Фундамент промежуточной опоры моста

пз фундаменты.doc

Министерство образования и науки
Российской Федерации
Санкт – Петербургский государственный архитектурно-строительный
Факультет безотрывных форм обучения
Основания и фундаменты
«Фундамент промежуточной опоры моста»
Курсовой проект защищен с оценкой:
Введение-----------------------------------------------------------------------------------------3
Исходные данные-----------------------------------------------------------------------------4
Оценка инженерно-геологических условий------------------------------------------5
Оценка величины нагрузок на фундамент опоры----------------------------------10
Проектирование фундамента на естественном основании---------------------11
1. Выбор глубины заложения--------------------------------------------------------------13
2. Определение размеров фундамента мелкого заложения--------------------14
3. Определение объема и веса фундамента------------------------------------------16
4. Определение объема и веса грунта лежащего на уступах фундамента--16
5. Проверка несущей способности основания под подошвой фундамента-17
6. Проверка несущей способности подстилающего слоя грунта---------------18
7. Проверка фундамента мелкого заложения на устойчивость-----------------18
8. Определение осадки фундамента мелкого заложения------------------------20
9. Проверка положения равнодействующей активных сил в фундаменте
мелкого заложения------------------------------------------------------------------------------23
Проектирование свайного фундамента------------------------------------------------23
1. Выбор варианта свайного фундамента----------------------------------------------24
2. Определение расчетной нагрузки на одиночную сваю------------------------25
3. Проверка несущей способности сваи по материалу----------------------------27
4. Определение размера ростверка и количества свай---------------------------27
5. Конструирование ростверка и уточнение количества свай-------------------28
6. Расчет фундамента с низким ростверком------------------------------------------30
Cписок использованной литературы------------------------------------------------------33
Для разработки курсового проекта по основаниям и фундаментам предусматривается следующий тип сооружения -мост балочного типа .
В зависимости от геологических условий строительной площадки курсовой проект разрабатывается в двух вариантах:
-й – фундамент мелкого заложения на естественном или искусственном основании при наличии прочных грунтов;
-й – свайный фундамент при наличии слабых грунтов на площадке строительства.
Исходными данными для выполнения курсового проекта являются:
)Грунтовые условия строительной площадки представленные буровыми колонками с характеристикой физических и механических свойств грунтов полученных по результатам лабораторных испытаний.
)Схема несущей части сооружения (общий вид планы и разрезы) со всеми необходимыми для выполнения проекта размерами с указанием района строительства.
Выполнение варианта фундаментов мелкого заложения рекомендуется производить в следующей последовательности: определить виды грунтов слагающих площадку строительства и оценить их физико-механические свойства; выбрать глубину заложения фундаментов и определить соответственно расчетные давления или условные расчетные сопротивления оснований; произвести расчет нагрузок действующих на фундаменты; выбрать тип фундамента и определить его размеры исходя из уточненного расчетного давления; построить эпюры распределения напряжений ниже подошвы фундамента и определить сжимаемую (активную) зону грунта; вычислить вероятную осадку фундамента рассчитать (если требуется) устойчивость фундамента на сдвиг и опрокидывание; наметить схему и порядок производства работ по устройству) фундаментов и произвести основные расчеты связанные с креплением котлованов устройством шпунтовых стенок водопонижением и т.д.; выполнить рабочие чертежи фундаментов и показать схему производства работ.
Расчет свайного фундамента выполняется в следующем порядке: исходя из геологических условий площадки строительства выбрать тип сечение и длину сваи; определить расчетную нагрузку допускаемую на сваю; вычислить количество свай распределить их в плане установить размеры ростверка; назначить сечение ростверка и произвести его расчет; проверить усилие в сваях определить отказ сваи; вычислить осадку свайного фундамента; выполнить рабочие чертежи фундаментов.
Исходные данные для проектирования фундамента промежуточной опоры моста.
Длина пролёта моста: L1=180 м L2=220 м;
Высота опоры до цоколя: Н=63 м;
Усилие с левого пролёта: N1=8770*19=16663 кН;
Усилие с правого пролёта: N2=9680*19=18392 кН;
Вес опоры: N3=124*19=2356 кН;
Горизонтальное усилие действующее вдоль моста: S1=110*19=209 кН;
Горизонтальное усилие действующее поперек моста (ветер лед): S2=530*19=1007 кН;
Высота цокольной части: h=10 м;
Эксцентриситет приложения нагрузки с пролета относительно центральной оси опоры: а=05 м;
Длина подошвы фундамента: Аоп=60 м;
Ширина подошвы фундамента: Воп=15м.
