Оцінка конструктивної характеристики споруди
В даній контрольній роботі необхідно розрахувати і запроектувати фундамент під проміжну опору моста. При цьому розробляються два фундаменту: на природній основі (мілкого закладення) і фундамент палі.
Проміжна опора мосту має:
бескаркасную конструкцію;
прямокутну форму в плані;
абсолютну жорсткість
Початкові дані:
Номер геологічного розрізу: 4;
Розрахунковий проліт, lp = 26 м;
Висота опори, ho = 8,4 м;
Вага опори, Po = 5,60 МН;
Вага прогонових будов, Pn = 1,41 МН;
Сила впливу від тимчасового вертикального рухомого навантаження, PK = 6,30 МН;
Горизонтальна гальмівна сила, T = 0,63 МН;
Коефіцієнт надійності тимчасової рухомого навантаження, γf = 1,11 МН;
Район будівництва, Тюмень;
Розміри опори по низу, 1,8 * 4,2.
Дані про грунти:
Номер слоя1234Від грунтаПесок мелкійСуглінокГлінаПесок мелкійГлубіна підошви шару від поверхності1,83,44,8-Потужність слоя1,81,61,4-Абсолютна відмітка підошви слоя120,6119,0117,6-Рівень підземних вод від поверхності121,4Удельний вага твердих частинок грунту, γs, кН / м326,427,027,026,5Удельний вага грунту, γ, кН / м319,420,120,819,1Пріродная влажность0,270,300,320,13Граніца плинності-0,330,43-Кордон розкочування-0,180,22-Питомий сцепленіе42055-Кут внутрішнього тренія32191733Модуль деформаціі23152028
Відмітка поверхні природного рельєфу 122,4 м
Оцінка інженерно-геологічних і гідрогеологічних умов будівельного майданчика.
ПоказательОбозначеніеЕдініци ізмеренія№ геологічного слояРасчетная формула1234Удельний вага твердих частинок грунтаγsкН / м326,427,027,026,5Удельний вага грунтаγкН / м319,420,120,819,1Пріродная влажностьω0,270,300,320,13Удельний вага скелета грунтаγdкН / м315,2815,4615,7616,90Коеффіціент порістостіe0,730,750,710,57Удельний вага в підвішеному состояніікН / м39,499,749,9210,52Степень влажності0,010,0110,0120,006Граніца розкочування-0,180,22-Кордон плинності-0,330,43-Число пластичності-0,150,21-Показник плинності-0.80.48-Модуль деформацііEМПа23152028Угол внутрішнього треніяφ32191733СцепленіеcкПа42055- Найменування грун ів: ПесчанихПесок невеликий: середньої щільності, маловлажниеГліністихСуглінок: текучепластічной Глина: тугопластічних
Проектування фундаменту мілкого закладення на природній основі
Визначення глибини закладення фундаментів з попередньою оцінкою мінімальної глибини закладення.
Глибина закладення фундаменту повинна визначатися з урахуванням:
Призначення і конструктивних особливостей проектованого споруди;
Величини і характеру навантажень, що впливають на підставу;
Інженерно-геологічних умов майданчика будівництва (фізико-механічні властивості ґрунтів, характер нашарувань);
Гідрогеологічних умов майданчика і можливих їх змін в процесі будівництва і експлуатації споруд;
Глибини сезонного промерзання грунтів.
Нормативна глибина сезонного промерзання грунту, якщо вона не більше 2,5 м. Визначається за формулою:
де: - коефіцієнт, чисельно рівний сумі абсолютних значень середньомісячних негативних температур за зиму в даному районі;
(Тюмень)
- глибина промерзання, яка приймається:
, 23 м для суглинків і глин;
, 28 м для супісків, пісків дрібних і пилуватих.
м.
Розрахункова глибина сезонного промерзання визначається за формулою:
де: = 1,1 - коефіцієнт, що враховує вплив теплового режиму споруди, що приймається для зовнішніх і внутрішніх фундаментів неопалюваних споруд.
м.
У зв'язку з тим, що шар суглинку має показник плинності = 0,8 що більше допустимого значення то підошву фундаменту потрібно спирати на шар з більш низьким показником плинності. Глибину закладення фундаменту приймаю рівною: м.
Визначення розрахункового опору грунту під підошвою фундаменту
Умовна площа фундаменту
де: - умовне розрахункове опір грунту, кПа;
- усереднений питома вага матеріалу фундаменту і грунту, що лежить на уступах фундаменту, кН / м3;
- Тимчасова вертикальна рухлива навантаження, кН;
- вага опори, кН; - глибина закладення фундаменту, м.
Ширина підошви фундаменту:
де: η - коефіцієнт пропорційності:
де: l - довжина опори, м; ширина опори, м;
Довжина підошви фундаменту:
Приймаємо: l - 10 м., B - 4,3 м.
