Проектирования фундаментов мелкого и глубокого заложения в обычных грунтовых условиях

 

                                                               635,04/1,4 £ 17588

                                                                       453,6 £ 17588

 

 

 

 

 

4.1. Определение глубины заложения  ростверка и его размеров

 

Минимальная глубина заложения низкого ростверка   на водотоке (рис.1.2) должна быть такой, чтобы его подошва располагалась  ниже линии местного размыва грунта. Минимальная высота низкого ростверка должна быть не менее 1,5 м (h_р ³ 1,5 м), при этом связь между размерами подошвы ростверка и его высотой такая же, как для фундаментов мелкого заложения (рис.2.2).

За окончательные  размеры ростверка принимаются  минимальные, для которых удовлетворяются  перечисленные выше условия.

4.2. Выбор  длины и размеров поперечного  сечения свай

Минимальная длина сваи определяется положением подошвы ростверка и кровли прочного грунта. Нижний конец свай следует  заглублять в прочные грунты, прорезая более слабые. При этом заглубление забивных свай в грунты, принятые за основание под их нижние концы, должно быть: в крупнообломочные, гравелистые, крупные и средней крупности песчаные, пылевато-глинистые грунты с показателем текучести I_L £ 0,1 - не менее 0,5 м, а в прочие нескальные грунты — не менее 1,0 м. Заглубление свай в неразмываемый и несрезаемый грунт (рис.1.2 и рис.1.3) должно быть не менее 4 м.

В практике мостостроения  широкое распространение получили сваи сплошного квадратного сечения  с размерами от 30´30 до 40´40 см. В связи с этим, в курсовой работе

рекомендуется принять сваи сплошного сечения с размерами 35´35 см.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3. Определение несущей способности  одиночной сваи в составе свайного

                   фундамента

Несущую способность  F_d одиночной висячей забивной сваи сплошного квадратного сечения в составе свайного фундамента, работающей на вертикальную нагрузку, следует определять как сумму расчетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности (рис.4.2 а) по формуле, кН:

                                            F_d = RF + uSf_il_i ,                                            (4.2)

где R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемое по табл.6

           приложения 2, кПа;

F - площадь опирания на грунт сваи, принимаемая по площади её поперечного сечения, м²;

u - наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

f_i - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой поверхности сваи, принимаемое по табл.7 приложения 2, кПа;

l_i - толщина i-го слоя грунта (Рис.4.2 а), соприкасающегося с боковой поверхностью, м;

 

                                                 F_d =4200*0,12+1,4*72*1,3=635,04 кН.

 

 

4.4. Размещение  свай под подошвой ростверка

          Сваи размещаются под подошвой ростверка (Рис.4.2 б) не менее чем в два ряда, перпендикулярных плоскости действия момента М. В нашем случае - параллельно большей стороне фундамента. При этом, как количество свай, так и расстояния между осями их крайних рядов должны быть наибольшими, при соблюдении приведенных на Рис.2.2. и Рис.4.2 б конструктивных требований.

 

 

 

 

 

             4.5. Определение расчётной нагрузки на сваю

Максимальная  расчетная нагрузка N_св на одиночные сваи, в составе свайного фундамента, от совместного действия усилий N и M (рис.4.1) будет приходится на сваи крайних

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рядов. Для проектируемого фундамента с симметричным расположением  свай относительно

главных осей подошвы ростверка, максимальная расчетная нагрузка N_св определяется по формуле, кН:

 

                                                                                                            k

                                          N_св = N / n  +  Мy₁ / [(Sу_i ²)m] ,                                                  (4.3)                                   

                                                                                                                             i=1

        

                                              N_св =303205,83/18+10139,47*0,95/(3,6^2)=17588 kH

 

где N, М – расчётные усилия (рис.4.1),от расчётных нагрузок (рис.2.4), определяемых по

                формулам, кН:

                     N = 1,1q_dⁿL + 1,18(1 + m) q_tⁿL + 1,1*22А_оп.h_оп. + 1,2*22,8bld;_.                       (4.4) а)

                     N = 1,1*110*23+1,18*1,2*225*23+1,1*22*20,21*7,2+1,2*22,8*

 

                            *21,84*29,19*16,6 = 303205,83 kH

 

                     М = 1,12(1 + m)Т ⁿ (h_оп + h_р);                                                                             (4.4) б)

                      M = 1,12*1,2*315*23,95 = 10139,47 kH;

где b и l – размеры подошвы ростверка, м;

d и h_р – глубина заложения подошвы ростверка и его высота, м; остальные обозначения те же, что и в формулах (3.15);

n - число свай в фундаменте;

i = 1, 2 ,3,..., k;

k – количество рядов свай, параллельных большей стороне ростверка;

у_i - расстояния от главной оси х (рис. 4.2 б) до оси i-го ряда свай, м;

у₁ - расстояние от главной оси х  (рис. 4.2 б) до оси крайнего ряда свай, м.

Для случая размещения свай, приведенного на рис.4.1б, при расчёте по формуле 

(4.3) будем иметь: y = y₂ ; (Sу_i²) = (y₁)² + (y₂)².

