Курсовая работа
по дисциплине
«Основания и фундаменты»
Выполнил:
Проверил:
Балашиха 2005
Оглавление.
1. Введение............................................................................................... 3
1. Вычисление физико-механических характеристик грунтов.............. 4
2. Заключение по данным геологического разреза площадки строительства и выбор возможных вариантов фундаментов.................................................. 5
3. Сбор нагрузок, действующих на фундамент мелкого заложения.... 5
4. Расчет фундамента мелкого заложения по предельным состояниям 7
4.1. Расчет и конструирование фундамента мелкого заложения по первой группе предельных состояний.................................................................... 7
4.2. Расчет фундамента мелкого заложения по второй группе предельных состояний (по деформациям) и проверка несущей способностиподстилающего слоя грунта................................................................................................ 11
5. Расчет фундамента из забивных свай трения по предельным состояниям 14
5.1. Расчет и конструирование фундамента из забивных свай трения по первой группе предельных состояний...................................................... 14
5.2. Расчет фундамента из забивных свай трения по второй группепредельных состояний (по деформациям).................................... 17
Заключение............................................................................................ 20
Литература............................................................................................. 21
Инженерное сооружение состоит из надземной части и фундамента, расположенного ниже уровня воды в реке или поверхности земли. Основное назначение фундамента - передать массиву грунта, называемому основанием, давление от собственного веса сооружения и действующих на него нагрузок.
Фундаменты и их основания - ответственные элементы сооружения, от качества и надежности которых в значительной степени зависит долговечность и безопасность его эксплуатации.
Фундаменты мостовых опор возводят в сложных гидрогеологических условиях, что обуславливает применение конструкций и способов устройства, как правило, во многом отличающихся от фундаментов промышленных зданий.
Задачи повышения экономической эффективности транспортного строительства должны решаться в неразрывной связи с повышением качества и надежности фундаментов строящихся объектов.
Для проектирования фундаментов необходимо знать условия прочности и устойчивости грунтов, на которые они опираются.
В рамках курсового проекта изучаются вопросы расчета, проектирования и сооружения фундаментов мостов с целью обеспечения их требуемой надежности и долговечности при минимальных затратах материалов, труда и средств.
Для того чтобы для проектируемой опоры моста найти наиболее целесообразное и обоснованное решение фундамента, необходимо комплексное рассмотрение вопросов геологии строительной площадки, поведения грунта при нагрузке и способов производства работ по его возведению. В этой связи необходимо применять вариантное проектирование и на основе анализа различных вариантов принимать наиболее экономически целесообразное и конструктивно обоснованное решение фундамента под опору моста.
При выполнении курсового проекта рассматриваются 2 варианта фундаментов. Расчет обязательных вариантов фундаментов производится по двум группам предельных состояний - по несущей способности и по деформациям.
1. Вычисление физико-механических характеристик грунтов
Вариант № 21, геологический разрез № 1
| ...........……... | _____ - 2.000 Песок мелкий¯ | |
| ___________ | _____ - 4.000 Суглинок¯ | Отметка уровня грунтовых вод |
| ========== | _____ - 3.000 Песок средней крупности¯ | |
| ========== | _____ - 10.000 Глина¯ |
Физико-механические характеристики грунтов, полученные по результатам испытания образцов приведены в табл. 1.
Таблица 1
Физико-механические характеристики грунтов,
полученные в лабораторных условиях
| Номер варианта | 21 | ||
| Наименование и толщина слоя грунта | 1-й слой - песок мелкий h = 2,0м | 2-й слой - суглинок h = 4,0 м | 3-й слой – песок средней крупности h =3,м |
| Плотность твердых частиц грунта rs, т/м3 | 2,67 | 2,75 | 2,72 |
| Плотность грунта r, т/м3 | 1,76 | 1,92 | 1,89 |
| Природная весовая влажность грунта W, д.е. | 0,25 | 0,2973 | 0,21 |
| Влажность грунта на границе текучести WL, д.е. | - | 0,380 | - |
| Влажность грунта на границе пластичности WP, д.е. | 0,177 | 0,260 | 0,241 |
| Коэффициент бокового расширения грунта m | 0,25 | 0,20 | 0,23 |
| Коэффициент сжимаемости грунта mo, 1/МПа | 0,053 | 0,107 | 0,078 |
По варианту № 21 рассчитаны физико-механические характеристики грунтов приведены в табл. 2.
