Условия проектирования жесткого фундамента

Проектирование жесткого фундамента мелкого заложения.

На тему: Проектирование фундамента под промежуточную опору автодорожного моста

Выполнил ст. гр. 2-МТ-III

Хожагельдыев О. М

Оценка инженерно-геологических условий, составление заключения о строительных свойствах грунтов основания.

Инженерно-геологические условия оцениваются по физико-механическим характеристикам. Для выявления слоя грунта, пригодного в качестве несущего, производится по заданным нормативным характеристикам определение их расчетных значений для 1 и 2 предельных состояний, а так же вычисление дополнительных величин, позволяющих оценить качество грунта.

Слой №1

Песок мелкий , мощность слоя 10 м

W = 0.23; Е = 24 МПа

Слой №2

песок средней крупности , мощность слоя 20 м

W = 0.23; Е = 33 МПа

Слой №3

песок крупный , мощность слоя 10 м

W = 0.23; Е = 35МПа

Определение расчетных прочностных параметров для расчета по первому предельному состоянию (по несущей способности).

2) Угол внутреннего трения:

Определение расчетных прочностных параметров для расчета по второму предельному состоянию (по деформации).

2) Угол внутреннего трения:

Согласно СНиП «Мосты и трубы» значение удельного веса грунта выше подошвы фундамента принимаем 19,62 кН/м 3.

Вычислим дополнительные физические характеристики по заданным.

1) Удельный вес скелета грунта:

g_d I = g I / (1 + W I ) = 19.0 / (1 + 0.23) = 15.45 кН/м 3

g_d II = g II / (1 + W II ) = 19.0 / (1 + 0.23) = 15.45 кН/м 3

g_d III = g III / (1 + W III ) = 20.5 / (1 + 0.23) = 16.67 кН/м 3

2) Коэффициент пористости:

e I = (g_s I — g_d I ) / g_d I = (26.6 – 15.45) / 15.45= 0.722

e II = (g_s II — g_d II ) / g_d II = (26.6 – 15.45) / 15.45 = 0.722

e III = (g_s III — g_d III ) / g_d III = (26.5 – 16.67) / 16.67 = 0.590

3) Пористость:

Содержание объема пор в единице объема грунта.

n I = e I / (1 + e I ) = 0.722 / ( 1 + 0.722) = 0.419

n II = e II / (1 + e II ) = 0.722 / ( 1 + 0.722) = 0.419

n III = e III / (1+e III ) = 0.590 / (1 + 0.590) = 0.371

4) Удельный вес с учетом взвешивающего действия воды:

g_sb I = (1 – n I )( g_s I – g_w I ) = (1 – 0.419)(26.6 – 10) = 9.645кН/м 3

g_sb II = (1 – n II )( g_s II – g_w II ) = (1 – 0.419)(26.6 – 10) = 9.645 кН/м 3

g_sb III = (1 – n III )( g_s III – g_w III ) = (1 – 0.371)(26.5 – 10) = 10.378 кН/м 3

5) Число пластичности:

Показатель текучести

7) Влажность при полном водонасыщении грунта:

W_sat I = e I * g_w I / g_s I = 0.722 *10 / 26.6 = 0.271

W_sat II = e II *g_w II / g_s II = 0.722 *10 / 26.6 = 0.271

W_sat III = e III * g_w III / g_s III = 0.590 * 10 / 26.5 = 0.222

8) Степень влажности:

S_r I = W I / W_sat I = 0.23 / 0.271 = 0.848 – грунт насыщен водой

S_r II = W II / W_sat II = 0.23 / 0.271= 0.848 – грунт насыщен водой

S_r III = W III / W_sat III = 0.23 / 0.222 = 1.036 – грунт насыщен водой

0,8 I = 24 МПа, грунт слабосжимаемый

E II = 33 МПа, грунт слабосжимаемый

E III = 35 МПа, грунт слабосжимаемый

10) Оценка прочности слоев основания:

По СНиПу «Мосты и трубы» таблица 2 приложение 24 определяем.

Расчетные физико – механические параметры грунтового основания:

№ слоя	Грунт	γ_II	γ_SB	φ_I	φ_II	c_I	c_II	E	R
кH/м3	кH/м3	кПа	кПа	МПа	кПа
Песок мелкий	19.0	9.645
песок средней крупности	19.0	9.645			—	—
песок крупный	20.5	10.378			—	—

Оценка качества отдельных слоев грунта основания:

1).Песок мелкий, насыщенный водой, грунт слабосжимаемый – пригоден в качестве естественного основания;

2).песок средней крупности, насыщенный водой, грунт слабосжимаемый – пригоден в качестве естественного основания;

3).песок крупный, насыщенный водой, грунт слабосжимаемый — пригоден в качестве естественного основания;

Проектирование жесткого фундамента мелкого заложения.

К фундаментам мелкого заложения относятся те, соотношения глубины заложения и ширины подошвы которых d/b не превышает 2….2.5, а глубина заложения обычно не превышает 6м. Фундаменты мелкого заложения возводятся в котлованах, открытых на полную глубину с поверхности грунта; при их расчете не учитывается сопротивление по боковым поверхностям. Расчет ведется в соответствии с указаниями СНиП 2.05.03.-84 (с учетом СНиП 2.02.01.-83).

3.1 Определение глубины заложения фундамента.

