Максимальное давление под гранью внецентренно нагруженного фундамента не должно превышать 1,4 r, где r — это радиус фундамента или его эквивалентная величина. Это значение является критическим для обеспечения безопасности и устойчивости конструкции, так как превышение данного давления может привести к возникновению неравномерных осадок и снижению прочности грунта.
Соблюдение такого предела помогает предотвратить разрушение фундамента и вредные последствия для здания, включая деформацию и трещинообразование. Данное ограничение важно учитывать на стадии проектирования, чтобы гарантировать долговечность и надежность всего сооружения.
Определение размеров подошвы внецентренно нагруженных фундаментов
На первом этапе фундамент рассчитали только на вертикальную центрально-приложенную нагрузку (1-е приближение) и определили, предварительно, размеры подошвы (например: стр.17).
Затем, необходимо сделать проверку с учетом моментов и горизонтальных сил.
Все силы, действующие по обрезу фундамента, приводим к трем усилиям в плоскости подошвы фундамента N , T , M (T и M могут быть в общем случае представлены компонентами Tx , Ty , Mx , My).
Наибольшее давление на грунт у краев подошвы внецентренно нагруженного фундамента не должно превышать:
Pmax ≤1,2∙ R – в случае момента в одной плоскости;
Pmax ≤1,5∙ R – в случае моментов в двух взаимно перпендикулярных плоскостях; Pmin >0.
Давление p на грунт у краев подошвы внецентренно нагруженного фундамента определяется по формуле:
где – момент сопротивления подошвы фундамента.
Рис. 9. Расчетная схема для определения Pmax и Pmin
где N, M – усилия по подошве фундамента:
где , приведенный уд.вес фундамента и грунта на его уступах.
d – глубина заложения фундамента;
l и b – размеры фундамента;
Nc – нагрузка от сооружения;
A – площадь фундамента;
R – расчетное сопротивление грунта основания;
– активное давление грунта засыпки на фундамент;
– плечо силы относительно подошвы фундамента;
– плечо силы Т относительно обреза фундамента;
В случае действия моментов в двух взаимно перпендикулярных плоскостях:
1. Прямоугольный фундамент
где – момент сопротивления подошвы фундамента относительно оси х и y соответственно.
2. Для круглого или кольцевого фундамента
момент сопротивления для круга,
– момент сопротивления для кольца.
где rвн и rнар – соответственно внутренний и наружный радиусы кольца.
Таким образом для определения окончательных размеров фундамента на данном этапе проектирования необходимо выполнение следующих условий:
1. Среднее давление под подошвой фундамента р≤R.
2. Наибольшее краевое давление (при действии изгибающего момента в одной вертикальной плоскости) рmax ≤ 1,2 R.
Наибольшее краевое давление под фундаментом ( при действии изгибающих моментов в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях) рmax ≤ 1,5 R.
- Для минимального давления под фундаментом рmin >0, т.е. отрыв подошвы недопустим.
Если условия 1 — 3 оказались выполненными, то фундамент на данном этапе проектирования принимается тех же размеров, которые получены в расчетах на действие только вертикальной центрально приложенной по подошве фундамента силы N.
Если хотя бы одно из условий 1 — 3 не выполнено, то необходимо увеличить размеры фундамента в плане (без изменения d).
При изменении размеров фундамента он может быть принят несимметричным относительно оси действия силы N.
Затем необходимо всё пересчитать заново, начиная c пункта 1 — определение размеров подошвы фундамента, что отражает принцип расчета фундаментов методом последовательных приближений.
Дата добавления: 2018-09-20 ; просмотров: 203 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Поделиться с друзьями:
Определение размеров подошвы внецентренно нагруженных фундаментов мелкого заложения. Эпюры давлений под подошвой фундамента
Внецентренно нагруженным считают фундамент, у которого равно действующая внешних нагрузок не проходит через центр тяжести площади его подошвы.
