Содержание
Введение
1. Исходные данные для проектирования и их анализ
.1 Исходные данные для проектирования
2. Инженерно-геологические условия строительной площадки
3. Проектирование фундамента мелкого заложения
3.1 Определение глубины заложения фундамента, возводимого на водотоке
3.2 Определение размеров фундамента в плане
3.3 Определение расчетного сопротивления грунта под подошвой фундамента
3.4 Проверка напряжений под подошвой фундамента
4. Проектирование свайного фундамента
.1 Определение глубины заложения и размеров ростверка
4.2 Длина и поперечное сечение свай
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
4.3 Определение несущей способности сваи по грунту
4.4 Определение числа свай, их размещение и уточнение размеров ростверка
4.5 Расчет максимальной нагрузки на сваю
4.6 Расчет свайного фундамента как условно массивного
5. Экономическое сравнение вариантов фундаментов
Заключение
Список литературы
Приложение А
Приложение Б
Введение
При проектировании и строительстве железнодорожных мостов необходимо надежно закрепить опоры в грунте.
Опоры конструируют с грунтами основания посредством фундаментов. Конструкция и размеры фундаментов должны обеспечивать надежную устойчивость опор на весь срок эксплуатации моста. Расчеты основания производят по двум группам предельных состояний : по прочности грунтов основания (1 группа) и деформации (2 группа).
Расчет по первой группе включает:
а) определение среднего и максимального давления под подошвой фундаментов и их сравнение с расчетным сопротивлением грунта;
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
б) проверку прочности слабого слоя грунта, залегающего ниже несущего слоя;
в) проверку несущей способности свай.
Расчеты по второй группе ограничиваются определением осадки фундаментов и сравнение её с максимально-допустимой.
Невыполнение любого из условий устойчивости приводит к невозможности нормальной эксплуатации мостов, вплоть до их разрушения.
строительный фундамент свая подошва
1. Исходные данные для проектирования и их анализ
.1 Исходные данные для проектирования
В таблице 1.1 приведены нормативные величины нагрузок, действующих на опору.
Таблица 1.1 -Нормативные нагрузки на опору моста и геометрические параметры
Таблица 1.2 — Геологический разрез
2. Инженерно-геологические условия строительной площадки
На основе данных о грунтах определение физико-механические свойства грунтов, результаты записываем в таблицу.
Таблица 2.1 -Физико-механические и классификационные показатели грунтов
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
удельный вес грунта во взвешенном состоянии ( =10кН/м3)
, кН/м3
Полное наименование грунтов по е и для песков и — для глинистых.
1. Вода;
. Песок пылеватый — грунт водонасыщенный
. Супесь — грунт влажный, пластичный;
. Суглинок — грунт тугопластичный.
3. Проектирование фундамента мелкого заложения
.1 Определение глубины заложения фундамента, возводимого на водотоке
Исходя из инженерно-геологических условий, минимальная глубина подошвы фундамента будет:
н1 ≥ hнес. сл. + 0,25,
где . — глубина промерзания, м.
dн1 ≥ 1,9+0,25;
dн1 ≥ 2,15 м.
При возможности размыва грунта фундамент мостовой опоры должен быть заглублен не менее чем 2,5 м от дна водотока после его размыва расчётным паводком.
Исходя из возможности размыва грунта, глубина заложения фундамента d будет:
н2 ≥ dpаз + 2,5,
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
где dpаз — глубина размыва, м;
dн2 ≥ 0,3+2,5;
dн2 ≥2,8 м.
При наличии пучинистых грунтов глубина подошвы фундамента должна быть не менее, чем на 0,5 м больше глубины промерзания.
dн3 ≥ + 0,5,
где — глубина кровли несущего слоя, м.
dн3≥ ;
dн3≥3,9м.
В данной работе принимается к проектированию dн3 ≥3,9 м.
.2 Определение размеров фундамента в плане
Минимальные размеры фундамента по обрезу равны:
аoбр = аo + 2∙с;
boбр = bo + 2∙с;
Аmin = aoбр∙boбр;
где аoбр и boбр -длина и ширина опоры (по заданию).
аoбр = 9,8+2∙0,2=10,2 м;
boбр =2,6+2∙0,2=3 м;
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
= 10,2∙3=30,6 м².
Размеры обреза фундамента в плане принимают больше размеров над фундаментной части опоры на величину обреза с = 0,3 м в каждую сторону для компенсации возможных отклонений положения и размеров фундамента при разбивке и производстве работ.
Максимальную площадь подошвы фундамента при заданной высоте hф определяют исходя из нормированного условия обеспечения жёсткости фундамента. Она заключается в том, что линия уступов или наклон граней фундамента, как правило, не должны отклоняться от вертикали на угол более 30°. Отсюда:
=a0+2∙hф∙tg30o;
bmax=b0+2∙hф∙tg30o;
Аmax = amax∙bmax;
где hф -высота фундамента, равная расстоянию от обреза до подошвы, м
С учётом того, что tg30° = 0.577 , получим:
hф=3,4 м;
= 9,8+2·0,577·3,4=13,72 м;
= 2,6+2·0,577·3,4=6,52 м;
= 13,72·6,52=89,5 м².
Для окончательного определения размеров подошвы фундамента необходимо выполнить ряд дополнительных условий. Требуемая площадь подошвы фундамента в первом приближении может быть определена по формуле:
,
где =1,2 — коэффициент, учитывающий действие моментов;
— удельный вес кладки фундамента с грунтом на его уступок, принимаемый 20 кН/;
=10 -удельный вес воды;
— расстояние от подошвы фундамента до поверхности меженных или грунтовых вод, м;
— условное сопротивление грунта несущего слоя, кПа;
— расчетная вертикальная нагрузка на обрез фундамента.
Расчетная вертикальная нагрузка на обреза фундамента:
,
где — вес опоры, кН;
Pн- вес пролетных строений, кН;
— временная нагрузка от подвижного состава, кН;
=1,13- коэффициент надежности подвижной нагрузки.
=1,1∙(5500 + 1570) + 1,13∙6700 = 15348 кН;
Полученная площадь должна отвечать неравенству
АminА Аmax
,6<61,2<89,5 — условие выполняется.
Окончательно принимаем размеры Аmax.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Подсчитываем размеры подошвы фундамента:
Задаемся соотношением сторон =2.
Принимаем высоту уступов = 1,5 м, тогда ширина уступов:
;
;
Принимаем ширину уступов
3.3 Определение расчетного сопротивления грунта под подошвой фундамента
Расчетное сопротивление основания из нескального грунта осевому сжатию R, кПа, под подошвой фундамента мелкого заложения следует определять по формуле:
R = 1,7 {Rо [1 + k1 (b — 2)] + k2 (dн- 3)} ,
где Rо — условное сопротивление грунта, кПа, равное 200 кПа;
b — ширина подошвы фундамента, м;
dн — глубина заложения фундамента, м;
— осредненное по слоям расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м3.
Расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента:
где k1 , k2 — коэффициенты, принимаемые 0,02 и 1,5 соответственно.
3.4 Проверка напряжений под подошвой фундамента
Среднее давление под подошвой фундамента рассчитываем по формуле:
а максимальное:
где А- принятая площадь подошвы фундамента, м2;
— коэффициент условий работы, равный 1,2;
— коэффициент сопротивления по подошве фундамента;
W- момент сопротивления по подошве фундамента.
Момент сопротивления по подошве фундамента:
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
где а и b — длинна и ширина подошвы фундамента, м.
где , ,,,, T, — из задания;
= 1,13 — коэффициент надежности подвижной нагрузки;
— вес фундамента с учетом взвешивающего действия воды в песчаных или супесчаных грунтах, кН.
Вес фундамента с учетом взвешивающего действия воды в песчаных или супесчаных грунтах:
где = 24 кН/м3 — объемный вес бетонной кладки.
кН;
Нагрузка от веса грунта на уступах:
,
где — средний вес грунта засыпки, принимается 17,0 кН/м3.
.
Вес воды на уступах:
,
где -глубина подошвы от поверхности воды, м.
= 16393,99кН.
— условие выполняется.
.
.5 Расчет осадки фундамента
Расчет осадок фундамента проводим методом послойного суммирования по формуле:
S=β,
где β-коэффициент, равный 0,8
среднее вертикальное напряжение на i-м слое, кПа;
— мощность i-го слоя;
— модуль деформации i-го слоя.
Глубина Zi=.
Природное давление на глубине Zi равно:
= +,
где — природное давление на уровне подошвы фундамента:
=+*,
где — мощность грунтов;
— объемный вес грунтов выше подошва фундамнта, кН/м.