Фактична площа:
Розрахунковий опір грунту основи
де: = 1,2 і = 1,1 - коефіцієнти умов роботи;
- коефіцієнт, що дорівнює 1, так як міцності грунту (і) визначені безпосередніми випробуваннями;
= 0,39, = 2,57, = 5,15 - коефіцієнти, що приймаються в залежності від кута внутрішнього тертя; - коефіцієнт, що дорівнює 1 при b <10 м;
- ширина підошви фундаменту, 4.3 м;
- осредненних розрахункове значення питомої ваги грунтів, що залягають нижче підошви фундаменту, 10,28 кН / м3;
- розрахункове значення питомої зчеплення грунту, що залягає безпосередньо під підошвою фундаменту, кПа;
- глибина закладення фундаменту, 3.5 м;
- глибина підвалу - відстань від рівня планування до підлоги підвалу, м.
Перевірка несучої здатності грунту підстави:
де: P - Тиск під підошвою фундаменту; - Розрахунковий опір; - Собственний вага опори; Обсяг фундаменту: кН / м Вага фундаменту: Умова виполняетсяТакім чином: 524,287 кН / м3 ≤ 653,083 кН / м3 Умова виполняетсяПроверка міцності підстилаючого шару грунту: Де: Е0, Еп - модуль деформації підстави і підстилаючого шару грунту: тобто . 20 МПа <28 МПа - нерівність виконується. Визначення опади фундаменту методом пошарового підсумовування Розрахунок грунтової основи за деформаціями: S≤SuГде: S - розраховується осаду, м; - граничне значення осад фундаменту, залежне від конструктивної схеми.Полная осаду грунтів основи визначається методом пошарового підсумовування за формулою: Де: = 0, 8 - безрозмірний коефіцієнт; - середнє значення додаткового вертикального нормального напруження в i-тому шарі грунту, кН / м2; - товщина i-го елементарного шару грунту; - Модуль деформації i-го шару грунту, кПа; - число елементарних з Лоєв, шт.Дополнітельное вертикальне напруга на глибині z від поверхні: Де: - коефіцієнт, що залежить від форми фундаменту, співвідношення його сторін і відносної глибини (табл.1 СНиП 2.02.01-83): де: - ширина фундаменту, м; - додаткове вертикальне тиск на підставу: додаткове вертикальне тиск на площині підошви фундаменту: де: P - середній тиск під підошвою фундаменту, кН / м2; - питома вага грунту, що лежить вище підошви фундаменту, кН / м3; - глибина закладення фундаменту, м.Вертікальное напруга від власної ваги грунту на рівні підошви фундаменту: фундамент підставу опораГде: - питома вага грунту, розташований вище підошви фундамента.Ніжнюю кордон стиснутої товщини підстави приймаємо на глибині z = Hc, де виконується умова: де: - додаткове вертикальне напруга; - вертикальне напруження від власної ваги грунту. ξ кН / м2 м001,0002043,514355,067000,61,300,9532056,436338,379346,7230,0180,81,720,8752860,850310,684324,5310,0041,22,580,7362869,889261,329286,0060,0071,63,440, 6082878,927215,881238,6050,0062,04,300,4972887,966176,468196,1750,0052,45,160,4142897,005146,998161,7330,0042,86,020,34428106,043122,143134,5700,0033,26,880,28928115, 082102,614112,3790,0033,67,740,24528124,12086,99194,8030,0024,08,600,21028133,15974,56480,7780,0024,49,460,18128142,19864,26769,4160,0024,810,320,15728151,23655, 74660,0060,0015,211,180,13828160,27548,99952,3720,0015,612,040,12128169,31342,96345,9810,0016,012,900,10728178,35237,99240,4780,0016,413,760,09628187,39134,08636, 0390,001Всего: 0,061кПаУсловіе виполняется.Осадка фундаменту мілкого закладення S = 6,1 cм, що менше гранично допустимого значення Su≤7,64 см.Ніжнюю кордон стиснутої товщини приймаємо Hc = 13,237 м. Проек ювання пальового фундаменту Глибина котловану раніше прийнята 3,5 м. За несучий шар приймаємо четвертий шар, пісок дрібний, тому що його модуль деформації має найбільше значення Е = 28 МПа із заглибленням в несучий шар не менше ніж на 1 м.Так як при проектуванні мостових опор прийнято використовувати палі довжиною не менше 10 м. то, приймаємо довжину палі: L = 13 м., і d = 0,35 м. Марка палі: C13-30 Розрахунок підстави по несучої способностігде: - розрахункове навантаження, що передається на палі; - несуча здатність палі по міцності грунту основи; - коефіцієнт надійності, що залежить від способу визначення несучої здатності палі, що дорівнює 1,4 - для розрахункового методу; - розрахункове навантаження , Що допускається на палю за несучою способності.