При расчёте давление по подошве внецентренно нагруженного фундамента принимают изменяющимся по линейному закону, а его краевые значения при действии момента сил относительно одной из главных осей определяют как для случая внецентренного сжатия по формуле(из сопромата для сжатия с изгибом):
(1)
Подстановкой значений А= l·b, W=b 2 l/6 и M=NII·e формула (1) приводится к виду (2)
(2)
где NII- суммарная вертикальная нагрузка на основание, включая вес фундамента и грунта на его уступах;
A — площадь подошвы фундамента;
е — эксцентриситет равнодействующей относительно центра тяжести подошвы;
b — размер подошвы фундамента в плоскости действия момента.
Эпюра давления грунта, рассчитанная по формуле (2), может быть однозначной и двузначной, как это показано на рис.1. Как правило, размер подошвы фундамента стараются подобрать таким образом, чтобы эпюра была однозначной, т.е. чтобы не было отрыва подошвы фундамента от основания. То есть есть должно выполняться условие
В противном случае в зазор между подошвой и грунтом может проникнуть вода, что нежелательно, поскольку это монет привести к ухудшению свойств грунтов основания.
Поскольку при внецентренном нагружении относительно одной из центральных осей максимальное давление на основание действует только под краем фундамента, при подборе размеров подошвы фундамента его допускается принимать на 20% больше расчётного сопротивления грунта R, т.е. pmax ≤ 1.2R (7)
Одновременно среднее давление по подошве фундамента, определяемое как для центрально нагруженного pII=NII/A, должно удовлетворять условию
В тех случаях, когда точка приложения равнодействующих внешних сил смещена относительно обеих осей инерции прямоугольной подошвы фундамента, как это показано на рис. 2, давление под её угловыми точками находят по формуле:
(5)
Поскольку в этом случае максимальное давление действует только в одной точке подошвы фундамента, допускается, чтобы его значение, найденное по формуле (5), удовлетворяло условию p c max ≤ 1.5R (6)
Одновременно проверяются условия (3) и (4).
На практике задачу подбора размеров подошвы внецентренно нагруженного фундамента решают следующим образом. Сначала принимают, что действующая нагрузка приложена центрально, и подбирают соответствующие размеры подошвы из условия (4), а затем уточняют их расчётом на внецентренную нагрузку, добиваясь удовлетворения условий (3),(6) или (7). При этом иногда смещают подошву фундамента в сторону эксцентриситета так, чтобы точка приложения равнодействующей всех сил совпадала с центром тяжести подошвы фундамента (см. рис.2,б).
Еще пример внецентренно нагруженного фундамента мелкого заложения: Жилой дом с подвалом(последний).
39. Возведение заглубленных и подземных сооружений методом «стена в грунте». Технология устройства. Монолитный и сборный варианты.
Конструкции, сооружаемые способом «стена в грунте»: а – котлованы в городских условиях; б – подпорные стенки; в – тоннели; г – противофильтрационные диафрагмы; д – подземные резервуары.
В грунте делаются выработки требуемой формы и конфигурации, заполняемой монолитным или сборным железобетоном.
Резко сокращаются объемы земляных работ, обеспечивается наилучшая сохранность окружающих зданий и сооружений, обеспечиваются наилучшие гидрогеологические условия внутри здания.
Способы устройства классифицируются:
1) по форме стены;
2) свайная или траншейная, сухая или мокрая;
3) по применяемым конструкциям: монолитная, сборная, сборно-монолитная.
Сухой способ применяется в связных грунтах при глубине стены в грунте не более 7м.
При устройстве свайного варианта с целью обеспечения прочности стены бурение осуществляют с применением специальных обсадных труб.
Армирование свай может осуществляться как каждой отдельно, так и одним каркасом на несколько слоев. Работу по устройству стены свайным методом осуществляют захватками, объем которых определяется интенсивностью бетонирования. Способы установки арматуры бетонирования ничем не отличаются от способов устройства набивных свай.
При устройстве стены в грунте траншейным методом применяются машины циклического и непрерывного действия: одноковшовые экскаваторы с удлиненной рукоятью или напорным грейфером, либо штанговые экскаваторы.