Дополнительное давление на глубине z:
где — дополнительное напряжение в грунте под подошвой фундамента, кПа.
Среднее напряжение для каждого слоя:
=.
Расчеты ведутся в таблице 3.1
Таблица 3.1- Расчет осадки фундамента
Суммируем осадки элементарных слоев в пределах сжимаемой толщи и сравниваем с допустимой (Su)
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Su=0,002*lp,
где lp- длина расчетного пролета.
0,0450,086 — условие выполняется
4. Проектирование свайного фундамента
.1 Определение глубины заложения и размеров ростверка
Обрез ростверка располагается на глубине 0,5м от поверхности воды или поверхности грунта (на суходоле). Подошва ростверка располагается в непучинистых грунтах на любой глубине, в пучинистых грунтах, подвергаемых зимнему промерзанию на глубине dp ≥ dfn+0,25, в русле реки- ниже линии местного размыва.
.2 Длина и поперечное сечение свай
Глубина погружения свай в любых грунтах от поверхности дна реки после размыва должна быть не менее 4м.
Предварительно длина свай определяется по формуле:
= dн.с. + hз.г. + hз.р.- dp ,
где hз.р — глубина заделки головы сваи в ростверк 0,6 м;
hз.г. — глубина заделки сваи в несущий слой 1 м;
dp.- глубина подошвы низкого ростверка 2,3 м;
dн.с.- глубина несущего слоя от поверхности земли или дна водотока 6,3 м.
Найденное значение длины сваи округляется до ближайшего большего значения кратного 1 м.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Принимаем l=8м.
Размеры поперечного сечения рекомендуются следующие:
Принимаем 0,35×0,35м.
В разрезе с преобладанием песчаных грунтов принять способ погружения- забивка молотом во все грунты
.3 Определение несущей способности сваи по грунту
Расчетное сопротивление висячей сваи определяется по формуле:
,
где γс — коэффициент условий работы, равный 1;
γg — коэффициент надежности по грунту, равный 1,4;
R- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, R=3050 кПа;
А- площадь поперечного сечения сваи, А=0,09 м2;
U- периметр поперечного сечения сваи, U=1,2 м;
hi- толщина i-го слоя грунта в пределах сваи м;
fi- коэффициент трения по боковой поверхности сваи;
γсr, γсf- коэффициенты условий работы, зависящие от способа погружения свай.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
.4 Определение числа свай, их размещение и уточнение размеров ростверка
Количество свай определяется по формуле :
где η= 1,1- коэффициент перегрузки.
Расчетная нагрузка определяется по формуле:
Вес ростверка:
,
где площадь ростверка, ;
=10,2∙3=30,6
;
=∙h∙,
где вес воды, кН/;
h высота слоя воды, м;
площадь опоры, ;
=кН;
=кН;
Принимаем n=21.
Сваи в ростверке размещаем в рядовом порядке.
.5 Расчет максимальной нагрузки на сваю
Наиболее нагруженными являются сваи крайнего ряда в направлении действия момента и горизонтальных сил.
Продольная сила N в наиболее нагруженной свае должна быть меньше или равна несущей способности сваи, то есть
;
Продольную силу определяем по формуле:
где Mi — расчетный момент в плоскости подошвы фундамента кН∙м.
Расчетный момент в плоскости подошвы фундамента:
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
,
где ymax- расстояние от оси подошвы фундамента до оси крайнего ряда свай в направлении оси моста;
yi- расстояние от оси подошвы до оси каждой сваи в направлении действия момента.
=1,1∙440∙(8,2+1,2)=4342,8 кН∙м.
,
Вес свай:
где A- площадь сечения сваи, м2;
hз.р- глубина заделки сваи в ростверк, 0,7м;
l- полная длина сваи, м;
n- число свай, штук;
γb- объемный вес свай, γb= 25кН ̸ м3.
0,1225∙(8-0,5)∙21∙25 = 482,343 кН;
1,1∙(5500+1570+918 +482,343+32,9)+1,13∙6700=16924,56 кН;
— условие N≤ Fd выполняется, несущая способность свай, обеспечена.
