Обробка фізико-механічних характеристик ґрунтів

Курсова робота

по дисципліні '' Основи та фундаменти ''

 

Виконав:

Перевірив: проф. Кожушко В.П.

 

Харків 2013

 

Зміст

 

1. Проектування фундаменту мілкого закладення.

1.1 Обробка фізико-механічних характеристик грунтів.

1.2 Визначення навантажень у перерізі по підошві фундаменту.

Перевірка несучої здатності грунтів основи.

2. Проектування фундаменту глибокого закладення.

2.1 Вибір типу і матеріалів паль.

2.2 Розміри низького пальового ростверку і навантаження на нього.

2.3 Оцінка грунтових умов і призначення заказної довжини паль.

2.4 Несуча здатність паль.

2.5 Визначення кількості паль і розташування їх у ростверку.

2.6 Визначення розрахункового вертикального навантаження на палю.

2.7 Перевірка пальового фундаменту як умовно суцільного.

2.8 Визначення осідання пальвого фундаменту

3. Розракунки по проведенню робіт по спорудженню пальового фундаменту.

4. Організація робіт при забиванні паль і спорудженню ростверку.

5. Література.

 

1 ПРОЕКТУВАННЯ ФУНДАМЕНТУ МІЛКОГО ЗАКЛАДЕННЯ

Обробка фізико-механічних характеристик ґрунтів

У завданні на виконання курсової роботи задаються такі нормативні фізико-механічні характеристики шарів ґрунтів майданчика будівництва: питома вага грунтуg (кН/м³), питома вага матеріалу часток ґрунту g_s (кН/м³), вологість ґрунту на межі текучості і розкочування W_L та W_P, природна вологість W, питоме зчеплення C_n (кПа), кут внутрішнього тертя j_n (град) і модуль загальної деформації Е_о(кПа). Це середні значення, що одержані після певного числа n визначень тієї чи іншої характеристики (тобто нормативні характеристики ґрунтів).

Й шар ґрунту – пісок пилуватий

Питома вага ґрунту

1 група граничних станів 2 група граничних станів

 

γ_I= γ_п (1±0,07) γ_II= γ_п (1±0,04)

γ_I =18,5 1,07=19,795 кН/м³ γ_II=18,5 1,04=19,24 кН/м³

γ_I=18,5 0,93=17,21 кН/м³ γ_II=18,5 0,96=17,76 кН/м³

γ_I=17,21-19,795 кН/м³ γ_Ii=17,76-19,24 кН/м³

Коефіцієнт пористості

 

Середної щільності

Ступінь вологості

Насичені водою

Питома вага ґрунту, з урахуванням зважувальної дії води

Кут внутрішнього тертя

 

φ_I=φ_n (1±0,15) φ_IІ=φ_n (1±0,09)

tgφ_I=0.61 φ_I=31 ° tgφ_IІ=0.58 φ_IІ=30°

tgφ_I =0.45 φ_I=24° tgφ_IІ=0.48 φ_IІ=26° φ_I=24°-31° φ_IІ=26°-30°

 

 

2-й шар грунту - супісок

Питома вага грунту

γ_I= γ_п (1±0,07) γ_II= γ_п (1±0,04)

γ_I =19,9 1,07=21,29 кН/м³ γ_II=19,9 1,04=20,7кН/м³

γ_I=19,9 0,93=18,51 кН/м³ γ_II=19,9 0,96=19,1кН/м³

γ_I=18,51-21,29 кН/м³ γ_Ii=19,1-20,7кН/м³

Коефіцієнт пористості

 

 

 

Число пластичності =16-11=5

Показник консистенції .

Показник I_l=2,4> 0,25, то треба визначити питому вагу грунту з урахуванням звужуючої дії води.

