Расчёт сопротивления грунтов

План лекции

После назначения глубины заложения подошвы фундамента приступают к определению ее основных размеров. В условиях нормальной эксплуатации зданий напряжения от внешней нагрузки под подошвой фундамента принимают равными расчетному сопротивлению грунта основания. В этом случае вводят соответствующие коэффициенты теории предельных состояний:

(6.1.)

где – коэффициенты условий работы соответственно грунтового основания и здания или сооружения во взаимодействии с основанием;

– коэффициент ( , если расчетные характеристики получены в результате непосредственного испытания образцов грунта строительной площадки; , если они получены по косвенным данным);

– безразмерные коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения;

– коэффициент, принимаемый равным: при ; при (здесь );

– меньшая ширина (сторона) подошвы фундамента (рис. 6.1);

– осредненный расчетный удельный вес грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии грунтовых вод определяется с учетом взвешивающего действия воды);

– осредненный (по слоям) удельный вес грунта, залегающего выше отметки заложения фундамента (см. рис. 6.1)*, определяемый по формуле

(6.2)

– глубина заложения фундаментов бесподвальных сооружений или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала;

– глубина подвала – расстояние от уровня планировки до пола подвала; для сооружений с подвалом шириной и глубиной более 2 м принимается ; при ширине подвала принимается **;

– расчетное удельное сцепление грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента.

Величину определяют по формуле

(6.3)

где – толщина слоя грунта, залегающего выше подошвы фундамента со стороны подвала;

– толщина конструкции пола подвала;

– расчетный удельный вес конструкции пола подвала ***.

_______

* В случае однородного основания принимается .

** При отсутствии подвала .

*** Расчетные значения удельного веса грунтов и материала пола подвала, входящие в формулу (6.1), допускается принимать равными их нормативным значениям.

Заметим, что индекс II в формуле (6.1) означает, что она используется в расчетах по второй группе предельных состояний. Кроме того, в случае отсутствия расчетных значений при проектировании фундаментов зданий и сооружений II–IV классов надежности. Строительными нормами допускается назначать их по косвенным данным с помощью специальных таблиц, т.е. принимать расчетные значения угла внутреннего трения и сцепления грунта равными их нормативным значениям ( и ).

Выбор формы подошвы фундамента зависит в основном от очертания возводимой конструкции в плане. Подошва может быть круглой, кольцевой, многоугольной, квадратной, прямоугольной, ленточной и т.п.

Основная трудность при проектировании фундаментов заключается в том, что их размеры назначают, исходя из расчетного сопротивления грунтов основания, в то время как оно является переменной величиной и, в свою очередь, зависит от размеров подошвы фундаментов [первое слагаемое, стоящее в скобках формулы (6.1.) зависит от – ширины подошвы фундамента].

Напряжения по подошве фундамента определяют по формулам сопротивления материалов. При центральном действии нагрузки площадь фундамента находят из условия равновесия всех сил, приложенных к нему (рис. 6.2):

(6.4)

где – внешняя нагрузка при коэффициенте надежности по нагрузке ;

– расчетное сопротивление грунта основания;

– коэффициент, учитывающий меньший удельный вес грунта, лежащего на обрезах фундамента, по сравнению с удельным весом материала фундамента (в практических расчетах принимают кН/м³);

– глубина заложения фундамента.

Как уже отмечалось выше, расчетное сопротивление грунта основания ,входящее в формулу (6.4), есть неизвестная величина, поэтому расчет ведется с помощью последовательных приближений. При этом в первом приближении принимают ,где – условное расчетное сопротивление грунтов основания, назначаемое на основе данных инженерно-геологических изысканий на строительной площадке. В последующих приближениях величину определяют по формуле (6.1) и сравнивают с напряжениями под подошвой фундамента, полученными по расчету, в данном приближении.

Для ленточных фундаментов расчет ведется на 1 м длины, следовательно, его ширина ; для фундаментов с прямоугольной подошвой предварительно задаются соотношением сторон , тогда ширина подошвы ; для круглых фундаментов , а для квадратных – .

У фундаментов, для которых заранее неизвестно расчетное сопротивление грунта основания, размеры подошвы можно определить графическим способом. Среднее давление по подошве центрально-сжатого фундамента вычисляют по формуле

(6.5)

Для ленточного фундамента это выражение представляет собой гиперболу относительно аргумента , а для прямоугольного – параболу . Формула (6.1) является уравнением прямой , поэтому значение искомой величины можно получить из совместного решения уравнений (6.1) и (6.5) графическим способом. Кривую 1 получают, задаваясь несколькими произвольными (обычно тремя) значениями ,прямую 2 строят по двум точкам, задаваясь двумя про­извольными значениями .Точка пересечения этих линий на графике и даст искомое значение ширины подо­швы фундамента (рис. 6.3).

Давление под подошвой внецентренно нагруженных фундаментов определяют исходя из формул сопротивления материалов при внецентренном действии нагрузки (рис. 6.4):

(6.6)

где – вертикальная сила;

– момент на уровне подошвы фундамента;

– площадь подошвы фундамента;

– момент сопротивления подошвы фундамента.

Величины и находят по формулам:

и – вес соответственно фундамента и грунта на его обрезах;

– момент относительно центра подошвы фундамента от веса обратной засыпки;

– момент от горизонтального давления грунта, здесь

(6.7)

(6.8)

Если перекрытия располагаются выше поверхности земли, то принимают кН/м².

Для прямоугольных в плане фундаментов после подстановки в формулу (6.6) значений , ( – эксцентриситет приложения силы ) и получим

(6.9)

Заметим, что в формуле (6.9) не учитывают усилия от веса фундамента и обратной засыпки грунта.

Для внецентренно нагруженных фундаментов установлены следующие ограничения:

(6.10)

Если в ходе расчетов окажется, что эксцентриситет приложения продольной силы , то такой фундамент можно рассчитывать как центрально-сжатый.

Дата добавления: 2014-05-28; просмотров: 1662; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!