Суммарная вертикальная расчётная нагрузка на фундамент  в уровне подошвы ростверка N определяется по формуле (3.18) с использованием ранее найденных значе-ний G_пр.с., Р и G_оп. Расчётная нагрузка от веса ростверка и грунта на его уступах G_р.гр. определяется по формуле (3.16) или (3.17) с заменой d на d_p (рис.1.2). Расчётная нагрузка Т принимается равной её ранее найденному значению по формуле (3.13).

После нахождения N_св проверяется условие (4.1). Если условие (4.1) выполняется и разность между его левой и правой частями не превышает 20%, расчёт свайного фундамента заканчивается.

Если условие (4.1) выполняется, но разность между  его левой и правой частями  превышает 20%, следует уменьшить  количество свай, увеличив расстояние между ними в направлении длины  фундамента, сохраняя при этом симметричность размещения свай относительно главных  осей  х и у (Рис. 4.1б).

Если условие (4.1) не выполняется, то следует добиться его выполнения, с указан-ными выше ограничениями на разность между левой и правой частями, увеличивая длину свай.

После завершения расчётов и окончательного определения  числа свай, их длины и размещения под подошвой ростверка, подбирается (из конструктивных соображений в  соответствии с п.7.23 [2]) арматура, располагаемая  в его нижней части в промежутках  между сваями. Площадь поперечного сечения стержней арматуры вдоль и поперёк оси моста необходимо принимать не менее 10 см² на 1 пог. м ростверка.

 

5.Технико-экономическое сравнение  вариантов фундамента

 

Технико-экономическое  сравнение вариантов фундамента в курсовой работе до-пускается проводить только по показателю стоимости строительства.

Данные  для подсчёта объёмов работ принимают  по чертежам вариантов фундамен-

та. Единичные стоимости  работ можно принимать по действующим  нормативам или по

таблице.

По результатам  расчёта делается вывод о предпочтительном варианте фундамента.

 

 

 

Наименование работ и  конструкций	Единица измерения	Стоимость единицы  руб.
1	2	3
Земляные работы
Механизированная разработка грунта без водоотлива	м3	150
То же с водоотливом	м3	250
Ручная разработка грунта без водоотлива	м3	300
То же с водоотливом	м3	400
Крепление котлована
Щитовое крепление стенки	м2	150
Ограждение из деревянного шпунта	м2	800
Ограждение из стального шпунта (с  учётом оборачиваемости металла)	м2	2500
Ограждение из железобетонного шпунта	м2	3500
Устройство фундаментов и искусственных  оснований
Бетонирование монолитных фундаментов	м3	4000
Сваи железобетонные с забивкой с  земли или подмостей	м3	8000
Сваи железобетонные при забивке  с плавсредств	м3	11000
Песчаные подушки	м3	500
Щебёнчатые и гравийные подушки	м3	1400
Засыпка пазух котлованов без водоотлива	м3	100
То же с водоотливом	м3	150

 

 

          Вывод: в предпочтительном  варианте   фундамента будет

 использоваться:

1.Механизированная разработка грунта с водоотливом;

2.Ограждение из стального шпунта (с учётом оборачиваемости металла);

3.Сваи железобетонные при забивке с плавсредств;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 2. Сведения, необходимые  для выполнения расчётов

 

                                                                                                                                        Таблица 1

Грунты	Коэффициент пористости е	Условное сопротивление R0 пылевато-глинистых (непросадочных) грунтов основания, кПа, в зависимости от показателя текучести IL
		0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
Супеси  при Ip £ 5	0,5	343	294	245	196	147	98	-
	0,7	294	245	196	147	98	-	-
Суглинки  при 10 £ Ip £ 15	0,5	392	343	294	245	196	147	98
	0,7	343	294	245	196	147	98	-
	1,0	294	245	196	147	98	-	-
Глины  при Ip ³ 20	0,5	588	441	343	294	245	196	147
	0,6	490	343	294	245	196	147	98
	0,8	392	294	245	196	147	98	-
	1,1	294	245	196	147	98	-	-

П р и м е ч а н и я:

1. Для промежуточных  значений I_L и e R₀ определяется по интерполяции.

2. При значениях  числа пластичности I_p в пределах 5-10 и 15-20 следует принимать средние значения R₀, приведенные в табл. 1 соответственно для супесей, суглинков и глин.

 

                                                                                                                                        Таблица 2

Песчаные грунты и их влажность	Условное сопротивление R0 песчаных грунтов средней плотности в основаниях, кПа
Гравелистые и крупные   независимо от их влажности	343
Средней крупности:
маловлажные	294
влажные и насыщенные водой	245
Мелкие:
маловлажные	196
влажные и насыщенные водой	147
Пылеватые:
маловлажные	196
влажные	147
насыщенные водой	98

Примечание:

Для плотных  песков приведенные значения R₀ следует увеличивать на

100 %, если их  плотность определена статическим  зондированием, и на 60%, если их    

плотность определена по результатам лабораторных испытаний  грунтов.

 

                                                                                                                                             Таблица 3

Грунт	Коэффициенты
	k1, м-1	k2
Гравий, галька, песок гравелистый  крупный и средней крупности	0,10	3,0
Песок мелкий	0,08	2,5
Песок пылеватый, супесь	0,06	2,0
Суглинок и глина твердые и полутвердые	0,04	2,0
Суглинок и глина тугопластичные и мягкопластичные	0,02	1,5