- •1 Нормативные ссылки
- •2 Состав курсового проекта
- •3 Анализ инженерно-геологических условий
- •4 Сбор нагрузок на гидротехнические сооружения
- •I .................. 1,25
- •II.................. 1,20
- •III................. 1,15
- •IV................. 1.10
- •4.1 Постоянные нагрузки на фундамент причала
- •4.2 Нагрузки на морской причал от складируемых грузов
- •4.3 Нагрузка на причал от портальных кранов
- •4.4 Нагрузка от транспортных средств
- •4.5 Нагрузки от воздействия судов
- •5 Составление сочетаний нагрузок
- •6 Проектирование свайного фундамента
- •6.1 Назначение параметров свайного фундамента
- •6.2 Определение несущей способности сваи по грунту
- •6.3 Проверка свайного фундамента по первой группе предельных состояний
- •6.4 Расчет свайного фундамента по второй группе предельных состояний
- •7 Графическая часть проекта
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Кубанский государственный технологический университет
(КубГТУ)
Кафедра строительных конструкций
и гидротехнических сооружений
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ
И ФУНДАМЕНТОВ
ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ
Методические указания
по курсовому проектированию по дисциплине
«Основания и фундаменты»
для студентов очной формы обучения по специальности
270104 – Гидротехническое строительство
Краснодар
2005
Составитель канд. техн. наук, доц. С.И. Дизенко
УДК 624.15.04(075.8)
Проектирование оснований и фундаментов гидротехнических сооружений. Методические указания по курсовому проектированию по дисциплине "Основания и фундаменты" для студентов очной формы обучения по специальности 270104– Гидротехническое строительство/ Сост.: С.И. Дизенко; Кубан. гос. технол. ун-т. Кафедра строительных конструкций и гидротехнических сооружений, – Краснодар: Изд. КубГТУ, 2005. – 43 с.
Рассмотрены вопросы проектирования и расчета свайного фундамента морского причала сквозного типа с высоким свайным ростверком.
Даны все необходимые для расчетов фундаментов таблицы.
Ил. 11
Библиогр.:15 назв.
Печатается по решению Редакционно-издательского совета университета.
Рецензенты: |
Заведующий кафедрой строительства и эксплуатации водо- хозяйственных объектов КГАУ, канд. техн. наук, профессор В.Т. Островский |
|
канд. техн. наук, доц. кафедры «Строительных конструкций и гидротехнических сооружений» КубГТУ В.А. Гуминский |
СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………………… |
4 |
1. Нормативные ссылки…………………………………………………... |
4 |
2. Состав курсового проекта……………………………………………... |
5 |
3. Анализ инженерно-геологических условий………………………….. |
5 |
4. Сбор нагрузок на гидротехнические сооружения……………………. |
11 |
4.1 Постоянные нагрузки на фундамент причала…………………… |
14 |
4.2 Нагрузки на морской причал от складируемых грузов…………. |
14 |
4.3 Нагрузка на причал от портальных кранов………………………. |
16 |
4.4 Нагрузка от транспортных средств………………………………. |
18 |
4.5 Нагрузки от воздействия судов…………………………………… |
19 |
5. Составление сочетаний нагрузок……………………………………… |
26 |
6. Проектирование свайного фундамента……………………………...... |
28 |
6.1 Назначение параметров свайного фундамента…………………... |
28 |
6.2 Определение несущей способности сваи по грунту……………... |
31 |
6.3 Проверка свайного фундамента по первой группе предельных состояний …………………………………………………………... |
37 |
6.4 Расчет свайного фундамента по второй группе предельных состояний …………………………………………………………... |
37 |
7. Графическая часть проекта……………………………………………. |
40 |
Список рекомендуемой литературы…………………………………….. |
41 |
Приложение А (рекомендуемое) Образец размещения на листе рабочих чертежей ……………………………………………………………… |
42 |
ВВЕДЕНИЕ
Напряженную программу предстоит реализовать строителям-гидротехникам в связи с новым курсом экономической политики, направленной на развитие портов Черноморского побережья Краснодарского края, принятой в нашей стране в последние годы. Строительные работы должны выполняться с максимальным экономическим эффектом, в кратчайшие сроки, на основе применения новейших конструкций и материалов, прогрессивных проектных и технологических решений. Строители должны умело пользоваться современными достижениями в области механики грунтов и фундаментостроения гидротехнических сооружений.
