Учет влияния соседних фундаментов и загруженных площадей рассчитывается методом дарси
Обновлено: 26.04.2024
Определить методом элементарного суммирования осадку фундамента под колонну размером bXl=2X2 м глубиной заложения d=2,8 м, а также его дополнительную осадку в результате влияния соседнего фундамента, расположенного на этой же оси на расстоянии 2,6 м и имеющего такие же размеры и глубину заложения d=l,2 м. Среднее давление под подошвой первого фундамента pcp= 0,41 МПа, второго pcp=0,48 МПа. Грунтовые условия строительной площадки: 1 — песок пылеватый (γ1= 0,0185 МН/м 3 , h1 = 3,6 м, E1 = 15 МПа); 2 — супесь пластичная (γ2= 0,0195 МН/м 3 , h2 = 1,7 м; Е2=17 МПа); 3 — песок плотный (γ3=0,0101 МН/м 3 , h3 = 2,2 м, E3 = 32 МПа); 4 — суглинок тугопластичный (γ4 =0.01 МН/м 3 , h4=3,4 м, E4=30 МПа). Возводимое здание выполнено из железобетонного каркаса с заполнением.
Решение. Определим вертикальные напряжения от собственного веса грунта на уровне подошвы первого и второго фундаментов:
σ’zg0= 0,0185·2,8 = 0,052 МПа; σ”zg0 = 0,0185·1,2 = 0,022 МПа.
Ординаты эпюры природного напряжения и схема расположения фундаментов приведены на рис. 5.1. Дополнительные давления под подошвой первого и второго фундаментов равны:
pд1 = 0,41— 0,052 = 0,358 МПа; рд2 = 0,48—0,022 = 0,458 МПа.
Соотношение сторон фундаментов n=l/b=2/2=1. Чтобы избежать интерполирования по табл 1.16(Приложение I), зададимся значением m = 0,4, тогда высота элементарного слоя грунта hi = 0,4·2/2=0,4 м.
Рис. V.1
1 — песок пылеватый (γ1= 0,0185 МН/м 3 , h1 = 3,6 м, E1 = 15 МПа); 2 — супесь пластичная (γ2= 0,0195 МН/м 3 , h2 = 1,7 м; Е2=17 МПа); 3 — песок плотный (γ3=0,0101 МН/м 3 , h3 = 2,2 м, E3 = 32 МПа); 4 — суглинок тугопластичный (γ4 =0.01 МН/м 3 , h4=3,4 м, E4=30 МПа)
Построим эпюру дополнительного вертикального напряжения под подошвой первого фундамента (см. рис. V.1), воспользовавшись формулой σzp=αρдg и табл. 1.16(Приложение I). Вычисления представим в табличной форме (табл. V.1).
Нижнюю границу сжимаемой толщи находим по точке пересечения вспомогательной эпюры с эпюрой дополнительных напряжений (см. рис. V.1). По этому рисунку определим и мощность сжимаемой толщи H1=5,6 м.
Таблица V.1
| Грунт | z, м | m=2z/b | α | σz1= αρд1, МПа | Е, МПа |
| Песок пылеватый | 0,4 0,8 | 0,4 0,8 | 1,0 0,96 0,8 | 0,358 0,344 0,287 | |
| Супесь пластичная | 1,2 1,6 2,0 2,4 | 1,2 1,6 2,0 2,4 | 0,606 0,449 0,336 0,257 | 0,217 0,161 0,12 0,092 | |
| Песок плотный | 2,8 3,2 3,6 4,0 4,4 | 2,8 3,2 3,6 4,0 4,4 | 0,201 0,16 0,13 0,108 0,091 | 0,072 0,057 0,047 0,039 0,033 | |
| Суглинок тугопластичный | 4,8 5,2 5,6 * 6,0 6,4 6,8 7,2 7,6 | 4,8 5,2 5,6 6,0 6,4 6,8 7,2 7,6 | 0,077 0,066 0,058 0,051 0,046 0,04 0,036 0,032 | 0,028 0,024 0,021 0,018 0,016 0,014 0,013 0,011 |
Вычислим осадку фундамента без учета влияния соседнего фундамента:
По табл. 1.17(Приложение I) для здания, выполненного из железобетонного каркаса с заполнением, предельно допустимая осадка su=8 см. В нашем случае s1= 3,1 su = 8 см. Следовательно, расчет осадки фундамента удовлетворяет расчету по второй группе предельных состояний.
