Расчетная нагрузка приложенная по обрезу фундамента

Сбор нагрузок на фундамент. Расчет конструкции по первой и второй группам предельных состояний , страница 2

k_z – коэффициент, принимаемый равным 1 при b 3 (γ_II = 18,61 кН/м 3 );

b – ширина подошвы фундамента, м;

C_II– расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

d – глубина заложения фундамента, м;

Краевые напряжения под подошвой фундамента вычисляются по формулам:

, где N₀₁ – сумма вертикальных нагрузок в уровне обреза здания, кН;

b– ширина подошвы фундамента, м;

γ_m – усредненное значение удельных весов материалов фундамента и грунта обратной засыпки котлована, кН/м 3 ;

d – глубина заложения фундамента, м.

Для центренно нагруженных фундаментов установлены следующие условия:

;

Вес грунта на обрезе фундамента:

, где G_гр – вес грунта на обрезе фундамента, кН;

γ ’ _I_I – осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы, кН/м 3 .

кН.

Определим ширину подошвы фундамента bпо методу последовательных приближений.

Первое приближение: м;

кПа.

Второе приближение: м;

кПа;

кПа.

Третье приближение: м;

кПа;

кПа.

Четвертое приближение: м;

кПа;

кПа.

Определим ширину подошвы фундамента графическим методом

Рисунок 3.1 – График зависимости Rи P от b

Принимаем в качестве подушки железобетонную плиту Ф 24 шириной b = 2,4 м.

Для плиты шириной b = 2,4 м вычисляем расчетное сопротивление грунта.

кН;

Зная размеры фундамента вычисляем его объем, а также вес грунта на его обрезах и проверяем давление по подошве

, где р– давление под подошвой фундамента, кПа;

N– вертикальная сила, кН;

А_ф – площадь подошвы фундамента, м 2 .

кПа.

Проверяем выполнение условия:

Условие выполняются, недонапряжение составило %.

Окончательно принимаем в качестве подушки фундамента сборную плиту марки Ф 24.

Расчет конструкции по первой и второй группам предельных состояний

Рассчитаем конструкцию фундамента по первой и второй группам предельных состояний. В качестве материала фундамента берем бетон класса В 25. Под подошвой фундамента предусмотрена песчано-гравийная подготовка, поэтому высоту защитного слоя бетона примем равной а = 3,5 см.

Вычислим рабочую высоту сечения по формуле

, где h₀ – рабочая высота сечения, см;

h – высота фундаментной плиты, см;

а – толщина защитного слоя бетона для рабочей арматуры, см.

см.

Определим расчетные нагрузки от веса фундамента и грунта на его обрезах:

Вес 1 м стены фундамента = 53,5 кН.

Вес грунта на обрезе фундамента:

, где – расчетный вес грунта на обрезе фундамента, кН;

G_гр – вес грунта на обрезе фундамента, кН;

кН.

Найдем максимальное давление под подошвой фундамента от действия расчетных нагрузок по формулам:

, где р– давление под подошвой фундамента, кПа;

N– расчетная вертикальная сила, кН;

А_ф – площадь подошвы фундамента, м 2 .

кПа.

Напряжение в грунте под подошвой фундамента у грани стены определим по формуле:

, где p_i – напряжения в любом расчетном сечении подошвы фундамента, кПа;

N– вертикальная сила, кН;

А – площадь подошвы фундамента, м 2 ;

l_i – расстояние от оси фундамента до рассматриваемого сечения, м;

b – ширина фундамента, м.

кПа.

