Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Кубанский государственный технологический университет

(КубГТУ)

Кафедра строительных конструкций

и гидротехнических сооружений

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ

И ФУНДАМЕНТОВ

ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

Методические указания

по курсовому проектированию по дисциплине

«Основания и фундаменты»

для студентов очной формы обучения по специальности

270104 – Гидротехническое строительство

Краснодар

2005

Составитель канд. техн. наук, доц. С.И. Дизенко

УДК 624.15.04(075.8)

Проектирование оснований и фундаментов гидротехнических сооружений. Методические указания по курсовому проектированию по дисциплине "Основания и фундаменты" для студентов очной формы обучения по специальности 270104– Гидротехническое строительство/ Сост.: С.И. Дизенко; Кубан. гос. технол. ун-т. Кафедра строительных конструкций и гидротехнических сооружений, – Краснодар: Изд. КубГТУ, 2005. – 43 с.

Рассмотрены вопросы проектирования и расчета свайного фундамента морского причала сквозного типа с высоким свайным ростверком.

Даны все необходимые для расчетов фундаментов таблицы.

Ил. 11

Библиогр.:15 назв.

Печатается по решению Редакционно-издательского совета университета.

Рецензенты:	Заведующий кафедрой строительства и эксплуатации водо- хозяйственных объектов КГАУ, канд. техн. наук, профессор В.Т. Островский
	канд. техн. наук, доц. кафедры «Строительных конструкций и гидротехнических сооружений» КубГТУ В.А. Гуминский

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………	4
1. Нормативные ссылки…………………………………………………...	4
2. Состав курсового проекта……………………………………………...	5
3. Анализ инженерно-геологических условий…………………………..	5
4. Сбор нагрузок на гидротехнические сооружения…………………….	11
4.1 Постоянные нагрузки на фундамент причала……………………	14
4.2 Нагрузки на морской причал от складируемых грузов………….	14
4.3 Нагрузка на причал от портальных кранов……………………….	16
4.4 Нагрузка от транспортных средств……………………………….	18
4.5 Нагрузки от воздействия судов……………………………………	19
5. Составление сочетаний нагрузок………………………………………	26
6. Проектирование свайного фундамента……………………………......	28
6.1 Назначение параметров свайного фундамента…………………...	28
6.2 Определение несущей способности сваи по грунту……………...	31
6.3 Проверка свайного фундамента по первой группе предельных состояний …………………………………………………………...	37
6.4 Расчет свайного фундамента по второй группе предельных состояний …………………………………………………………...	37
7. Графическая часть проекта…………………………………………….	40
Список рекомендуемой литературы……………………………………..	41
Приложение А (рекомендуемое) Образец размещения на листе рабочих чертежей ………………………………………………………………	42

ВВЕДЕНИЕ

Напряженную программу предстоит реализовать строителям-гидротехникам в связи с новым курсом экономической политики, направленной на развитие портов Черноморского побережья Краснодарского края, принятой в нашей стране в последние годы. Строительные работы должны выполняться с максимальным экономическим эффектом, в кратчайшие сроки, на основе применения новейших конструкций и материалов, прогрессивных проектных и технологических решений. Строители должны умело пользоваться современными достижениями в области механики грунтов и фундаментостроения гидротехнических сооружений.

Курсовое проектирование помогает студенту получить квалифицированные знания по рациональному и экономичному проектированию оснований и фундаментов гидротехнических сооружений.

Перед выполнением курсового проекта студент должен внимательно изучить соответствующие разделы учебника, справочные пособия, методические указания, нормативные документы и государственные стандарты, каталоги и альбомы типовых конструкций фундаментов.

1 Нормативные ссылки

В методических указаниях использованы следующие нормативные документы:

ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам

ГОСТ 2.301-68 ЕСКД. Форматы

ГОСТ 2.302-68 ЕСКД. Масштабы

ГОСТ 2.303-68 ЕСКД. Линии

ГОСТ 2.304-81 ЕСКД. Шрифты чертежные

ГОСТ 2.307-68 ЕСКД. Нанесение размеров и предельных отклонений

ГОСТ 7.9-95 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Реферат и аннотация. Общие требования

ГОСТ 8.417-2000 Единицы величин

ГОСТ 21.101-97 СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации

ГОСТ 21.204-93 СПДС. Условные графические обозначения и изображения элементов генеральных планов и сооружений транспорта

ГОСТ 21.508-93 СПДС. Правила выполнения рабочей документации генеральных планов предприятий, сооружений и жилищно-гражданских объектов.