Рассчитаем осадку первого фундамента с учетом влияния рядом расположенного фундамента (см. рис. V.1). Для определения суммарных напряжений под центральной точкой первого фундамента воспользуемся методом угловых точек (рис. V.2). Для этого разобьем загруженную площадь на четыре прямоугольника I, II, III и IV (стороны прямоугольников показаны на рисунке фигурными скобками) и определим соотношения между сторонами каждого прямоугольника: nI = nII = 3,6/l =3,6; nIII = nIV = 1,6/1 =1,6.
Найдем дополнительное напряжение под центральной точкой первого фундамента от действия второго фундамента, предварительно вычислив соотношение m'= z/b = 1,6/2 = 0,8, где z — разность отметок глубины заложения первого и второго фундаментов (см. рис. V.1):
Из условий симметрии следует, что , поэтому:
= 0,5 (0,88 — 0,859) 0,458 = 0,005 МПа.
Коэффициент найдем по табл. 1.16(Приложение I) для соотношения n1 = 3,6 с помощью линейной интерполяции, а коэффициент — по той же таблице при nIII =l,6 и m'= 0,8.
Рис. V.2
Дополнительные напряжения далее определим для точек, лежащих на вертикали под центральной точкой первого фундамента: эти напряжения вычисляли с шагом, равным высоте элементарного слоя, выбранного при расчете первого фундамента, т.е. z=0,4 м.
Вычисления представим в табличной форме (табл. V.2), при этом заметим, что предпоследний столбец этой таблицы характеризует распределение суммарных напряжений под центральной точкой первого фундамента от совместного действия первого и второго фундаментов.
Таблица V.2
| Грунт | z, м | m’=z/b | αI | αIII | σz2, МПа | Σσ=σz1+σz2, МПа | Е, МПа |
| Песок пылеватый | 1,6 2,0 2,4 | 0,8 1,2 | 0,880 0,816 0,751 | 0,859 0,781 0,703 | 0,005 0,008 0,011 | 0,363 0,352 0,298 | |
| Супесь пластичная | 2,8 3,2 3,6 4,0 | 1,4 1,6 1,8 2,0 | 0,692 0,633 0,584 0,535 | 0,631 0,558 0,500 0,441 | 0,014 0,017 0,019 0,022 | 0,231 0,178 0,139 0,114 | |
| Песок плотный | 4,4 4,8 5,2 5,6 6,0 | 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 | 0,500 0,456 0,424 0,392 0,366 | 0,397 0,352 0,318 0,284 0,258 | 0,024 0,024 0,024 0,025 0,025 | 0,096 0,081 0,071 0,064 0,058 | |
| Суглинок тугопластичный | 6,4 6,8 7,2 7,6 8,0 8,4 8,8 9,2 | 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 4,6 | 0,339 0,317 0,295 0,277 0,259 0,243 0,228 0,215 | 0,232 0,212 0,192 0,177 0,161 0,149 0,137 0,128 | 0,025 0,024 0,024 0,023 0,022 0,022 0,021 0,019 | 0,053 0,048 0,045 0,041 0,038 0,036 0,034 0,03 |
Пользуясь данными табл. V.2, построим суммарную эпюру дополнительных напряжений (см. рис. V.1). Нижнюю границу сжимаемой толщи найдем по точке пересечения этой эпюры со вспомогательной. Мощность сжимаемой толщи составит 7,6 м (см. рис. V.1).
Вычислим осадку первого фундамента, учитывая влияние второго фундамента:
Итак, суммарная осадка первого фундамента s2=3,6 см > s1 = = 3,1 см, т. е. первый фундамент испытывает дополнительную осадку под влиянием рядом расположенного фундамента. Однако основное условие расчета по второй группе предельных состояний по-прежнему выполняется: s2=3,6 см su =8 см.
Добрый день!Помогите советом!
