Материал: Проектування фундаменту глибокого закладення

Результати обчислень, наведених у табл. 7, показують, що ґрунти основи мають не достатню несучу здатність, щоб сприйняти навантаження, які на них передаються бо не виконуються умови

 (1.10)

Так як умови не виконуються, треба змінити розміри або глибину закладення фундаменту; передбачити штучне закріплення ґрунтів; запроектувати фундамент глибокого закладення.

2. Проектування фундаменту глибокого закладення

.1 Вибір типу і матеріалу паль

Із великої кількості видів паль у фундаментах опор мостів найбільш часто застосовують забивні залізобетонні палі і палі - оболонки з ненапруженою повздовжньої арматурою, а також бурові палі різних типів з високим або низьким пальовим ростверком.

Всі типи мостових паль відрізняються від паль промислового і цивільного будівництва більш потужним армуванням. Забивні залізобетонні палі і палі-оболонки для мостового будівництва в залежності від типу армування можуть бути не тріщиностійкими, тріщиностійкими, витривалими.

В нашому випадку діаметр палі дорівнює 80см. Такі палі заглиблюють в ґрунт з допомогою молота, віброзанурювача, вітровдавлюючих і вдавлюючих пристроїв.

.2 Розміри низького пальового ростверку і навантаження на нього

Попередні розміри низького ростверку і глибину закладення його підошви дозволяється приймати як для фундаменту мілкого закладання.

Розрахункові навантаження в різних сполученнях, діючих на рівні підошви ростверку, також дозволяється приймати як для фундаменту мілкого закладення на рівні підошви.

.3 Оцінка ґрунтових умов і призначення заказної довжини палі

Оцінюючи ґрунтові умови майданчика будівництва, можна зробити висновок, що перший шар ґрунту - пісок пилуватий - недоцільно приймати за несучий пласт, так як найкоротша паля може бути 8м.

варіант. Довжина палі дорівнює 17м.

варіант. Довжина палі дорівнює 22м, як найдовша допустима. Після порівняння техніко економічних показників обох варіантів треба остаточно вибрати несучий пласт ґрунту.

.4 Несуча здатність паль

Поодинокі палі у складі фундаменту за несучою здатністю основи треба розрахувати, виходячи з умови:

 (2.1)

де - розрахункове навантаження, яке передається на палю (поздовжнє зусилля від розрахункових навантажень, які діють на фундамент при найбільш невигідному сполученні);

 - розрахункове навантаження від ваги палі;

 - несуча здатність палі за ґрунтом;

 - коефіцієнт надійності, який приймається рівним 1,4;

 - розрахункове навантаження, яке допускається на палю.

Несучу здатність палі-стояка треба визначати за формулою:

 (2.2)

де - коефіцієнт умов роботи палі в ґрунті, який приймається рівним 1;

А - площа обпирання палі на ґрунт, м2;- розрахунковий опір ґрунту під ніжнім кінцем палі-стояка, кПа(т/м2), який приймається за [1, табл.VIII.1].

Несучу здатність висячої палі за ґрунтом необхідно визначати за формулою:

 (2.3)

де - коефіцієнт умов роботи палі в ґрунті, для забивної палі gс=1;- розрахунковий опір ґрунту під ніжнім кінцем палі, кПа;

А - площа обпирання палі на ґрунт, м2;- зовнішній периметр поперечного перерізу палі, м;

 - товщина першого шару ґрунту, який стикується з бічною поверхнею палі м;

 і - коефіцієнти умов роботи ґрунту відповідно під нижнім кінцем і біля бічної поверхні палі, які враховують вплив способу занурення палі на розрахунковий опір ґрунту і приймається для забивних паль [1, табл.VIII.3].

Використовуючи схему поділу шарів ґрунту hi, наведену на рисунку 1, визначимо несучу здатність висячих паль, занурених забиванням молота у другий шар. (палі №1 та №2 відповідно).

Для палі №1:

Площа перерізу палі А=0,4·0,4=0,16 м2;

Периметр U=0,4·4=1,6 м;

Нижній кінець палі розташований на глибині 13,7м від поверхні ґрунту. =50,5; f2=57; f3=60,5; f4=63,5; f5=66,4; f6=68,99 кПа R(13,7)=4296 кПа

Коефіцієнти  для забивної палі, зануреної молотом без підмиву дорівнюють 1.

Розрахункове навантаження, яке допускається на палю,

Для палі №2, нижній кінець якої заглиблений на 17,7 м від поверхні ґрунту:

значення f1…f5 такі ж, як і для палі №1, f6=69,2кПа, f7=72 кПа, f8=74,6 кПа R(17,7)=6347кПа

(2)=1[1·6347·0,16+1·1,6()]=2575 кНпал

.5 Визначення кількості паль і розташування їх у ростверку

Орієнтовну кількість паль, необхідно для сприйняття навантаження на фундамент, розраховують за формулою:

 (2.4)

де - найбільше вертикальне розрахункове навантаження на рівні підошви ростверку;

К - коректувальний коефіцієнт, який враховує вплив згинального моменту; приймається в залежності від співвідношення Рmax/Рmin. Розраховується за формулою

 (2.5)

Кількість паль розраховується для двох варіантів паль, що заглиблені на різну глибину.

Для варіанта №1

Для варіанта №2

Витрати матеріалів на палі №1 складуть 0,1611,248=86 м3

Витрати матеріалів на палі №2 складуть 0,1615,232=77,82 м3

Для подальших розрахунків приймаємо палі №1, n=33 шт, довжиною 16 м.

Палі можна розташувати в рядовому і шахматному порядку. Відстань між осями забивних висячих паль на рівні нижніх кінців повинна бути не менше 3d (де d - діаметр круглого або сторона прямокутного поперечного перерізу стовбура палі), для похилих паль на рівні підошви ростверку не менше 1,5d. Відстань між стовбурами бурових і набивних паль або оболонок повинна бути не менше 1м.

Палі і оболонки на рівні підошви ростверку треба розставляти одна відносно іншої на відстані, достатній для розташування необхідної арматури ростверку, можливості якісного бетонування і зручної забивки паль і оболонок. Відстань від краю ростверку до ближньої палі або оболонки повинна бути не менше одного метра.

Палі і оболонки на рівні підошви ростверку треба розставляти на відстані одна від іншої необхідної арматури ростверку, можливості якісного бетонування і забивки паль і оболонок.

Залізобетонний ростверк треба армувати на основі результатів розрахунку залізобетонної конструкції. При цьому біля підошви ростверку укладають у кожному проміжку між рядами паль у двох взаємно перпендикулярних напрямках.

Бетонний ростверк в його нижній частині армується конструктивно. При цьому площу поперечного перерізу стержня арматури вздовж і поперек осі моста необхідно приймати не менше 10 см2 на 1 м довжини.

.6 Визначення розрахункового вертикального навантаження на палю

Розрахункове навантаження на максимально навантажену палю треба визначити для найгірших сполучень навантажень з найбільшим значенням Рмах за формулою

 для 1 - 4 випадків (2.6)

 для 5 - 6 випадків (2.7)ф, Мх, Мy, - відповідне розрахункове стискувальне зусилля, розрахункові згинальний момент відносно головних центральних вісей Х і Y плану паль у підошві ростверку Хi і Yi - відстань від головних вісей до осі кожної палі Хмах і Yмах відстань від головних вісей до осі кожної палі, для якої обчислюється навантаження.

2·8(y12+y22)=2·8(0,752+2,252)=90

 2·4(х12+х22+x32+x42)=659

Вага палі 0,16 · 15,2 · 32 ·25 · 1,25=2432 кН

1816,09 кН < Рпал=1839 кН

Приймаємо 32 палі.

.7 Перевірка пальового фундаменту як умовно суцільного

Перевірка несучої здатності за ґрунтом фундаменту на палях як умовно

фундаменту мілкого закладення треба виконувати за формулою :

 (2.8)

- максимальний тиск на ґрунт на рівні підошви умовного фундаментурозрахунковий опір ґрунту основи

- коефіцієнт умов роботи

- коефіцієнт надійності за призначенням споруди

Максимальний тиск на ґрунт на рівні підошви умовного фундаменту треба визначати за формулами

 для 5 - 6 випадків (2.9)

 для 1 - 4 випадків (2.10)

нормальна складова тиску умовного фундаменту на ґрунт основи, кН;

ас,bc - розміри в плані умовного фундаменту в напрямку, паралельному і перпендикулярному площі дії навантаження, м, Mc - відповідно горизонтальна складова зовнішнього навантаження і її моменту відносно головної осі горизонтального перерізу умовного фундаменту на рівні розрахункової поверхні ґрунту, кНм;

К- коефіцієнт пропорційності, який визначає наростання з глибиною коефіцієнта постелі ґрунту

Св- коефіцієнт постелі ґрунту на рівні підошви умовного фундаменту- глибина закладення умовного фундаменту по відношенню до розрахункової поверхні ґрунту

Нормальна складова тиску Nc включає вагу опори з урахуванням плити ростверку, вагу прольотної будови, тимчасових навантажень, вагу паль і вагу ґрунтового масиву 1-2-3-4. Вагу типових паль треба визначати за формулою:

0,16·15,2·25·33∙ 1,25=2432 кН

Вага ґрунтового масиву паралелепіпеда 1-2-3-4 визначається з урахуванням розміщеного в ньому об’єму води:об’єм першого шару ґрунту;

 - питома вага першого шару ґрунту

- питома вага води, =10кН/м3

При визначенні об’єму першого шару ґрунту сторони основи паралелепіпеда треба визначити згідно :

==;

,b1-відстані між зовнішніми гранями паль відповідних площин дії навантаження, м глибина занурення палі ,м

I,m t- середнє значення розрахункових кутів тертя ґрунтів, прорізаних палями

, (2.11)

h i- товщина першого шару ґрунту ,прорізаного палею

I,mt== bc=

Вага ґрунтового массиву

Так як d>10м, то Св=d·К1=17,7·5175=91598 КН/м

Маючи декілька сполучень діючих навантажень необхідно визначити Рmax для усіх сполучень.

Максимальний тиск по підошві: Pmax,3=739,07кПа

Розрахунковий опір ґрунту основи

-для 1-2 сполучень

-для 3-6 сполучень=739,07 кПa < =1098 кПа.=727,53 кПa < =1318 кПа.

Отже ,міцність ґрунтової основи забезпечена.

.8 Визначення осідання пальового фундаменту

Осідання пальового фундаменту треба визначити методом пошарового підсумування за формулою

 (2.12)

- безрозмірний коефіцієнт дорівнює 0.8,I- середнє значення додаткової нормальної напруги в першому шарі ґрунту , яка дорівнює напівсуммі значень напруг на верхньому і нижньому границі шару по вертикалі- потужність i -ого шару

Еi - модуль пружності шару- кількість шарів на які розбита стискувана товщина основи

Значення додаткового тиску на рівні основи фундаменту з паль треба визначити як для умовно масивного фундаменту за формулою

 (2.13)

Р- середній тиск на рівні підошви фундаменту з паль, який визначається як для умовно масивного фундаменту ,0- побутовий тиск ґрунту на рівні підошви фундаменту

Середній тиск на рівні підошви умовно масивного фундаменту визначається за формулою