МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт строительства и архитектуры

Кафедра «Железобетонные и каменные конструкции»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине

«Основы строительного дела»

раздел: «Железобетонные конструкции»

Тема: «ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

ПРИЧАЛЬНОГО СООРУЖЕНИЯ»

Выполнил студент

(ИГЭС 3 – 17) Морозова М.К.

Руководитель проекта к.т.н., доц. Истомин А.Д.

К защите

Проект защищен с оценкой

г. Москва

2016 г.

I. Общие положения

Курсовой проект по железобетонным конструкциям предусматривает проектирование несущих конструкций причального сооружения эстакадного типа (пирса) на сваях-оболочках, рассмотрение воздействия вертикальных и горизонтальных нагрузок, определение усилий в элементах от наименее выгодного сочетания нагрузок.

Точный статический расчет пирса очень сложен, поэтому в процессе расчета методические указания предусматривают допущения с целью максимального упрощения процесса определения изгибающих моментов, нормальных и поперечных сил в элементах конструкций пирса. Такой подход основан на том, что в последующих проектах, выполняемых по кафедрам гидросооружений, водного хозяйства и морских портов, для более детального ознакомления со статическими расчетами подобных сооружений. Также предельно упрощены нагрузки на сооружение.

Все конструкции пирса выполняются из сборного и сборномонолитного железобетона. В качестве примера подобно рассматривается вариант сборного ребристого пролетного строения с трехрядным расположением свай-оболочек и сплошными плитами. По согласованию с преподавателем на основе базового варианта студенту предоставляется возможность выбора разнообразных решений пролетного строения:

· сборного и сборно-монолитного с балочными плитами, опертыми по контуру;

· безбалочного, с четырех- и пятирядным расположением свайоболочек;

· со сплошными и пустотелыми плитами;

· с обычным и предварительно-напряженным армированием плит, ригелей и свай-оболочек.

В базовом варианте студент проектирует плиту и ригель из обычного железобетона, сваю-оболочку из предварительно-напряженного железобетона.

Перед началом проектирования необходимо знать следующие исходные данные:

· назначение сооружения;

· конструктивную схему сооружения;

· нагрузки, действующие на его элементы;

· материалы, из которых предполагается изготовить конструкцию.

В проекте основание рассматривается как однородное на всей длине пирса. Исходные данные частично представлены в задании, частично определяются на основании СНиПов, частично выявляются в процессе выработки конструктивной схемы всего сооружения и его элементов (табл.1).

I. Компоновка пирса

Разработка конструктивной схемы.

Ширину верхнего строения эстакады назначают с учётом:

• схемы свайного основания;

• конструкции тылового сопряжения с берегом или существующим сооружением;

• расположения кранового оборудования, железнодорожных путей и другого оборудования на причале;

• конструкции крепления откоса под ростверком.

Схему свайного основания или основания из оболочек принимается исходя из следующего:

• расстояние между осями свай в поперечном направлении принимаем из условия наиболее выгодной передачи на опоры крановых и других эксплуатационных нагрузок, а также принятой ширины верхнего строения;

• продольный шаг свай принимаем по несущей способности сваи или оболочки с учётом обеспечения устойчивости подпричального откоса и оптимальной суммарной стоимости опор и верхнего строения.

Данные для компоновки пирса, взятые из задания на курсовое проектирование, соответствующих СНиПов и согласованные с преподавателем представлены в таблице 1.

Таблица 1

Исходные данные для составления компоновочной схемы (ЕМ4)

Параметры	Обоз наче ние	Ед. измере ния	Вели чина	Источник
Длина пирса	Lp	м	200	Задание
Ширина пирса	Bp	м	21,4	Задание
Глубина пирса	hp	м	15	Задание
Глубина погружения сваи ниже уровня дна	hs	м	22	Задание
Нормативная полезная нагрузка	Pn	кН/м2	50	Задание
Ширина кордонных брусьев	bb	м	0,5*	Ориентировочно
Нормативная горизонтальная нагрузка на секцию	Nn	кН	200	Задание
Собственная масса верхнего строения пирса	qn	кН/м2	22	Ориентировочно
Масса 1 пог. м сваи-оболочки	qpn	кН/м	21,98	по табл.2
Расчетное сопротивление грунта	Rsol	кН/м2	2х104	СНиП 2.02.01-83

Коэффициенты сочетания нагрузки	 lc		1,0
Коэффициенты надежности:
– по нагрузке от собственного веса	γf		1,05	СНиП 2.06.01-86
– полезной нагрузки	γf		1,2	СНиП 2.02.07-85
– по назначению	 n		1,15	СНиП 2.06.01-86
– по грунту	 k		1,4	СНиП 2.02.01-83
Наружный диаметр сваи- оболочки	dps	м	1,6	Табл. 2
Толщина стенки оболочки	δw	м	0,20	Табл. 2
Район строительства	Каспийское море				Задание

Примечание. * Ширина кордонных брусьев также может приниматься равной 0,6 м.