.6 Расчет свайного фундамента как условно массивного
Размеры условного фундамента определяются следующими параметрами:
высота фундамента равна расстоянию от поверхности до отметки нижних концов свай;
длина и ширина соответственно:
,
,
где — угол наклона наклонных свай, или 0,25 среднего угла внутреннего трения слоев, пересекаемых вертикальными сваями.
Угол наклона наклонных свай:
где — угол внутреннего трения i-го слоя;
hi- мощность i-го.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
9,8+ tg 5,798∙(8-0,5) =10,57 м;
2,6+ tg 5,789∙(8-0,5) =3,37 м;
Несущая способность основания должна удовлетворять следующим условиям:
где γс= 1,2- коэффициент условий работы;
γn= 1,4- коэффициент надежности.
Расчетное сопротивление грунта несущего слоя, определяется по формуле:
R = 1,7 {Rо [1 + k1 (b — 2)] + k2 (dн- 3)} ,
где Rо — условное сопротивление грунта, кПа, равное 6900 кПа;
— ширина подошвы фундамента, м;
dн — глубина заложения фундамента, dн=7,1 м;
k1 , k2 — коэффициенты, принимаемые 0.04 и 3,0 соответственно.
— осредненное по слоям расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м3.
R=1,7{3433 [1+0,06 (3,37-2)]+219,8(9,2-3)}=6733,918 кН;
Среднее давление под фундаментом равно:
Расчетная нагрузка определяется по формуле:
=1,1∙(5500 + 1570 + 918 + 32,9 + 7772,148)+1,13∙6700=24943,353 кН;
,694809,94 — условие выполнено.
где T- тормозная сила (из задания), кН;
MI- момент, MI=4435,2 кН∙м;
K- коэффициент пропорциональности грунта верхнего слоя, K=5000;
Св- коэффициент постели грунта основания, Св=50000.
5771,93- условие выполнено.
5. Экономическое сравнение вариантов фундаментов
Расчет стоимости возведения фундаментов рекомендуется проводить по укрупненным условным расценкам.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Определение строительной стоимости проводится в форме таблицы.
При определении объемов работ следует учитывать следующее:
размеры котлована в плане принимать:
=а + 2 м, =b + 2 м.
глубина котлована при опирании фундамента на песок равна , при опирании на глинистый грунт = + 0,2 м, с учетом устройства под фундамент гравийно-песчаной подушки высотой 0,2 м;
в свайном фундаменте вместо размеров фундамента принимать размеры ростверка, при этом необходимость в устройстве подушки отпадает;
на местности, покрытой водой, предусмотреть шпунтовое ограждение по периметру котлована;
Таблица 5.1 Ведомость объемов основных работ и стоимости фундаментов по вариантам.
Вывод: Сравнивая два варианта проектирования фундаментов мелкого и свайный фундамент заложения под промежуточные опоры мостов и учитывая их стоимость и геологические условия, был сделан вывод, что более экономичным будет проектирование свайного фундамента.
Заключение
В сравнении двух вариантов фундаментов по технико-экономическим показателям, наиболее экономичным вышел свайный фундамент.
Свайный фундамент состоит из свай, объединенных в верхней части балкой или плитой, именуемыми ростверком. Ростверк служит для распределения нагрузки, передаваемой сооружением на сваи. Головы свай обычно заделывают в ростверк.
Необходимость устройства свайных фундаментов возникает, если верхние слои грунтов являются слабыми, малопрочными и сильносжимаемыми, то есть они являются малопригодными для устройства на них фундаментов мелкого заложения без улучшения свойств грунтов. Сваи передают нагрузки от сооружения на нижние, как правило, более уплотненные и прочные слои грунта. Свайные фундаменты применяются, если они являются в рассматриваемых условиях более экономичными и индустриальными.
Список литературы
1. СП 50-101-2004. Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений. М.: Стройиздат, 2004. 130 с.
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
. СП 50-102-2003. Проектирование и устройство свайных фундаментов. М.: Стройиздат, 2004. 81 с.
. Бахарев И И., Рязанов Ю. С. Проектирование фундаментов глубокого заложения. Хабаровск, 2000.
. Берлинов М. В. Основания и фундаменты. СПб.: Лань, 2011. 318с.
. Гольдштейн М. Г., Царьков А. А., Черкасов И.И. Механика грунтов, основания и фундаменты. М.: Транспорт, 1981.
. Кирилов В. С. Основания и фундаменты. М.: Транспорт,1980.