Инженерно-геологические условия проектирования фундаментов

В задании на курсовую работу каждому студенту выдается вариант инженерно-геологических условий строительной площадки (приложение, табл.5). Расчетное условное сопротивление грунтов определяется по СНиП 2.02.01-83 (приложение, табл.4).

Условное расчетное сопротивление песчаных грунтов определяется по их плотности и степени влажности (приложение, табл. 4).

Пример расчета:

Песок мелкий:

Коэффициент пористости е определяется по формуле:

е = (ШЛ) x (l+W) - l = (2,64/1,96)x(1+0,14) - 1 = 0,52; следовательно, песок плотный.

Степень влажности G:

G = (BVW) / ^B^) = (2,64x0,14) / (0,52x1) = 0,7;

следовательно, песок влажный.

Я_о = 3 кг/см² = 300 кПА. Условное расчетное сопротивление глинистых грунтов определяется по их плотности и консистенции (приложение, табл. 5)

Глина:

Коэффициент пористости е определяется по формуле:

е = (BV₅/V) х (l+w) - l = (2,30 / 1,87) х (1+0,26) -1 = 0,66 Коэффициент консистенции I_L:

II = (W-Wp)/(Wt -Wp) = (0,26 - 0,20)/(0,40 - 0,20) = 0,3; следовательно, глина тугопластичная. Число пластичности:

Wt - W_P = 0,40 - 0,20 = 0,20; следовательно, грунт глина.

R_o = 4 кт/см² = 40 кПА.

Проектирование свайного фундамента

1. Определение глубины заложения и предварительных размеров ростверка:

На суходоле и в водотоке при глубине воды менее 3 м следует проектировать фундаменты с низким ростверком (рис. 2). В русле реки отметка плоскости обреза фундамента назначается ниже ГМВ не менее 0,5 м. На суходоле отметка обреза фундамента назначается ниже дневной поверхности на 0,1-0,15 м.

2. Определение размеров обреза:

Размеры обреза ростверка в плане назначается исходя из размеров опоры в нижнем сечении с учетом технологических свесов. Принимаем размеры опоры 2,6x9,8 м.; технологические свесы 0,3 м.; толщина ростверка - 2 м.

Пример:

Вобр = в₀ + 2С = 2,6+2x0,3 = 3,2 м; 1_оф = 1о + 2С = 9,8+2x0,3 = 10,4 м.

3. Подошва низкого ростверка располагается:

а) в непучинистых грунтах - на любом уровне;

б) в пучинистых грунтах - на глубине не менее (d^+0,25) м;

в) в русле реки - ниже линии местного размыва.

Пример:

d = ГР + 0,2 = 1,0 + 0,2 = 1,2 м.

ГМВ 2.0 0,8
0,0			1
ГР -1,0			'I i
ci -1,2

Рис. 2 Схема расположения ростверка на местности

При необходимости развития подошвы ростверка осуществляется уступами высотой h_y = 0,7-2,0 м и шириной 0,5 х^. Монолитные ростверки изготавливаются из бетона марки не ниже М 200.

4. Длина и поперечное сечение свай:

Длина свай определяется положением подошвы ростверка и кровли прочного грунта, в который целесообразно заделывать сваи. Слабые грунты должны прорезаться сваями.

Заглубления свай в грунты, принятые за основание, должны быть:

а) при крупнообломочных грунтах, гравелистых, крупных и средней крупности песках, а также в глинистых грунтах с показателями консистенции I_L < 0,1 - не менее 0,5 м;

б) при прочих нескальных грунтах - не менее 1,0 м.

Наиболее распространены в практике мостостроения сплошные сваи сечением от 30 х 30 до 40 х 40 см.

Выбираем сваю марки «С» сечением 30 х 30 см, длина сваи - 12 м.

5. Определение несущей способности сваи-стойки:.

Несущая способность сваи-стойки (забивной, квадратной, прямоугольной или полой круглой, а так же сваи-оболочки, сваи-столба), опирающейся на практически не сжимаемый грунт определяется по формуле: F_d = m х R_CB х A,

где m - коэффициент условий работы сваи в грунте, m = 1;

Rcb - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи- стойки. Для забивной сваи R_CB = 20 000 кПа; А - площадь опирания сваи на грунте, м .

Пример: F_d = 20 000 х 0,09 = 1 800 кПа (18 тс/м²).

6. Определение несущей способности висячих свай:

Несущая способность висячей забивной сваи по грунту (рис.3) определяется по формуле:

Fd = B V (BV^xRxA+и XB Vf.xh,);

гдеВХ - коэффициент условий работы сваи в грунте равный единицы, BV _с =1;

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПА,

₂

(тс/м ), принимаемое по таблице 6 (см. прилож.); А - площадь опирания сваи на грунт, м ; и - наружный периметр поперечного сечения сваи, м; f - расчетное сопротивление /-ro слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, кПа (тс/м ), принимаемое по таблице 4 (см. прилож.);

hj - толщина /-ro слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

BV_C^, BV_Cy- коэффициенты условий работы грунта, соответственно, под нижним концом и по боковой поверхности сваи.