Курсовое проектирование помогает студенту получить квалифицированные знания по рациональному и экономичному проектированию оснований и фундаментов гидротехнических сооружений.
Перед выполнением курсового проекта студент должен внимательно изучить соответствующие разделы учебника, справочные пособия, методические указания, нормативные документы и государственные стандарты, каталоги и альбомы типовых конструкций фундаментов.
1 Нормативные ссылки
В методических указаниях использованы следующие нормативные документы:
ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам
ГОСТ 2.301-68 ЕСКД. Форматы
ГОСТ 2.302-68 ЕСКД. Масштабы
ГОСТ 2.303-68 ЕСКД. Линии
ГОСТ 2.304-81 ЕСКД. Шрифты чертежные
ГОСТ 2.307-68 ЕСКД. Нанесение размеров и предельных отклонений
ГОСТ 7.9-95 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Реферат и аннотация. Общие требования
ГОСТ 8.417-2000 Единицы величин
ГОСТ 21.101-97 СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации
ГОСТ 21.204-93 СПДС. Условные графические обозначения и изображения элементов генеральных планов и сооружений транспорта
ГОСТ 21.508-93 СПДС. Правила выполнения рабочей документации генеральных планов предприятий, сооружений и жилищно-гражданских объектов.
СНиП 2.02.02-85. Основания гидротехнических сооружений. – М.: Стройиздат, 1985
СНиП 2.06.01-86. Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования. – М.: Стройиздат, 1986.
СНиП 2.06.04-82*. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения. – М.: Стройиздат, 1989.
СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы. – М.: Стройиздат, 1986.
СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. – М.: Стройиздат, 1985.
СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. – М.: Стройиздат, 1985.
СНиП 2.02.03-85*. Свайные фундаменты. - М.: Стройиздат, 1985.
СНКК 20-303-2002 (ТСН 20-302-2002 Краснодарского края). Нагрузки и воздействия. Ветровая и снеговая нагрузки. – Краснодар, 2003.
2 Состав курсового проекта
Задание на выполнение курсового проекта студенты получают у преподавателя на кафедре «СКиГС».
2.1 Оценить инженерно-геологические условия места строительства морского причала.
2.2 Провести общую оценку нагрузок на причал. Собрать нагрузки на опору причала. Составить расчетные сочетания нагрузок.
2.3 Разработать свайный фундамент под опору причала:
– выбрать тип, длину и поперечное сечение сваи;
– определить ее несущую способность по грунту;
– определить необходимое количество свай, разместить
сваи по ростверку, уточнить размеры ростверка;
– выполнить проверку свайного фундамента по первой группе
предельных состояний;
– определить осадку свайного фундамента.
2.4 Оформить расчетно-пояснительную записку.
2.5 Выполнить чертеж свайного фундамента причала.
3 Анализ инженерно-геологических условий
Для оценки прочности и сжимаемости грунтов необходимо установить полное наименование грунтов, представленных в геологическом разрезе, знать их напластования, мощность, наличие и глубину залегания подземных вод. Для этого необходимо рассчитать ряд вспомогательных характеристик грунта.
Для глинистых грунтов определить следующие показатели:
Коэффициент пористости, е:
е =, (3.1)
где γs– удельный вес твердых частиц грунта, кН/м3;
γ – удельный вес грунта, кН/м3;
W– природная влажность грунта.
Степень влажности грунта, Sr:
Sr=, (3.2)
где γw– удельный вес воды, 10 кН/м3.
