Основні положення організації і технології зведення фундаменту з урахуванням вимог техніки безпеки й охорони навколишнього середовищя

КУРСОВА РОБОТА

ОСНОВИ ТА ФУНДАМЕНТИ

Розробив студент гр. МТ-ІV-1

Янчук Леонід Леонідович

Керівник

Медведьєв Констянтин Володимирович

*** КИЇВ 2004 ***

Розділ 1. Вихідні данні.

Опора моста и гидрологічні данні

При проектуванні моста схеми 15+24 м била прийнята опора-стінка, яка складається з 2 блоків діаметром 800 мм, висота опори 5.67. Рігель моно-літний.Рівень високих вод РВВ=54.74м, рівень межених вод РМВ=49.8м, рівень високого льодоходу РВЛ=54.02м. Верхний шар грунту це піски мілкі рихлі, товщиною 4.6м, далі йдут піскі мілкі середньої щільності,товщина шару 8.5, а ще далі-глини, которі і основним несущим шаром.

Геологія района будівництваства

На участку будівництва проведено інженерно-вишукувальні работи, в ході яких були розроблені скважини, відібрані зразки грунтів та проведено лабораторні дослідження грунтів.

В результаті досліджень встановлено, що грунтовий масив піски мілкі рихлі, товщиною шару 4.6, е=0.7. далі йдут піскі мілкі середньої щільності,товщина шару 8.5, а ще далі-глини, которі і основним несущим шаром.

НАВАНТАЖЕННЯ ВІД РУХОМОГО СКЛАДУ ТА ПІШЕХОДІВ

ВИЗНАЧЕННЯ ЗУСИЛЬ, ЯКІ ДІЮТЬ У РІВНІ ОБРІЗУ ФУНДАМЕНТУ(ВІДОСНО ЦЕНТРА ТЯЖІННЯ ОБРІЗУ)

ПОСТІЙНІ НАВАНТАЖЕННЯ

1. V - власна вага рігеля м

V - власна вага тіла опори м

=2.5 т/м -щільність залізобетону;

- щільність бетону;

V = м ;

d=0.8м, h=5.67м;

V = м ;

2. Власна вага опора (нормативні значення)

N =(V + V ) = кН;

Площа поперечного переріз:

А= м

Гідростатичне тиск(нормативне значення)

-об’єм частини опори, яка знаходиться у воді при відповідному горизонті, м

- щільність воды, =1т/м

Висота частини опори від обрізу фундамента до поверхні води, м при:

УВВ h=УВВ – ОФ = 54.74 – 51.22 = 3.52 м;

УВЛ h=УВЛ – ОФ = 54.02 – 51.22 = 2.8 м;

3.Вага прогонової будови з урахуванням мостового полотна. Тиск на опору рахують використовуючи л.в. опорної реакції.

Нормативне навантаження на опору від прогонової

N =

де:

- вага 1 м прогонової будови с урахуванням мостового полотна, кН;

- площа линії впливу опорної реакції R ,м

= м

При нормативному значенні вага прогонової будови, с урахуванням мостового полотна =199.3 кН/м

Опорний тиск: N = = кН

Розрахунковий при кН

кН

II.ТИМЧАСОВЕ

1.ВЕРТИКАЛЬНЕ ВПЛИВ

Випадок 1

Тиск на опору від тимчасового рухомого навантаження

N = ;

де: -навантаження від візка;

- навантаження від полос;

- навантаження від пішеходів на тротуарі;

-кількість візків, =2;

P=108 кH;

y ,y -ординати лінії впливу під осями візка, y =1.05,y =0.95;

v=10.78 кН/м –інтенсивність рівномірно розподіленого навантаження полоси;

w – площа лінії впливу;

w=20.16 м ;

S = 0.6 – коєфіцієнт полосності, враховуючий для всіх поліс навантаження, крім одної;

р - інтенсивність навантаження від пішеходів на тротуарах при завантаженні.