Объем принимается в зависимости от интенсивности бетонирования, как правило 50-60 кубов.
При бетонировании стены в грунте с целью экономии бетона, в нем могут устраивать сквозные или замкнутые проемы, заполненные после их образования глинисто-щебеночно-песчаной смесью.
В качестве сборных железобетонных элементов стены в грунте, применяются железобетонные панели на всю высоту стены, шириной от 0,5 до 5м и толщиной от 20 до 120см.
Технология монтажа сборных элементов стены в грунте следующая: по верху траншеи устанавливается воротник из монолитного железобетона. Устанавливается пространственный кондуктор в траншею, опирающийся на воротник. Если после установки панели, верх ее ниже проектной отметки, панель вынимается и вниз траншеи подсыпается щебень.
Если верх панели выше проектной отметки, ее несколько раз приподнимают и резко опускают. Соединение панелей друг с другом осуществляется с применением специальных узловых соединений, в которые входят прокатные металлические элементы. После монтажа и соединения панели с последующей, осуществляют засыпку пазух компонажным материалом в виде глинисто-цементно-песчаного раствора, либо глинисто-цементно-щебеночного раствора. В тех случаях, когда с внутренней стороны стенки, будет разрабатываться грунт, пазухи заполняют песчано-гравийной смесью.
Максимальное давление под гранью внецентренно нагруженного фундамента не должно превышать 1 4r
Расчет фундамента на искусственном основании
В соответствии с геологическим разрезом, построенным в приложении, глубина заложения подошвы фундамента мелкого заложения, определяется по указаниям п. 12.2 [3] составляет df=1,5 м. При этом основанием фундамента является слой глины текучепластичной с условным расчетным сопротивлением R0=202 кПа. В таких условиях целесообразно рассмотреть вариант устройства фундамента с заменой слабого грунта (супеси пластичной) песчаной подушкой. В качестве материала песчаной подушки принимается песок крупный средней плотности с R0=300 кПа.
Глубина заложения подошвы фундамента в этом случае назначается, исходя из конструктивных требований, и принимается равной dk=d1=1,2 м.
Определение размеров подошвы фундамента мелкого заложения под колонну промышленного здания
Определение оптимальных размеров подошвы отдельных внецентренно нагруженных фундаментов под колонны производится методом последовательных приближений в следующем порядке:
а) Определение требуемой площади подошвы фундамента как центрально нагруженного:
Где: — ориентировочное значение расчетного сопротивления грунта основания в уровне подошвы фундамента ;
— глубина заложения подошвы фундамента
— осредненное значение удельного веса фундамента и грунта на его ступенях
— расчетное значение вертикального усилия на обрез фундамента, которое определяется при коэффициенте надежности по нагрузке и определяемое по формуле 12:
б) Определяются размеры подошвы фундамента в плане, как имеющего квадратную форму Принимаем b=1,5 м
в) Вычисляется эксцентриситет равнодействующей вертикальной нагрузки относительно центра подошвы фундамента:
Где: — расчетное значение суммарного изгибающего момента, передаваемое фундаментом на основание в уровне подошвы, определяемое по формуле 14
Где: — соответственно расчетные значения изгибающего момента и поперечного усилия в основном сочетании при
— расчетное значение вертикальной нагрузки на основание, включая вес конструкций фундамента, грунта на его ступенях, определяемое по формуле 15
— расчетное значение вертикального усилия от веса конструкций фундамента и грунта на его ступенях, ориентировочно при , определяемое по формуле 16
Поскольку , принимается прямоугольная в плане подошва фундамента, для чего увеличивается ее размер в плоскости действия изгибающего момента. Для этого вычисляется коэффициент увеличения
С учетом вычисленного значения длина подошвы внецентренно нагруженного фундамента под колонну определяется как
Принимаем монолитные столбчатый фундамент с размерами подошвы: ;
г) Вычисляем напряжения под подошвой фундамента:
Где: — площадь подошвы фундамента, м 2 ;
— расчетное значение суммарного изгибающего момента, передаваемое фундаментом на основание в уровне подошвы, определяемое по формуле 14
— расчетное значение вертикальной нагрузки на основание, включая вес фундамента и грунта на его ступенях, кН
— эксцентриситет равнодействующей вертикальной нагрузки относительно центра подошвы фундамента, определяемый по формуле 13, м
Среднее давление под подошвой фундамента определяется по формуле 21:
При правильном экономическом подборе размеров подошвы фундамента должны выполняться условия:
1. , т.е. максимальное давление под краями подошвы внецентренно нагруженного фундамента , согласно [3], должно быть меньше или равно : — условие выполняется;
2. , для минимального давления ограничение не введено, но оно должно быть больше 0, т.е. не должно быть отрыва части подошвы фундамента от грунта в результате появления растягивающих напряжений, когда со знаком «минус», условие выполняется;
3. т.е. среднее давление под подошвой фундамента должно быть меньше расчетного сопротивления грунта основания.
4. — условие выполняется.
Недонапряжение по максимальному краевому давлению составляет:
Следовательно, фундамент запроектирован экономично
Расчет конструкции фундамента
Расчет тела фундамента на продавливание проводится от дна стакана.
Производится расчет фундамента на продавливание, исходя из условия:
Где: — расчетное сопротивление бетона осевому растяжению для предельного состояния I группы, кПа, принимаемое с учетом коэффициента условий работы,
— среднее арифметическое значение периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды, определяется по формуле 22:
— меньший размер дна стакана определяется по формуле 23
— расстояние от нижней части стакана до середины рабочей арматуры подошвы фундамента, определяется по формуле 24
— расчетное значение продавливающей силы, определяется по формуле 25
— часть площади основания фундамента, ограниченная нижним основанием в рассматриваемой грани пирамиды продавливания и продолжением соответствующих ребер, по формуле 26
— ширина и длина прямоугольной в плане подошвы фундамента
— меньший и больший размер дна стакана
Условие выполняется. Продавливания тела фундамента не произойдет.
Проектирование песчаной подушки
Задаемся ориентировочной толщиной подушки .
Определяем природное давление грунта на уровне подошвы фундамента (точка 0)
Где: — соответственно удельный вес и мощность растительного слоя
— соответственно удельный вес и мощность слоя суглинка текучепластичного, залегающего выше отметки подошвы фундамента
Дополнительное (осадочное) давление под подошвой фундамента определяется как:
Вычисляется природное давление грунта на кровлю подстилающего песчаную подушку слоя, т.е. на 1,9 м ниже подошвы фундамента.
По [3, табл. 5.6] при и значение коэффициента рассеивания б определяется двойной интерполяцией и составляет б=0,304. Тогда осадочное давление на кровлю подстилающего песчаную подушку слоя супеси пластичной составляет:
Полное давление на кровлю подстилающего слоя от природного и осадочного давления составляет
Площадь подошвы условного фундамента определяется как
Размеры подошвы песчаной подушки в плане рассчитываются как
Расчетное сопротивление грунта основания, подстилающего песчаную подушку, определяется по формуле (37) [3]:
— коэффициенты, принимаемые по [3, п. 5.5.8, табл. 5.3] в зависимости от угла внутреннего трения грунта основания условного фундамента, поскольку таковым является слой песка крупного:
— расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы условного фундамента, кН/м 3 , ;
— среднее значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента, определяемое как:
; — соответственно расчетное значение удельного веса и толщины каждого слоя грунта по высоте (hp+d1) условного фундамента, кН/м3, м.
Проверяется выполнение условия
Условие выполняется, вычисляем недонапряжение
Уменьшаем размеры подошвы песчаной подушки, принимаем минимально допустимые величины.
121,4 кПа ? 218,8 кПа — условие выполняется.
Окончательно размеры песчаной подушки принимаются равными .