Показатель текучести, JL:
JL = , (3.3)
где Wp– влажность на границе раскатывания;
WL– влажность на границе текучести.
По показателю текучести уточнить наименование глинистого грунта (см. табл. 3.1).
Таблица 3.1 – Наименование глинистых грунтов по показателю текучести
Наименование глинистых грунтов по показателю текучести |
Показатель текучести JL | |
Супеси |
Твердые |
JL≤ 0 |
Пластичные |
0 ≤ JL≤ 1 | |
Текучие |
JL > 1 | |
Суглинки и глины |
Твердые |
JL< 0 |
Полутвердые |
0 ≤ JL≤ 0,25 | |
Тугопластичные |
0,25 < JL≤ 0,50 | |
Мягкопластичные |
0,50 < JL≤ 0,75 | |
Текучепластичные |
0,75 < JL≤ 1 | |
Текучие |
JL> 1 |
Число пластичности, Jp:
Jp=WL–Wp. (3.4)
Уточнить наименование грунта по числу пластичности (см. табл. 3.2).
Таблица 3.2 – Виды глинистых грунтов по числу пластичности, JР
Виды глинистых грунтов |
Число пластичности JР |
Супесь |
0,01 <JР≤ 0,07 |
Суглинок |
0,07 < JР ≤ 0,17 |
Глина |
JР >0,17 |
Определить тип песка по гранулометрическому составу в зависимости от процентного содержания частиц по крупности по первому удовлетворяющему условию таблицы 3.3
Таблица 3.3 – Виды грунтов по гранулометрии
Виды крупнообломочных и песчаных грунтов |
Распределение частиц по крупности, % от массы воздушно-сухого грунта |
Б. Песчаные |
|
Песок гравелистый |
Масса частиц крупнее 2 мм составляет более 25% |
Песок крупный |
Масса частиц крупнее 0,5 мм составляет более 50% |
Песок средней крупности |
Масса частиц крупнее 0,25 мм составляет более 50% |
Песок мелкий |
Масса частиц крупнее 0,1 мм составляет 75% и более |
Песок пылеватый |
Масса частиц крупнее 0,1 мм составляет менее 75% |
Примечание. Для установления наименования грунта последовательно суммируются проценты содержания частиц исследуемого грунта: сначала – крупнее 2 мм, затем – крупнее 0,5 мм и т.д. Наименование грунта принимается по первому удовлетворяющему показателю в порядке расположения наименований.
Определить плотность сложения песка по таблице 3.4
Таблица 3.4 - Виды песков по плотности
Виды песков |
Плотность сложения песков | ||
Плотные |
Средней плотности |
Рыхлые | |
По коэффициенту пористости, е | |||
Пески гравелистые, крупные и средней крупности |
e<0,55 |
0,6≤e≤0,7 |
e>0,7 |
Пески мелкие |
e<0,6 |
0,6≤e≤0,75 |
e>0,75 |
Пески пылеватые |
e<0,6 |
0,6≤e≤0,8 |
e>0,8 |
Определить влажность песка по таблице 3.5. Далее следует определить расчетные сопротивления грунтов по таблицам. 3.6 – 3.7, необходимые для предварительного определения размеров фундаментов.
Таблица 3.5 – Виды грунтов по степени влажности, Sr
Наименование крупнообломочных и песчаных грунтов по степени влажности |
Степень влажности, Sr |
Маловлажные |
0<Sr≤0,5 |
Влажные |
0,5<Sr≤ 0,8 |
Насыщенные водой |
0,8 < Sr≤ 1 |
Таблица 3.6 – Расчетные сопротивления R0пылевато-глинистых (непросадочных) грунтов
Виды глинистых грунтов |
Коэффициент пористости грунта, e |
Ro, МПа при показателе текучести грунта,JL | |
JL = 0 |
JL = 1 | ||
Супеси |
0,5 |
0,3 |
0,3 |
Суглинки |
0,5 |
0,3 |
0,25 |
0,7 |
0,25 |
0,18 | |
1,0 |
0,2 |
0,1 | |
Глины |
0,5 |
0,6 |
0,4 |
0,6 |
0,5 |
0,3 | |
0,8 |
0,3 |
0,2 | |
1,1 |
0,25 |
0,1 |
Примечание. Для глинистых грунтов с промежуточными значениями eиJLдопускается определять величинуRo, пользуясь интерполяцией, вначале поeдля значенияJL= 0 иJL= 1, затем поJLмежду полученными значениями дляJL= 0 иJL= 1.