Оценка инженерно-геологических и гидрологических условий.
Вариант геологических условий №9
Группы предельного состояния
- удельный вес грунта
= 169*98=1656 кНм3 где g = 98 мc2 – ускорение свободного падения; р – плотность грунта;
- удельный вес твердых частиц грунта
=269*98=2636 кНм3 где Рs – плотность твердых частиц грунта;
- коэффициент пористости грунта
=(269169)*(1+012)-1=078
- степень влажности грунта
- число пластичности
= 014-008=006 где WL – влажность на границе текучести; WP – влажность на границе пластичности;
- показатель текучести
=(012-008)(014-008)=067
- вес грунта с учетом взвешивающего действия воды
=98*(269-10)(1+078)=93 кНм3
В задании приведены нормативные значения механических характеристик
Расчетные значения грунта для расчетов по I предельному состоянию
определяются путем ввода коэффициента надежности.
= 196*98=192 кНм3 где g = 98 мc2 – ускорение свободного падения; р – плотность грунта;
=263*98=258 кНм3 где Рs – плотность твердых частиц грунта;
=(263196)*(1+025)-1=068
- число пластичности для песка не определяется
- показатель текучести для песка не определяется
=98*(263-10)(1+068)=951 кНм3
= 189*98=185 кНм3 где g = 98 мc2 – ускорение свободного падения; р – плотность грунта;
=272*98=267 кНм3 где Рs – плотность твердых частиц грунта;
=(272189)*(1+026)-1=081
= 037-024=013 где WL – влажность на границе текучести; WP – влажность на границе пластичности;
=(026-024)(037-024)=015
=98*(272-10)(1+081)=93 кНм3
= 199*98=1950 кНм3 где g = 98 мc2 – ускорение свободного падения; р – плотность грунта;
=278*98=2724 кНм3 где Рs – плотность твердых частиц грунта;
=(278199)*(1+024)-1=073
= 044-017=027 где WL – влажность на границе текучести; WP – влажность на границе пластичности;
=(024-017)(044-017)=026
=98*(278-10)(1+073)=101 кНм3
Оценка величины нагрузок на фундамент опоры.
Нагрузки которые действуют на конструкции сооружений в гидротехническом строительстве подразделяются на постоянные и временные (длительно действующие кратковременные и особые). Постоянные нагрузки включают собственный вес конструкции давление от веса грунта и воды длительные нагрузки - вес оборудования емкостей и жидкости в них горизонтальная нагрузка от льда а кратковременные нагрузки - давление ветра нагрузки от транспорта веса людей.
Нагрузки и воздействия при расчетах фундаментов определяются
по СНиП 2.05.03–84*.
Для расчета фундамента по деформациям (осадка опоры расчетное со-
противление грунта) используются нормативные нагрузки.
- суммарное нормативное значение вертикальной нагрузки
= N1 + N2 + N3 =16663+18392+2356 =37411 кН
Моменты возникающие по обрезу фундамента от приведенных усилий
- момент от эксцентриситета
= (N1 – N2) *a=(16663-18392)*05=8645 кН
- момент от горизонтального усилия вдоль пролета
= S1 (H + h)= 209 *(63+10)=15257 кНм
- момент от горизонтального усилия поперек пролета
= S2*h =1007*10=1007 кНм
- суммарный момент вдоль пролета
= + =8645+15257=23902 кНм
- суммарный момент поперек пролета
Для расчета фундамента по несущей способности (несущая способность
сваи устойчивость опоры от сдвига и опрокидывания) используются расчетные усилия. Для перехода от нормативных нагрузок к расчетным нагрузкам I группы предельных состояний допускается использовать усредненный коэффициент надежности по нагрузке =12.
Проектирование фундамента на естественном основании
При проектировании оснований и фундаментов всегда можно предложить ряд вариантов конструктивных решений.
На основе технико-экономических сравнений следует выбрать наиболее экономичный вариант. При этом система основания и принятые размеры подошвы фундамента должны удовлетворять следующим требованиям:
- среднее давление по подошве не должно превышать расчетного сопротивления грунта;
- краевое давление не должно превосходить 1.2 расчетного сопротивления грунта;
- деформации основания не более предельных величин;
- основание устойчиво;
- фундамент имеет необходимую прочность.
