Грибовидный фундамент
Фундаменты грибовидные
Типовой проект 3.407-115(разработан Северо-Западным отделением института «Энергосетьпроект» в 1977г.)
3.407-115.1.pdf3.407-115.2.pdf3.407-115.3.pdf3.407-115.4.pdf3.407-115.5.pdf3.407-115.6 (7271tm-6).pdf
С вводом данного типового проекта были аннулированы следующие проекты:
типовой проект инв. №1623тм-т5;типовой проект инв. №5746тм-т1;типовой проект инв. №5765тм-т1;типовой проект инв. №5797тм-т2.
Маркировка фундаментов:
Ф – фундамент;К – короткий, т.е. имеет укороченную стойку;П – повышенный, данные фундаменты, как правило, применяются при прохождении трассы в поймах рек или на косогорах;С – специальный, буква идет 2-ой после Ф;1-6 – типоразмер фундамента;
После цифры, обозначающей типоразмер, через тире проставляется буква или цифра, означающая:
0 – под стойку опор на оттяжках;05 – под стойку опор на оттяжках ВЛ 500кВ;2,4 – количество болтов для закрепления опоры;А – разработан для анкерно-угловых опоры ВЛ 35-330кВ;А5 – разработан для анкерно-угловых опоры ВЛ 500кВ;м – фундамент имеет модернизированный оголовник;48 –диаметр применяемых болтов;350 – база болтов.
| Наименование | Высота, мм. | Размеры основания, мм. | Вес, т. | Вагонная норма, шт. |
| Ф1-05 | 2700 | 1200*1200 | 1,5 | 6-10;12-24 |
| Ф1-2 | 2700 | 1200*1200 | 1,5 | 6-10;12-24 |
| Ф1-А | 3400 | 2100*2100 | 2,5 | 8;10;12 |
| Ф2-0 | 2700 | 1500*1500 | 2,4 | 12;14;16 |
| Ф2-05 | 2700 | 1500*1500 | 2,4 | 12;14;16 |
| Ф2-2 | 2700 | 1500*1500 | 2,4 | 12;14;16 |
| Ф2-А | 3200 | 1800*1800 | 3 | 8;10;12 |
| Ф3-0 | 2700 | 1800*1800 | 2,9 | 8;10;12 |
| Ф3-05 | 2700 | 1800*1800 | 2,9 | 8;10;12 |
| Ф3-2 | 2700 | 1800*1800 | 2,9 | 8;10;12 |
| Ф3-А | 3400 | 2100*2100 | 4,3 | 4-9 |
| Ф3-А-48 | 3400 | 2100*2100 | 4,3 | 4-9 |
| Ф3-А-350 | 3400 | 2100*2100 | 4,5 | 4-9 |
| Ф3-А5 | 3400 | 2100*2100 | 4,8 | 6-9 |
| Ф3-А5м | 3115 | 2100*2100 | 4,5 | 6-9 |
| Ф3-Ам | 3115 | 2100*2100 | 4,3 | 4-9 |
| Ф4-0 | 2700 | 2100*2100 | 3,4 | 9-13 |
| Ф4-05 | 2700 | 2000*2000 | 3,3 | 8;10 |
| Ф4-2 | 2700 | 2100*2100 | 3,4 | 9-13 |
| Ф4-4 | 2700 | 2100*2100 | 3,4 | 9-13 |
| Ф4-А | 3400 | 2400*2400 | 5 | 3-9 |
| Ф4-А-48 | 3115 | 2400*2400 | 5 | 3-9 |