р = 3,92-0.0196 1.96 кПа,

= 38.6 м – довжина завантаження л.в.;

р = 3,92-0.0196 38.6=3.16 кПа;

b = 1м – ширина тротуара;

=2 – кількість завантаженх тротуарів;

N =909.7 кН;

РОЗРАХУНКОВЕ ЗНАЧЕННЯ

де: = 1.2 – коєфіцієнт надійності по всім видам тимчасової рухомої нагрузки(при >30 м);

кН;

Випадок 2

Тиск на опору від тимчасового рухомого навантаження визначають по формулі

НОРМАТИВНЕ ЗНАЧЕННЯ

w – площа лінії впливу;

w= м ;

= м – довжина завантаження л.в.;

р = кПа;

кН;

Цей тиск передається ексцентрично через опорні частнии завантаженого прольоту та створює момент відносно центра тяжіння роз.перетину, кНм;

кНм;

РОЗРАХУНКОВЕ ЗНАЧЕННЯ

кН;

кНм;

Випадок 3

Тиск на опору при завантаженні прольотного спорудження тимчасової рухомої нагрузки, кН;

НОРМАТИВНЕ ЗНАЧЕННЯ

;

кН – давление от полосы(с тележкой), более отдаленной от оси моста;

РОЗРАХУНКОВЕ ЗНАЧЕННЯ

кНм;

Ця сила, прикладена ексентрично до осі опори в поперечному напрямку, виникає в ній згинаючий момент, для визначення якого треба представити нагрузку як суму нагрузок від двух полос руху, т.е.

а створюмий нагрузкою момент – як суму моментів від кожноїй полосы:

де: ;

;

м – відстань між вісью опори та вісью полоси, ближчої до огорожі;

м - відстань між вісью опори та вісью полоси, ближчої до огорожі.

Таким чином.

НОРМАТИВНЕ ЗНАЧЕННЯ

кН;

кНм;

Горизонтальні навантаження(нормативне значення)

а) Продольне навантаження від гальмування чи сили тяги рухомого складу.

Зусилля гальмування - складає 50% ваги рівномірно розподіленої частни навантаження А-11(вага візок не враховується) одного напрямку руху, при цьому повинна виконуватись умова

Таким чином завантаженні прогонової будови тимчасової рухоме навантаження при м

кН;

при =

кН;

Приймаємо кН;

Зусилля прикладене в центрі тяжіння нерухомої опорної частини,складає згинаючий момент відносно центра тяжіння розрахункового перерізу, розташований в рівні обрізу фундамента.

Момент сили гальмування(нормативне значення) кНм;

;

– висота опорної частини;

ВО – відмітка верхньої опори;

ОФ – відмітка обрізу фундамента;

м – рівень обрізу фундамента;

кНм;

б) Поперечне навантаження від ударів рухомого складу

Значення зосередженого навнтаження від ударів рухомого складу в третьому випадку завантаження тимчасового навантаження визначають по формулам, кН;

кН;

Приймаємо кН;

Сила поперечного удара рахується прикладеною в рівні верха покриття проїзної чястини, т.е.плече його прикладення відносно площини обрізу фундамента.

;

м – товщина мостового полотна;

м – висота балки прогонової будови;

м - висота опорної частини;

м;

Момент сили поперечного удара, діючого на обрізі фундамента;

кНм.

III. ІНШІ НАГРУЗКИ.

1.Вітрове завантаження (нормативне значення)

а) Визначення тиску вітру на прогонову будову і опору в напрямку, перпендикулярному до осі мосту.

Нормативна інтенсивність горизонтального поперечного вітрового завантаження кПа. Вітрове завантаження на елементи моста

де - робоча вітрова поверхня становитеме;

- коефіцієнт заповнення.