Для выполнения этих требований рекомендуется следующий порядок расчета:
выбор глубины заложения;
определение размеров фундамента мелкого заложения;
определение объема и веса фундамента;
определение объёма и веса грунта лежащего на уступах фундамента;
проверка несущей способности основания под подошвой фундамента;
проверка несущей способности подстилающего слоя грунта;
проверка фундамента мелкого заложения на устойчивость;
определение осадки фундамента мелкого заложения;
проверка положения равнодействующей активных сил в фундаменте мелкого заложения.
1. Выбор глубины заложения
При выборе глубины заложения фундаментов решается вопрос о несущем слое грунта и типе основания. На выбор глубины заложения фундаментов влияют три фактора: инженерно-геологические условия площадки; климатические особенности местности и их воздействие на верхние слои грунта; конструктивные особенности сооружения.
Конструкция фундамента мелкого заложения определяется главным образом глубиной его заложения и размерами в уровне обреза и подошвы. Глубину заложения назначают с учетом гидрогеологических условий. Наименьшая глубина заложения зависит от глубины промерзания грунтов и их размыва поверхностными водами.
В пучинистых грунтах к которым относятся все грунты кроме скальных крупнообломочных с песчаным заполнением песков гравелистых крупных и средней крупности глубина заложения фундаментов искусственных сооружений должна быть больше расчетной глубины промерзания на 025 м. Расчетная глубина промерзания грунтов определяется согласно СП 50.101.2004 п. 12.2.
Фундаменты опор мостов недопустимо опирать на просадочные и заторфо-ванные грунты а также на глины и суглинки с показателем текучести IL > 05. Такие грунты необходимо проходить опирая подошву фундаментов на нижерасположенные более прочные грунты с залеганием в них подошвы фундамента.
В непучинистых грунтах кроме скальных глубина заложения фундаментов должна быть не менее 1 м считая от дневной поверхности грунта или дна водотока. В скальные породы фундамент заглубляют в прочные слои способные воспринимать давления от сооружения не менее чем на 01 м. При возможности размыва фундаменты должны быть заглублены ниже дна реки после размыва у данной опоры не менее чем на 25 м.
Обрез фундаментов на поймах рек располагают на уровне дневной поверхности грунта (после размыва) а в руслах рек – на 05 м ниже низкого уровня меженных вод и не выше нижней поверхности льда в реке плюс 025 м; в судоходных пролетах должны быть обеспечены глубины для прохода судов около опор.
В несущий слой грунта подошва фундамента должна быть заглублена не менее чем на 05 м. Для опор возводимых на суше обрез фундамента назначают на 02–04 м ниже поверхности грунта.
Подошву фундамента размещаем в третьем слое суглинке.
Отметка подошвы фундамента -46 м.
Отметка обреза фундамента -1.00 м.
2. Определение размеров фундамента мелкого заложения
Размеры фундамента в уровне его подошвы определяют в зависимости от
величины передаваемых нагрузок и физико-механических свойств грунта основания.
После назначения глубины заложения подошвы фундамента и отметки его
обреза конструктивную площадь фундамента определяют по формуле
=(60+2*36*05773)*(15+2*36*05773)=5814м2
где А и B – длина и ширина опоры по обрезу фундамента м; Ап и Bп – длина
и ширина подошвы фундамента м; hф – высота фундамента м; «a» – угол развития фундамента.
Чтобы в теле фундамента возникали преимущественно сжимающие
напряжения угол «a» принимают в пределах 30-35 градусов принимаем 30 градусов.
Фундаменты под массивные опоры мостов обычно сооружают ступенчатыми.
Принимаем высоту ступени hст =12м.
ширину ступени bст =07м.
Класс бетона для монолитных фундаментов не ниже В20 для сборных – В25
при этом используется гидротехнический бетон.
Задавшись высотами ступеней фундамента hст так чтобы в высоте фундамента hф укладывалось целое число ступеней (высота ступени может быть одинаковой или различной) можно определить ширину каждой ступени по формуле:
bст= hст*tg а= 12*05773=07 м
Количество ступеней в фундаменте принимается 3.
