Проектирование фундамента глубокого заложения

 

На водотоке, при его глубине до трёх метров, проектируются, как правило, свайные фундаменты с забивными призматическими железобетонными сваями и низкими жёсткими ростверками из монолитного бетона класса не ниже В15.

В курсовой работе, в целях сокращения объёма, рассмотрен расчёт только по первой группе предельных состояний, а именно расчёт по несущей способности грунта основания свай.

Свайные фундаменты и сваи по несущей способности грунтов основания рассчитываются по формуле:

 

N_св £ F_d / g_g = Р,  (4.1)

 

где N_св - расчетная нагрузка, передаваемая на сваю, кН;

F_d - несущая способность сваи (расчётная несущая способность грунта основания одиночной сваи), кН;

g_g - коэффициент надежности по грунту, принимаемый равным 1,4;

Р - расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, кН.

Определение глубины заложения ростверка и его размеров

Минимальная глубина заложения низкого ростверка на водотоке должна быть такой, чтобы его подошва располагалась ниже линии местного размыва грунта. Обрез низкого ростверка располагается так же, как обрез фундамента мелкого заложения (см. п. 3.1.3). 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 и определяется соотношениями (2.5) при замене h_f на h_p.

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

 

3. 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 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 должно быть не менее 4 м.

В курсовой работе рекомендуется принять сваи сплошного сечения с размерами 35´35 см.

 

3. 3 Определение несущей способности сваи

 

Несущую способность F_d висячей забивной сваи сплошного квадратного сечения, работающей на вертикальную нагрузку, следует определять как сумму расчетных сопротивлений грунтов оснований под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле:

 

F_d = RF + uSf_i l _i, (4.2)

 

где R -расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, определяемое; R=1930 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, кПа, f₁₌23;

l _i - толщина i-го слоя грунта (Рис.4.1а), соприкасающегося с боковой поверхностью, м;

Расчетная нагрузка Р, допускаемая на сваю, определяется по формуле (4.1).

 

F_d=1930*0,1225+1,4(1*43+1*43+1*44+1*44+1*47)=545,83кН

Р=545.83/1,4=389.88 кН

Размещение свай под подошвой ростверка

 

Сваи размещаются под подошвой ростверка не менее чем в три ряда, парал-лельных большей стороне фундамента. При этом как количество свай, так и расстояние между осями их крайних рядов должно быть наибольшими, при соблюдении конструктивных требований.

 

3. 5 Определение расчётной нагрузки на сваю

 

Максимальная расчетная нагрузка на сваю (максимально нагруженными, с учётом действия момента, вызываемого горизонтальной продольной нагрузкой от торможения или силы тяги, являются сваи крайних рядов) определяется по формуле:

 

N_св = N / n ± T(h_оп + h_p)y / (Sу_i²), (4.3)

 

где N, Т -соответственно суммарная вертикальная расчётная нагрузка на фундамент уровне подошвы ростверка и горизонтальная продольная расчётная на грузка от торможения или силы тяги, кН;

n -число свай в фундаменте;

у_i - расстояния от главных осей х и у (рис. 4.1б) до оси каждой сваи, м;

у - расстояние от главных осей до оси сваи, для которой вычисляется нагрузка, м.

Суммарная вертикальная расчётная нагрузка на фундамент в уровне подошвы ростверка N определяется по формуле (2.18) с использованием ранее найденных значений G_пр.с., Р и G_оп. Расчётная нагрузка от веса ростверка и грунта на его уступах G_р.гр. определяется по формуле (2.16) или (2.17) с заменой d на d_p (рис.1.2 и рис.1.3). Расчётная нагрузка Т принимается равной её ранее найденному значению по формуле (2.13).

R=510.77 кН;

G_прс=3245 кН

P=3457.44 кН

G_оп=169.17 кН

T =215.13 кН

N=21750.18

n=21750.18/389.88=56

 

N_св=21750.18/66+215.13(6.4+1.7)*1.0/16=129,5 кН;

y = y₂; (Sу_i²) = (y₁)² + (y₂)².

 

Условие (4.1) выполняется и разность между его левой и правой частями не превышает 20%, расчёт свайного фундамента заканчивается.

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.

 

Технико-экономическое сравнение вариантов фундамента

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

Данные для подсчёта объёмов работ принимают по чертежам вариантов фундамента. Единичные стоимости работ можно принимать по действующим нормативам.

 

Наименование работ	Стоимость единицы, руб
Механизированная разработка грунта с водоотливом	31068,704
Сваи железобетонные с забивкой с земли или подмостей	9653,36

 

Вывод: Сравнивая два варианта проектирования фундаментов мелкого и глубокого заложения под промежуточные опоры мостов и учитывая их стоимость и геологические условия, мы пришли к выводу, что более экономичным будет проектирование свайного фундамента.