Вітрове навантаження, прикладена до прогонової будови, передається на опору з половини довжини кожного примикаючого прольоту. Тоді робоча поверхя буде:

у перил: м ;

l – довжина примикаючого до опори прольоту;

- висота перил;

у балки прогонової будови:

м ;

у опори в межах рігеля:

м ;

- ширина рігеля;

- висота рігеля;

в межах тіла опори в період низького льодоходу:

;

- ширина проекції опори на площину, перпендикулярну до напрямку вітру м;

- висота тіла опори від низа рігеля до рівня низького льодоходу

м;

м ;

Коефіцієнт заповнення для перил можна прийняти , в остальных . Таким чином, вітрове навантаження:

На перила кН;

плече її прикладання:

м;

На балку прогонової будови

кН;

плече її прикладання:

м;

На опору в межах рігеля

кН;

плече її прикладання:

м;

в межах тіла опори:

кН;

м;

Сумарна поперечна вітрове навантаження на прогонову будову і опору в період низького льодоходу.

кН;

Момент від неї в площині обрізу фундамента

кНм;

В період високого льодоходу змінюється вітрове навантаження на опору, оскільки зменшиться робоча вітрова поверхя тіла опори.

м ;

м - висота тіла опори від низа рігеля до рівня високого льодоходу;

кН;

плече прикладання цієї сили відносно площини обрізу фундамента

м;

Сумарна поперечна вітрове навантаження на прогонову будову і опору в період високого льодоходу

кН;

Момент от нее в плоскости обреза фундамента

кНм;

б)Вітрова нагрузка на прогонову будову опору в напрямку вздовж осі мосту. Продольне вітрове навантаження для сквозні елементи прогонових будов приймається рівній 60%.

Робоча вітрова поверхня опори в межах рігеля

м ;

в межах тіла опори

при низькому льодоході

м ;

При високому льодоході

м ;

Продольна вітрова нагрузка

На рігель

м ;

кН;

Плече прикладення сили, діючих на прямокутну частину рігеля,

Відносно частини обрізу фундаменту

м;

Теж на трапеціідальну частину рігеля

м;

На тіло опори

При низькому льодоході

кН;

Плече прикладення цієї сили відносно площини обріза фундамента

м;

При високому льодоході

кН;

Сумарна продольна вітрова нагрузка на прогорову будову і опору в період низького льодоходу

кН;

Момент від неї в рівні обрізу фундамента

кНм;

Сумарна продольна вітрова нагрузка на прогонову будову і опору в період високого льодоходу

кН;

Момент від неї в рівні обрізу фундамента

кНм;

Льодове навантаження(нормативне значення)

Навантаження від рухомих льодових полів на опори мостів з вертикальною льодяною гранью приймають по наименьшому значенню з визначених по формулам

При прорізанні опорою льда

при зупинці льодяного поля опорою

где , - коефіцієнт форми,

- опір льоду роздроблення, кПа;

=1 - кліматичний коефіцієнт;

кПа – границя міцності льоду на роздроблення в початковій стадії льодохода;

кПа – границя міцності льоду на роздроблення при найвищому рівні льодоходу;

м – діаметр опорина рівні дії льоду;

-товща льоду, м;

м/с;

м ;

- розмір меньшого з примикаючих до опори прольотів;

Таким чином, при низькому льодоході

кН;

Прийимаємо кН навантаження від низького льодоходу.

Льодове навантаження прикладене до опори нижнього розрахункового рівня води на ,

т.е. плече сили відносно площини фундамента

м;

Момент сили при низькому льодоході відносно площини обрізу фундамента

кНм;

При високому льодоході льодова нагрузка

кН;

Прийимаємо кН навантаження від низбкого льодоходу.

м;

Момент сили при низькому ледоході відносно площини обрізу фундамента

кНм;

Навантаження від навали судів

Для VI класу найбільше навантаження в напрямку вздовж осі мосту кН, в напрямку поперек осі мосту кН;

Навантаження від навалів судів прикладається до опори на висоті 2 м від розрахункового судоходного рівня, т.е. плече її відносно плщини обрізу фундамента

м;

-відмітка розрахункового судоходного рівня;

Момент, діючих на обріз фундамента від навала судів на опору, в напрямку

вздовж осі мосту

кНм;

поперек осі мосту

кНм;

Таблиця 1. Нормаьивні зусилля, які діють на обріз фундаменту

№ п/п	Зусилля	Нормативні значення зусиль
Вертикальне N_n, кН	Горизонтальне F_n, кН	Згинаючий момент M_n, кН·м
	Власна вага опори	259,97	–	–
	Вага прольотної будови з урахуванням мостового полотна	3209,42	–	–
	Тимчасове рухоме навантаження на прольтній будові за випадку: І ІІ ІІІ	909,7 621,2 781,62	– – –	–
	Гальмування	–	208,05	1517,88
	Поперечний удар	–	165,6	1367,9
	Дія вітру упоперек осі мосту: при РНЛ при РВЛ уздовж осі мосту: при РНЛ (умовно РМВ) при РВЛ (умовно РВВ)	– – – –	184,19 57,42 - 18,54	362,81 337,33 - 117,44
	Дія льодоходу впоперек осі мосту: при РНЛ при РВЛ	– –	296,35 177,81	156,88 809,04

Таблиця 2. Сполучення зусиль, які діють на обріз фундаменту

Номер сполучення і напрям зусиль

Види зусиль

Коефіцієнт сполучення h

Для розрахунків за ІІ групою граничних станів

Для розрахунків за І групою граничних станів

Коефіцієнт надійності g_f

Розрахункові зусилля

Коефіцієнт надійності g_f

Розрахункові зусилля

N, кH

F, кH

M, кH · м

N, кH

F, кH

M, кH · м

Уздовж осі мосту

Власна вага опори Сила гідростатичного тиску (ГСТ) при РМВ Вага прольотної будови з урахуванням мостового полотна Тимчасове рухоме навантаження на прольотній будові за І випадком

1,0 1,0 1,0 0,8

1,0 1,0 1,0 1,0

259,97 – 3203,42 727,76

– – – –

1,1 1,1 > 1,0 1,2

285,97 – 4420,9 1091,64

– – – –

Разом

–

3931,38

–

4901,37

–

Уздовж осі мосту

Власна вага опори Вага прольотної будови з урахуванням мостового полотна (ГСТ) при РМВ Тимчасове рухоме навантаження на прольотній будові за ІІ випадком Гальмування Сили вітру уздовж осі мосту при РМВ

1,0 1,0 1,0 0,8 0,7 0,25

1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

259,97 3203,42 – 496,96 – –

– – – – 145,64 –

– – – 198,78 1062,52 –

1,1 > 1,0 1,1 > 1,0 1,2 1,5

285,97 3523,76 – – 683,32 –

– – – – – –

– – – 273,33 1821,46 –

Разом

–

3960,35

1261,3

–

4493,05

2094,79

3 Упопе-рек мосту

Постійні (власна вага опори і вага прольотної будови з урахуванням мостового полотна) ГСТ при РНЛ Тимчасове рухоме за ІІІ випадком Поперечний удар Льодохід при РНЛ

1,0 1,0 0,8 0,7 0,7

1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

3463,39 – – – –

– – – 115,92 207,46

– – 1819,68 957,53 109,82

> 1,0 1,1 1,2 1,2 1,2

3808,73 – 937,94 – –

– – – 198,72 355,62

– – 2729,52 1641,48 188,26

Разом

–

3463,39

323,38

2887,03

–

4746,67

548,34

4559,26

4 Упопе-рек мосту

Постійні ГСТ при РВЛ Тимчасове рухоме за ІІІ випадком Поперечний удар Льодохід при РВЛ

