Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Ростверк – плита, объединяющая головы свай и обеспечивающая их совместную работу.
Определим необходимую глубину заложения ростверка:
Принимаем для дальнейших расчетов глубину заложения ростверка dn = 2.5 м от поверхности дна , что соответствует абсолютной отметке 59.50 м. Обрез ростверка располагаем на 0.5 м ниже поверхности дна, что соответствует абсолютной отметке 61.50 м, высота ростверка dф = 2.0 м. Минимальные размеры подошвы ростверка в плане, как и фундамента на естественном основании l= 8.9 м, b= 3.8 м.
Анализ инженерно-геологического разреза площадки строительства показывает, что концы свай могут быть погружены в ИГЭ 2 – твердую глину, в ИГЭ3 – тугопластичную глину. В этих случаях забивные сваи будут работать как висячие. Висячие сваи – сваи всех видов, опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунты основания по боковой поверхностью и нижним концом. Или в скальный грунт – в этом случае сваи будут работать как сваи-стойки.
В соответствии с ГОСТ 19804.1-79 сечение сваи соответственно (2525)см, (3030)см
(3535)см. Ориентировочное значение расчётных нагрузок равны: по прочности ствола сваи соответственно 650 кН, 1000 кН, 1850 кН по сопротивлению грунта: (500-800) кН (700-1000) кН(1300-1850) кН. Принимаем для дальнейшего рассмотрения вариант ростверка со сваями-стойками. Т.к почти всегда экономически более выгодным оказывается вариант с меньшим числом более длинных свай, чем фундамент с большим числом коротких. Третий вариант
( ростверк из составных свай-стоек) более предпочтителен т.к. Fdm = Fv
Приняв ориентировочную нагрузку на сваю 1700 кН ,при передаваемом усилии примерно 20500 кН, требуемое количество свай порядка 12 шт., которые могут быть размещены в 2 ряда по 6 шт. в каждом. Размеры подошвы ростверка при этом соответствуют Amin, расстояние между концами свай также минимальное –30 см.
Назначаем длину сваи:
По каталогу принимаем сваю марки С-12-35 длиной 12 м, сечением (3535)см, изготавливаемую из бетона класса В20 и арматуры класса А –III: 6 стержня диаметром 16 мм.
Определяем несущую способность сваи по сопротивлению грунта:
Fd = c RA (3.1)
где
c – коэффициент условии работы сваи в грунте;
R –расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа;
A –площадь опирания на грунт сваи, м2;
Fd = 1.0200000.1225 = 2450 кН
Расчётная нагрузка, допускаемая на сваю по сопротивлению грунта, определим по формуле:
Fv= Fd / k (3.2)
где
k –коэффициент надёжности;
Fv = 2450/ 1.4 = 1750 кН N1 = 1700 кН
Несущая способность по материалу сваи определяется по формуле:
Fdm = (ccbRbA + aRsAa) (3.3)
где
- коэффициент продольного изгиба;
c – коэффициент условий работы;
cb – коэффициент условий работы бетона;
Rb – расчётное сопротивление бетона осевому сжатию;
Rs – расчётное сопротивление сжатию арматуры;
a – коэффициент условий работы арматуры;
A и Aa – площади поперечного сечения соответственно сваи и арматуры;
Fdm = 1(11.0105000.1225 + 13300000.000256 6) = 1793.13 кН;
Коэффициент использования прочности материала сваи и грунта основания:
Ks = Fv / Fdm = 1750/ 1793.13 =0.98 1
Требуемое количество свай в первом приближении:
np= NIнадз k / (Fv - mtda2) (3.4)
где
NIнадз – расчётная (по I-й группе предельных состояний) вертикальная нагрузка на обрез
ростверка;
d – глубина заложения подошвы ростверка от поверхности планировки или дна водотока
после размыва;
а – минимальное расстояние между сваями в плоскости их нижних концов;
k – коэффициент, косвенно учитывающий влияние момента от горизонтальных нагрузок на
сваю;
NIнадз = 1.1(750+ 5315) + 1.20.88400 =14735.5 кН;
np= 14735.51.5 / (1750- 202.0(1.50.35)2)= 13 шт.
Принимаем в фундаменте 3 ряда свай вдоль моста по 3 свай в ряду и конструируем растверк
(см. рис. 3.1).