Глубина заложения d принимается максимальной из условия выполнения следующих параметров:

1. Фундамент должен быть заглублен в несущий слой не менее чем на 0,5м, поскольку, поверхность последнего может быть неровной.

2. При наличии размыва грунта у проектируемой опоры глубина заложения подошвы фундамента должна быть не менее чем на 2,5 м ниже его отметки, а при отсутствии размыва – не менее чем на 1 м ниже поверхности грунта.

3.2. Определение размеров фундамента из конструктивных требований.

Минимальные размеры подошвы фундамента при c_y=0.3 м (c_y – вылет обреза фундамента за колонну) примем равными:

Максимальные размеры подошвы фундамента найдем исходя из условия обеспечения

3.3.Определение размеров подошвы фундамента из условий прочности грунта.

а).Находим R – расчетное сопротивление грунта осевому сжатию:

R при b = b_min, R =147 кПа, d=3.0 м , γ=19.62, k =0.08, k =2.5,

б).Выбираем максимальную нагрузку:

N =8460 кН,

Определим площадь подошвы:

А= = м ,

где =22.5 кН/м — вес материала фундамента и грунта на уступах,

h=4.5 м – расстояние от дна водоёма до подошвы фундамента.

b= м – ширина подошвы фундамента,

a=b =6.0*1.54=9.26 м – длина подошвы фундамента.

Вес фундамента с учетом взвешивания G_ф :

G_ф= , где =1.1 — коэффициент надежности

Объем грунта на уступах фундамента V_g :

V_g = 10.4*6.6*4.0 – (200.03– 1.8·5.6·1.0) = 274.65 – 190.22 = 84.43 м 3

G_g=

3.5. Проверка давлений на грунт по подошве фундамента.

Определение нагрузок в плоскости подошвы:

1).Вдоль моста – основное сочетание

N 8460 + 3080.49 + 998.77 = 12539.26 кН

520 + 650*5.0=3770 кНм

Вдоль моста – дополнительное сочетание

=7400 + 3080.49 + 998.77 =11479.26 кН

=2100 + 140·5.0= 2800 кНм

2).Поперек моста

=6890 + 3080.49 + 998.77 = 10969.26 кН

=4800 + 950*5.0= 9550 кНм

3).Определим R при b=6.6 м

4).Среднее напряжение по подошве фундамента:

Р= кПа

Источник

Проектирование гибких фундаментов

Фундаменты по характеру работы делятся на жесткие и гибкие. Гибкие фундаменты в основном работают на изгиб. Это сплошные фундаментные плиты, ленточные фундаменты под колонны. Жесткие фундаменты работают на сжатие, изгибающие моменты в них незначительные. При проектировании жестких фундаментов предполагается линейное изменение реактивных давлений. На самом деле эпюра контактивных давлений по подошве фундамента не будет линейной, а будет определяться жесткостью самого фундамента и податливостью грунта основания.

При расчете небольших фундаментов замена реальной эпюры контактивных давлений линейно распределенной не приведет к серьезным погрешностям в определении усилий в фундаменте. Для гибких фундаментов предположение о линейном распределении не допускается, так как вызывает ошибки в изгибающих моментах и силах. Реальные грунтовые условия представляются в виде механической линейно деформированной модели. В зависимости от принятой модели грунтового основания, наибольшее распространение получили следующие гипотезы:

1) теория местных деформаций;

2) теория упругого полупространства;

3) теория линейно деформированного слоя конечной толщины.

1. Теория местных деформаций построена на основе теории Винклера. Гипотеза этой модели заключается в следующем: реакция грунта основания в каждой точке подошвы фундамента прямо пропорциональна осадке этой точки:

— коэффициент упругого сжатия основания;

— осадка в месте определения реакций грунта.

Модель Винклера можно представить как набор несвязанных между собой пружин.

За пределами балки поверхность грунта не деформируется. Такие условия работы не подтверждаются экспериментальными данными, которые показывают, что в реальных условиях оседает не только нагруженная поверхность, но и соседние участки грунта. Эта модель применяется для расчета плит и балок на слабых грунтах, для которых можно не учитывать вне зоны приложения внешней нагрузки или в случае незначительной мощности деформированного грунта, подстилаемого скальным основанием при Н l/16.

2. Теория упругого полупространства. Основание работает как однородное, изотропное, линейно деформированное полупространство. Распределение напряжения описывает точка напряжения для упругого полупространства. Деформированные свойства определяются коэффициентом Пуассона. По этой теории осадка основания происходит не только на участке под гибким фундаментом, но и за его пределами. А область напряжений бесконечна.

Недостатки этого метода: наблюдения показывают, что осадки за пределами фундамента затухают значительно быстрее, чем это происходит согласно теории упругого полупространства.

3. Теория линейно деформированного слоя конечной толщины. Наблюдения за деформациями сооружений показывают, что основные деформации уплотнения происходят в пределах относительно небольшой глубины, ниже которой деформации практически отсутствуют, т.е. в основании деформируется слой грунта, подстилаемый несжимаемым основанием. Поэтому для расчета гибких фундаментов разработана модель линейно деформированного слоя конечной толщины.

Основные трудности при использовании модели: неопределенность сжимаемой толщи, сложное определение деформации.

Данный метод применяется при толщине слоя от Н l/16(теория местных деформаций) до Н 2l (теория упругого полупространства). В этих пределах применяется этот метод.

Источник