Таблица 3.7 – Расчетные сопротивления R0песчаных грунтов, МПа
Песчаные |
Плотные |
Средней плотности |
Пески крупные независимо от влажности |
0,6 |
0,5 |
Пески средней крупности независимо от влажности |
0,5 |
0,4 |
Пески мелкие: маловлажные влажные и насыщенные водой |
0,4
0,3 |
0,3
0,2 |
Пески пылеватые: маловлажные влажные насыщенные водой |
0,3 0,2 0,15 |
0,25 0,15 0,1 |
По таблицам 3.8 – 3.10 определить нормативные значения прочностных и деформационных характеристик грунтов – удельное сцепление Cn, угол внутреннего трения φnи модуль деформацииE. По полученным значениям необходимо провести анализ, т.е. установить закономерности изменения сжимаемости и прочности грунтов по глубине, выбрать несущий слой.
Для грунтов с промежуточными значениями eпротив указанных в таблицах 3.8 – 3.10 допускается определять значенияCn, φn, Е по интерполяции.
Допускается в запас надежности принимать характеристики Cn, φn, Е по соответствующим нижним пределамeиJL(табл. 3.8 – 3.10), если грунты имеют значенияeиJLменьше этих нижних предельных значений.
При строительной оценке следует учитывать, что рыхлые пески и глинистые грунты с JL > 0,75 относятся к слабым основаниям. К малопрочным основаниям относят также грунты сR0менее 0,15 МПа. Сжимаемость грунтов оценивается по величине модуля деформации Е. Грунт считается малосжимаемым, если Е >20 МПа, средней сжимаемости – при Е=20….5 МПа и сильно сжимаемым при Е< 5 МПа.
Классификацию грунтов следует проводить для всех слоев грунта.
Таблица 3.8 - Нормативные значения удельного сцепления Cn, МПа, угла внутреннего трения φn, град. и модуля деформации Е, МПа песчаных грунтов (независимо от происхождения, возраста и влажности)
Виды песчаных грунтов |
Обозначения характеристик грунтов |
Характеристики грунтов при коэффициенте пористости e, равном | |||
0,45 |
0,55 |
0,65 |
0,75 | ||
Пески гравелистые и крупные |
Cn |
0,002 |
0,001 |
– |
– |
φn |
43 |
40 |
38 |
– | |
Е |
50 |
40 |
30 |
– | |
Пески средней крупности |
Cn |
0,003 |
0,002 |
0,001 |
– |
φn |
40 |
38 |
35 |
– | |
|
50 |
40 |
30 |
– | |
Пески мелкие |
Cn |
0,006 |
0,004 |
0,002 |
– |
φn |
38 |
36 |
32 |
28 | |
Е |
48 |
38 |
28 |
18 | |
Пески пылеватые |
Cn |
0,008 |
0,006 |
0,004 |
0,002 |
φn |
36 |
34 |
30 |
26 | |
Е |
39 |
23 |
18 |
11 |
Таблица 3.9 – Нормативные значения удельного сцепления Cn, МПа и угла внутреннего трения φn, град. глинистых грунтов четвертичных отложений
Виды глинистых грунтов и пределы нормативных значений их показателя текучести |