 

 

 

Кут внутрішнього тертя

 

φ_I=φ_n (1±0,18) φ_IІ=φ_n (1±0,11)

tgφ_I=0,60 φ_I=31 ° tgφ_IІ=0.57 φ_IІ=29°

tgφ_I =0,93 φ_I=43° tgφ_IІ=0.45 φ_IІ=24° φ_I=31°-43° φ_IІ=24-29°

 

 

Й шар грунту – суглинок

Питома вага грунту

γ_I= γ_п (1±0,07) γ_II= γ_п (1±0,04)

γ_I =20,6 1,07=22,04 кН/м³ γ_II=20,6 1,04=21,42кН/м³

γ_I=20,6 0,93=19,16 кН/м³ γ_II=20,6 0,96=19,78кН/м³

γ_I=19,16-22,04 кН/м³ γ_Ii=21,42-19,78кН/м³

 

Коефіцієнт пористості

 

 

Число пластичності =46-24=22. (1.5)

Показник текучості

Оскільки I=0,091<0,25, то питому вагу з урахуванням зважувальної дії води визначати не треба. Грунт цього шару є водонепроникним грунтом (водоупором).

Визначимо інші розрахункові характеристики грунтів.

 

Кут внутрішнього тертя

 

φ_I=φ_n (1±0,18) φ_IІ=φ_n (1±0,11)

tgφ_I=0,55 φ_I=29 ° tgφ_IІ=0.52 φ_IІ=27°

tgφ_I =0.38 φ_I=21° tgφ_IІ=0.42 φ_IІ=223° φ_I=21°-29° φ_IІ=23°-27°

 

Визначення навантажень у перерізі по підошві фундаменту.

Зусилля у перерізі по обрізу фундаменту

Сили, які діють у перерізі по обрізу фундаменту

Вертикальні сили, кН

Горизонтальні сили, кН

Плече відносно осі, м

Момент відносно осі, кН·м

Нормативні

Коефіцієнт надійності γF

Розрахункові

Нормативні

Коефіцієнт надійності γF

Розрахункові

Х

У

Z

МХ

МУ

Вага: опори і фундаменту Р

1,25

Прольотної будови і проїжджої частини 2*Р1

1,5

Навантаження: Тимчасове АК на одному прольоті Р2 Тимчасове АК на двох прольотах 2*Р2

1,9

0,75

Сила гальмування F1

1,5

6,8

Тиск криги: на рівні РВВ Fл1

1,2

4,5

Тиск криги на рівні РМВ Fл2

1,2

1,5

Таблиця1.2

 

 

Визначення напруг у перерізі по обрізу фундаменту

Таблиця1.4

Номер сполучення	Вертикальне зусилля N, кН	Площа перерізу А, м^2	, кПа			,кПа
		48,96
		48,96
		48,96
		48,96
		48,96
		48,96

 

- розрахунковий опір для бетону В20 дорівнює кПа.

Міцність перерізу опори по обрізу фундамента забезпечена оскільки

s_max = 1335 кПа < R_b =10500 кПа

 

Сили, які діють у перерізі до обрізу фундаменту	Сили, кН	Плече відносно осі, м	Момент відносно осі, кНм
Вертикальні	Горизонтальні
Нормативні	Коефіцієнт, gf	Розрахункові	Нормативні	Коефіцієнт, gf	Розрахункові	Y	Z	Mx	My
Вага: Опори і фундаменту Р		1,25
Прольотної будови і проїжджої частини 2*Р1		1,5
Навантаження: Тимчасове АК на одному прольоті Р2		1,9					0,75
Тимчасове АК на двох прольотах 2*Р2		1,9
Сила гальмування Fт					1,5			9,3
Тиск криги: На рівні РВВ Fл,1					1,2			8,5
На рівні РМВ Fл,2					1,2			4,3

Зусилля у перерізі по підошві фундаменту

Таблиця1.5

 

Проектування фундаменту глибокого закладення.

 

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;

R –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 g_с=1;

R –розрахунковий опір ґрунту під ніжнім кінцем палі, кПа;

А – площа обпирання палі на ґрунт, м²;

U –зовнішній периметр поперечного перерізу палі, м;

– розрахунковий опір першого шару ґрунту, який стикується з бічною поверхнею 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 h_i, 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= м²; (2.4)

Периметр U= м; (2.5)

Нижній кінець палі розташований на глибині 16,7м від поверхні ґрунту.

f₁=0 f₂=0,5 f₃=0,5 f₄=0 f₅=0 f₆=69.2 f₇=72 f₈=74.38 кПа, R_(22,9)=8215кПа

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

(2.6)

Розрахункове навантаження, яке допускається на палю,

(2.7)

Для палі №2, нижній кінець якої заглиблений на 18,7м від поверхні ґрунту:

значення f₁…f₆ такі ж, як і для палі №1, f₆=69.2 f₇=72 f₈=74.8 f₉=76.13 кПа, R_(22,9)=8612кПа

(2.8)

 

Для варіанта №1

Для варіанта №2

Витрати матеріалів на палі №1 складуть 0,16 14,2 56=127.232м³

Витрати матеріалів на палі №2 складуть 0,16 17,2 44=121.088м³

 

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.

 

Обчислення побутових тисків

Таблиця 2.1

Відмітка	Грунт	gSB або g, кН/м^3	Потужність шару h, м	Тиск	Повний тиск, кПа
від ваги шару	від сумарної ваги
ґрунту	води
63,000	Рівень води РМВ
61,500	Покрівля пилуватого піску	8,96
55,500	Підошва піску пилуватого Покрівля супіску	8,96		53,76	57,18		57,18
49,500	Підошва Супіску Покрівля глини	9,77		58,62	112,38		112,88 247,38
41,800	Підошва фундаменту	19,1	7,7	147,07	259,45		394,45
38,476	Глина	19,1	3,324	63,49	322,94		457,94
35,152	–––“––––	19,1	3,324	63,49	386,43		521,43
31,828	–––“––––	19,1	3,324	63,49	449,92		584,92
28,504	–––“––––	19,1	3,324	63,49	513,41		648,41

Додатковий тиск під підошвою умовного фундаменту

Для точок розташованих на межі шарів

_zр=

коефіцієнт розсіювання який визначається за БНІП

нижню межу стисненої зони рекомендується визначати шляхом порівняння додаткового тиску з 0.2 G_zg

Обчислення осідання

Таблиця 2.3

Відмітка	Потужність шару	Додатковий тиск	Середній додатковий Тиск Gzрi
Біля верху шару	Біля низу шару
41,800-38,476	3,324	362,35	317,06	339,71	0,000021622	0,0244
38,476-35,152	3,324	317,06	220,67	268,87	0,000021622	0,0193
35,152-31,828	3,324	220,67	150,38	371,05	0,000021622	0,0267
31,828-28,504	3,324	150,38	105,08	127,73	0,000021622	0,0092
Разом	0,0796

 

Осідання S=7,96см

 

СПОРУДЖЕННІ РОЗТВЕРКУ

Роботи по спорудженню починаються з горизонтальних та вертикальних прив’язок фундаменту на місцевості. Горизонтальна прив’язка включає в себе розбивку повздовжньої осі моста, осей опори, контурів котлованів, контурів фундаменту, шпунтовий огорожі, осей рядів паль і місце положення кожної палі. Розбивка осей опори робиться методом триангуляції. Все це закріплюються на місцевості за допомогою невеликих місточків. Висотна прив’язка заключається улаштуванні реперу безпосередньо біля містка і послідовному контролі висотних позначок. Пропонуються всі роботи по спорудженню фундаменту робити із застосуванням плавучих засобів. Для цього спочатку монтують баржи і закріплюють їх за допомогою якорів. Доставка матеріалів, робочої сили та іншого обладнання здійснюються теж за допомогою плав. засобів. Роботи по спорудженню фундаменту починаються із монтажу копрової установки із висотою стріли, яка дозволяє занурювати палі довжиною 30м, що забезпечує забивку запроектованої палі довжиною 22м. Потім проводиться забивка металевого шпунта типу „Ларсен - V”.

Розробка ґрунту котловану здійснюється екскаватором з грейфером об’ємом 0,5 куба, який установлюється на плавучий засобі. Паралельно з розробкою ґрунту проводиться відкачка води, для чого передбачено встановлюємо два відцентрових насоси. Для розташування рівня води нижче дна котловану відкачка води передбачається із приярків (зумпфів). Занурення паль здійснюється трубчастим дизель-молотом з повітряним охолодженням Вулкан із застосування копрової установки КР-20. Занурення паль здійснюється до відказу що дорівнює 0,7см, при цьому ведеться журнал палебійних робіт.

