3. Проектирование фундамента мелкого заложения на естественном основании

3.1. Определение глубины заложения подошвы фундамента.

Глубину заложения следует определять с учетом:

Назначения и конструктивных особенностей проектируемого сооружения.

Величины и характера нагрузок, воздействующих на основание.

Инженерно геологических условий площадки строительства (физико-механических свойств грунтов, характера напластований.)

Гидрологических условий площадки и возможных их изменений в процессе строительства и эксплуатации сооружений.

Глубины сезонного промерзания грунтов.

За основание принимаем -4-й геологический слои, т.е. песок мелкий. Фундаменты мостов запрещается опирать на просадочные и заторфованные грунты, а так же на глинистые грунты, а так же на глинистые грунты с показателем текучести I 0,5. Такие грунты следует проходить, опирая подошву фундамента на более прочные грунты.

Высоту фундамента определяем как расстояние от подошвы до его обреза (горизонта меженных вод - ГМВ). Для опор мостов положение обреза назначают на 0,5 м ниже уровня самой низкой воды. При возможности размыва грунта фундаменты мостовых опор должны быть заглублены не менее чем на 2,5 м от дна водотока после его размыва расчетным паводкам, глубина заложения подошвы фундамента равна d=3,7 м.

Высота фундамента: h_ф=5,5 м. В выбранный несущий слой грунта фундамент должен, заглублен не менее чем на 0,5 м, учитывая возможность наклонного расположения слоев. Учитывая условия данного варианта и вышеперечисленное принимаем h_ф= 5,5 м

3.2 Определение площади подошвы и размеров уступов фундаментов

Для компенсации возможных отклонений положения и размеров фундамента при разбивке и производстве работ, размеры обреза фундамента в плане принимают больше размеров над фундаментной части опоры на величину обреза с=0,15-0,3 м в каждую сторону, для компенсации возможных отклонений положения и размеров фундамента при разбивке и производства работ.

Определяем минимальную площадь подошвы фундамента.

А_min = b_min× l_min (3.2)

b₀,l₀ - ширина и длина над фундаментной части опоры в плоскости обреза фундамента (b – 3,2 м; l_min = 10,4 м)

А_min = 3,2×10,4 = 33,3 м²

Максимальную площадь подошвы фундамента при заданной его высота h_cp определяют исходя из нормированного условия обеспечения жесткости фундамента. Условие заключается в том, что линия уступов или наклон граней фундамента, как правило, не должны отклонятся от вертикали на угол более ЗО°.

Отсюда: A_max = (b₀ + 2h_cptg30°)(l₀ + 2h_cptg30°)

С учетом того, что tg30° = 0,577, получим

A_max = (b_о +1.16h_cp )(l₀ +1.16h_cp) (3.3), где

h_cp- - высота фундамента(расстояние от обреза фундамента до его подошвы)

b₀ и l₀ ширина и длина над фундаментной части опоры в плоскости обреза фундамента (b₀= 2,6 м; l₀= 9,8 м)

A_max = (2,6 +1,16×3,7 )(9,8 +1,16×3,7) = 97,09

Размеры фундамента определяются методом последовательных приближений. Требуемая площадь подошвы фундамента в первом приближении может быть определена по формуле:

(3.6)

η- коэффициент учитывающий действие момента, η=1.2

γ_w- удельный вес воды, γ_w=10 кН/м³

γ_ср – средний удельный вес кладки фундамента и грунта на его уступах; в работе можно принять γ_ср = 20 кН/ м³

h_w – расстояние от уровня подземных вод или уровня меженных вод до подошвы фундамента.

N¹ p₁ – расчетная вертикальная сила по обрезу фундамента

N¹ p₁= 1,1× (р₀ +р_п) +_fр_k (3.7)

N¹ p₁ =1,1× ( 5,6 + 1,49) + 1,13×6,60 = 15,25 кН

где R –расчетное сопротивление грунта основания МПа

R₀ – условное сопротивление грунтов МПа принимаемое (по таблице 3.2)

R₀=0,31 МПа

k₁ k₂- коэффициенты для песка мелкого k₁=0,08m^-1, k₂=2,5m^-1

b- ширина подошвы фундамента b=3,2

d – глубина заложения фундамента, м

принимается от дна водостока после размыва в русле реки до подошвы фундамента.

γ_1m-осредненное по слоям расчетное сопротивление значения удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента вычисляемое без учета взвешивающего действия воды, мН/м³, допускается принимать γ_1m = 0,02 мН/м³

R= 1,7×{0,31× [1+ 0,08× (3,2-2)] + 2,5×0,002× (3,7-3)}=0,59 МПа

Подставим найденные значения в формулу.

полученная площадь подошвы фундамента удовлетворяет условию

A_max = 97,09м² >А = 3 9м² > А_min =33,3 м² значит необходимо развитие площади до требуемой А, за счет уширения вдоль оси моста либо вдоль и поперек оси моста. Принимаем:

выбираем А=73,63м² 1=10,4 м, b= 7,08 м