Таблица 2
Физико-механические характеристики грунта, полученные расчетом
| Номер слоя грунта | 1 | 2 | 3 |
| Наименование грунта | песок мелкий | суглинок | Песок средней крупности |
| Удельный вес грунта g, кН/м3 | 19,4 | 18,816 | 19,9 |
| Удельный вес твердых частиц грунта gs, кН/м3 | 26,4 | 26,950 | 26,4 |
| Число пластичности грунта IP, д.е. | 0,003 | 0,120 | 0,235 |
| Показатель текучести грунта IL, д.е. | 0,4 | 0,3108 | 0,2655 |
| Коэффициент пористости грунта e, д.е. | 0,7919 | 0,8581 | 0,8759 |
| Степень влажности грунта Sr, д.е. | 0,6109 | 0,9528 | 0,9423 |
1-й слой грунта - песок мелкий, толщина слоя - 2 м. По степени влажности песок средней крупности относится к влажным грунтам, по модулю деформации - к малосжимаемым грунтам.
2-й слой грунта - суглинок, толщина слоя - 4,0 м. По степени влажности суглинок относится к насыщенным водой грунтам, по показателю текучести находится в тугопластичном состоянии, по модулю деформации относится к среднесжимаемым грунтам.
3-й слой грунта – песок средней крупности, толщина слоя – 3 м. По степени влажности песок относится к влажным грунтам, по показателю текучести находится в тугопластичном состоянии, по модулю деформации относится к малосжимаемым грунтам.
Природный рельеф площадки спокойный, с выдержанным залеганием пластов грунта. Все грунты могут служить естественным основанием. На отм. – 3 м. расположены подземные воды.
В качестве возможных вариантов фундаментов могут быть рассмотрены: фундамент мелкого заложения, свайный фундамент на забивных призматических сваях.
Подошву фундамента мелкого заложения следует расположить в песке средней крупности, свайные фундаменты запроектировать следующим образом: принять конструкцию свайного фундамента с низким ростверком, расположенном в песке средней крупности, сваи заглубить не менее чем на 1 м в глину, так как физико-механические характеристики глины лучше, чем у суглинка.
3. Сбор нагрузок, действующих на фундамент мелкого заложения
Составим таблицу с нагрузками действующие на фундаменты мелкого заложения:
Таблица 3
| A, м | B, м | H, м | h1, м | h2, м | h3, м | C1, м | P1, м | P2, м | T1, м | T2, м | T3,м |
| 12,0 | 2,5 | 10 | 0,60 | 0,40 | 3,20 | 0,50 | 1700 | 1550 | 270 | 230 | 950 |
Вычерчиваем схему промежуточной опоры, на которую наносим действующие усилия (рис. 1).
1. Нормальное усилие N.
No,II= 6×(P1 + P2) = 6×(1700 кН + 1550 кН) = 19500 кН,
No,I =gf×No,II = 1,2×19500 кН = 23400 кН,
где gf =1,2 - коэффициент надежности по нагрузке.
2. Изгибающий момент относительно отметки 0.000, действующий вдоль моста.
Mo,II = 6×(P1 - P2)×c1 + T1×(H + h1 + h2) = 6×(1700 кН - 1550 кН)×0,5 м + 270 кН×(14,5 + 0,6 + 0,4) м = (450 + 4185) кН = 4635 кН×м.
Mo,I =gf×Mo,II = 1,2×4635 кН×м = 5562 кН×м.
c1 c1 T2
| P2 P2 P2 P1 P1 P1 | |||||||||||||||||||||
| P2 | ¯ | ¯ | P1 | h3 | ¯ | ¯ | ¯ | ¯ | ¯ | ¯ | |||||||||||
| T1 | ® | ||||||||||||||||||||
| h2 | |||||||||||||||||||||
| h1 | |||||||||||||||||||||
| B | 4c1 | A | |||||||||||||||||||
| H | |||||||||||||||||||||
| 0.000 ____ ¯ | T3 | ||||||||||||||||||||
Рис. 1. Схема промежуточной опоры с действующими нагрузками
3. Изгибающий момент относительно отметки 0.000, действующий поперек моста.
Mo,II = T2×(H + h1 + h2 + h3) = 230 кН×(14,5 + 0,6 + 0,4 + 3,2) м = 4301 кН×м;
Mo,I =gf×Mo,II = 1,2×4301 кН×м = 5161,2 кН×м.
4. Сдвигающая сила, действующая на отметке 0.000, вдоль моста.
To,II = T1 = 270 кН; To,I =gf×To,II = 1,2×270 кН = 324 кН.
5. Сдвигающая сила, действующая на отметке 0.000, поперек моста.