Обозначения характеристик грунтов |
Характеристики грунтов при коэффициенте пористости, равном | |||||||
0,45 |
0,55 |
0,65 |
0,75 |
0,85 |
0,95 |
1,05 | |||
Супеси |
0 ≤ JL ≤ 0,25 |
Cn φn |
0,015 30 |
0,011 29 |
0,008 27 |
– – |
– – |
– – |
– – |
0,25 < JL ≤ 0,75 |
Cn φn |
0,013 28 |
0,009 26 |
0,006 24 |
0,003 21 |
– – |
– – |
– – | |
Суглинки |
0 ≤ JL ≤ 0,25 |
Cn φn |
0,047 26 |
0,037 25 |
0,031 24 |
0,025 23 |
0,022 22 |
0,019 20 |
– – |
0,25 < JL ≤ 0,50 |
Cn φn |
0,039 24 |
0,034 23 |
0,028 22 |
0,023 21 |
0,018 19 |
0,015 17 |
– – | |
0,50 < JL ≤ 0,75 |
Cn φn |
– – |
– – |
0,025 19 |
0,020 18 |
0,016 16 |
0,014 14 |
0,012 12 | |
Продолжение таблицы 3.9 | |||||||||
Глины |
0 ≤ JL ≤ 0,25 |
Cn φn |
– – |
0,081 21 |
0,068 20 |
0,054 19 |
0,047 18 |
0,041 16 |
0,036 14 |
0,25 < JL ≤ 0,50 |
Cn φn |
– – |
– – |
0,057 18 |
0,050 17 |
0,043 16 |
0,037 14 |
0,032 11 | |
0,50 < JL ≤ 0,75 |
Cn φn |
– – |
– – |
0,045 15 |
0,041 14 |
0,036 12 |
0,033 10 |
0,029 7 |
Таблица 3.10-Нормативные значения модуля деформации глинистых грунтов Е, МПа
Происхождение и возраст глинистых грунтов |
Виды глинистых грунтов и пределы нормативных значений их показателя текучести |
Модули деформации грунтов Е при коэффициенте пористости e, равном | |||||||||||
0,35 |
0,45 |
0,55 |
0,65 |
0,75 |
0,85 |
0,95 |
1,05 |
1,2 |
1,4 |
1,6 | |||
Аллювиальные
Делювиальные Озерные
Озерно-аллювиальные |
Супеси |
0 ≤ JL ≤ 0,75 |
- |
32 |
24 |
16 |
10 |
7 |
- |
- |
- |
- |
- |
Суглинки |
0 ≤ JL ≤ 0,25 |
- |
34 |
27 |
22 |
17 |
14 |
11 |
- |
- |
- |
- | |
0,25 < JL ≤ 0,5 |
- |
32 |
25 |
19 |
14 |
11 |
8 |
- |
- |
- |
- | ||
0,5 < JL ≤0,75 |
- |
- |
- |
17 |
12 |
8 |
6 |
5 |
- |
- |
- | ||
Глины |
0 ≤ JL ≤ 0,25 |
- |
- |
28 |
24 |
21 |
18 |
15 |
12 |
- |
- |
- | |
0,25 < JL ≤ 0,5 |
- |
- |
- |
21 |
18 |
15 |
12 |
9 |
- |
- |
- | ||
0,5 < JL ≤ 0,75 |
- |
- |
- |
- |
15 |
12 |
9 |
7 |
- |
- |
- |
Результаты расчета грунтов свести в таблицу (см. табл. 3.11).
Таблица 3.11 – Характеристики грунтов
№ п/п |
Полное наименов. грунта |
Мощность слоя, м |
γS, кH/м3 |
γ0, кН/м3 |
JL |
e |
Cn, МПа
|
φn, град |
Е, МПа |
R0, МПа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дать полный анализ прочностных и деформационных характеристик грунтов места строительства причала.
По результатам расчета на чертеже вычертить инженерно-геологический разрез. На инженерно-геологическом разрезе следует указать полное наименование грунта для каждого слоя с указанием наиболее характерных физико-механических характеристик грунтов.