Пришел вопрос от эксперта по поводу расчетов, учитывающих взаимное влияние при возведении новых зданий и сооружений, примыкающих или возводимых вблизи к ранее построенным.При каких условиях данные расчеты можно не предоставлять? На какие нормативные документы можно сослаться? По проекту - есть существующее здание насосной станции - 6х12 м. фундамент ленточный мелкого заложения. глубина заложения 1,4 м. проектируется блочная насосная станция 6х12 м, тоже на ленточном фундаменте,глубина заложения 1,3м. оба здания одноэтажные,без подвальных помещений.Расположены в 10 метрах друг от друга. грунты непросадочные суглинки. Можно ли в данной ситуации не выполнять расчеты? Чем аргументировать? Заранее спасибо!
Добрый день!Помогите советом!
Пришел вопрос от эксперта по поводу расчетов, учитывающих взаимное влияние при возведении новых зданий и сооружений, примыкающих или возводимых вблизи к ранее построенным.При каких условиях данные расчеты можно не предоставлять? На какие нормативные документы можно сослаться? По проекту - есть существующее здание насосной станции - 6х12 м. фундамент ленточный мелкого заложения. глубина заложения 1,4 м. проектируется блочная насосная станция 6х12 м, тоже на ленточном фундаменте,глубина заложения 1,3м. Расположены в 10 метрах друг от друга. грунты непросадочные суглинки. Можно ли в данной ситуации не выполнять расчеты? Чем аргументировать? Заранее спасибо!
Если старостройка дальше 4-х глубин котлована и нет анкеров - можно не учитывать (п. 9.36 СП 22.13330). Практически зона влияния еще меньше.
| 9.36. Для предварительного назначения зоны влияния вновь возводимого (реконструируемого) сооружения, расположенного на застроенной территории, допускается ориентировочный радиус зоны влияния rзв, м, принимать в зависимости от глубины котлована Нк, м, метода его крепления и конструкции ограждения котлована равным: 5Hк - при использовании ограждения котлована с креплением анкерными конструкциями, но не более 2L, где L - суммарная длина горизонтальной проекции тела анкера и его тяги, м; 4Нк - при использовании ограждения из стальных элементов (труб, двутавров и т.п.) с консольным креплением либо креплением стальными распорками или подкосами, а также при устройстве котлована в естественных откосах; 3Hк - при использовании монолитной или сборно-монолитной железобетонной конструкции ограждения котлована (по технологии «стена в грунте»; буронабивных секущихся свай и т.п.) с консольным креплением либо креплением стальными распорками или подкосами, а также при использовании ограждения из стальных элементов (труб, двутавров и т.п.) и экскавации грунта в котловане под защитой монолитных железобетонных перекрытий; 2Hк - при использовании монолитной или сборно-монолитной железобетонной конструкции ограждения котлована (по технологии «стена в грунте», буронабивных секущихся свай и т.п.) и экскавации грунта в котловане под защитой монолитных железобетонных перекрытий. Примечание - Величина предварительно назначаемой зоны влияния может корректироваться на основании местного опыта проектирования с учетом специфических грунтовых условий и других факторов. |
по сути считать/не считать остается на усмотрение проектировщика и эксперта, ведь котлована может и не быть вовсе.
В проекте торгового центра 3-5 этажей с подвалом, шаг колон 8х8м предусмотрены свайные фундаменты. Сваи забивные длиной 23-25м.
Грунтовые условия: до глубины 12м лессовые супеси высокопористые Е= 6Мпа, до глубины 25-28м супеси Е=8Мпа, далее твердые суглинки Е=26МПа, которые и являются основание нижнего конца свай. Площадка подтоплена до глубины 4-5м. Несущая способность сваи 83т согласно испытаний.
В настоящее время Заказчик на основании заключения Днепропетровского НИИСПа требует перейти на ленточные фундаменты со шлаковой подушкой. В данном заключении выполнен расчет трех типов фундаментов:
Плита – осадка 21см,
Столбчатый 4,5х4,5м – осадка 11,8см.
Перекрестные ленты 1,5-1,0м – осадка 7,8см.
В ответном письме мы ответили, что уважаемый НИИСП при расчете столбчатых и ленточных фундаментов забыл учесть в расчете влияние соседних фундаментов, на сжимаемую толщу. Следовательно полученные осадки оказались ошибочными.
На что нам было отвечено (далее цитирую)
Ширина предлагаемых нашим заключением фундаментов 1,0 и 1,5м, расстояние между осями 8,0м. Следовательно, расстояние между гранями соседних лент меньше глубины сжимаемой толщи, т.е. взаимного влияния соседних фундаментов практически не будет.
