Розрахунок і проектування підземних споруд і фундаментів глибокого закладання

Е - модуль пружності матеріалу фундаменту (колодязя; Е?2,0*107 кПа);

І - момент інерції поперечного перерізу колодязя;

bр - лінійний розрахунковий розмір (ширина) фундаменту (колодязя) в плані:

bр=Кф(Д+1)

Д - розмір фундаменту в напрямку нормальному до дії зовнішніх горизонтальних зусиль (сил).

Коефіцієнт деформації б - приймають по табл. (ІХ. 2).

Розрахунок абсолютно жорсткого фундаменту в пружному середовищі.

Розрахунок виконується в такій послідовності.

1. Горизонтальні навантаження і моменти, що діють на фундамент, приводяться до сили Н, розташованої на висоті h1 над поверхнею грунту.

(4.6)

Від дії сили Н фундамент повернеться як тверде тіло навколо точки О, на кут w. Горизонтальне переміщення на глибині z від поверхні буде дорівнювати:

?z=(zo-z)tgw(4.7)

де: w - кут повороту фундаменту від дії сили Н.

При повороті фундаменту (колодязя) виникає реактивний тиск грунту по боковій поверхні уz (по аналогії з пасивним тиском)

уz=K*z(zo-z)tgw(4.8),

а також реактивний тиск грунту по підошві (колодязя) фундаменту.

уу=Сосн.*y*tgw(4.9)

Для визначення невідомих zo і tgw складають рівняння рівноваги діючих горизонтальних навантажень та їх моментів відносно точки О:

(4.10)

де:Сосн - коефіцієнт постелі під днищем колодяз (кН/м3)

(4.11)

С - коефіцієнт постелі грунту під підошвою колодязя діаметром або стороною d=b=5м;

dосн - діаметр або ширина прямокутного колодязя (м);

Для несхильних (подрібнених) грунтів при глибині занурення колодязя h?10.

С=10К, для h>10 м С=h*K(4.12)

де:К - коефіцієнт пропорціональності (кН/м3);

Іосн - момент інерції підошви колодязя.

Рішенням одержаної системи рівнянь одержимо:

(4.13)

За визначеними zo i tgw, розраховується тиск на грунт

а) в горизонтальному напрямку (4.14)

б) у вертикальному напрямку

Підсумковий крайовий тиск по підошві фундаменту дорівнює:

(4.15)

де: - тиск на грунт від вертикальних осьових навантажень;

у - відстань від центральної осі підошви колодязя до точки з максимальним або мінімальним тиском.

Якщо на колодязь діє зовнішній момент М розрахункові формули одержимо (при Н=0; h1=?) М=h1*Н у вигляді:

(4.16)

де:

Підсумковий тиск на грунт по підошві фундаменту дорівнює:

Прирівнявши у=b (y=d), а В=Іпр одержимо знайому формулу: :

де:Wпр - приведений момент опору підошви фундаменту з урахуванням пасивного тиску грунту по боковій поверхні опускного колодязя.

R - розрахунковий опір грунту згідно зі СнІП 2.02.01-83*, визначається за формулою:

Згинаючий момент в перерізі фундаменту (колодязя) на глибині z від поверхні при дії горизонтального навантаження Н дорівнює:

За визначеним моментом Мz і діючим вертикальним навантаженням =N розраховують конструкцію масивного опускного колодязя на міцність згідно з методикою розрахунку залізобетонних і колійних конструкцій.

Приклад №15.

Виконати перевірку несучої здатності основи фундаменту глибокого закладання, спорудженого способом «Опускного колодязя» під проміжну опору акведука розмірами опорної частини в плані b=4,0 м; l=12,0 м. Колодязь занурений на глибину 20 м від тальвегу балки і прорізає товщу делювіальних відкладень в вигляді суглинків з показником текучості уі?0,35; г=17,0 кн/м3; потужністю h1=8,0 м товщу мулу супіщаного потужністю h2=2,5 м; з показником консистенції ус?0,75; г=18 кн/м3 товщу глин потужністю h3=8,0 м, з показником консистенції 0,5?у2?0,75; г=18 кн/м3 і заглиблюється в піщаний шар грунту - пісок середньозернистий, середньої щільності (е=0,66), на глибину h11=1,5 м; г=19,9 кн/м3; ц=30о; С=25 кПа. Якщо складова вертикального навантаження Т=80000 кН, згинальний момент М=190000 кНм.

При розрахунку показники визначаються в наступній послідовності:

Конструктивно розміри колодязя в плані з урахуванням розміщення і монтажу надземної частини проміжної опори. bk=bo+2,05 м=4,0 х 1,0=5,0 м; lk=lo+2*0,75 м=12,5+1,5=14,0 м.

Площа днища колодязя:

А=bk*lk=5,0*14,0=70 м2;

Опір бокової поверхні колодязя - Rf по грунту:

Rf=0,5Ufihi=0,5*38,0*(8,0*32,0+2,5*9+8,0*20+1,5*75)=10469 кН.

Середній тиск на грунту основи під підошвою колодязя від вертикальних навантажень:

Qk=bk*lk*Hk*20=5,0*14,0*20*20=28000 кН

Розрахунковий опір грунту основи - R

Середнє значення коефіцієнта пропорціональності К по глибині:

Коефіцієнт постелі грунту по боковій поверхні колодязя

Складова коефіцієнта деформації б:

bр=14+1,0=15 м.

Коефіцієнт пропорціональності грунту основи колодязя К (кН/м4) К=5000 кН/м4

Коефіцієнт постелі грунту основи Сосн (кн/м3) Сосн=K*h=5000*20=100000 кн/м3;

Коефіцієнт в

Приведена складова моменту інерції В:

В=

Глибина точки повороту zo

Тангенс кута повороту колодязя (tgw)

Підсумковий тиск на грунт підошвою колодязя

Умова уmax<R i уmin>0 виконана. Коефіцієнт надійності основи фундаменту дорівнює:

Підсумковий тиск на грунт основи «опускного колодязя» без урахування пасивного тиску грунту на бокову поверхню колодязя дорівнює:

Коефіцієнт надійності основи фундаменту дорівнює

що на 20% менше, ніж при урахуванні пасивного тиску грунту по боковій поверхні колодязя. Таким чином урахування пасивного тиску грунту по боковій поверхні колодязя, при його повороті від дії позацентрового прикладеного навантаження, зменшує складову напругу в основі фундаменту і дає можливість раціональніше проектувати і використовувати основи і конструкції фундаментів глибокого закладення, що споруджуються способом «опускного колодязя».

Використані літературні джерела.

1. СНиП 2.02.01-83 - Основания зданий и сооружений. М-1995 г.40с.

2. СНиП 2.02.03-85 - Свайные фундаменты. М-1995 г.48с.

3. Кирилов В.С. «Основания и фундаменты» М.Транспорт 1990 г.392с.

4. Костерин Э.В. «Основания и фундаменты» М.В.Шк 1978 г.375с.

5. Байцур Д.И. Опускные колодцы. К.Будівельник. 1972205с.

6. Сулин К.С.; Глотов Н.М. Опускные колодцы. М. Транспорт 1971 г. 228с.

7. Справочник проектировщика. Основания, фундаменты и подземные сооружения, под редакцией Е.А. Сорочана и Ю.Г. Трофименкова. М.С.И. 1985 г. (с. 352-376).480с.

Размещено на Allbest.ru