Определим нагрузки от собственного веса ростверка, грунта на его уступах и свай:
Gрост. = 8.93.82.025 = 1691 кН;
Gгр. = 0.612(8.9 + 3.19)0.510 = 73.75 кН;
Gсв. = 90.350.350.725 = 19.3 кН;
Расчётные нагрузки, действующие в уровне подошвы ростверка:
NI = 1.1(750 + 5315 + 1691+ 73.75 + 19.3) + 1.20.88400 =16697.96 кН
HIx = 908.1 кН;
МIx =1.20.7840(8.8 + 1.1 + 2.0) +1.50.5[160(7.9 + 2.0) + 110(5.7 + 2.0)] = 10219.89 кНм;
- горизонтальная составляющая и момент поперек моста
HIу = 1.50.5(320+60) +1.20.72000 = 1965 кН;
МIу =1.50.5[320(12 +2.0) + 60(5.7 + 2.0)]+ 1.20.72000(4.3 + 2.0) = 14290.5 кНм
По формуле (3) СНиП 2.02.03.85 определим расчётную нагрузку. Передаваемую на крайние сваи
При действии нагрузки вдоль моста:
где
y- расстояние от главной оси до оси каждой сваи, для которой вычисляется расчётная
нагрузка;
yi – расстояние от главной оси до оси каждой сваи;
n – число свай в фундаменте;
Nmax = 16697.96 / 13+ 10219.89 1.45 / (61.452 + 41.22) =1284.46 + 510.38 = 1794.84 кН
1.2 Fv = 1.21750 = 2100 кН; Условие выполняется;
Nmt= NI / n = 1284.46 кН Fv = 1750 кН;
При действии нагрузок поперек моста:
Nmax = NI / n + МIyx / xi2 (3.6)
Nmax = 16697.96 / 13+ 14290.5 4.0 / (64.02 + + 4 2.02) =1284.46 + 462.69 = 1406.18 кН
1.2 Fv = 1.21750 = 2100 кН ; Условие выполняется;
Nmin = NI / n - МIyx / xi2 = 1284.46 - 462.69 = 480.8 кН 0;
Определяем расчётные значения горизонтальных перемещений Up и угол поворота головы
сваи р при действии горизонтальных нагрузок вдоль моста.
Низкий ростверк прорезает слой слабого грунта, сваи погружены в относительно плотный и прочный грунт на глубину более 10d (здесь d – сторона сечения сваи) зоны предельного равновеся (пластической) в верхней части грунта не образуется. В связи с этим выполняем одностадийный расчёт сваи по п.12 приложения 1 к СНиП 2.02.03-85.
HII = 10.7840 +10.5(160+110) = 723 кН;
Поперечная сила Н и изгибающий момент М, действующие на голову сваи в уровне подошвы ростверка, определяются от горизонтальных нагрузок при f =1 и допущении равномерного распределения между сваями:
Н = HII / n = 723/ 13 = 55.62 кН;
MII= 1.00.7840(8.8 + 1.1 + 2.0) +1.00.5(160(7.9 + 2.0) + 110(5.7 +2.0)) = 8212.7 кНм;
M = MII/ n = 8212.7 / 13= 631.75 кНм;
Так как ростверк низкий, принимаем H= Ho, M= Mo, Up= Uo, p= o.
Коэффициент деформации определяется по формуле:
= [(Kbp)/ (cEI)]1/5 (3.15)
где
K- коэффициент пропорциональности, кН/м4;
E- модуль упругости материала сваи, кПа;
I - момент инерции поперечного сечения сваи;
bp- условная ширина сваи;
c – коэффициент условий работы;
bp=1.5d + 0.5 = 1.50.35 + 0.5 = 1.025 м
I= d4/12 = 0.354/12 = 1.2510-3 м4
lk = 3.5d + 0.5 = 3.50.35 + 0.5 =1.725 м т.е K для твердой глины
= [(300001.025)/ (327.01061.2510-3)]1/5=0.528 м-1
Приведенная глубина сваи вычисляется по формуле:
l= l (3.16)
где
l- действительная глубина погружения сваи в грунт (её нижнего конца).