Поперечная сила у грани стены определим по формуле

, где Q_i – поперечная сила в сечении внецентренно нагруженного фундамента, кН;

АлтГТУ 419
АлтГУ 113
АмПГУ 296
АГТУ 267
БИТТУ 794
БГТУ «Военмех» 1191
БГМУ 172
БГТУ 603
БГУ 155
БГУИР 391
БелГУТ 4908
БГЭУ 963
БНТУ 1070
БТЭУ ПК 689
БрГУ 179
ВНТУ 120
ВГУЭС 426
ВлГУ 645
ВМедА 611
ВолгГТУ 235
ВНУ им. Даля 166
ВЗФЭИ 245
ВятГСХА 101
ВятГГУ 139
ВятГУ 559
ГГДСК 171
ГомГМК 501
ГГМУ 1966
ГГТУ им. Сухого 4467
ГГУ им. Скорины 1590
ГМА им. Макарова 299
ДГПУ 159
ДальГАУ 279
ДВГГУ 134
ДВГМУ 408
ДВГТУ 936
ДВГУПС 305
ДВФУ 949
ДонГТУ 498
ДИТМ МНТУ 109
ИвГМА 488
ИГХТУ 131
ИжГТУ 145
КемГППК 171
КемГУ 508
КГМТУ 270
КировАТ 147
КГКСЭП 407
КГТА им. Дегтярева 174
КнАГТУ 2910
КрасГАУ 345
КрасГМУ 629
КГПУ им. Астафьева 133
КГТУ (СФУ) 567
КГТЭИ (СФУ) 112
КПК №2 177
КубГТУ 138
КубГУ 109
КузГПА 182
КузГТУ 789
МГТУ им. Носова 369
МГЭУ им. Сахарова 232
МГЭК 249
МГПУ 165
МАИ 144
МАДИ 151
МГИУ 1179
МГОУ 121
МГСУ 331
МГУ 273
МГУКИ 101
МГУПИ 225
МГУПС (МИИТ) 637
МГУТУ 122
МТУСИ 179
ХАИ 656
ТПУ 455
НИУ МЭИ 640
НМСУ «Горный» 1701
ХПИ 1534
НТУУ «КПИ» 213
НУК им. Макарова 543
НВ 1001
НГАВТ 362
НГАУ 411
НГАСУ 817
НГМУ 665
НГПУ 214
НГТУ 4610
НГУ 1993
НГУЭУ 499
НИИ 201
ОмГТУ 302
ОмГУПС 230
СПбПК №4 115
ПГУПС 2489
ПГПУ им. Короленко 296
ПНТУ им. Кондратюка 120
РАНХиГС 190
РОАТ МИИТ 608
РТА 245
РГГМУ 117
РГПУ им. Герцена 123
РГППУ 142
РГСУ 162
«МАТИ» — РГТУ 121
РГУНиГ 260
РЭУ им. Плеханова 123
РГАТУ им. Соловьёва 219
РязГМУ 125
РГРТУ 666
СамГТУ 131
СПбГАСУ 315
ИНЖЭКОН 328
СПбГИПСР 136
СПбГЛТУ им. Кирова 227
СПбГМТУ 143
СПбГПМУ 146
СПбГПУ 1599
СПбГТИ (ТУ) 293
СПбГТУРП 236
СПбГУ 578
ГУАП 524
СПбГУНиПТ 291
СПбГУПТД 438
СПбГУСЭ 226
СПбГУТ 194
СПГУТД 151
СПбГУЭФ 145
СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 379
ПИМаш 247
НИУ ИТМО 531
СГТУ им. Гагарина 114
СахГУ 278
СЗТУ 484
СибАГС 249
СибГАУ 462
СибГИУ 1654
СибГТУ 946
СГУПС 1473
СибГУТИ 2083
СибУПК 377
СФУ 2424
СНАУ 567
СумГУ 768
ТРТУ 149
ТОГУ 551
ТГЭУ 325
ТГУ (Томск) 276
ТГПУ 181
ТулГУ 553
УкрГАЖТ 234
УлГТУ 536
УИПКПРО 123
УрГПУ 195
УГТУ-УПИ 758
УГНТУ 570
УГТУ 134
ХГАЭП 138
ХГАФК 110
ХНАГХ 407
ХНУВД 512
ХНУ им. Каразина 305
ХНУРЭ 325
ХНЭУ 495
ЦПУ 157
ЧитГУ 220
ЮУрГУ 309

Полный список ВУЗов

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Источник

Сбор нагрузок на обрез фундамента

Таблица 1

Месяц	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Температура, С о	-12,7	-11,9	-6,4	2,0	8,8	14,4	17,0	14,5	8,5	1,7	-4,4	-10,1

При строительстве моста произведено инженерно-геологическое исследование грунта основания. Под каждую опору, включая, и береговую опору пробурены скважины с глубиной проходки 27,2 м.

Рис. 1. Температурный график.

Гидрологический режим реки: толщина ледяного покрова 0,8 м; река вскрывается в апреле месяце.

Для возведения моста предполагается рассмотреть 2-3 варианта фундамента с учетом выданных геологических условий. Проектируются фундаменты под одну промежуточную опору.

Оценка инженерно-геологических условий площадки

Необходимо оценить инженерно-геологические условия площадки для того, чтобы выбрать несущий слой грунта и назначить возможные варианты фундаментов под опору моста.

Исходные данные физико-механических свойств грунтов.

Инженерно-литологическое строение основания на месте возводимой опоры моста установлено бурением скважины (см. задание). Исходные показатели физико-механических свойств грунтов определены по результатам лабораторных и полевых инженерно геологических исследований. Эти показатели устанавливаются путем статистической обработки результатов испытаний образцов, отобранных из каждого слоя грунта при бурении скважины. Расчетные значения основных характеристик приводятся в табл. 4.

Тип грунтов в основании и их состояние устанавливаются по производным характеристикам грунтов, которые определяются по основным свойствам, представленным в табл.4, используя следующие зависимости (табл. 5).

Расчетные зависимости производных характеристик грунтов

Таблица 5

№ п/п	Наименование характеристики грунта	Обозна чение	Расчетная формула	Единица измерения
1.	Плотность скелета грунта	r_d	r_d = r / (1+w)	г/см 3
2.	Число пластичности	I_P	I_P =w_L — w_P	—
3.	Показатель консистенции	i_L	i_L = (w — w_P)/ I_P	—
4.	Коэффициент пористости	e	e = (r_s — r_d )/ r_d	—
5.	Степень влажности	S_r	S_r = w r_s / (e r_w)	—
6.	Удельный вес грунта	g	g = 9.81 r	кН/м 3
7.	Уд-ый вес грунта во взвеш. сост-ии	g_sb	g_sb = 9.81 (r_s — r_w)/(1+e)	кН/м 3
8.	Коэффициент бокового расширения	b	b = 1 – 2 m 2 / (1-m)	—
9.	Коэффициент относ, сжимаемости	m_v	m_v = b/ E	МПа -1
10.	Коэффициент консолидации	С_v	С_v = 365 k_f / (m_v g_w)	м 2 /год

Результаты по определению производных характеристик грунтов по слоям представлены в табл. 6. Эти характеристики позволяют уточнить тип грунтов и их состояние.

Тип пылевато-глинистых грунтов определяется по числу пластичности Iр,а их консистенция по показателю текучести i_L. Плотность сложения песков определяется по коэффициенту пористости е, а их водонасыщенность по степени влажности S_r. Все эти характеристики определяются с учетом требований [2]. Также уточняется водопроницаемость грунтов, т.к. в водопроницаемых грунтах следует учитывать взвешивающее влияние воды.

Установив, наименование грунтов и их состояние вычерчиваем геолого-литологическую колонку, рис. 2, при этом используем стандартные условные обозначения.

По геолого-литологической колонке рис.2 дается геологическая, гидрологическая характеристика площадки : глубину исследованных грунтов основания, наличие с поверхности воды, глубина местного размыва, толщина льда, описание грунтов сверху вниз, мощность каждого слоя, уровень грунтовых вод и наличие слабых слоев грунта.

Расчет фундамента мелкого заложения

Расчет размеров фундамента

К фундаментам мелкого заложения относятся такие, у которых глубина заложения обычно превышает 6 метров. Отметка обреза фундамента составляет 25,1 м.

Проектирование фундамента мелкого заложения ведется в следующей последовательности.

1. Определение минимальной ширины и длины обреза фундамента.

где С = 0,2..0,6 – запас на предполагаемую неточность.

2. Определение глубины заложения фундамента.

Глубина заложения фундамента определяется ниже значения глубины местного размыва на 2,5 метра. Помимо этого необходимо учесть, что фундамент должен опираться на грунт, способный выдержать нагрузку.

3. Определение расчетного сопротивления грунта.

где Rо — условное сопротивление грунта кПа (кГс/см 2 ), Ro = 147 кПа;

b — ширина (меньшая сторона или диаметр) подошвы фундамента, м.

d — глубина заложения фундамента;

g’— осредненное по слоям расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента, вычисленное без учета взвешивающего действия воды;

4. Определение площади подошвы фундамента с учетом R₀

где m – коэффициент, учитывающий внецентренное приложение нагрузки, m = 1,5;

N₀ – вертикальная нагрузка, действующая на обрез фундамента, No=4597,93 кН;

g_n – коэффициент надежности по нагрузке для фундаментов под мосты 1,4;

d – высота фундамента (2,5 м);

g_ср – средний удельный вес грунта и материала фундамента

м 2

5. Определение ширины уступов исходя из определенной площади фундамента.

6. Определение размера подошвы фундамента с учетом установленного уширения.

7. Установление высоты фундамента, с таким учетом чтобы, назначенная величина уступов вписывалась в призмы распределения сжимающих усилий.

где h_f – высота фундамента, 2,5-0,3=2,2м

значит фундамент не удовлетворяет требованиям и необходимо увеличение глубины заложения, а следовательно и перерасчет ширины уступов.

Принимаем d = 5 м, тогда

м 2

Проверяем опять условие по назначению величины уступов

g_f — удельный вес бетона, равный 25 кН/м 3 .

где V_g— обьем грунта, м 3 ;

g_g— удельный вес грунта принимается во взвешенном состоянии, равен

11. Определение давления по подошве фундамента.

12. Определение среднего давления действующего по подошве фундамента.

— условие выполнено

13. Опреленение максимального давления под подошвой фундамента от действия внецентренного приложения нагрузки.

где М₁х – расчетный момент действующий в плоскости подошвы

W – момент сопротивления площади подошвы фундамента,

определяется по формуле.

W_х = a×b 2 /6=10.6·3.6 2 /6=22,90 м 3

— условие выполнено

W_y = b×а 2 /6=3.6·10.6 2 /6=67.42 м 3

— условие выполнено

14. Опреленение минимального давления под подошвой фундамента от действия внецентренного приложения нагрузки

W_х = a×b 2 /6=10.6·3.6 2 /6=22,90 м 3

— условие выполнено

W_y = b×а 2 /6=3.6·10.6 2 /6=67.42 м 3

— условие выполнено

1) — условие выполнено.

2) — условие выполнено.

Так как фундамент удовлетворяет всем требованиям, то окончательно принимаем размеры фундамента: а=10,6 м, b=3,6 м, 3 уступа по 1,6 м высотой.

Расчет ожидаемой осадки

Расчет осадки ведется методом послойного суммирования с построением эпюры сжимающих напряжений (рис 4).

Расчет осадки ведется в табличной форме (таблица 8).

Определяем дополнительное давление по подошве фундамента

Дополнительное сжимающее напряжение на глубине z=0,2·b= 0,2·3,6 = 0,72 м определяется по формуле.

где a_i – коэффициент, принимаемый по [8].

Среднее значение дополнительных напряжений определяется по формуле.

Осадка определяется по формуле.

где Е_i – модуль упругости слоя.

Осадка определяется в пределах сжимаемой толщи, которая определяется при построении эпюры

№	Z_i	Z_i/b_yc	a_i	s_zg	s_cpi	0,2 Быт.	S_i, м
172,18	170,29	19,6	0,004
0,7	0,19	0,978	168,4	160,15	22,34	0,004
1,4	0,39	0,8822	151,9	141,81	25,09	0,0036
2,1	0,58	0,765	131,72	121,55	27,83	0,0031
2,8	0,78	0,6468	111,37	102,89	30,88	0,0034
3,5	0,98	0,5483	94,41	87,51	33,54	0,0029
4,2	1,18	0,468	80,6	73,0	36,20	0,0024
4,9	1,38	0,3796	65,4	60,4	38,86	0,0020
5,6	1,58	0,3219	55,4	51,55	41,52	0,0017
6,3	1,78	0,277	47,69	44,18	43,88	0,00096
7,0	1,98	0,2362	40,67	38,69	46,62
7,7	2,18	0,2132	36,71	49,36
Итого	0,0281

Предельно допустимая осадка для мостов определяется по формуле.

см.

Ожидаемая осадка фундамента составляет 2,81 см и находится в пределах нормы.

Определение типа ростверка

Отметка низа ростверка назначается с таким расчетом, чтобы общая высота была не более двух метров и рассчитывается на компьютере. Фактическая длина ростверка зависит от его типа. Минимальные размеры на уровне обреза фундамента назначаются с учетом возможных погрешностей разбивки и возведения, исходя из размеров над фундаментной части опоры а_min, b_min.

С = 0,2..0,6 – выступ ростверка за грани опоры 0,2-0,5.

Минимальная глубина заложения подошвы ростверка.

где d_min – глубина заложения подошвы, считая от местного размыва;

Н₁ 0 – максимальная горизонтальная нагрузка, 271,21 кПа;

j — расчетный угол внутреннего трения грунта выше подошвы, 26;

g — удельный вес грунта выше подошвы ростверка, 10,6 кН.

м.

Так как d >3, то фундамент с низким ростверком, отметка подошвы 24,4м.

Расчет размеров ростверка на компьютере представлен в табл. 9.

Выбор размеров и типа сваи

Для устройства фундамента используется типовая сборная железобетонная свая, квадратного сечения. Сечение 0,3х0,3 м. Длина сваи 11 метров. Марка сваи СМ11 – 30Т4С.

Для защиты от коррозии, свая предварительно покрывается синтетическими смолами.

Содержание

1. Сбор нагрузок на обрез фундамента.

2. Оценка инженерно-геологических условий и выбор вариантов фундамента.

2.1 Оценка инженерно-геологических условий площадки.

2.2 Определение расчетного сопротивления грунта основания.

3. Расчёт фундамента мелкого заложения.

3.1 Расчёт размеров фундамента.

3.2 Расчёт устойчивости фундамента на опрокидывание.

3.3 Расчёт устойчивости фундамента против плоского сдвига.

3.4 Проверка слабого подстилающего слоя.

3.5 Расчёт ожидаемой осадки.

4. Проектирование свайных фундаментов.

4.1 Определение типа ростверка.

4.2 Выбор размеров и типа свай.

4.3 Определение несущей способности сваи.

4.4 Расчёт осадки свайного фундамента.

4.5 Подбор механизмов для погружения сваи.

5. Рекомендации по производству работ

Таблица 1

Месяц	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Температура, С о	-12,7	-11,9	-6,4	2,0	8,8	14,4	17,0	14,5	8,5	1,7	-4,4	-10,1

Рис. 1. Температурный график.

Гидрологический режим реки: толщина ледяного покрова 0,8 м; река вскрывается в апреле месяце.

Сбор нагрузок на обрез фундамента

Расчет оснований и фундаментов производят по двум предельным состояниям: по первому предельному состоянию проверяют прочность основания и устойчивость фундамента против опрокидывания и сдвига; по второму предельному состоянию определяется деформация основания и фундамента (осадки, крен, горизонтальное смещение), проверяется на трещенностойкость железобетонные конструкции фундаментов.

Расчеты по первому предельному состоянию ведутся на расчетную нагрузку с учетом коэффициентов перегрузки для каждого вида нагрузок, которые устанавливаются СниП 2.05.03 – 84 “Мосты и трубы”.

Расчет по второму предельному состоянию ведется на нормативные нагрузки с коэффициентом перегрузки равным 1.