Полученная для данного сооружения площадь подошвы фундамента мостовой опоры должна быть проверена расчетом. Площадь подошвы фундамента необходимую по расчету определяют по формуле центрального сжатия исходя из условия обеспечения несущей способности основания под подошвой фундамента:
Расчетное сопротивление основания из нескального грунта осевому сжатию
R кПа (тсм2) под подошвой фундамента мелкого заложения следует определять по формуле
=17*(265*(1+004(57-2))+20*20*(46-3))=6260 кПа
где R0 – условное сопротивление грунта (суглинок) 265 кПа принимаемое по табл. 1–3 из прил. 24 СНиП 2.05.03-84*. Bп– ширина (меньшая сторона или диаметр) подошвы фундамента м; при ширине более 6 м принимается 6 м; df – глубина заложения подошвы фундамента 46 м; J – усредненное по слоям расчетное значение удельного веса грунта расположенного выше подошвы фундамента вычисленное без учета взвешивающего действия воды; допускается принимать J = 20 кНм3; k1=004 k2=20 (суглинок) принимаем по табл. 4 из прил. 24 СНиП 2.05.03-84*;
Определяем Р- среднее давление подошвы фундамента на основание
Р =R где =14 – коэффициент надёжности по грунту;
Площадь подошвы фундамента необходимую по расчету при назначенной
глубине заложения и найденному значению Р уточняют по формуле
=44893(4471 -20*46+10*36)=83 м2
так как расчётная площадь получилась меньше конструктивной то размеры фундамента принимаем окончательно из расчёта конструктивной площади фундамента.
3. Определение объема и веса фундамента
Определив все размеры фундамента вычисляют его собственный вес
Vф = [bп lп + (bп – 2bст) (lп – 2bст) + (bп – 4bст) (lп – 4bст)] hст=(102*57+(102-2*07)*(57-2*07)+(102-4*07)*(57-4*07))*12=1409 м3
где bп и hст и bст – высота и ширина; ступени фундамента при одинаковых размерах ступени м; hст1 hст2 hст3 hст4 –высота ступеней фундамента (нумерация ступеней начинается от подошвы фундамента) м; bст1 bст2 bст3 – ширина ступеней фундамента м.
NфII = Vф*Jб=1409*24=33816 кН
NфI = Jf * NфII =33816*12=40579 кН
где Vф – объем фундамента; Jб = 24 кНм3 – удельный вес бетона; Jf = 12 – коэффициент надежности по нагрузке.
Если фундамент находится в зоне действия грунтовых вод необходимо производить расчет веса фундамента с учетом взвешивающего действия воды.
4. Определение объема и веса грунта лежащего
на уступах фундамента
Вес грунта определяют по формуле
=774*((93*3+951*10+168)46)=774*103=7972 кН
где Vгр – объем грунта лежащего на ступенях фундамента м3;
Gгр – удельный вес грунта расположенного выше подошвы фундамента кНм3; если фундамент заложен в нескольких грунтах то принимается средний вес грунта; Jf = 12 – коэффициент надежности по нагрузке.
=102*57*46-1409-(5814-6*15)*(46-36)=
bп lп df– соответственно ширина длина подошвы фундамента и глубина
заложения подошвы фундамента м; Vф – объем фундамента м3; Aоп – площадь опоры расположенной ниже поверхности земли м2; hф – высота фундамента м.
5 Проверка несущей способности основания
под подошвой фундамента
При проектировании внецентренно нагруженных фундаментов принимают что реактивное давление распределяется по подошве жестких фундаментов
по линейному закону а его максимальное значение определяют по формуле
= + + ≤ = 1668 4471 кПа
где Aф – площадь подошвы фундамента м2;
Jc – коэффициент условий работы принимаемый равным 10. Jп – коэффициент надёжности по назначению сооружения 14.
6 Проверка несущей способности подстилающего слоя
Проверку производят по формуле:
γ*(d+zi)+α*(P-γ*df)≤Rγn = 1962*(46+74) + 0339*(4471 -1962*46) =3564кПа где
P – среднее давление на грунт действующее по подошве фундамента кПа;
γ – среднее значение расчётного удельного веса грунта над кровлей проверяемого подстилающего слоя допускается принимать γ=1962 кНм3
zi– расстояние от подошвы фундамента до кровли проверяемого подстилающего слоя
α – коэффициент принимаемый по прил. 26 СНиП 2.05.03-84 в зависимости от соотношений
ab =102 57 =18 и zib = 7457 =13 α=0339
R – расчётное сопротивление грунта
*(221*(1+004(57-2))+20*20*(46-3))= 5401кПа (кНм2)
Rγn = 540114 =3858 кПа где γn =14 – коэффициент надёжности
64 ≤3858 - условие выполняется.