Определеніе несучої здатності палі: де: - коефіцієнт умови роботи рівний 1; - Розрахунковий опір грунту під нижнім кінцем палі; - площа поперечного перерізу палі; - зовнішній периметр поперечного перерізу сваі.- розрахунковий опір i-го шару грунту підстави по бічній поверхні палі; - товщина i-го шару грунту, що стикається з бічною поверхнею ;, - коефіцієнти умов роботи грунту під нижнім кінцем і по бічній поверхні палі, що враховують вплив способу занурення палі, на з чення. кН Розрахункове навантаження, що допускається на палю дорівнює: кН Середній тиск на підставу під ростверком становить: де: - розмір поперечного перерізу палі; - Розрахунковий опір грунту під нижнім кінцем палі; - площа поперечного перерізу палі. кН Площа підошви ростверку: де: - розрахункове навантаження по обрізу фундаменту; - середня питома вага матеріалу фундаменту і грунту; - глибина закладення ростверку; - коефіцієнт надійності за навантаженням. м2 Орієнтовний розрахунковий вага ростверку: кН Кількість паль у фундаменті Приймаємо кількість паль 32 свай.Проверка зусиль, переданих на палі: Умова виконується. Розрахунок опади пальового фундаменту Середній тиск під підошвою фундаменту визначається за формулою: де: - розрахункове навантаження по обрізу фундаменту; - власна вага палі; кН - Умовна площа під підошвою фундаменту. обчислюється як добуток а й в - Довжина і ширина фундаменту розрахована з урахуванням кута α,, де: - середньозважений кут внутрішнього тертя: Визначаємо умовні довжини і ширину: м; м. Звідси умовна площа: м2кН Розрахунковий опір грунту підстави де: = 1,3 і = 1,3 - коефіцієнти умов роботи; - коефіцієнт, що дорівнює 1, такяк міцності грунту (і) визначені безпосередніми випробуваннями; = 1,44, = 6,76, = 8,88 - коефіцієнти, що приймаються в залежності від кута внутрішнього тертя; - коефіцієнт, що дорівнює 1 при b <10 м; - ширина підошви фундаменту, 6,97 м; - осредненних розрахункове значення питомої ваги грунтів, що залягають нижче підошви фундаменту, 10,52 кН / м3; - те саме, що залягають вище підошви, 10,89 кН / м3; - розрахункове значення питомої зчеплення грунту, що залягає безпосередньо під підошвою фундаменту, кПа; - глибина підвалу - відстань від рівня планування до підлоги підвалу, м. умова виконується. Визначення опади фундаменту методом пошарового підсумовування Розрахунок грунтової основи за деформаціями: S≤SuГде: S - розраховується осаду, м; - граничне значення осад фундаменту, залежне від конструктивної схеми.Полная осаду грунтів основи визначається методом пошарового підсумовування за формулою: Де: = 0, 8 - безрозмірний коефіцієнт; - середнє значення додаткового вертикального нормального напруження в i-тому шарі грунту, кН / м2; - товщина i-го елементарного шару грунту; - Модуль деформації i-го шару грунту, кПа; - число елементарних з Лоєв, шт.Дополнітельное вертикальне напруга на глибині z від поверхні: Де: - коефіцієнт, що залежить від форми фундаменту, співвідношення його сторін і відносної глибини (табл.1 СНиП 2.02.01-83): де: - ширина фундаменту, м; - додаткове вертикальне тиск на підставу: додаткове вертикальне тиск на площині підошви фундаменту: де: P - середній тиск під підошвою фундаменту, кН / м2; - питома вага грунту, що лежить вище підошви фундаменту, кН / м3; - глибина закладення фундаменту, м. вертикальне напруга від власної ваги грунт на рівні підошви фундаменту: Де: - питома вага грунту, розташований вище підошви фундаменту. Нижню межу стисливої товщі основи приймаємо на глибині z = Hc, де виконується умова: де: - додаткове вертикальне напруга; - вертикальне напруження від власної ваги грунту. ξ кН / м2 м001,00028000.41,3940,97628186.361186.859189.1570.0080,82.7880,87528201.026167.522177,1910.0071,24,1820,73628215.691140.910154,2160,0061,65,5760,60828230.356116.404128,6570,0052,06,970, 49728245.02095.152105,7780,0042,48,3640,41428259.68579.26287,2070,0032,89,7580,34428274.35065.86072,5610,0033,211,1520,28928289.01555.33060,5950,002Всего: 0,039кПаУсловіе виполняется.Осадка фундаменту мілкого закладення S = 3,9 cм, що менше гранично допустимого значення Su≤7,64 см.Ніжнюю кордон стиснутої товщини приймаємо Hc = 10,881 м.
|