Для расчета оснований и фундаментов рассматривается два сочетания нагрузок наиболее невыгодные:

I сочетание – нагрузки действующие в продольном направлении;

II сочетание – дополнительные нагрузки в поперечном направлении.

В мостах действуют постоянные и временные нагрузки. В основное I сочетание нагрузок будут входить: постоянные нагрузки – вес пролетного строения, вес покрытия моста, вес опоры, вес фундамента и грунта на обрез фундамента; временные нагрузки – вертикальная нагрузка от подвижного транспорта в продольном направлении и в поперечном направлении, нагрузка от воздействия ветра и давления льда.

Отметка обреза фундамента при наличии размыва находится на 20-30 см. ниже отметки местного размыва. Для курсовой работы отметка обреза фундамента составляет

Для подсчета нагрузки от собственного веса бетонных и железобетонных конструкций следует учесть их удельный вес g ж/б =25 кН/м 3 , g б = 24 кН/м 3 .

Высота промежуточной опоры моста находится выше УВВ на 0,5…1,0 м. Для курсовой работы высота опоры равна

По установленным размерам пролетного строения, высоты опоры и всем параметра опоры вычерчивается схема моста и опоры в поперечном и продольном направлении с указанием всех размеров (прил.1).

За относительную нулевую отметку принимается отметка обреза фундамента. При сборе нагрузок в основное сочетание в продольном направлении моста должны входить следующие нагрузки:

1) постоянные – вес пролетного строения, вес опоры;

2) временные – вертикальные нагрузки от подвижного состава и горизонтальные нагрузки от продольного торможения транспорта.

Дополнительное сочетание нагрузок: в поперечном направлении моста (ось Y-Y) учитываются постоянные нагрузки: от собственного веса пролетного строения и опоры; и временные нагрузки: вертикальные от подвижного состава, горизонтальные в поперечном направлении от торможения транспорта и ледовая нагрузка.

Фундамент рассчитывается на действие нормативных и расчетных нагрузок, причем эти нагрузки принимаются в различных сочетаниях, а к расчету берется максимальное из них. В работе приняты два сочетания нагрузок

1. Основное. Нагрузки только в продольном направлении.

2. Дополнительное. Нагрузки в поперечном направлении.

Нормативная нагрузка принимается с коэффициент надежности 1, а расчетные, равны произведению нормативной и коэффициент надежности по нагрузке, который принимается в соответствии с СНиП.

Нормативная временная нагрузка от движущегося транспорта принимается в виде равномерно распределенной нагрузки по каждой полосе движения. Класс нагрузки зависит от категории дороги (для V категории — 8).

кН/м

где К – класс нагрузки;

n – число полос движения

кН

Нормативная временная нагрузка от людского потока

кН/м

где L_ПР – длина пролета.

кН

Нормативная горизонтальная нагрузка поперечная нагрузка от торможения транспорта.

кН/м

кН

Нормативная горизонтальная нагрузка от тормозящего транспорта. Принимается равной 50% от Q_М., но не более 24,5К и не менее 7,8К

Нормативная интенсивность ветровой нагрузки.

кН,

где Кбпр – высота пролетной балки.

Общая сила воздействия льда на опору определяется по формуле.

где j₁ – коэффициент, учитывающий форму носовой части опоры (1,0)

R_ZN – предел прочности льда (441*1,25=551,25 кН)

b – ширина опоры по фундаменту движения льда (0,4 м.)

t – толщина льда (0,8 м.)

кН

Все расчеты по сбору нагрузок представлены в табл. 2. Результирующие усилия на отметке 0.00 обреза фундамента промежуточной опоры представлены в табл. 3. Схема приложения нагрузок для определения моментов действующих по обрезу фундамента представлена в прил.1. Необходимо также определить эксцентриситет по формуле

где М – сумма моментов сил действующих на конструкцию, кНм;

N – сумма усилий действующих на конструкцию, кН.

Эксцентриситет определяется для продольного и поперечного направления.

2 Оценка инженерно-геологических условий и выбор варианта фундаментов

Источник