В случае столбчатых фундаментов авторы замечаний могут рассмотреть пример расчета осадки основания, приведенный в «Пособии по проектированию основанию зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83)» стр.130-133, где при ширине смежных фундаментов равной растоянию между их гранями (практический рассматриваемый в проекте вариант) взаимное влияние практически отсутствует).
Осадка плитного фундамента по сравнению с ленточным и столбчатым фундаментом может быть большей вследствие того, что не взирая на снижение давления под подошвой плитного фундамента сжимаемая толща значительно возрастает, т.к. коэффициент альфа пропорционально которому снижается величина напряжения в грунте от дополнительного давления по всей толще остается практически равным 1. Думаю, что авторы замечаний методику расчета осадки, регламентируемую СНиП, оспаривать не будут.
Учет влияния соседних загруженных площадей и фундаментов проводится на этапе определения осадки рассчитываемого фундамента (см. п. 1.1.5).
При определении осадки основания рассчитываемого фундамента с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства в первом приближении учитывается влияние всех соседних загруженных площадей и фундаментов, находящихся в пределах радиуса R = 1,2·Нс от вертикали, проходящей через центр подошвы рассчитываемого фундамента. Значение Нс принимают для рассчитываемого фундамента по условию σzp = 0,2·σzg (σzp = 0,1·σzg), в предположении, что соседние загруженных площади и фундаменты на значение σzp влияния не оказывают. Далее определяют дополнительные вертикальные напряжения σzp,nf на глубине z по вертикали, проходящей через центр рассчитываемого фундамента, с учетом влияния соседних фундаментов или нагрузок на прилегающие площади, попавших в пределы радиуса R = 1,2·Нс, по формуле:
,
где: σzp – дополнительное вертикальное напряжение на глубине z под центром подошвы рассчитываемого фундамента; k – число влияющих фундаментов и площадей; σzp,ai – дополнительные вертикальные напряжения от влияющих фундаментов и площадей на глубине z под центром подошвы рассчитываемого фундамента, определяются методом угловых точек.
Далее определяют нижнюю границу сжимаемой толщи Нс' по условию σzp,nf = 0,2·σzg (σzp,nf = 0,1·σzg), разбивают сжимаемую толщу на элементарные слои грунта и определяют осадку рассчитываемого фундамента методом послойного суммирования, используя вместо значений σzp,i значения σzp,nf,i.
Во втором приближении дополнительно учитывается влияние всех соседних загруженных площадей и фундаментов, находящихся в пределах расстояния R' = 1,2·Нс' от вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента.
При определении осадки основания рассчитываемого фундамента с использованием метода эквивалентного слоя грунта (метода Цытовича) к значению основной осадки рассчитываемого фундамента, определенному в предположении, что соседние загруженных площади и фундаменты на значение осадки влияния не оказывают, добавляют значение дополнительной осадки от соседних загруженных площадей и фундаментов. Значение дополнительной осадки определяют последовательностью расчета, аналогичной методу угловых точек, только в данном случае определяется осадка точки, находящейся под углом загруженной площади.
Как было уже отмечено, что из четырех составляющих частей осадки в данном разделе рассматривается только осадка уплотнения, т. е. осадка, происходящая вследствие деформации грунта под воздействием напряженного состояния, возникающего от нагрузки, передаваемой фундаментом на грунт основания. Развивается эта осадка во времени, как правило, медленно (в течение нескольких лет после возведения здания). Медленное нарастание деформаций грунтов связано с развитием деформаций ползучести пленочной воды, а также с постепенным выдавливанием воды из пор грунта основания при водонасыщенном его состоянии.
Поскольку конструкции здания или сооружения получают наибольшие деформации при полном развитии осадки в конце срока стабилизации ограничивает эти значения осадок, называемые конечными или просто осадками. Последний термин, как более краткий, будет использован в дальнейшем, так как ниже рассматривается расчет только конечных осадок. Таким образом, осадкой фундамента называется полное вертикальное перемещение его вследствие деформации толщи грунта основания, медленно развивающейся во времени. Осадкой слоя грунта называется величина, на которую уменьшается его толщина вследствие деформации грунта этого слоя. Разработано семнадцать методов расчета осадок. Однако в проектной практике в большинстве случаев пользуются двумя основными методами: методом суммирования и методом эквивалентного слоя. Анализ всех методов расчета занял бы много времени, поэтому остановимся лишь на некоторых из них.