l= 13.80.528= 7.29 м
Горизонтальное перемещение сечения от действия силы Н= 1, приложенной в уровне поверхности грунта:
НН= Ao/(3EI) (3.17)
где
Ao- безразмерный коэффициент, принимаемый в зависимости от приведеннойглубины
погружения сваи в грунт;
НН= 2.441/(0.528 327.01061.2510-3)= 0.000491 м/кН;
Угол поворота сечения от силы Н=1:
MН= Bo/(2EI) (3.18)
где
Bo- безразмерный коэффициент, принимаемый в зависимости от приведеннойглубины
погружения сваи в грунт;
MН= 1.621/(0.528 327.01061.2510-3)= 0.000326 1/кН;
Угол поворота сечения от момента M=1:
MМ= Сo/(EI) (3.19)
где
Сo- безразмерный коэффициент, принимаемый в зависимости от приведеннойглубины
погружения сваи в грунт;
MМ= 1.751/(0.528 327.01061.2510-3)= 0.000352 1/кНм;
В связи с тем, что сопряжение головы сваи с ростверком жесткое, поворот головы сваи невозможен, т.е. o= 0, и на голову сваи со стороны заделки передаётся момент, определяемый
по формуле:
Mf = - [MН + loMМ + lo2/(2EI)]Н / [MМ + lo/(EI)] (3.20)
где
lo – длина участка сваи, равная расстоянию от подошвы ростверка до поверхности грунта;
При этом знак “минус” означает, что при горизонтальной силе Н, направленной слева
направо, на голову сваи со стороны заделки передаётся момент, направленный против
часовой стрелки.
Mf = - [0.000326 + 2.50.000352 + 2.52/(227.01061.2510-3)] 55.62 / [0.000352 + +2.5/(27.01061.2510-3)]= -169.52 кНм;
Горизонтальное перемещение головы сваи определяется по формуле:
Up= Uo= HoНН + Mf НM (3.21)
где
НM – горизонтальное перемещение сечения, от момента M=1, НM= MН;
Up= 55.62 0.000491 – 169.52 0.000326 = - 0.0279 м.
Горизонтальное смещение верха опоры:
Sb= Up + hp Su = 0.5(L)1/2 (3.22)
где
h – расстояние от подошвы ростверка до верха опоры моста;
Su – предельно допустимое смещение;
Sb= 0.0279 м Su = 0.5(33)1/2 = 2.87 см = 0.0287 м
Условие расчёта (3.22) выполняется, горизонтальное перемещение головы сваи и верха опоры не превысит предельно допустимой величины.
Выбор механизма для погружения свай и определение проектного отказа
Свая погружается в глину, а острие – в выветрелый гранит . В первом приближении принимаем, что масса ударной части дизель-молота должна составлять 1.25 массы сваи,
т.е. 1.253.73 =4.66 т.
Определим необходимую минимальную энергию удара по формуле:
Э= 1.75а Fv (3.23)
где а – коэффициент, равный 25 Дж/кН;
Fv – расчётная нагрузка. Допускаемая на одну сваю, кН;
Э= 1.75251750= 76562.5 Дж =76. кДж
По таблице 8.31 справочника проектировщика. Основания, фундаменты и подземные сооружения. Под ред. Е.А. Сорочана и Ю.Г. Трофименкова. Подходящего трубчатого дизель-молота с воздушным охлаждением , энергия удара которого соответствует минимальной в таблице нет, поэтому выбираем паровоздушный молот с автоматическим управлением С-811.
Проверим пригодность принятого молота по условию:
(Gh + Gb)/ Ep Km (3.24)
где
Gh – полный вес молота, кН;
Gb – вес сваи, наголовника и подбабка, вес которых принимаем mt= 0.1m сваи;
Ep – расчётная энергия удара;
Km- коэффициент применимости молота;
Ep = 0.9Gh’hm (3.25)
где
hm – фактическая высота падения ударной части молота;
Gh’- вес ударной части молота, кН;
Ep = 0.9601.37 = 73.98 кДж
(82 + 46.6 + 4.66)/ 73.98 = 1.8м Km = 5 м
По коэффициенту применимости молот проходит.Проектный отказ сваи – величина осадки сваи от одного удара молота в конце забивки.Проектный отказ для свай-стоек не считается.