СНиП 2.02.02-85. Основания гидротехнических сооружений. – М.: Стройиздат, 1985

СНиП 2.06.01-86. Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования. – М.: Стройиздат, 1986.

СНиП 2.06.04-82*. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения. – М.: Стройиздат, 1989.

СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы. – М.: Стройиздат, 1986.

СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. – М.: Стройиздат, 1985.

СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. – М.: Стройиздат, 1985.

СНиП 2.02.03-85*. Свайные фундаменты. - М.: Стройиздат, 1985.

СНКК 20-303-2002 (ТСН 20-302-2002 Краснодарского края). Нагрузки и воздействия. Ветровая и снеговая нагрузки. – Краснодар, 2003.

2 Состав курсового проекта

Задание на выполнение курсового проекта студенты получают у преподавателя на кафедре «СКиГС».

2.1 Оценить инженерно-геологические условия места строительства морского причала.

2.2 Провести общую оценку нагрузок на причал. Собрать нагрузки на опору причала. Составить расчетные сочетания нагрузок.

2.3 Разработать свайный фундамент под опору причала:

– выбрать тип, длину и поперечное сечение сваи;

– определить ее несущую способность по грунту;

– определить необходимое количество свай, разместить

сваи по ростверку, уточнить размеры ростверка;

– выполнить проверку свайного фундамента по первой группе

предельных состояний;

– определить осадку свайного фундамента.

2.4 Оформить расчетно-пояснительную записку.

2.5 Выполнить чертеж свайного фундамента причала.

3 Анализ инженерно-геологических условий

Для оценки прочности и сжимаемости грунтов необходимо установить полное наименование грунтов, представленных в геологическом разрезе, знать их напластования, мощность, наличие и глубину залегания подземных вод. Для этого необходимо рассчитать ряд вспомогательных характеристик грунта.

Для глинистых грунтов определить следующие показатели:

Коэффициент пористости, е:

е =, (3.1)

где γ_s– удельный вес твердых частиц грунта, кН/м³;

γ – удельный вес грунта, кН/м³;

W– природная влажность грунта.

Степень влажности грунта, S_r:

S_r=, (3.2)

где γ_w– удельный вес воды, 10 кН/м³.

Показатель текучести, J_L:

J_{L =} , (3.3)

где W_p– влажность на границе раскатывания;

W_L– влажность на границе текучести.

По показателю текучести уточнить наименование глинистого грунта (см. табл. 3.1).

Таблица 3.1 – Наименование глинистых грунтов по показателю текучести

Наименование глинистых грунтов по показателю текучести		Показатель текучести JL
Супеси	Твердые	JL≤ 0
	Пластичные	0 ≤ JL≤ 1
	Текучие	JL > 1
Суглинки и глины	Твердые	JL< 0
	Полутвердые	0 ≤ JL≤ 0,25
	Тугопластичные	0,25 < JL≤ 0,50
	Мягкопластичные	0,50 < JL≤ 0,75
	Текучепластичные	0,75 < JL≤ 1
	Текучие	JL> 1

Число пластичности, J_p:

J_p=W_L–W_p. (3.4)

Уточнить наименование грунта по числу пластичности (см. табл. 3.2).

Таблица 3.2 – Виды глинистых грунтов по числу пластичности, J_Р

Виды глинистых грунтов	Число пластичности JР
Супесь	0,01 <JР≤ 0,07
Суглинок	0,07 < JР ≤ 0,17
Глина	JР >0,17

Определить тип песка по гранулометрическому составу в зависимости от процентного содержания частиц по крупности по первому удовлетворяющему условию таблицы 3.3

Таблица 3.3 – Виды грунтов по гранулометрии

Виды крупнообломочных и песчаных грунтов	Распределение частиц по крупности, % от массы воздушно-сухого грунта
Б. Песчаные
Песок гравелистый	Масса частиц крупнее 2 мм составляет более 25%
Песок крупный	Масса частиц крупнее 0,5 мм составляет более 50%
Песок средней крупности	Масса частиц крупнее 0,25 мм составляет более 50%
Песок мелкий	Масса частиц крупнее 0,1 мм составляет 75% и более
Песок пылеватый	Масса частиц крупнее 0,1 мм составляет менее 75%

Примечание. Для установления наименования грунта последовательно суммируются проценты содержания частиц исследуемого грунта: сначала – крупнее 2 мм, затем – крупнее 0,5 мм и т.д. Наименование грунта принимается по первому удовлетворяющему показателю в порядке расположения наименований.