| Ф4-А-350 | 3115 | 2400*2400 | 5,2 | 3-9 |
| Ф4-Ам | 3115 | 2400*2400 | 5 | 3-9 |
| Ф5-2 | 3200 | 2400*2400 | 4,48 | 4-9 |
| Ф5-4 | 3200 | 2400*2400 | 4,48 | 4-9 |
| Ф5-А | 3400 | 2700*2700 | 6,5 | 4-8 |
| Ф5-А-48 | 3115 | 2700*2700 |
6,25 | 4-8 |
| Ф5-А-350 | 3115 | 2700*2700 | 6,45 | 4-8 |
| Ф5-А5 | 3400 | 2700*2700 | 6,3 | 4-8 |
| Ф5-А5-48 | 3400 | 2700*2700 | 6,4 | 4-8 |
| Ф5-А5м | 3115 | 2700*2700 | 6,25 | 4-8 |
| Ф5-Ам | 3115 | 2700*2700 | 6,25 | 4-8 |
| Ф6-2 | 3200 | 2700*2700 | 5,6 | 3;4;6 |
| Ф6-4 | 3200 | 2700*2700 | 5,6 | 3;4;6 |
| Ф6-А | 3400 | 3000*2020 | 6,9 | 4;6 |
| Ф6-А-48 | 3115 | 3000*2020 | 7 | 4;6 |
| Ф6-А-350 | 3115 | 3000*2020 | 7,1 | 4;6 |
| Ф6-А5 | 3400 | 3000*2020 | 6,8 | 4;6 |
| Ф6-А5-48 | 3115 | 3000*2020 | 6,9 | 4;6 |
| Ф6-А5м | 3115 | 3000*2020 | 6,75 | 4;6 |
| Ф6-Ам | 3115 | 3000*2020 | 6,9 | 4;6 |
| Ф6-НС | 3200 | 2700*2700 | 5,6 | 3;4;6 |
| ФК1-0 | 2200 | 1200*1200 | 1,35 | 6-10;12-24 |
| ФК1-05 | 1700 | 1200*1200 | 1,4 | 6-10;12-24 |
| ФК1-2 | 2200 | 1200*1200 | 1,35 | 6-10;12-24 |
| ФК2-05 | 1700 | 1500*1500 | 1,93 | |
| ФК3-05 | 1700 | 1800*1800 | 2,5 | 8;10;12 |
| ФК4-05 | 1700 | 2000*2000 | 2,9 | 8;10;12 |
| ФП5-А | 5400 | 2700*2700 | ||
| ФП5-А-48 | 5400 | 2700*2700 | ||
| ФП5-А-350 | 5400 | 2700*2700 | ||
| ФП5-А5 | 5400 | 2700*2700 | ||
| ФП5-А5-48 | 5400 | 2700*2700 | ||
| ФП5-А5м | 5115 | 2700*2700 | ||
| ФП5-Ам | 5115 | 2700*2700 | ||
| ФП6-2 | 5000 | 2700*2700 | 7,5 | 4 |
| ФП6-4 | 5000 | 2700*2700 | 7,5 | 4 |
| АФ5 | 3200 | 2400*2400 | 4,48 | 4-9 |
| АФ5-1 | 3200 | 2400*2400 | 4,48 | 4-9 |
| ФС1-4 | 3200 | 2700*3500 | ||
| ФС2-4 | 3200 | 2700*4500 |
Расчет грибовидных железобетонных фундаментов металлических опор
Железобетонные фундаменты металлических опор рассчитываются:
- • по первому предельному состоянию — прочности или общей устойчивости (используются воздействующие расчетные нагрузки);
- • по второму предельному состоянию — деформациям (вырывание, сжатие, вдавливание); при этом используются нормативные воздействующие нагрузки.
Схема железобетонных фундаментов, применяемых для металлических опор линий электропередачи, приведена на рис. 5.17. Геометрические размеры фундаментов указаны в табл. 5.5.