1,0 1,0 0,8 0,7 0,7

1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

3463,39 – 625,3 – –

– – – 115,92 124,47

– – 1819,68 957,53 566,33

> 1,0 1,1 1,2 1,2 1,2

3809,73 – 937,94 – –

– – – 198,72 213,37

– – 2729,5 1641,5970,85

Разом

–

4088,69

240,39

3343,54

–

4747,67

412,02

5341,85

Упопе-рек мосту

Постійні ГСТ при РНЛ Поперечний вітер при РНЛ Льодохід при РНЛ

1,0 1,0 0,5 0,7

1,0 1,0 1,0 1,0

3469,39 – – –

– – 92,1 207,46

– – 181,41 109,82

> 1,0 1,1 1,5 1,2

3808,72 – – –

– – 276,29 355,62

– – 544,22 188,26

Разом

–

3469,39

299,56

301,23

–

3808,72

631,91

732,48

Опис конструкції варіантів фундаменту.

ВАРІАНТ 1.

По варіанту 1 передбачається будівництво фундаменту у виді паль оболочок.Складається з 2 оболочок діаметром , довжиною ,оболочки занурені на відмітку 33,8м, зверху об’єднані ростверком.

Висота ростверку .

ВАРІАНТ 2.

По варіанту 2 пропонується будівництво фундаменту у виді бурових стовпів. Глибина закладення бурових стовпів заходить основою стовпа в несучий ґрунт.

Діаметр бурових стовпів дорівнює 0,6м. Кількість стовпів –10 шт. На який установлюється фундаментний блок стаканного типу.

На фундамент встановлюється опора у виді круглих стійок діаметром 0.8м.

Кількість стійок – 2 шт. На верх цієї стінки встановлюється ригель (товщина рівна 1,5 м; висота рівна 0.65 м).

ВАРІАНТ 3.

По варіанті 3 передбачається пристрій фундаменту у виді пальового ростверку на палях квадратного перетину , довжиною L=15 м.

Висота пальового ростверку h = 2 м, на який установлюється фундамент.

Верхня частина паль входить у тіло ростверку на відстань 2d = 0,8м, тобто на 1/3 висоти монолітного ростверку.

На фундамент встановлюється опора у виді круглих стійок діаметром 0.8м.

Кількість стійок – 2 шт. На верх цієї стінки встановлюється ригель (товщина рівна 2,0 м; висота рівна 0.65 м).

Конструювання пальового фундаменту

Виходячи з ґрунтових умов, вибирають палі-стійки перетином 40х40 см, довжиною 15 м. Призначається проектна відмітка низу (підошви) паль–33,41 м, опираються вони на півтверду глину з показником текучості І=0,1 що палі вісячі.

Несучу здатність вісячої палі, працюючої на стискаюче навантаження, визначають як суму сил, які сприймає основа під підошвою та на її боковій поверхні, кН:

де – коефіцієнт умов праці;

, – коефіцієнт умов праці ґрунту відповідно під нижнім кінцем і на боковій поверхні далі, який враховує вплив способу занурення палі на розрахунковий опір ґрунту;

- розрахунковий опір ґрунту під нижнім кінцем палі, кПа;

– площа спирання палі на ґрунт, яка дорівнює площі перетину палі, м;

– зовнішній периметр перетину палі, м;

– розрахунковий опір i-го шару ґрунту основи на боковій поверхні палі, кПа; – товща i-го шару ґрунту, що прилягає до бокової поверхні палі, м.

При глибині занурення нижнього кінця палі від рівня розрахункового розмиву (РРР) ґрунту на 14,59 м

кПа;

м ²;

м;

Для визначення (кожний шар ґрунту, який прилягає до бокової поверхні палі, розчленовують на однорідні шари товщиною м.

Першому шару товщиною м, середина якого розміщена на глибині м на від РРР, відповідає кПа;

другому – м; м; кПа;

м; м; кПа;

, ;

Таким чином,

кН.

Потрібна кількість паль у фундаменті

приймається n= 8 паль.

де кН – найбільше вертикальне зусилля, діюче на ОФ.

З 8паль по фасаду мосту розміщуємо n_b= 2, а поперек його осі n_a= 8;

Відстань між осями вертикальних висячих паль рекомендується призначати в межах від 3d до 6d, де d - діаметр або сторона квадратного перетину палі, тобто від 3·0,4 = 1,2 м до 6·0,4 = 2,4 м.

Розміри ростверку визначаються як кількістю об'єднуваних ним паль, так і розмірами опори над ОФ. Тому розмір поперек осі мосту складається з суми ширини опори й двох уступів по 0,5 м кожний, тобто

По фасаду моста м;

Поперек осі моста м;

м; м;

Товщу ростверку беремо 2,0 м

Таким чином, пальовий фундамент сконструйовано. Щоб перейти до його розрахунку, необхідно скласти сполучення зусиль, діючих на підошву ростверку, в яких буде врахована його власна вага і збільшення на 1,5 м плеча прикладання всіх горизонтальних сил.

Власна вага ростверку (нормативне значення):

кН;

Сполучення 2(вздовж осі мосту)навантажень, діючих на підошву ростверка:

- коеф. сполучення да ваги ростверка;

для розрахунків по ІІ граничних станів();

кН;

кНм;

для розрахунків по І граничних станів();

кН;

кНм;

Розрахунок пальового фундаменту

Завдання розрахунку

1. Визначити максимальне вертикальне зусилля на найнавантаженішу палю й порівняти його з допустимим навантаженням на палю по грунту.

2. Визначити горизонтальне зміщення верху опори.

Інші перевірки до обсягу курсової роботи не входять.

Розрахункова схема пальового фундаменту - багатостоякова рама з бескінечно жорстким ригелем. Використовується метод переміщень. Переміщення а, c, β (горизонтальне, вертикальне й кут повороту ростверку) у загальному випадку несиметричної плоскої схеми фундаменту визначають, розв'язуючи систему канонічних рівнянь метода переміщень:

ar_aa + cr_ac + βr_aβ – F_Р = 0;

ar_ca + cr_cc + βr_cβ – N_Р = 0;

ar_βa + cr_βc + βr_ββ – M_Р= 0.

При симетричній схемі фундаменту рішення має вигляд

a=(r_ββ F_Р – r_aβ M_Р)Δ;

;

β=(r_aa M_Р – r_aβ F_Р) Δ,

де

Коефіцієнти канонічних рівнянь для фундаменту з вертикальними палями й плитою, розміщеною над розрахунковою поверхнею грунту, визначаються за формулами:

r_aa= ;

r_aβ= – ;

r_cc= ;

r_ββ=

де n – кількість паль у фундаменті;

x_i – відстань від осі фундаменту до кожної палі у тому напрямі, в якому ведеться розрахунок.

Характеристики опору палі ρ обчислюються за формулами:

;

де E_B – модуль пружності бетону;

l_N – довжина стискання палі;

δ₁; δ₂; δ₃ – переміщення палі (з вільним верхнім кінцем) у рівні підошви плити від одиничних сил.

Горизонтальне переміщення від F=1:

Кут повороту від від M=1:

Кут повороту від F = 1 дорівнює горизонтальному зміщенню від M=1:

Переміщення палі (з вільним верхнім кінцем) у рівні розрахункової поверхні грунту від одиничних сил:

горизонтальне переміщення від F= 1

;

горизонтальне переміщення від М = 1, що дорівнює куту повороту від от F=1:

;

кут повороту від M=1

де A₀, B₀, C₀ – безрозмірні коефіцієнти, які беруть залежно від виду закріплення нижнього кінця палі й від зведеної глибини залягання палі в грунті l – дійсна глибина залягання палі в грунті - відстань від РРР до нижнього кінця;