Глубина заложения свай-оболочек достигает кровли скального или полускального основания грунта и заглубляется в него на 2 м.

Таблица 2

Рекомендуемые размеры сечения сваи-оболочки

Нормативная полезная нагрузка Pn , кН	Толщина стенки оболочки δw, м	Наружный диаметр сваи- оболочки d1, м	Вес оболочки q, кН/м
0  Pn  10	0,12	1,2	10,17
10  Pn  20	0,15		12,36
20  Pn  30	0,20		15,70
30  Pn  40	0,15	1,6	17,07
40  Pn  50	0,18		20,06
Pn  50	0,20		21,98

Примечание. На границах указанных интервалов значений нормативной полезной нагрузки толщину стенки оболочки и её диаметр допускается принимать по усмотрению студента.

Последовательность компоновки пирса:

1. Диаметр сваи–оболочки и толщину её стенки принимаем предварительно в

зависимости от величины нормативной полезной нагрузки по таблице 2:

• наружный диметр оболочки d_ps  1,6м ;

• толщина стенки оболочки  _w  0,20м .

2. Шаг свай-оболочек в поперечном направлении:

3. Длина сваи-оболочки:

4. Расчетная полезная нагрузка:

5. Расчетная горизонтальная нагрузка:

6. Расчетная нагрузка от массы верхнего строения:

7. Расчетная нагрузка от массы сваи:

8. Расчетная площадь сечения сваи-оболочки:

9. Шаг свай-оболочек в продольном направлении определяется из ее несущей способности:

где  ₀  1,0 - коэффициент условий работы для одиночной сваи,

 _c  1,0 - коэффициент условий работы сваи в грунте,

 _n  1,15 - коэффициент надежности по назначению для III ответственности сооружения,

 _k  1,4 - коэффициент надежности по грунту,

R  20МПа - расчетное сопротивление грунта под концом сваи-стойки.

N  1,25(q  P)L₁L  Q_p

10. Размер секции определяется в соответствии с грунтовыми условиями и климатическим районом постройки. Рекомендуемая длина секции – 30…50 м, длина переходного пролета – 3…5 м.

Принимаем пять секций, длина каждой секции равна 4 х 9м = 36м. Секции соединены четырьмя переходными плитами, длина каждой плиты – 5м.

Общая длина пирса, состоящего из трёх секций

10. Ригель.

Форму сечения ригеля принимаем тавровой с полкой понизу для удобства опирания плит и экономии строительной высоты.

Высота ригеля hcb ориентировочно должна назначаться равной 1/5…1/10 его расчетного пролета. В связи с тем, что в данном курсовом проекте не производится расчёт ригеля по второй группе предельных состояний, высоту ригеля hcb рекомендуется назначать равной 1/5…1/8 его расчетного пролета.

где – расчетный пролет ригеля, принимаемый равным расстоянию между осями свай-оболочек в поперечном сечении пирса.

Принимаем высоту ригеля кратной 0,1 м:

Минимальная высота ригеля из условия обеспечения прочности бетонной полосы между наклонными трещинами равна

Тогда полная высота ригеля

Принимаем высоту ригеля кратной 0,1 м:

Из двух полученных значений принимаем максимальное, то есть, принимаем высоту ригеля

Ширина нижней полки ригеля назначается равной наружному диаметру сваи- оболочки

Ширина ребра ригеля b_cb назначается равной 0,3…0,4 его высоты.

Ширину свеса полки вычисляем по формуле

При этом эта величина должна быть не менее 0,2 м, то есть

Высота полки ригеля

Где

11. Плита пролетного строения

Плиты пролетного строения выполняются сборными из обычного или предварительно напряженного железобетона сплошного сечения или многопустотного. Армирование выполняют стержневой арматурой.

Номинальная длина плиты определяется по формуле:

,