7 Проверка фундамента мелкого заложения на устойчивость
При расчете фундаментов опор мостов на устойчивость против сдвига по
основанию сила Sr стремится сдвинуть фундамент а сила его трения о грунт Qz (по подошве фундамента) сопротивляется сдвигу.
=44893+40579+9566 =95038 кН суммарная внешняя нагрузка от веса пролетных строений опоры фундамента и грунта лежащего на его уступах;
– коэффициент трения фундамента по грунту.
При расчете фундаментов мелкого заложения на сдвиг по подошве необходимо принимать следующие значения коэффициентов трения о поверхность:
суглинков и супесей 030;
гравийных и галечниковых грунтов 050;
скальных грунтов с неомыливающейся поверхностью 060.
Устойчивость фундамента против сдвига следует:
=1216 (0911)* 28511 =23327 кН – сдвига не будет.
Sr = S1 + S2 =209 +1007 = 1216кН
где Sr – сдвигающая сила равная сумме проекций сдвигающих сил на направление возможного сдвига;
Sz – удерживающая сила равная сумме проекций удерживающих сил на направление возможного сдвига; m – коэффициент условий работы
принимаемый равным 09; Jn – коэффициент надежности по назначению
принимаемый равным 11 при расчете в стадии постоянной эксплуатации и 10 при расчетах в стадии строительства.
Расчет фундамента на опрокидывание производят по формуле:
=40764 (0911)*760304 = 62207 кНм – опрокидываия не будет.
Mz=*e= 95038 *08=760304 кНм
Mu= Mx1 + My1 =2868 +12084 =40764 кНм
где Mu – момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота (опрокидывания) конструкции проходящей по крайним точкам опирания; Mz – момент удерживающих сил относительно той же оси; m – коэффициент условий работы принимаемый при проверке фундаментов на нескальных основаниях равным 08; Jn – коэффициент надежности по назначению принимаемый равным 11 при расчете в стадии постоянной эксплуатации.
8 Определение осадки фундамента мелкого заложения
Для обеспечения нормальных условий эксплуатации мостов осадки их фундаментов не должны превышать значений установленных в СНиП 2.05.03-84* и СП 50.101.2004 . Допускаемые предельные смещения см не должны превышать при L=25м :
) полная равномерная осадка опоры – 15 √L =75 см
) разность полных осадок смежных опор – 075 √L =375 см
) горизонтальное смещение верха опоры – 05 √L =25 см
Осадка вычисляется по формуле:
где b - безразмерный коэффициент равный 08;
n – число слоев на которые разбита сжимаемая толща.
Определение осадки основании
Для выполнения расчета разбиваем массив грунта на слои hi ≤ 04*bп = 04*5.7=23 м.
Дополнительные вертикальные напряжения на глубине Z:
zp=α*P0 где - α коэффициент принимаемый по таблице 56 СП 50-101-2004;
P0 - дополнительное вертикальное давление на основание:
P0 = P – zg0=1192 кПа
Здесь P – среднее давление под подошвой фундамента;
При определении Qzg по кровле водоупорного слоя грунта (все глины
и суглинки с IL 05) следует добавлять давление воды расположенной выше рассматриваемой глубины слоя:
zg0 - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента.
zg0 = γsw* df=((93*3+951*1+168*06)46)*46=103*46=474 кПа
где γsw- удельный вес грунта во взвешенном состоянии выше подошвы фундамента;
df – глубина заложения подошвы фундамента.
zp = α * P0 – дополнительные вертикальные напряжения.
В результате расчетов установлено: суммарная величина осадки S=23 см меньше предельной Su.
условие S Su соблюдается.
≤ 25; 23 ≤ 375; 23 ≤ 75 - условие выполняется.
Т.к. условие выполняется то площадь опоры и глубину заложения фундамента увеличивать не требуется.
9 Проверка положения равнодействующей активных сил в фундаменте мелкого заложения.
Положение равнодействующей определяется относительным эксцентриситетом e0r:
rx = WA = 552 (102*57) = 095
ry = WA = 988(102*57) = 17
e0x = 2868 44893 = 0063
e0y = 1208444893 = 0027
e0xr = 0063095 =0066 10
e0yr = 002717 = 0016 10
Условие выполнено – наибольший относительный эксцентриситет не превышает e0 r = 1.
Проектирование свайного фундамента.
