерно-геологическим разрезом (масштаб верт. 1:200; масштаб гориз. 1:1000) и наименованием инженерно-геологических слоев грунта.

–Схемы производства работ (масштаб 1:100) по сооружению фундаментов принятых к выполнению по результатам технико-экономического сравнения.

–План свайного поля (масштаб 1:200) с привязкой свай к разбивочным осям, маркировкой свайных кустов или номеров свай.

–Планы и разрезы котлованов для обоих вариантов фундаментов.

–Узлы заделки головы сваи и армирования ростверка.

30

–Спецификации сборных и монолитных элементов с указанием их количества, расхода бетона (приложение Г, рисунок Г.4).

–Необходимые примечания к информации на листе (инженерногеологические условия строительства, принятые материалы, марки и серии сборных элементов, наличие подготовки под фундаменты, особенности производства работ и проч.).

Масштабы, приведенные выше, являются ориентировочными и могут быть изменены в конкретном курсовом проекте.

6.2 СРОКИ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА И ЗАЩИТА

Студент обязан выполнить проект и защитить его в сроки, предусмотренные графиком выполнения и защиты курсовых проектов, согласно рабочему учебному плану, утвержденному деканатом АСФ.

Защита состоит из краткого доклада по выполненному проекту и ответов студента на вопросы. Студент должен дать все необходимые пояснения по расчетам и содержанию проекта. Оценивается работа студента с учетом содержания, качества оформления пояснительной записки и графической части и аргументированности защиты.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1ГОСТ 25100-2011. Грунты. Классификация. Межгосударственный стандарт -

М., 2012.

2СНиП 2.05.0-84*. Мосты и трубы/Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2003.-

214с.

3СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений/Госстрой СССР. – М.: Стройиздат, 2002.- 48 с.

4СНиП 2.03.01-84 . Бетонные и железобетонные конструкции/Госстрой

СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985.- 79 с.

5СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты/Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985.- 79 с.

6СП 50-102-2003. Проектирование и устройство свайных фундаментов/Госстрой России. – М.: ФГУП ЦПП, 2003.- 81 с.

7ГОСТ 23279-85. Сетки арматурные сварные для железобетонных конструкций и изделий.-М., 1986.

8Руководство по проектированию оснований зданий и сооружений. - М. - Стройиздат, 1978.- 375 с.: ил.

9Механика грунтов, основания и фундаменты: учебник / С.Б. Ухов и др. - М.,

2005. - 528с.: ил.

10Технология строительных процессов: учебник /А.А. Афанасьев, Н.Н. Данилов, В.Д. Копылов и др.; под ред. Н.Н. Данилова, О.М. Терентьева.-2-е изд., пе-

рераб.-М.:Высш.шк., 2001.- 464 с.: ил.