Об’єднання з плитою ростверку здійснюється шляхом заведення паль у плиту на 1,6 м, для цього передбачається зрубка голів на даній позначці. Після улаштування шару щебеня товщиною 15см, встановлюються опалубка фундаменту, укладається арматурна сітка і здійснюємо бетонування плити ростверку.

Подача бетону в опалубку передбачается баддею, яка встановлена на стріловому крані розташованому на плавучому засобі. Після набору бетоном фундаменту 70% - відсоткової міцності встановлюється опалубка опори, здійснюється бетонування.

Останніми операціями є розбирання опалубки і висмикування шпунтової огорожі.

 

 

Література.

 

1. Кожушко В.П. Основи і фундаменти: Підручник для вузів: В 2-х ч. Ч.1.- Харків: ХНАДУ,2003.-500с.

2. Кожушко В.П. Основи і фундаменти: Підручник для вузів: В 2-х ч. Ч.2.- Харків: ХНАДУ,2003.-492с.

3. Основи та фундаменти споруд. Основні положення проектування.:

ДБН В.2.1-10-2009.-(Чинні від 2009.07.01)-К.:Міжрегіонбуд України, 2009.-

-104с.-(Нормативні будівельні норми України)

4. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты.- М.: ГУП ЦПП, 2001.-48с.

5. ДБН В.2.3-2006 Споруди транспорту. Мости та труби. Правила проектуваня. К.:Міністерство будівництва, архітекиру та житлово-комунального господарства, 2006.-359с.

6. СНиП 2.06.07-87. Подпорные стенки, судоходные шлюзы, рыбопропускныеи рыбозащитные сооружения/Госстрой СССР. – Москва: ЦИТП Гсстроя ССС,

1987.-40с.

7. СНиП 3.02.01-87. Земляные сооружения, основания и фундаменты. – М.:

ЦИТП Госстроя СССР, 1989.-128с.

 

Курсова робота

по дисципліні '' Основи та фундаменти ''

 

Виконав:

Перевірив: проф. Кожушко В.П.

 

Харків 2013

 

Зміст

 

1. Проектування фундаменту мілкого закладення.

1.1 Обробка фізико-механічних характеристик грунтів.

1.2 Визначення навантажень у перерізі по підошві фундаменту.

Перевірка несучої здатності грунтів основи.

2. Проектування фундаменту глибокого закладення.

2.1 Вибір типу і матеріалів паль.

2.2 Розміри низького пальового ростверку і навантаження на нього.

2.3 Оцінка грунтових умов і призначення заказної довжини паль.

2.4 Несуча здатність паль.

2.5 Визначення кількості паль і розташування їх у ростверку.

2.6 Визначення розрахункового вертикального навантаження на палю.

2.7 Перевірка пальового фундаменту як умовно суцільного.

2.8 Визначення осідання пальвого фундаменту

3. Розракунки по проведенню робіт по спорудженню пальового фундаменту.

4. Організація робіт при забиванні паль і спорудженню ростверку.

5. Література.

 

1 ПРОЕКТУВАННЯ ФУНДАМЕНТУ МІЛКОГО ЗАКЛАДЕННЯ

Обробка фізико-механічних характеристик ґрунтів

У завданні на виконання курсової роботи задаються такі нормативні фізико-механічні характеристики шарів ґрунтів майданчика будівництва: питома вага грунтуg (кН/м³), питома вага матеріалу часток ґрунту g_s (кН/м³), вологість ґрунту на межі текучості і розкочування W_L та W_P, природна вологість W, питоме зчеплення C_n (кПа), кут внутрішнього тертя j_n (град) і модуль загальної деформації Е_о(кПа). Це середні значення, що одержані після певного числа n визначень тієї чи іншої характеристики (тобто нормативні характеристики ґрунтів).