Определение осадки методом суммирования
Рассматриваемый метод расчета основан на следующих допущениях: 1) грунт под фундаментом не имеет бокового расширения; 2) вертикальные деформации слоев грунта прямо пропорциональны напряжениям pz, убывающим с глубиной; 3) на глубинах, где дополнительное напряжение pz составляет менее 20% от веса вышележащих слоев грунта (природное давление), считается, что грунт не испытывает деформаций; 4) напряжения рz определяются под центром загружения методами теории упругости без учета изменения деформативных характеристик грунта по глубине; 5) безразмерный коэффициент р, зависящий от коэффициента пикового расширения грунта, принимается равным 0,8 для всех видов грунтов и рассматривается как коэффициент, корректирующий упрощенную расчетную схему; 6) жесткость фундаментов и надфундаментных конструкций не учитывается. На основе перечисленных допущений расчет осадки фундамента производится по формуле:
где n — число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания; hi — толщина i-го слоя грунтов в см; Ei — модуль общей деформации i-го слоя в кГ/см 2 ; β — безразмерный коэффициент, равный 0,8; pZi — полусумма вертикальных нормальных напряжений в кГ/см 2 , возникающих на верхней и нижней границах i-го слоя грунта от давления, передаваемого фундаментом, вычисляемых по формуле (39). В случае учета влияния загружения соседних фундаментов дополнительно от каждого учитываемого фундамента вертикальные нормальные напряжения рассчитываются по формуле (42). При определении мощности сжимаемой толщи основания руководствуются условием:
где pz — вертикальные напряжения на глубине z, возникающие от загружения рассматриваемого фундамента и определяемые по формуле (39). В тех случаях, когда необходимо учесть загружения соседних фундаментов, pz вычисляется по (42); Рбг — природное давление, определяемое по формуле (37). СНиП рекомендует следующий прием оценки необходимости учета загружения соседних фундаментов.
Считается, что осадки отдельных фундаментов следует определять с учетом влияния, нагрузок от соседних фундаментов в тех случаях, когда имеет место условие: Кг Lф ≤ Lг, (49) где Lф — фактическое расстояние между осями фундаментов в см; Lг— расстояние, получаемое по графикам (см. рис. 13), в см; Кт — коэффициент, определяемый по формуле:
b — ширина подошвы фундамента, необходимость учета влияния которого рассматривается, в см. Е — модуль деформации грунта, принимаемый средним в пределах сжимаемой толщи, в кГ/см 2 ; 0,6 — коэффициент, имеющий размерность, в см 3 /кГ. Величина Lг для прямоугольных фундаментов с промежуточным значением отношения l/b определяется интерполяцией.
Рис. 13. Графики для определения расстояния между осями фундаментов в случае учета влияния загружения соседнего фундамента а — для квадратного фундамента; б —для прямоугольного фундамента при l/b ≥ 5.
Поскольку метод, рекомендованный СНиПом, может быть использован далеко не во всех случаях (например, при наличии двух соседних фундаментов, расположенных на различном расстоянии от рассчитываемого), целесообразно принять простейшую приближенную оценку необходимости учета загружения соседних фундаментов или поверхности грунта полезной нагрузкой.
В порядке первого приближения следует учитывать все нагрузки, приложенные на расстоянии менее мощности сжимаемой толщи рассчитываемого фундамента. Мощность этой толщи сначала приходится оценивать ориентировочно. В ходе расчета она уточняется в зависимости, от напряжений как от загрузки рассчитываемого фундамента, так и соседних.
Расчет осадки фундамента методом эквивалентного слоя
Метод суммирования, как показывают приведенные выше примеры, громоздок. Кроме того, он не является точным, так как основан на ряде ранее отмеченных допущений. Во многих случаях расчет осадки фундаментов может быть произведен по более простому методу эквивалентного слоя. Основные допущения рассматриваемого метода при мощном слое однородного грунта: 1) однородный грунт имеет бесконечное распространение и пределах полупространства; 2) деформации в пределах полупространства пропорциональны напряжениям, т. е. полупространства линейно деформируемо; 3) деформации полупространства устанавливаются методами теории упругости. Из теории упругости известно, что осадка поверхности линейно деформируемого полупространства может быть найдена по формуле:
где ω — коэффициент осадки, зависящий от формы площади загружения, жесткости фундамента и места расположения точки, в которой определяется осадка; рд — интенсивность приложенного давления, деформирующего рассматриваемое полупространство (грунты основания), в кГ/см 2 ; b — ширина площади загружения в см; Е — модуль общей деформации грунта в кГ/см 2 ; μ — коэффициент бокового расширения грунта основания. Эта формула учитывает ограниченное боковое расширение грунтов основания и деформации их под действием всех компонентов напряжений.
