2. Проектирование фундамента мелкого заложения

0. 2.1. Определение расчетного сопротивления грунта.

Расчетное сопротивление грунта определяем по формуле:

R = 1,7∙ (R₀∙ (1 + k₁(b – 2)) + k₂∙γ∙ (d_f – 3)); где

где R₀ — условное сопротивление грунта, кПа (тс/м²), принимаемое по табл. 1, СНиП 2.05.03-84;

b — ширина (меньшая сторона или диаметр) подошвы фундамента, м;

d — глубина заложения фундамента, м, принимаемая по п. 2;

 — осредненное по слоям расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента, вычисленное без учета взвешивающего действия воды; допускается принимать  = 19,62 кН/м³ (2 тс/м³);

k₁ , k₂ — коэффициенты, принимаемые по табл. 4, СНиП 2.05.03-84.

Расчет минимальной ширины подошвы фундамента определяется по формуле:

b = b₀ + 2∙c = 1,2 + 2∙0,5 = 2.2 м.

Ширина подошвы фундамента поперек оси моста определяется по формуле:

a = a₀ + 2∙c = 5 + 2∙ 0.5 = 6 м.

Глубину заложения фундамента принимаем равной 3,5 м.

R = 1,7 ∙ (245 (1 + 0,04(2,2 – 2)) + 2 ∙19,62∙ (3,5 – 3)) = 452 кН/м³.

1. 2.2. Определение действительных размеров подошвы фундамента.

Площадь подошвы фундамента определяется, как:

A = a∙b = N⁰_I/(R – h∙_ф) = 8460 / (452 – 3,5 ∙ 22) = 22,6 м²

b = √A∙b₀/a₀ = √22,6∙1.2/5 = 2.4 м

a = A/b = 22,6/2.4 = 9,4 м

После установления размеров подошвы фундамента определяем ширину уступов фундамента вдоль оси моста:

l₁ = 0.5∙ (b – b₀) = 0.5∙ (2.4 – 2.2) = 0,1≈0 м;

поперек оси моста: l₂ = 0.5∙ (a – a₀) = 0.5∙ (9,4 – 6) = 1,7 м.

Высота уступов: h_y = l_i∙ctgα , где α= 30⁰ –угол распределения напряжений, обеспечивающий работу материала фундамента только на сжатие. Высота каждого уступа при проектировании принимается 1-2 м.

h_y1=0 м ; h_y2 = 2,9 м.

2.3 Расчет по первому предельному состоянию.

Вес фундамента и грунта на его уступах определяется исходя из геометрических размеров по конструктивному чертежу:

G_ф^I = 1.1∙V_ф∙γ_б

G_гр= 1.2∙ V_гр∙γ₀

V_ф=1,45∙2,4∙9,4 + 1,45∙2,4∙7,7 + 0,6∙6∙2,4 =68 м³

V_гр= 3,5∙2,4∙9,4 – 68 =11 м³

G_ф^I = 1,1∙68∙24 = 1795,2 кН

G_гр^I = 1.2∙11∙17 = 224,4 кН

1. σ_ср=(N⁰_I + G_ф^I + G_гр^I)/A ≤ R

σ_ср = (8460+ 1795,2 + 224,4)/22,6 = 463,7 кН/м² ≥ R = 452 кН/м³

2. σ₁=(N⁰_I + G_ф^I + G_гр^I)/A + (M⁰_I+T₀∙h)/W ≤ R ,

где W=b∙h²/6=9,4∙2,2²/6=9

σ₁=(8460 + 1795,2 + 224,4)/22,6 +(520 + 650∙3,5)/9 = 774,6 кН/м² ≥ R = 452 кН/м³

3. σ₂=(N⁰_I + G_ф^I + G_гр^I)/A - (M⁰_I+T₀∙h)/W ≥ 0

σ₂=463,7 – 310 = 153 кН/м³ ≥ 0

Т.к. первое и второе условия не выполняется - найденные σ₁ и σ₂ больше, полученного ранее значения R = 452 кН/м³, значит, проектирование фундамента мелкого заложения в данных условиях невозможно, поэтому принимаем решение на проектирование свайного фундамента.

2. Проектирование свайного фундамента

3.1 Определение типа ростверка и глубины его заложения

В зависимости от инженерно-геологический условий свайные фундаменты под мостовые опоры могут быть запроектированы с высокими или низкими ростверками.

Для выбора типа ростверка рассмотрим условие:

где - глубина заложения подошвы ростверка, считая от линии размыва;

- расчётная горизонтальная нагрузка;

- расчётный угол внутреннего трения грунта выше подошвы ростверка;

b – длина боковой грани подошвы ростверка, перпендикулярной к линии действия силы ;

- объемный вес грунта с учётом взвешивающего действия воды; =1кН/м³;

Так как условие не соблюдается, то примем высокий ростверк.

Толщину плиты ростверка предварительно примем 2,0 м. Обрез ростверка размещаем на глубине 0,5 м ниже ГМВ.

Минимальные размеры ростверка в уровне обреза b_min, a_min назначают с учётом возможных погрешностей разбивки и возведения фундамента, исходя из размеров над фундаментной части опоры B₀, A₀:

где с – выступ ростверка за грань опоры (0,2-0,5 м) примем с = 0,5м.

1,2+ 2·0,5 =2,2 м

5 + 2·0,5 = 6 м