Определить плотность сложения песка по таблице 3.4

Таблица 3.4 - Виды песков по плотности

Виды песков	Плотность сложения песков
	Плотные	Средней плотности	Рыхлые
По коэффициенту пористости, е
Пески гравелистые, крупные и средней крупности	e<0,55	0,6≤e≤0,7	e>0,7
Пески мелкие	e<0,6	0,6≤e≤0,75	e>0,75
Пески пылеватые	e<0,6	0,6≤e≤0,8	e>0,8

Определить влажность песка по таблице 3.5. Далее следует определить расчетные сопротивления грунтов по таблицам. 3.6 – 3.7, необходимые для предварительного определения размеров фундаментов.

Таблица 3.5 – Виды грунтов по степени влажности, S_r

Наименование крупнообломочных и песчаных грунтов по степени влажности	Степень влажности, Sr
Маловлажные	0<Sr≤0,5
Влажные	0,5<Sr≤ 0,8
Насыщенные водой	0,8 < Sr≤ 1

Таблица 3.6 – Расчетные сопротивления R₀пылевато-глинистых (непросадочных) грунтов

Виды глинистых грунтов	Коэффициент пористости грунта, e	Ro, МПа при показателе текучести грунта,JL
		JL = 0	JL = 1
Супеси	0,5	0,3	0,3
Суглинки	0,5	0,3	0,25
	0,7	0,25	0,18
	1,0	0,2	0,1
Глины	0,5	0,6	0,4
	0,6	0,5	0,3
	0,8	0,3	0,2
	1,1	0,25	0,1

Примечание. Для глинистых грунтов с промежуточными значениями eиJ_Lдопускается определять величинуR_o, пользуясь интерполяцией, вначале поeдля значенияJ_L= 0 иJ_L= 1, затем поJ_Lмежду полученными значениями дляJ_L= 0 иJ_L= 1.

Таблица 3.7 – Расчетные сопротивления R₀песчаных грунтов, МПа

Песчаные	Плотные	Средней плотности
Пески крупные независимо от влажности	0,6	0,5
Пески средней крупности независимо от влажности	0,5	0,4
Пески мелкие: маловлажные влажные и насыщенные водой	0,4 0,3	0,3 0,2
Пески пылеватые: маловлажные влажные насыщенные водой	0,3 0,2 0,15	0,25 0,15 0,1

По таблицам 3.8 – 3.10 определить нормативные значения прочностных и деформационных характеристик грунтов – удельное сцепление C_n, угол внутреннего трения φ_nи модуль деформацииE. По полученным значениям необходимо провести анализ, т.е. установить закономерности изменения сжимаемости и прочности грунтов по глубине, выбрать несущий слой.

Для грунтов с промежуточными значениями eпротив указанных в таблицах 3.8 – 3.10 допускается определять значенияC_n, φ_n, Е по интерполяции.

Допускается в запас надежности принимать характеристики C_n, φ_n, Е по соответствующим нижним пределамeиJ_L(табл. 3.8 – 3.10), если грунты имеют значенияeиJ_Lменьше этих нижних предельных значений.

При строительной оценке следует учитывать, что рыхлые пески и глинистые грунты с J_L > 0,75 относятся к слабым основаниям. К малопрочным основаниям относят также грунты сR₀менее 0,15 МПа. Сжимаемость грунтов оценивается по величине модуля деформации Е. Грунт считается малосжимаемым, если Е >20 МПа, средней сжимаемости – при Е=20….5 МПа и сильно сжимаемым при Е< 5 МПа.

Классификацию грунтов следует проводить для всех слоев грунта.