Расчет осадок при слоистом напластовании грунтов
Для определения осадки фундамента при слоистом залегании различных грунтов предложено приближенное решение. Рекомендовано эпюры напряжений сложных очертаний заменить на суммарную эквивалентную треугольную эпюру уплотняющих давлений (рис. 16), под действием которой разовьется осадка, равная осадке, определяемой по формуле (56). Из этого положения находят высоту треугольной эпюры уплотняющих давлений:
Величина Н рассматривается как мощность активной зоны, в пределах которой практически деформируется грунт под действием уплотняющих давлений, распределенных по треугольной эпюре. В таком случае при наличии нескольких слоев грунта в пределах мощности активной зоны рекомендует определять среднее значение коэффициента относительной сжимаемости а0m по формуле:
Где hi -толщина i-го слоя грунта в пределах активной зоны, равной 2 hs в см; а0i— коэффициент относительной сжимаемости i-го слоя
грунта в см 2 /кГ; Zi — расстояние от точки, соответствующей глубине 2 hs, до середины i-го слоя (рис. 17) в см; hs — мощность эквивалентного слоя в см; п — число слоев в активной зоне. Формулой (61) можно пользоваться и при непрерывном изменении приведенного коэффициента сжимаемости грунта по глубине отдельного слоя. В этом случае слой надо разбить на части, в пределах которых можно принять значение коэффициента относительной сжимаемости постоянным.
Зная средний коэффициент относительной сжимаемости слоистой толщи грунтов, легко определить осадку фундамента по уже известной формуле: S = hsa0mPд(62) В этом случае при определении величины коэффициента эквивалентного слоя по табл. 13 принимают среднее значение коэффициента бокового расширения грунта μ.
Рис.16. Расчетная схема эквивалентной эпюры.
Расчет осадки фундамента по методу Егорова
При расчете осадки фундамента исходят из следующих допущений: 1) деформирующаяся толща грунтов ограничена по мощности; 2) деформации в пределах каждого слоя пропорциональны напряжениям, т. е. грунт каждого слоя является линейно деформируемым; 3 деформации отдельных слоев устанавливаются с учетом всех составляющих напряжений; 4) осадка фундамента равна средней величине осадки поверхности грунта под действием равномерно распределенной нагрузки; 5) жесткость фундамента не учитывается; 6) распределение напряжений в слое грунта принимается в соответствии с задачей однородного полупространства, а жесткость подстилающего слоя учитывается поправочным коэффициентом М.
Выведена формула для конечной осадки:
Где b — ширина фундамента; рд — среднее давление, под действием которого уплотняется грунт основания; Еi — модуль деформации i-гo слоя грунта; Кi — коэффициент, зависящий от формы подошвы и отношения Н/b , определяемый по табл. 14. М — коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений при наличии жесткого подстилающего слоя (принимается по табл. 14). Коэффициент М одновременно учитывает отсутствие перемещений по контакту сжимаемого слоя грунта и подстилающего недеформируемого массива. Величина М зависит от коэффициента Пуассона μ = 0,30. Мощность активной зоны Н, в пределах которой следует учитывать деформации грунтов основания, по этому методу установить нельзя, поэтому при отсутствии подстилающих скальных пород определяет ее в соответствии с методом суммирования. Кроме того, этот метод пока не позволяет определять осадку фундамента с учетом влияния загружения соседних площадей и фундаментов. Однако весьма ценно, что по этому методу определяются деформации не под действием одного компонента напряжений, а с учетом напряженного состояния в пределах каждого рассматриваемого линейно деформируемого слоя.
Расчет крена фундамента
При внецентренной нагрузке напряжения по подошве фундамента распределяются по треугольной или трапециевидной эпюре. В этом случае фундамент, кроме вертикального перемещения (осадки), будет поворачиваться. Этот поворот обычно выражается величиной крена. Когда грунт может рассматриваться как линейно деформируемая среда, осадку и крен легко определить раздельно. Осадку фундамента определяют обычным способом как для центрально нагруженного фундамента. Крен, т. е. тангенс угла поворота фундамента, можно вычислить по формулам. Крен продольной оси прямоугольного фундамента определяется по формуле:
и крен поперечной оси фундамента — по формуле:
где ЕСР и μср — модуль деформации (в кГ/см 2 ) и коэффициент бокового расширения грунта, принимаемые средними в пределах сжимаемой толщи; k1 и k2 — безразмерные коэффициенты, определяемые в зависимости от соотношения сторон подошвы фундамента Кn= l/b по графикам, приведенным на рис. 19.
Рис.19. Графики для определения коэффициентов, необходимых для вычисления кренов фундаментов а—коэффициента k1;б—коэффициента k2;
N H — вертикальное усилие от нормативных нагрузок, действующее в плоскости подошвы фундамента с эксцентриситетом, в кГ; l и b — соответственно большая и меньшая стороны подошвы фундамента в см; е1 — эксцентриситет усилия N H в плоскости подошвы фундамента (по продольной его оси в см; е2 — то же, по поперечной оси фундамента в см. Для квадратных фундаментов принимают к1 = к2=0,5. Рекомендуются следующие значения коэффициента μ для различных грунтов: крупнообломочных = 0,27 песков и супесей = 0,30 суглинков = 0,35 глин = 0,42
Крен отдельного круглого фундамента б при эксцентричном его загружении определяется по формуле:
где е — эксцентриситет усилия N a в плоскости подошвы фундамента в см; r — радиус фундамента в см. При форме подошвы фундамента в виде правильного многоугольника крен вычисляют по формуле (66). В этом случае за радиус принимают величину:
где F — площадь подошвы фундамента в см 2 . Крен кольцевых фундаментов определяется, по формуле (20):
где ω (п)—коэффициент, зависящий от величины п = rвн / rнар rвн - внутренний радиус подошвы кольцевого фундамента (радиус вырезки); rнар — наружный радиус подошвы фундамента.
Фундаменты получают крен не только при внецентренном приложении нагрузки. Крен фундамента или сооружения может развиваться вследствие неодинаковой сжимаемости грунтов под отдельными их частями, а также различия во влиянии загружения соседних фундаментов или площадей. В этих случаях правильнее всего вычислить осадки в ряде точек, расположенных по оси фундамента, крен которой определяется. Полученную кривую следует аппроксимировать прямой, наклон этой прямой и будет креном фундамента. Следовательно, такие вычисления трудоемки и проводятся в исключительных случаях. Для упрощения СНиП рекомендуют определять крен фундаментов в случае взаимного влияния по формуле:
где S1 и S2 — осадки, подсчитанные у краев фундамента, в см; b — размер фундамента в направлении крена в см.
Осадки краев фундамента определяются методом угловых точек, который позволяет учитывать и влияние загружения соседних фундаментов. При определении осадок S1 и S2 руководствуются напластованием грунтов под рассматриваемыми краями фундамента. Так как непосредственно под краем фундамента напряжения и грунте равны только половине интенсивности давления по подошве фундамента, под действием котором деформируются грунты основания, получаемые результаты будут весьма приближенными.
Более точные результаты можно получить, если осадки S1 и S2 определять для точек А и В (рис. 20), расположенных под фундаментом и удаленных от края его на расстояние 10—15% размера подошвы фундамента вдоль оси, крен котором вычисляется. Крен жестких сооружений на отдельных фундаментах также может быть найден по формуле (69). При этом S1 и S2 будут осадки отдельных фундаментов, лежащих в направлении определяемого крена, а размер b принимается равным расстоянию между осями этих фундаментов (см. рис. 5).
При проектировании высоких сооружений (дымовые трубы, водонапорные башни, телевизионные мачты и т. п.) определяют крен сооружения от действия ветровой нагрузки. Кроме крена, при значительных постоянных горизонтальных усилиях возникает необходимость рассчитывать фундаменты на горизонтальное смещение. Такого рода расчеты производят в соответствии с расчетами гидротехнических сооружений.
Рис.20. Расчетная схема для определения крена фундамента; а - разрез; б — план
Читайте также: