Расчет фундамента на опрокидывание

Обновлено: 27.04.2024

1. Да. Это расчет на устойчивость положения. Например упоминание в п. 6.2.1 СП 430.1325800.2018 или Пособие по проектированию оснований - п. 2.261,2.262, плюс упоминание в формулах 250-253, ну и подзаголовок у пунктов 11.21-11.32. В СП 381.1325800.2018 в табл 6.1 есть предельные состояния на опрокид, ну и п.6.3.23 - ровно то, что нужно (и упоминаниме конкретного слова и формула)

Равнодействующая выходит за пределы ядра - например расчёт парапета на ветер. Точка опрокидывания - край поперечного сечения. Почему не в запас, есть коэффициент 0,9 (0,8), который как раз даёт возможность не учитывать смятие угла кладки от боковой силы.

[b]Вопросы. Существует ли нормах пункт с расчётом (с формулами, а не словами) на опрокидывание? (В пункте должно быть слово «опрокидывание», а не собственное толкование сути этого пункта).

Понятно почему - все дураки, а нормы ф топку.
И это мы вот такие молодцы в 2022-м о р.х. наконец обанаружили этот факт. Разоблачили страшный заговор.

В нормах - не припомню, но знаком-то я толком только с металлом . А вот в руководствах и пособиях есть. Например, на опрокидывание считаются резервуары и если проверка не выполняется - ставятся анкера, а так проектируют без них .

негодяй со стажем

Offtop: Да простит меня терпение Админа..
Если участникам типа ShaggyDoc земной поклон, благодарность
То
Некоторые участники форума заслуживают одну запятую
"Пороть нельзя Выпороть"

существует..
В форме отсылок и упоминания Азбуки.
Азбуку впитывают советом отца, обучением в школе, техникуме, ВУЗе. Далее остаётся не "пропить".
Ради интереса стоит полистать ГОСТ 33709.1-2015

- ГОСТ 33709.1-2015 «Краны грузоподъемные» в разделе «Основания и фундаменты?»
Добавил слово «фундаментов» в шапке, а то неизвестно откуда ещё «опрокидывание» найдётся.

Потому что все про него говорят, но никто его не видел в нормах. Пора разобраться с этим привидением, пугающим проектантов.

Ты вот ЧТО хочешь сказать-то? Ты же не ждешь, что найдется норма, где прямо вот все как ТЫ хочешь будет расписано и обставлено формулами.
Что ты троллишь все время? Просто констатируй факт своего недовольства изложением норм и все.
Народ прекрасно знает что такое ОПРОКИДЫВАНИЕ и как обеспечить надежное НЕОПРОКИДЫВАНИЕ.
К слову, для правильных проектных решений достаточно иметь элементарное понимание, отчего табуретка не опрокидывается. Или например почему Александрийсткий столп не падает. Несмотря на то что не закреплены.
А формулы найдутся - они есть там/тут/здесь/везде.

- возможно. Однако, например, народ зная что такое устойчивость, не использует «азбучную» формулу Эйлера, а старательно изучает СП 16 или СП 63 по этому вопросу.

негодяй со стажем

----- добавлено через ~8 мин. -----

например, народ зная что такое устойчивость, не использует «азбучную» формулу Эйлера, а старательно изучает СП 16 или СП 63 по этому вопросу.

знает..
Знает не только Эйлера, знает границы применения.
Знает что это ступень марша лестницы в многоэтажном здании
Вы не перешагиваете ступени?

Добрый день.
Подскажите пожалуйста учитывается ли момент от внешних сил в расчете фундамента на опрокидывание или только горизонтальная сила.
Если учитывается то как.
Фундамент под дымовую трубу в несущей металлической башне (фундамент общий массивный на него опирается и труба и башня).
Есть нагрузки на верхний обрез фундамента (взяты по серии) М, N. Q.
Конструкция фундамента будет выполнена не по серии потому возникла необходимость проверить фундамент на опрокидывание в связи с изменившимися габаритами.
Заранее спасибо за помощь.

Вопрос в том опрокидывающий момент это Мопр=М+Q x h или Мопр=Q x h где М это момент от внешних сил на верхнем обрезе фундамента

А что такое h, по вашему? Откуда она взялась у вас вдруг?
Ниже картинка для наглядности работы фундамента на опрокидывание.

h взялось из примера в прикрепленном файле
если я правильно поняла вашу картинку то опрокидывающий момент это ветер приведенный к сосредоточенной силе и умноженный на расстояние до подошвы фундамента?

Ну так в примере всё написано и нарисовано наглядно. В чём ещё могут быть вопросы? Или вы подтвердить информацию в примере на форуме хотите? Так сказать, второй источник информации.
Подтверждаю, что в вашем случае Опрокидывающий момент будет равен сумме момента в уровне обреза M и произведения Q*hф

если я правильно поняла вашу картинку то опрокидывающий момент это ветер приведенный к сосредоточенной силе и умноженный на расстояние до подошвы фундамента?

Так точно. Применительно к вашему случаю я мог бы его расписать так:
Mопр = Pw*(L-hф)+Pw*hф , где первое слагаемое - момент в уровне обреза фундамента.

Конечно, надо считать на это всё.
Максимум, что могло бы условно убраться, это поперечная сила, если бы фундамент был бы нулевой толщины. Она бы сдвиг давала, но не опрокидывание.

Конечно, если я верно понял ваш вопрос и расчётную схему.

Инженер-проектировщик КМ, КЖ

Странно, что все кинулись дать совет от какого момента считать фундамент под дымовую труду (. на секундочку. ) на опрокидывание относительно угловой крайней точки
А как насчет метода по которому грамотные инженеры работают? (расчеты по 1 и 2 ГПС)
Какое опрокидывание, это на 2 курсе только такими методами считать на уроках теоретической механики.
Впрочем, какой вопрос, такой и ответ.

__________________
"Не будь теории упругости, сопромат напоминал бы удручающий свод прочностных нормативов"

Спасибо за помощь просто в вашей картинке я не увидела учета момента.
Pw как я поняла это ветровая нагрузка приведенная к сосредоточенной
Mопр = Pw*(L-hф)+Pw*hф=Pw*L где здесь учет и срезывающей силы и момента?
а информацию хотела уточнить потому что подавляющем большинстве примеров расчета в исходных условиях нет момента а есть только сила Q

Просто соблюдайте конструктивные требования и никакого опрокидывания не будет. А конкретно для давления под подошвой σ(min)>=0.25σ(max)

Инженер-проектировщик КМ, КЖ

Если в расчетной программе, то вышеизложенной проверки (опрокидывание относительно угловой крайней точки) там нет и быть никак не может. Не может в силу того, что упомянутое Вами упругое основание в каждом конкретном случае уникально и выражается через коэффициент постели C1/C2.
То есть, если даже откинуть расчетные программы и считать по выше обсуждаемой тОпорной методике, то точка опрокидывания в каждом конкретном случае будет в конкретном месте, но во всех (практически) случаях, не в углу. Исключение=очень жесткая скала+упор от сдвига - то есть условия совершенно нереальные.
Если нет времени или возможности считать по нормальному, хотя бы сдвигайте точку опрокидывания к центру на какую-то, определенную чутьем и страхом, величину

__________________
"Не будь теории упругости, сопромат напоминал бы удручающий свод прочностных нормативов"

а информацию хотела уточнить потому что подавляющем большинстве примеров расчета в исходных условиях нет момента а есть только сила Q

Зачем Вам примеры, если есть СП 22 "Основания и фундаменты", раздел 5.6, рисунок 5.1 и конкретный пункт 5.6.27 с пояснением после рисунка?
(для версии 2011 года, есть более новая, какие там номера этих пунктов - не знаю)

Инженер-проектировщик КМ, КЖ

Добавлю, что кроме расчета по деформациям (раздел 5.6) есть еще и проверка по 1 ГПС. Устойчивость фундамента против сдвига (плоского или глубинного ну или, что редко - смешанного).
Так вот чем хорош предложенный Вам вариант с треугольной или трапециевидной эпюрой, что расчет фундаментов на опрокидывание актуален исключительно в случаях, когда равнодействующая выходит за ядро сечения подошвы фундамента. И при соблюдении нормируемых ограничений условий эпюры давления по подошве, устойчивость против опрокидывания обеспечивается автоматически.
Подчеркиваю, что речь идет о нормальных, если так можно выразиться, условиях, не перечисленных в п.5.1.9 СП 22.13330.2011 (2016). В случае наличия перечисленных условий рекомендую отложить в сторону примеры и скачать пару советских классических прикладных учебников по ОиФ - без обид

__________________
"Не будь теории упругости, сопромат напоминал бы удручающий свод прочностных нормативов"

негодяй со стажем

----- добавлено через ~8 мин. -----

Однако когда одна из нагрузок мала и при расчёте основания ее влиянием можно пренебречь, режим нагружения относят к простым. Так, фундаменты одностоечных свободностоящих железобетонных опор, блочные фундаменты одностоечных узкобазных и портальных металлических опор могут рассматриваться как опрокидываемые, хотя на них действуют также сжимающие силы.
На опрокидывание в режиме сложного нагружения работают фундаменты металлических и широкобазных опор, в том числе и свайные. Наиболее характерным примером опрокидываемого фундамента является фундамент одностоечных свободностоящих железобетонных опор.

1. Расчет оснований одностоечных железобетонных опор.

При проверке трещиностойкости расчет оснований по деформациям должен производиться для промежуточной стадии работы грунта, соответствующей действию нормативных нагрузок.

Кроме давления на боковую поверхность стойки (трапецеидальная эпюра) и боковые поверхности ригелей (равнодействующая А для верхнего и A1 для нижнего ригеля), опрокидыванию стойки противодействуют также силы трения Τ1, Т2, Т3, T4 и Т5, развивающиеся на боковой поверхности и подошве стойки и на боковых поверхностях ригелей. Так как рассматривается пространственная задача, необходимо учитывать, что пассивное давление грунта увеличивается за счет сил трения на боковых поверхностях призм выпирания.
Эти силы трения могут быть определены по методу, примененному для подсчета сопротивления грунта вырыванию анкерных плит, но в практике расчета одиночных стоек на опрокидывание влияние боковых массивов принято учитывать путем введения не действительной, а расчетной ширины стойки

Заделанная в грунт часть стойки опоры рассматривается как абсолютно жесткая.
Давление на грунт передается посередине верхней и нижней трети подземной части стойки посредством жестких связей, работа грунта участка средней части не учитывается.
Ввиду нарушения сплошности грунтовой массы самой стойкой взаимное влияние связей О и 1 не учитывается.
Так как при выводе расчетных формул в работе Б. Н. Жемочкина учитывалось упругое однородное полупространство, работающее на сжатие и на растяжение, а в действительности грунт может воспринимать только сжатие, модуль деформации уменьшен вдвое. Кроме того учтено снижение модуля деформации на 20%.

С учетом сделанных допущений получается следующая формула для определения угла поворота стойки в основании: при закреплении без ригелей.
В результате в предлагаемых формулах угол поворота увеличен в 2,5 раза (что равносильно уменьшению в 2,5 раза модуля деформации).

Расчет железобетонных подножников при действии горизонтальных сил.

где Fx и Fy — площади проекций подножника на вертикальные плоскости, перпендикулярные направлениям сил Рх и Ру (с учетом площадей соответствующих ригелей).

Проверка оснований вырываемых подножников, на которые действуют горизонтальные силы, производится по формуле:

Расчет оснований массивных бетонных фундаментов на действие горизонтальных сил.

Расчет на опрокидывание фундаментов узкобазных стоек металлических опор.

В основу предлагаемого метода положены следующие допущения.

Удерживающий момент создается вертикальными нагрузками (вес фундамента, опоры, проводов, тросов, оборудования), весом грунта на уступах, а также равнодействующей сил трения, которые возникают при повороте фундамента на боковой поверхности призмы грунта, основанием которой является плита подножника; при этом сдвиги в массе грунта по боковой поверхности призмы возрастают пропорционально удалению от ребра АВ. расстояния АВ. На стороне, противоположной ребру АВ, интенсивность сил трения постоянна и соответствует максимальному удалению от оси поворота.

В качестве рабочей гипотезы принято, что силы трения, которые вовлекают в работу грунт, находящийся непосредственно у плоскостей сдвига, пропорциональны величине сдвигов, т. е. также находятся в линейной зависимости от высоты поворота.
В этом случае опрокидыванию фундамента противодействует вес усеченного клина с криволинейной боковой поверхностью, определяющейся переменным углом наклона ξχ, который изменяется от нуля до максимального значения ξ.

Преобразования уравнений статики дают следующие формулы для расчета прочности основания:
полный предельный удерживающий момент (с учетом веса самого фундамента)

Давно известно, что надежность здания зависит не только от правильного выбора фундамента, качественных стройматериалов, профессиональных работников, но и от определения грунтов на участке и соответствующий расчет нагрузок.

Сведения и задачи для расчетов

Стройка начинается с расчета. Это первое правило строительства и неважно, идет речь о жилом 9-этажном доме или хижине дяди Тома, к примеру. Для расчетов необходимы данные. Сбор сведений – такая же ответственная работа, как и проведение расчетов. Данные собираются по-разному. Это могут быть динамические или статические испытания, а зачастую параметры и значения из таблиц.

Для проектирования фундаментов нужны такие сведения:

выкладки инженерно-геологических работ;
характеристика здания – назначение, конструкционные решения, технология строительства;
какие силы и нагрузки действуют на фундамент;
наличие близкорасположенных фундаментов и воздействие на них возводимого здания.

Все указания по расчетам оснований зданий и сооружений приведены в одноименном СП 22.13330.2011, актуализированной версии СНиП 2.02.01-83.

При расчетах определают:

каким будет основание;
тип, конструкцию, материал и размер фундамента;
работы по уменьшению влияния деформаций;
мероприятия для ослабления изменений близлежащих фундаментов.

Расчет оснований

Основополагающим в расчетах является условие, что несущая способность грунтов вычисляется вместе со всеми элементами сооружения.

Разработкой должна быть решена задача обеспечение их устойчивости в любых проявлениях неблагоприятных вариантов нагрузок и воздействий. Ведь потеря устойчивости оснований соответственно повлечет деформацию, а, возможно, и разрушение всего или части здания.

Проверке подвергаются такие вероятные потери устойчивости:

сдвиг грунтов основания вместе с фундаментом;
плоский сдвиг сооружения по соприкосновению: подошва сооружения – поверхность грунта;
смещение фундамента по какой-либо из его осей.

Помимо нагрузок и других сил, действующих на конструкции, устойчивость здания зависит от глубины заложения, формы, размера подошвы фундамента.

Применение метода предельных состояний

Расчетная схема определения нагрузок достаточно разнообразна и специфична для каждого объекта. На разных этапах до 1955 г. существовали разные методы расчета конструкций: а) допускаемых напряжений; б) разрушающих нагрузок. С момента указанной даты расчеты ведутся по методу предельных состояний. Его особенностью является наличие целого ряда коэффициентов, учитывающих предельную прочность конструкций. Когда такие конструкции перестают отвечать требованиям эксплуатации, их состояние называется предельным.

Упомянутыми СП и СНиП устанавливаются следующие предельные состояния оснований:

По несущей способности входят состояния, при которых основание и сооружение не соответствуют эксплуатационным нормам. Это может быть лишение ими устойчивого положения, обрушение, разного рода колебания, избыточные деформации, как пример: оседание.

Вторая группа объединяет состояния, которые затрудняют эксплуатацию конструкций или снижают ее срок. Здесь могут иметь место опасные смещения – осадка, крен, прогибы, появление трещин и т. п. Расчет по деформациям выполняется всегда.

Основания рассчитываются по первой группе в таких ситуациях:

при наличии горизонтальных нагрузок – подпорная стена, работы по углублению подвала (реконструкция), фундаменты распорных сооружений;
расположение объекта вблизи котлована, откоса или подземной выработки;
основание состоит из увлажненных или жестких грунтов;
сооружение находится в перечне по I уровню ответственности.

Расчет нагрузок

Проектированием учитываются все виды нагрузок, возникающих на этапах строительства и эксплуатации зданий и сооружений. Порядок их нормативных и расчетных значений установлен в СП 20.13330.2011, обновленной версии СНиП 2.01.07-85.

Нагрузки классифицируются по длительности воздействия, и бывают постоянными или временными.

В постоянные нагрузки входят:

вес элементов и конструкций зданий;
вес насыпных грунтов;
гидростатическое давление грунтовых вод;
предварительно напряженные усилия, например: в железобетоне.

Диапазон временных нагрузок более широк. Можно сказать, что к ним относятся все остальные, не вошедшие в постоянные.

Как правило, на основание или конструкцию действует несколько сил, поэтому расчеты предельных состояний выполняются по критическим сочетаниям нагрузок или соответствующим усилиям. Такие сочетания проектируются при анализе состава одновременного приложения различных нагрузок.

По составу нагрузок различаются:

основные сочетания, куда входят постоянные, длительные и кратковременные нагрузки:

особые сочетания, где помимо основных действует одна из особых нагрузок:

Расчет устойчивости фундаментов

Ленточное основание

Пока лишь только поверхностно ознакомившись с методом предельных состояний, можно представить объем информации и количество расчетов, необходимых для правильного проектирования фундаментов. Здесь нет места ошибкам и оплошностям, ведь речь идет о безопасности не только строителей, но и жильцов или рабочих. И хотя риски массового строительства и индивидуального несопоставимы, малейшие сомнения должны побудить застройщика обратиться к проектировщикам.

Сложный расчет подошвы фундамента на опрокидывание начинается с проверки несущей способности основания. В первую очередь необходимо проверить условие:

На разных грунтах сила предельного сопротивления основания будет разной. Для скальных грунтов ее вычисляют таким образом:

На увлажненных грунтах она определяется из равенства между соотношениями нормальных и касательных напряжений в поверхностях скольжения.

Проверка на сдвиг по подошве

Подошва фундамента

Необходимо из всех возможных поверхностей скольжения найти наиболее опасную, и для нее обеспечить равновесие сил: сдвигающих и удерживающих. Проверочными действиями охватываются сочетания нагрузок и различные воздействия. Для каждого случая вычисляется предельная нагрузка.

Обязательным условием расчетов является построение схем и чертежей (на заданную ось или относительно основания), позволяющих определить равенство сил или моментов. В схемах указываются:

нагрузки от здания;
вес грунта;
сила трения по критической поверхности скольжения;
сила фильтрационного давления.

Поскольку плоский сдвиг по подошве возможен в ситуации, когда механическое взаимодействие грунта и подошвы фундамента путем сцепления меньше горизонтального давления, необходимо произвести расчеты сил на сдвиг и сдерживающих сил. Проверка фундамента на устойчивое положение заключается в соблюдении условия:

где Q1 – составляющая расчетных нагрузок на фундамент, параллельная плоскости сдвига, кН; Еа и Ер – составляющие равнодействующих активного и пассивного давления грунта на боковые грани фундаментов, параллельные плоскости сдвига (кН); N1 – сумма расчитанных нагрузок по вертикали (кН); U – гидростатическое противодавление (кН); b, l – параметры фундамента (м); c1, f – коэффициенты грунтов: сцепления и трения.

Если условие не соблюдается, то сопротивление сдвигу можно увеличить, повышая коэффициент трения. Тогда под фундамент нужно готовить гравийно-песчаную подушку. Посмотрите видео, как сделать песчаную подушку для увеличения устойчивости фундамента.

Сдвиг по подошве обычно происходит на мало сжимаемых грунтах. Зачастую наблюдается глубинный сдвиг внутри грунтового массива.

Проверка на опрокидывание

Это последний этап проведения расчета на опрокидывание. Он скорее формальный, поскольку опрокидывание по одной из граней подошвы может быть вероятным при строительстве на жестком основании – скальных грунтах. В отличие от них сжимаемые основания предрасположены к возникновению кренов, тогда точка вращения смещается к центру фундамента.

В любом случае должно подтверждаться правило, что момент устойчивости сильнее опрокидывающего момента. Проверкой устанавливается следующая закономерность:

Пример

Действие вертикальной нагрузки N1=400 кН/м, горизонтальной – Т1,1=120 кН/м.

Вычисляются нагрузки, действующие на стену. Помимо указанных в условии примера, дополнительно действует горизонтальная сила от пригруза и засыпки. Она определяется по формуле:

Высчитывается собственный вес бетонной стены (плотность 25 кН/м3):

Теперь рассчитаем вес грунта на обрезах:

Рассчитывается сдвигающая сила по формуле:

Теперь удерживающая сила (коэффициент трения 0,45)

Для проверки истинности выражения (12.5) нужно взять коэффициент условий работы и коэффициент надежности (для сооружений III уровня ответственности – 1,1).

Подставляя данные 151,4≤1*221,9/1,1=201,7, получаем результат, что сила трения больше сдвигающей силы, следовательно, устойчивость обеспечивается.

Второй стадией проводится проверка на опрокидывание.

Выявляются горизонтальные силы, их положение относительно подошвы фундамента:

Вычисляется опрокидывающий момент, действующий от горизонтальных сил:

Вертикальные силы создают момент устойчивости относительно выбранной точки подошвы фундамента:

Проверку на опрокидывание можно вывести по коэффициенту устойчивости фундамента

Читайте также: