
- •Расчет осадки основания
- •Конструирование пролетного строения
- •Определение ширины ригеля
- •Определение количества балок пролетного строения
- •1.3 Конструирование пролетного строения
- •2 Сбор нагрузок по обрезу фундаментов под промежуточную опору моста
- •2.1 Определение постоянных нагрузок
- •2.2 Определение нормативных временных нагрузок
- •3.1 Анализ инженерно-геологических условий площадки
- •4 Проектирование фундаментов мелкого заложения
- •4.1 Определение размеров фундаментов
- •4.2 Проверка слабого подстилающего слоя
- •4.3. Проверка положения равнодействующей активных сил
- •4.4 Расчет устойчивости фундамента против опрокидывания и плоского сдвига по основанию
- •Расчет осадки основания
- •5.1 Определение несущей способности буровых свай
- •5.2 Расчет осадки основания
- •6.1. Определение несущей способности и длины свай
- •7.1 Забивка свай на местности, покрытой водой
- •7.2 Сооружение ростверков
- •Сооружение низких ростверков
- •Сооружение высоких ростверков
- •Сооружение ростверков с помощью бездонных ящиков
4 Проектирование фундаментов мелкого заложения
4.1 Определение размеров фундаментов
Фундаментами мелкого заложения считаются такие, у которых глубина заложения не превышает 6 метров. Несущая способность обеспечивается за счет сопротивления грунтов основания под подошвой фундаментов.
К проектированию выбран вариант фундамента мелкого заложения с наименьшей толщиной песчаной подушки (рисунок 9- 2 вариант фундамента).
Проектирование фундамента выполняется в следующей последовательности:
1 Определяем минимальные размеры фундамента:
amin = a0 + 2·с, (24)
bmin = b0 + 2·с, (25)
где a0 – длина опоры, м,
b0 - ширина опоры, м,
с – запас на предполагаемую неточность разбивки с = 0,2…0,5 м.
amin = 12 + 2·0, 5 =13 м,
bmin = 0,6 + 2·0, 5 = 1,6 м.
2 Для минимального размера фундамента bmin определяем расчетное сопротивление грунта. Расчетное сопротивление основания из нескального грунта R (кПа) под подошвой фундамента мелкого заложения или фундамента, следует определять по формуле:
R = 1,7·{R0· [1+k1· (b-2)] + k2·γ· (d-3)}, (26)
где R0 – условное сопротивление грунта (кПа), принимаемое по приложению 24 таблицы 1-3 «Мосты и трубы» в зависимости от разновидности грунтов,
b – ширина (меньшая сторона или диаметр) подошвы фундамента, м.
d – глубина заложения фундамента от отметки местного размыва,
γ - осредненное по слоям расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента, вычисленное без учета взвешивающего действия воды (γ допускается принимать 19,62 кН/м2).
k1 и k2 – коэффициенты, принимаемые по Приложению 24 таблицы 4 «Мосты и трубы» в зависимости от типа грунта.
R = 1,7·{147· [1+0,08· (1,6-2)] + 2·19,62· (2,5-3)} = 208,55 кПа.
3 Определяем площадь подошвы фундамента, исходя из расчетного сопротивления R по формуле:
А = m·NIХ·γn / (R – hf·γmt), (27)
где NIX – расчетная нагрузка, действуюшая на обрез фундамента,
m – коэффициент, учитывающий внецентренное приложение нагрузки, 1,5…1,7, принимаем равным 1,4;
γn – коэффициент надежности, принимаемый для мостов и труб 1,4;
hf – высота фундамента от обреза до подошвы, м,
γср – средневзвешенное удельное значение веса грунта и материала фундамента (20 кН/м3)
А = (1,4·5645,65·1,4) / (208,55-3,8·21) =85,95 м2.
4 Определяем ширину уступов, исходя из предварительно определенной площади фундамента, м:
с = 0,25·{[(a0 + b0)2 + 4· (А-a0·b0)]0,5 – (a0 + b0)}, (28)
с = 0,25·{[(12 + 0,6)2 + 4· (85,95 – 12·0,6)]0,5 – (12 + 0,6)} =2,29 м.
5 Определяем размеры подошвы фундамента (а и b) с учетом установленного уширения с:
a = 12 + 2·2,29 =16,58 м,
b = 0,6 + 2·2,29 = 5,18 м.
6 Вычисленная ширина размеров по подошве фундамента должна вписываться в призму сжимающих напряжений в теле фундамента. Поверхности, соединяющие внутренние ребра уступов бетонного фундамента, не должны отклоняться от вертикали на угол свыше 30. Сравнение ведется по формуле:
с ≤ hfтр ·tg300, (29)
hfтр= 3,80м
2,29≤3,8·tg300
2,29≤2,19.
Условие не выполнено. Следовательно определяем ширину уступов, исходя из того, что поверхности, соединяющие внутренние ребра уступов бетонного фундамента, не должны отклоняться от вертикали на угол свыше 30(по рисунку11):
с = 0,57+0,67+0,4=1,64 м.
Определяем размеры подошвы фундамента (а и b) с учетом установленного уширения с:
a = 12 + 2·1,64 = 15,28 м,
b = 0,6 + 2·1,64 = 3,88 м.
Вычисленная ширина размеров по подошве фундамента должна вписываться в призму сжимающих напряжений в теле фундамента. Поверхности, соединяющие внутренние ребра уступов бетонного фундамента, не должны отклоняться от вертикали на угол свыше 30. Сравнение ведется по формуле (29):
hfтр= 3,8м
1,64≤3,8 · tg300
1,64≤2,19.