Таблица 3.8 - Нормативные значения удельного сцепления C_n, МПа, угла внутреннего трения φ_n, град. и модуля деформации Е, МПа песчаных грунтов (независимо от происхождения, возраста и влажности)

Виды песчаных грунтов	Обозначения характеристик грунтов	Характеристики грунтов при коэффициенте пористости e, равном
		0,45	0,55	0,65	0,75
Пески гравелистые и крупные	Cn	0,002	0,001	–	–
	φn	43	40	38	–
	Е	50	40	30	–
Пески средней крупности	Cn	0,003	0,002	0,001	–
	φn	40	38	35	–
		50	40	30	–
Пески мелкие	Cn	0,006	0,004	0,002	–
	φn	38	36	32	28
	Е	48	38	28	18
Пески пылеватые	Cn	0,008	0,006	0,004	0,002
	φn	36	34	30	26
	Е	39	23	18	11

Таблица 3.9 – Нормативные значения удельного сцепления C_n, МПа и угла внутреннего трения φ_n, град. глинистых грунтов четвертичных отложений

Виды глинистых грунтов и пределы нормативных значений их показателя текучести		Обозначения характеристик грунтов	Характеристики грунтов при коэффициенте пористости, равном
			0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	0,95	1,05
Супеси	0 ≤ JL ≤ 0,25	Cn φn	0,015 30	0,011 29	0,008 27	– –	– –	– –	– –
	0,25 < JL ≤ 0,75	Cn φn	0,013 28	0,009 26	0,006 24	0,003 21	– –	– –	– –
Суглинки	0 ≤ JL ≤ 0,25	Cn φn	0,047 26	0,037 25	0,031 24	0,025 23	0,022 22	0,019 20	– –
	0,25 < JL ≤ 0,50	Cn φn	0,039 24	0,034 23	0,028 22	0,023 21	0,018 19	0,015 17	– –
	0,50 < JL ≤ 0,75	Cn φn	– –	– –	0,025 19	0,020 18	0,016 16	0,014 14	0,012 12
Продолжение таблицы 3.9
Глины	0 ≤ JL ≤ 0,25	Cn φn	– –	0,081 21	0,068 20	0,054 19	0,047 18	0,041 16	0,036 14
	0,25 < JL ≤ 0,50	Cn φn	– –	– –	0,057 18	0,050 17	0,043 16	0,037 14	0,032 11
	0,50 < JL ≤ 0,75	Cn φn	– –	– –	0,045 15	0,041 14	0,036 12	0,033 10	0,029 7

Таблица 3.10-Нормативные значения модуля деформации глинистых грунтов Е, МПа

Происхождение и возраст глинистых грунтов	Виды глинистых грунтов и пределы нормативных значений их показателя текучести		Модули деформации грунтов Е при коэффициенте пористости e, равном
			0,35	0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	0,95	1,05	1,2	1,4	1,6
Аллювиальные Делювиальные Озерные Озерно-аллювиальные	Супеси	0 ≤ JL ≤ 0,75	-	32	24	16	10	7	-	-	-	-	-
	Суглинки	0 ≤ JL ≤ 0,25	-	34	27	22	17	14	11	-	-	-	-
		0,25 < JL ≤ 0,5	-	32	25	19	14	11	8	-	-	-	-
		0,5 < JL ≤0,75	-	-	-	17	12	8	6	5	-	-	-
	Глины	0 ≤ JL ≤ 0,25	-	-	28	24	21	18	15	12	-	-	-
		0,25 < JL ≤ 0,5	-	-	-	21	18	15	12	9	-	-	-
		0,5 < JL ≤ 0,75	-	-	-	-	15	12	9	7	-	-	-

Результаты расчета грунтов свести в таблицу (см. табл. 3.11).

Таблица 3.11 – Характеристики грунтов

№ п/п	Полное наименов. грунта	Мощность слоя, м	γS, кH/м3	γ0, кН/м3	JL	e	Cn, МПа	φn, град	Е, МПа	R0, МПа

Дать полный анализ прочностных и деформационных характеристик грунтов места строительства причала.

По результатам расчета на чертеже вычертить инженерно-геологический разрез. На инженерно-геологическом разрезе следует указать полное наименование грунта для каждого слоя с указанием наиболее характерных физико-механических характеристик грунтов.