7. Определение расчетной допускаемой нагрузки на сваю:

Расчетная нагрузка Р_св, допускаемая на сваю определяется по формуле:

Рсв = (Fd )/(B'V_K) = 1416/1,4 = 1011 кПа; где Fd - несущая способность сваи, тс (кН); BV_K - коэффициент надежности, BV_K=1,4.

Значения f и R находятся в таблицах 4 и 6 (СНиП 2.02.03-85) в зависимости от глубины расположения середины соответствующего слоя грунта (для f) или от глубины погружения нижнего конца сваи (для R). Глубина Zj отсчитывается от природной поверхности грунта (на суходолах) или от дна водотока после размыва.

Пример расчета:

Грунт:

а) песок средней крупности:

плотный (е = 0,4), насыщен водой (G = 0,9), мощность слоя 4,6 м;

б) супесь пластичная (1_L = 0,1), коэффициент пористости е = 0,73. Горизонт меженных вод 2 м, глубина размыва дна 1,0 м; свая длиной

12 м. Сопротивление грунта под концом сваи R = 7 450 кПа.

Разбиваем грунт ниже подошвы ростверка на 6 слоев: два слоя в песке мощностью по 1,7 м и четыре в супеси.

11 = 1,7 м	Z1 = 1,05 м	1/2 = 0,85 м	F1 = 35 кПа
12 = 1,7м	Z2 = 2,75 м	1/2 = 0,85 м	f2 = 48 кПа
13 = 2,2м	Z3 = 4,7 м	1/2= 1,10 м	f3 = 56 кПа
14 = 2,2м	Z4 = 5,8 м	1/2= 1,10 м	F4= 57 кПа
15 = 2,1м	Z5 = 9,05 м	1/2= 1,05 м	f5 = 63,6 кПа
1б = 2,1м	Z6 = 11,15м	1/2= 1,05 м	f6 = 66,6 кПа

F_d = (1x7450x0,09+1,2x1(1,7x35+1,7x48+2,2x56+2,2x57+2,1x63,6+ +2,1x66,6)) = 670+746= 1 416 кПа.

8. Определение количества сваи:

Количество свай определяется по формуле:

Псв = (Пч x Ni) / Рсв, где N₁ - расчетная нагрузка, передаваемая на сваю, тс, (кН); П_ч - коэффициент, учитывающий перегрузку отдельных свай от действия момента , ц_ч = 1,1-1,2.

Пример:

Ni = 1,1 (Ро+Р_Пр+Рр+Рв+Р_к), где Р_о , Р_пр , Р_к принимаем по таблице 1 из приложения. Удельный вес железобетона с учетом взвешивающего действия воды: у^б =25-10 = 15 кН.

Вес ростверка: Рр = Vx BV^ = (3,2x10,4x2)x(25-10) = 998,4 кН. Ni = 1,1 (4900+1900+998,4+6000+20) = 15 200 кН. п_св = (1,2x15200)/1011 = 18240/1011 = 18 свай - принимаем 21 сваю.

Вес сваи:

Марка сваи «С» (табл. 2, прилож.) квадратная, размер сторон 300 мм, вес 1 пог. м. сваи q = 0,00229 мН (ГОСТ 19804 - 74). Общая длина свай 12 м x 21 сваю = 252 пог.м. Р_св = 252 + 0,00229 = 0,577 мН = 577 кН.

Рис. З Схема расчета несущей способности висячей сваи

9. Размещение свай и уточнение размеров ростверка:

Сваи в ростверке размещаются в рядовом и шахматном порядке так, чтобы они работали как куст свай (рис. 4). Расстояния между осями забивных свай должны быть не менее трех диаметров сваи (3d) до 6d. Расстояние от края подошвы ростверка до края сваи должно быть не менее 0,25 м. х

Рис. 4 Схема расположения свай в ростверке

При расстоянии между сваями 3d и свеса ростверка 0,25 м наибольшее количество вертикальных свай, размещаемых по подошве ростверка, определяется по формуле:

m_c = тв х m_n ,

где т_в - количество рядов свай вдоль оси моста,

т_в = ((в₀ + 2С - d - 0,5 ) / 3d) +1; m_n - количество рядов свай поперек оси моста,

m_n = ((1₀ + 2С - d - 0,5 ) / 3d) +1.

В курсовой работе: m_e = 4,2 ряда, m_n = 12,2 ряда, m_c = 4,2 х 12,2 = 51,2 сваи.

Если п_св > m_c , то следует увеличить размеры подошвы ростверка либо изменить размеры свай.

Если n_CB < m_c, то сваи располагаются на расстояниях больше 3d.