Условие выполнено. Следовательно, за окончательную высоту фундамента принимаем hfтр=3,8м.
α1= arctg(0,57/1)=30˚<=30˚ условие выполняется
α2= arctg(0,67/1,2)=29˚<30˚ условие выполняется.
7 По рассчитанным параметрам вычерчивается схема фундамента мелкого заложения (рисунок 10).
Р
8 Определяем вес фундамента, грунта и столба воды над фундаментом с учетом законструированных размеров по формулам:
Вес фундамента:
Gf =1,1Vfγf, (30)
где Vf – объем фундамента, м3,
γf – удельный вес железобетона, кН/м3.
Вес грунта:
Gg = 1,2·Vg·γg, (31)
где Vg - объем грунта на уступах, м3,
γg – удельный вес грунта, расположенного на уступах, кН/м3,равный 19,62кН/м3,
Вес столба воды:
Gw = 1,1·Vw·γw, (32)
где Vw - объем столба воды над фундаментом, м3,
γw – удельный вес воды, кН/м3, удельный вес воды принимается равным 10 кН/м3.
Находим объемы:
Vf=3,88·15,28·1,2+113,942,54+1,4·12,8·1,6=135,2м3
Vg=3,88·15,28·1,3-(1·13,94·2,54+12,8·1,4·0,3)=36,3м3,
Vw=3,88·15,28·2,6-36,3 -1·13,94·2,54=82,4м3.
Находим вес:
Gf =1,1·135,2·15 = 2230,8кН.
Gg =1,2·36,3·19, 2 = 854,6 кН,
Gw =1,1·82,4·10 = 906,4кН,
Gwfg= Gf+ Gg+ Gw=2230,8+906,4+854,6=3991,8 кН.
Gнf =135,2·15 = 2028кН.
Gнg =36,3·19,62 = 712,21 кН,
Gнw =82,4·10 = 824 кН,
Gнwfg= Gf+ Gg+ Gw=2028+712,21+824=3564,21 кН.
9 Определяем нагрузки, действующие под подошвой фундамента с учетом собственного веса фундамента и грунта на его уступах. Сбор нагрузок ведется для расчета несущей способности грунта:
NI(x, y) = NI(x, y) + Gwfg, (33)
TI(x, y) = HI(x, y), (34)
MI(x, y) = MI(x, y) + HI(x, y)*hf, (35)
NIх = 5645,65 + 3991,8= 9637,45 кН,
HIx = 124,19 кН,
MIх = 1096 + 124,19·3,8 = 1567,9 кН/м.
NIу = 4137,4 + 3991,8= 8129,2 кН,
HIу = 766,79 кН,
MIу = 4449,44+766,79·3,8=7363,24кН/м.
10 Определяем среднее давление, действующее по подошве фундамента:
P = (NI(x, y) / A) ≤ (R / γn), (36)
где A – площадь подошвы фундамента, м2,
R – расчетное сопротивление грунта,
γn – коэффициент надежности по нагрузке, 1,4.
Расчетное сопротивление основания с принятой шириной подошвы фундамента:
R = 1,7·{R0· [1+k1· (b-2)] + k2·γ· (d-3)},
R = 1,7·{147· [1+0,08· (3,88-2)] +2,5·19,62· (2,5-3)} = 245,8 кПа.
Новое значение А=a·b=15,28·3,88=59,29м2.
Px = (NIx / A) = (9637,45 /59,29) = 162,55 < R / γn = 245,8 / 1,4 = 175,6 кПа – условие выполняется.
Py = (NIy / A) = (8129,2 /59,29) = 137,2 < R / γn = 245,8 / 1,4 = 175,6 кПа –
условие выполняется.
11 Определяем максимальное давление под подошвой фундамента от действия внецентренно приложенной нагрузки по формуле:
Pmax (x, y) = P + (MI(y, x) / W(x, y)) <= (γc·R) / γg , (37)
где W – момент сопротивления прямоугольной площади подошвы фундамента,
для момента, действующего в продольном направлении:
Wx = a·b2 / 6, (38)
для момента, действующего в поперечном направлении:
Wy = a2·b / 6, (39)
γc – коэффициент условий работы. принимаемый равным 1,2;
γg – коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый равным 1,4.
Wx = 15,28·3,882 / 6 = 38,3 м3.
Pmax(х) = 162,55+ (1567,9/38,3) = 203,49 ≤ (1,2·245,8) / 1,40= 211 – условие выполняется.
Wy = 15,282 ·3,88 / 6 = 151 м3.
Pmax(у) = 137,2 + (7363,24/151) = 185,96 ≤ (1,2·245,8) / 1,40= 211 – условие выполняется.
12. Определяем минимальное давление, действующее на уровне подошвы фундамента при внецентренном приложении нагрузки:
Pmin(x, y) = Р - (MI(y, x) / W) => 0. (40)
Pmin(х) = Рх - (MIу / Wx) = 162,55 - (1567,9/38,3)=122,4 кПа > 0.
Условие выполняется.
Pmin(у) = Ру - (MIх / Wy) = 137,2 - (7363,24 /151) =88,44кПа > 0.
Условие выполняется.
Следовательно, принимаем следующую конструкцию фундамента мелкого заложения (Рисунок 11)