Расчет свайных фундаментов производится в такой последовательности:
а) определяются нагрузки на обрез фундамента и оцениваются инженерно-геологические условия строительной площадки;
б) определяется глубина заложения ростверка;
в) выбираются вид материал и размеры сваи;
г) определяется расчетная нагрузка допускаемая на сваю из условия работы сваи по грунту и материалу;
д) определяется приближенно вес ростверка;
е) определяется количество свай в кусте;
ж) конструируется ростверк;
з) производится проверка свайного фундамента по I группе предельных состояний (прочности свай и ростверка несущей способности и устойчивости грунта
и) выполняется расчет по II группе предельных состояний (определяются осадка и горизонтальное смещение свайного фундамента).
1 Выбор варианта свайного фундамента.
Расчет варианта сваи необходимо начинать с составления расчетной схемы где изображается геологический разрез (грунтовая колонка) с отметками границ грунтовых слоев отметкой линии размыва уровня грунтовых вод (горизонта меженных вод). На геологическом разрезе размещается свая указываются отметки ее острия и подошвы ростверка. На основании анализа инженерно-геологических условий выбираются несущий слой вид и размеры сваи.
К сваям-стойкам следует относить сваи всех видов опирающиеся на скальные грунты а забивные сваи кроме того на малосжимаемые грунты. Малосжимаемыми грунтами являются крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем средней плотности и плотным а также глины твердой консистенции в водонасыщенном состоянии с модулем деформации Е = 50 МПа.
К висячим сваям следует относить сваи всех видов опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунты основания боковой поверхностью и нижним концом.
Глубина заложения ростверка назначается исходя из следующих факторов:
а) расчетной глубины промерзания грунта (для пучинистых грунтов);
б) размеров самого ростверка;
в) глубины размыва дна водотока;
г) отметки меженных вод;
д) отметки нижней кромки льда при низком ледоставе.
Рабочая высота ростверка h0 определяется из габаритов пирамиды продавливания от реакции сваи. В мостовых опорах высота ростверка обычно принимается конструктивно.
2 Определение расчётной нагрузки на одиночную сваю.
Одиночную сваю в составе фундамента и вне его по несущей способности грунта основания следует рассчитывать исходя из условия:
где = 14 - коэффициент надёжности N – расчётная нагрузка передаваемая на сваю.
Несущую способность Fd кН забивной сваи сваи-оболочки набивной и буровой свай опирающихся на скальный грунт а также забивной сваи опирающейся на малосжимаемый грунт следует определять по формуле
где γc – коэффициент условий работы сваи в грунте принимаемый равным 1;
R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи-стойки кПа;
А – площадь опирания сваи на грунт м2.
Несущую способность Fd кН висячей сваи следует определять как сумму ра-счетных сопротивлений грунтов основания под нижним концом сваи и на ее боковой поверхности по формуле:
γc – коэффициент условий работы сваи в грунте γc = 1;
R – расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи R =4100 кПа (табл. 7.1 СП 50.102.2003);
U – наружный периметр поперечного сечения сваи. U = 16 м;
fi – расчетное сопротивление i-ого слоя грунта по боковой поверхности сваи
(табл. 7.2 СП 50.102.2003);
γсR и γcf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и по боковой поверхности сваи учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления γсR = γcf = 10
А – площадь опирания сваи на грунт (площадь проекции подошвы на плоскость перпендикулярную оси ствола сваи) А=042=016 м2.
Fd = 1*(1*4100*016+16*55045) = 15367 кН
3 Проверка несущей способности сваи по материалу.
Проверка выполняется только для свай стоек основанием которых являются мало сжимаемые и скальные грунты.
4 Определение размера ростверка и количества свай.
Исходя из найденной величины N и условия (конструктивного) размещения свай в ростверке находятся:
) условное давление под подошвой ростверка кПа
где d – размер поперечного сечения сваи м.
) площадь ростверка м2
Где – расчетная нагрузка I группы предельных состояний по обрезу фундамента кН;
γf = 11 – коэффициент надежности по нагрузке;
= 22 кНм3 – осредненный удельный вес материала ростверка и грунта на обрезах;
dp – глубина заложения ростверка м.
) приближенный вес ростверка кН
= 11*22*35*66 =55902 кН
) количество свай шт
– расчетная нагрузка действующая по обрезу фундамента;
– ориентировочный вес ростверка;
= 14 – коэффициент учитывающий действие момента.
n=1.4*(+55902)10977=64=8 шт
Примем 8 сваи для равномерной нагрузки ростверка и симметричности размещения их в конструкции ростверка.