Рис. 5.17. Схема железобетонного грибовидного подножника:
1 — плита основания; 2 — стойка
Таблица 5.5
Геометрические размеры и основные показатели грибовидных фундаментов
| Шифр | Размеры, мм | Расход материалов | Вес эле- мента. 10 кН | |||||
| а | Ь | С | g | /'1 | Бетон, м3 | Сталь, кг | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| Под промежуточные опоры воздушных линий напряжением 55...350 кВ | ||||||||
| ФК.1-2 | 1200 | 1200 | 320 | 200 | 2200 | 0,54 | 82 | 1,35 |
| Ф1-2 | 1200 | 1200 | 320 | 200 | 2700 | 0,59 | 91 | 1,50 |
Окончание табл. 5.5
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| Ф2-0 | 1200 | 1500 | 400 | 300 | 2700 | 0,96 | 69 | 2,40 |
| Ф2-2 | 1500 | 1500 | 400 | 300 | 2700 | 0,96 | 123 | 2,40 |
| ФЗ-0 | 1800 | 1800 | 400 | О О | 2700 | 1,17 | 79 | 2,90 |
| ФЗ-2 | 1800 | 1800 | 400 | 300 | 2700 | 1,17 | 133 | 2,90 |
| Ф4-0 | 2100 | 2100 | 400 | 300 | 2700 | 1,36 | 154 | 3,40 |
| Ф4-2 | 2100 | 2100 | 400 | 300 | 2700 | 1,36 | 268 | 3,40 |
| Ф5-2 | 2400 | 2400 | 400 | 300 | 3200 | 1,69 | 348 | 4,50 |
| Ф6-2 | 2700 | 2700 | 400 | 350 | 3200 | 2,24 | 385 | 5,60 |
| Ф6-4 | 3700 | 2700 | 400 | 350 | 3200 | 2,24 | 409 | 5,60 |
| ФП6-2 | 2700 | 2700 | 400 | 350 | 5000 | 2,69 | 525 | 6,70 |
| ФП6-4 | 2700 | 2700 | 400 | 350 | 5000 | 2,69 | 550 | 6,70 |
| ФС1-4 | 3500 | 2700 | 400 | 390 | 3200 | 2,40 | 527 | 6,00 |
| ФС2-4 | 4500 | 2700 | 400 | 390 | 3200 | 2,80 | 599 | 7,00 |
| Под анкерно-угловые опоры воздушных линий напряжением 55... 530 кВ | ||||||||
| Ф1-А | 1500 | 1500 | 400 | 300 | 3200 | 1,0 | 297 | 2,50 |
| Ф2-А | 1800 | 1800 | 400 | 300 | 3200 | 1,2 | 315 | 3,00 |
| ФЗ-А | 2100 | 2100 | 400 | 300 | 3400 | 1,7 | 443 | 4,30 |
| Ф4-А | 2400 | 2400 | 400 | О о г*1 | 3400 | 2,0 | 532 | 5,00 |
| Ф5-А | 2700 | 2700 | 400 | 350 | 3400 | 2,5 | 638 | 6,50 |
| ФП5-А | 2700 | 2700 | 400 | 350 | 3400 | 3,0 | 828 | 7,50 |
| Ф6-А | 2020 | 3000 | 400 | 620 | 3400 | 2,7 | 870 | 6,80 |
| Под анкерно-угловые опоры воздушных линий напряжением 750 кВ | ||||||||
| НФ-2-1 | 2700 | 2700 | - | 500 | 3790 | 2,94 | 783 | 7,40 |
| НФ-1 | 2700 | 2700 | - | 400 | 3700 | 2,58 | 978 | 6,40 |
Как видно из табл. 5.5, в большинстве случаев основание плиты фундамента квадратное.
Расчет оснований грибовидных фундаментов по несущей способности (прочности, общей устойчивости) производится при
действии вырывающей расчетной нагрузки Л^р4 по формуле
где ?над — коэффициент надежности, принимаемый равным:
1,0 — для прямых промежуточных опор; 1,3 — для промежуточных угловых, анкерно-угловых, концевых, анкерных (с разностью тяжения в смежных пролетах); 1,2 — для прямых анкерных опор (без разности тяжений в смежных пролетах); N„2 — предельное сопротивление вырыванию слоя грунта над плитой фундамента; 6'ф — вес фундамента (табл. 5.5).