5 Конструирование ростверка и уточнение количества свай.
На мелководье и суходоле более рационально устройство фундамента с низкими ростверками а при глубине воды превышающей 4 м – фундамента с высокими свайными ростверками.
Глубина заложения подошвы низкого ростверка в русле водотока назначается ниже уровня местного размыва.
Подошва высокого свайного ростверка должна располагаться не менее чем на 25 см глубже нижней кромки льда при низком ледоставе.
Обрез как высокого так и низкого ростверков – располагаться не менее чем на 50 см ниже горизонта меженных вод.
Когда ростверк частично заглублен в грунт вид ростверка (высокий низкий) может быть установлен по формуле
hmin ≥ tg (45 - φ 2) * √ S1 b*γsw где
S1 – расчетная горизонтальная нагрузка;
φ – расчетный угол внутреннего трения грунта выше подошвы ростверка;
b – длина боковой грани подошвы ростверка перпендикулярной к линии действия силы
γsw – объемный вес грунта выше подошвы ростверка.
Если условие соблюдается то ростверк рассматривается как низкий если нет – высокий.
Высота ростверка h устанавливается не менее 20–25 м (не считая слоя под-водного бетона) и зависит от его размеров в плане. Эта высота складывается из величины необходимой для заделки голов свай в ростверк.
tg (45 – 2912) * √ 209 (15*951) = 0588*121 = 071 м.
hmin ≥ 071 м – условие выполняется принимаем ростверк низким.
Принимаем высоту ростверка – h = 25 метра.
Сваи должны быть заделаны в ростверк на длину определяемую расчетом и принимаемую не менее половины периметра призматических свай и 12 м – для свай диаметром 06 м и более.
Принимаем высоту заделки голов свай в ростверк 08 м.
Минимальные размеры ростверка в уровне обреза bmin назначают с учетом возможных погрешностей разбивки и возведения фундамента исходя из размеров над фундаментной части опоры b0 a0:
bmin = Bo+2C =15+2*02=19 м
amin = Ao+2C = 6+2*02=64 м где С–выступ ростверка за грань опоры 02 м.
Наибольшие размеры подошвы которые может иметь ростверк в плане при конструктивном армировании следующие:
a = a0 + 2 h * tg α где α – угол распределения напряжений в бетоне принимаемый равным 30º.
b = 1.5 + 2*25*tg30 = 44м
a = 6 + 2*25*tg30 = 89 м
При проектировании высокого ростверка боковые грани его обычно делают вертикальными; низкие ростверки могут выполняться с уступами. В плане очертание подошвы ростверка назначают прямоугольным или подобным форме сечения опоры в уровне обреза.
Сваи размещают в плане рядами или в шахматном порядке.
Минимальный шаг свай в ростверке если d – сторона или диаметр сваи для забивных или буровых свай принимается следующим:
d – для висячих свай.
Максимальный шаг свай в ростверке не должен превышать 6 d.
6 Расчёт фундамента с низким ростверком.
При расчете свайных фундаментов с низким ростверком определяют лишь продольные силы в сваях (оболочках) пользуясь формулой сопротивления материалов для случаев внецентренного сжатия сечения.
Ростверки вместе с расположенной на них верхней частью как правило представляют собой жесткие конструкции деформациями которых можно пренебречь. В связи с этим ростверки мостовых опор обычно считают бесконечно жесткими что существенно упрощает расчёты.
Продольную силу крайней сваи находят по формуле внецентренного сжатия
Xi и Yi – расстояние от центра тяжести сечения каждой сваи в ростверке (i – сваи) до главных осей м.
= 11*22*35*2*68 =98736 кН
977 кН > 7500 кН – условие выполняется
Продольные силы в сваях меньше чем расчетная нагрузка на одиночную сваю осадки ростверка не будет.
Cписок использованной литературы.
Далматов Б. И. «Механика грунтов основания и фундаменты» - Л.: 1988 г.
Костерин Э.В. «Основания и фундаменты» М: Высшая школа 1990 г.
«Методические указания по выполнению курсовой работы» СПб 2009 г.
СНиП 2.02.01 – 83 «Основания зданий и сооружений»
СНиП 2.05.03 – 84 «Мосты и трубы»

чертеж вариант 26.dwg