Вес современных железобетонных подножников для металлических опор линий электропередачи напряжением 35...330 кВ, достигающий до 7,5 кН (табл. 5.5), уравновешивает лишь часть вырывающей нагрузки, возникающей от горизонтальных нагрузок и воздействующей на фундамент. Основное сопротивление оказывает грунт, насыпанный над фундаментной плитой.
Предельное сопротивление вырыванию слоя грунта над плитой фундамента состоит из веса грунта (6'гр) в объеме обелиска (рис. 5.18), образующегося при выпирании, и сопротивления сцепления грунта по граням обелиска (Ссц).
Рис. 5.18. Объем грунта в обелиске выпирания
При перемещении плиты подножника вверх под действием вырывающей силы в работу вовлекаются массы грунта в объеме призмы, называемой обелиском выпирания. Грани призмы не параллельны, а расходятся из-за наличия внутреннего трения грунта.
Объем грунтовой призмы определяется плоскостями, проходящими через верхние обрезы плиты подножника и наклоненными к вертикдпи под углом у, и равен объему трех пирамид высотой /г/3 и площадями оснований Ь2, Ь2, Ы :
где И — глубина заложения фундамента, т.е. высота фундамента минус 100 мм (толщина плиты основания) и минус 200 мм (часть фундамента, выступающая над землей); Ь — ширина грани фундаментной плиты; Ь — ширина верхней стороны обелиска выпирания (рис. 5.18): й| = Ь + 2ВС = Ь + 21й%1 ВС = Ищу|/ (из треугольника ЛВС) у — параметр грунта засыпки:
р — коэффициент (табл. 5.6); фрасч — расчетное значение угла внутреннего трения (см. табл. 4.7).
Таблица 5.6
Значения коэффициента р
| Значение коэффициента р при объем- | |||||||||||
| Наименование грунтов | ном весе грунта, даН/м3 | ||||||||||
| 1500 | 1700 | ||||||||||
| Пески гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие | 0,50 | 0,80 | |||||||||
| Пески пылеватые | 0,43 | 0,68 | |||||||||
| Грунты глинистые при ./? Фундаменты опор ЛЭП. Грибовидные фундаменты опор ВЛВ одной из прошлых статей мы писали про линии электропередач (ЛЭП), в частности высоковольтные ЛЭП. Размерами этих конструкций можно только поражаться, опоры линий электропередач могут достигать несколько десятков метров в высоту. Но давайте углубимся в конструктивную часть и зададимся вопросом: что же лежит в основе этих гигантов, что позволяет им противостоять силам природы и выполнять свою ответственную работу - передавать ток высокого напряжения. Как и любая конструкция, опоры линий электропередач имеют фундамент. В этой статье мы рассмотрим часто встречающийся вид фундамента опор ЛЭП - сваи с расширенным основанием (на фото в начале статьи). Иногда их называют грибовидными железобетонными изделиями из-за внешнего вида. На уже установленных опорах ЛЭП можно увидеть лишь малую часть грибовидной сваи. Основание и большая часть стойки находятся в земле. Маркировка Фундаменты, служащие для закрепления опор ЛЭП и имеющие грибовидную форму, всегда имеют в маркировке букву Ф, например, Ф4-4, Ф6-2, Ф3-05 и другие. Дополнительные буквы в маркировке указывают на особенность. Так, изделие ФР2-2 имеет увеличенную высоту (3250 мм), удлиненное основание и стойку, сужающуюся и наклоненную к верхней части. Фундаменты для ЛЭП грибовидной формы относятся к серии 3.407. Данная серия железобетонных изделий содержит в себе унифицированные фундаментные конструкции под металлические опоры высоковольтных линий электропередач и подстанции. Также подобные железобетонные конструкции, такие, как упомянутое ФР2-2, можно встретить в серии 3.501. Особенности Главной особенностью фундамента для ЛЭП является его форма. Расширенное основание и низкий центр тяжести позволяют значительно увеличить устойчивость тяжелых и высоких опор, что довольно актуально в связи с интенсивными ветровыми нагрузками. Также гарантией сохранения устойчивости и прочности выступает частично преднапряженная арматура. Она увеличивает сопротивление фундамента на изгиб и растяжение. В верхней части стойки, как правило, расположены четыре крепежных болта для надежного соединения фундамента и самой опоры ЛЭП. Стоит отметить, что фундаменты могут быть как и монолитными, так и сборными конструкциями (стойка отдельно от бетонной подушки). В зависимости от особенности конкретной опоры (предполагаемая нагрузка, климатические условия в зоне эксплуатации) подбирается определенный вариант фундамента. Отличаться может высота стойки, площадь бетонного основания, класс и марка бетона, арматура. Расчет железобетонных грибовидных фундаментов-подножников - Проектирование механической части ВЛ | Страница 27 из 37 Общий вид грибовидного фундамента-подножника приведен на рис. 2.56, а расчетная схема при действии на грибовидный фундамент вырывающей нагрузки - на рис. 2.70. Рис. 2.70. Расчетная схема при действии на грибовидный фундамент вырывающей нагрузки На рис. 2.70: а - размер стороны квадратной опорной плиты подножника, м; hф - глубина заложения фундамента, м; а1 - размер стороны призмы выпирания фундамента, м; φ0 - угол внутреннего трения обратной засыпки, град. Расчет грибовидных фундаментов-подножников по деформациям производится на нормативные нагрузки во всех режимах воздушных линий. Требование расчета по деформациям сводится к ограничению вертикальной осадки. Условие расчета можно сформулировать следующим образом: среднее давление по подошве фундамента не должно превышать расчетного давления на основание, то есть должно быть соблюдено условие: σср ^= Rs, (2·75) где σ ср - среднее давление по подошве фундамента, которое находится по формуле (2.76), даН-10/м; R s - давление на грунт основания подножников унифицированных опор, рассчитанное из условий предельных деформаций в нормальном 3 2 режиме работы линии, даН-10 /м [Приложение 2, табл. 2.14]: (2·76) где Nн - нормативная сжимающая нагрузка, даН-10 ; F - площадь фундамента, м2; γ з - объемный вес грунта обратной засыпки (уплотнение механическое; расположение выше уровня грунтовых вод) равен 1,7-10 даН/м ; hф - глубина заложения фундамента, м [6, стр. 20, табл. 1.16]. Расчет на вырывание учитывает действие на фундамент нормативной вырывающей нагрузки и производится по условию:(2.77) где m - коэффициент условий работы, определяемый по формуле (2.71); R3 - расчетное давление, даН-10 /м [Приложение 2, табл. 2.8]. F0 - проекция плоскости верха плиты на горизонтальную плоскость, м2; Gф - масса фундамента, т [6, стр. 20, табл. 1.16]. Расчет грибовидного фундамента по устойчивости (несущей способности) производится аналогично расчету анкерной плиты. Пример 2.13 Пользуясь данными и результатами расчетов предыдущих примеров, рассчитать основание грибовидного фундамента-подножника марки Ф3-2 под промежуточную опору П220-2 в нормальном режиме работы воздушной линии электропередачи. Грунт глинистый с показателем консистенции J L = 0,23 и коэффициентом пористости e = 0,55. Пояснения Технические данные грибовидного фундамента марки Ф3-2 приведены в табл. 2.13, составленной на основе [6, стр. 20, табл. 1.16]. Таблица 2.13Технические данные фундамента Ф3-2
Нормативная сжимающая нагрузка, действующая на грибовидный фундамент-подножник, равна сумме постоянных и кратковременных нормативных нагрузок, действующих на опору П220-2 (пример 2.11): Нормативная вырывающая нагрузка, действующая на грибовидный фундамент-подножник, равна итоговой сумме постоянных нормативных нагрузок, действующих на опору П220-2 (пример 2.11): Расчетная вырывающая нагрузка, действующая на грибовидный фундамент-подножник, равна сумме расчетных нагрузок, действующих на опору П220-2 (пример 2.11): Для глинистых грунтов с показателем консистенции JL= 0,23 и коэффициентом пористости e = 0,55: нормативное значение модуля деформации E = 2800 даН-10/м [Приложение 2, табл. 2.10]; нормативный угол внутреннего трения фн = 21°; нормативное удельное сцепление грунта сн = 8,1 даН-10 /м [Приложение 2, табл. 2.11]. Давление на грунт основания подножника, рассчитанное из условий предельных деформаций основания в нормальном режиме работы линии для E = 2800 даН-10 /м при размере стороны квадратной опорной плиты а = 1,8 м (табл. 2.13), базе опоры b более 5 м (пример 2.11) и глубине заложения фундамента hф=2,5 м (табл.2.13): Rs = 36,1 даН-10 /м [Приложение 2, табл. 2.14]. Для промежуточной прямой опоры, устанавливаемой в глинистый грунт с показателем консистенции J L = 0,23, с относительным заглублением h / а = 2,7/1,8 = 1,5, объемным весом грунта обратной засыпки при механическом уплотнении γз = 1,7-10 даН/м , расчетное давление R з = 6,0 даН-103/м2 [Приложение 2, табл. 2.8]. Для глинистых грунтов с показателем консистенции J L = 0,23 и объемным весом грунта обратной засыпки при механическом уплотнении γз = 1,7-10 даН/м : коэффициент бокового расширения μ = 0,6 [Приложение 2, табл. 2.12]; коэффициент безопасности по грунту для угла внутреннего трения кг = 1,1, а для глинистого грунта кг = 2,4 [Приложение 2, табл. 2.13], тогда угол внутреннего трения обратной засыпки (рис. 2.70): Для прямой промежуточной опоры коэффициент надежности к н = 1[ Приложение 2, табл. 2.7]. Решение
Найдем среднее давление по подошве фундамента (формула 2.76): Сравним среднее давление по подошве фундамента с давлением на грунт основания подножника (формула 2.75): то есть условие расчета по деформациям на сжатие соблюдается, и вертикальная осадка фундамента Ф3-2 находится в допустимых пределах.
Вычислим коэффициент условий работы по (2.71): т = тгр m0 mc = 1 -1,2 -1 = 1,2. Определим вырывающую нагрузку, действующую на фундамент по (2.77): Сравним по формуле 2.77 нормативную вырывающую нагрузку с полученной выше: Таким образом, фундамент марки Ф3-2 не удовлетворяет условию расчета по деформациям на вырывание. Принимаем фундамент большего размера - Ф4-2 с глубиной заложения фундамента 2,7 м; размером стороны квадратной опорной плиты а = 2,1 м; массой фундамента 3,4 т [6, стр. 20, табл. 1.16], тогда Сравним по 2.77 нормативную вырывающую нагрузку с полученной: фундамент марки Ф4-2 удовлетворяет условию расчета по деформациям на вырывание. 3. Произведем расчет по несущей способности. По рис. 2.88 определим объем обелиска грибовидного фундамента-подножника марки Ф4-2, если а = 2,1м; Вычислим сумму площадей боковых поверхностей грибовидного фундамента-подножника марки Ф4-2: Используя формулы (2.73) и (2.74), произведем расчет правой части формулы (2.72): Сравним по (2.72) расчетную вырывающую нагрузку с полученной выше: Фундамент марки Ф4-2 удовлетворяет условию расчета по несущей способности. |
