Определение крена фундамента
Крен фундамента может быть вызван внецентренным приложением равнодействующей внешних сил (действием изгибающего момента), влиянием соседних фундаментов или неоднородностью грунтов основания.
В рамках курсового проекта рассматривается случай крена, вызванного внецентренным приложением нагрузки и определяется по формуле, рекомендованной СНиП2.02.01-83:
, (6.21)
где E и n – соответственно модуль деформации и коэффициент Пуассона грунта основания (среднее значение коэффициента Пуассона n составляет для песков и супесей — 0,30, для суглинков — 0,35, для глин — 0,42.
ke – коэффициент, принимаемый по Таблица 6.18;
N – вертикальная составляющая равнодействующей всех нагрузок на фундамент в уровне его подошвы. Если ширина фундамента b
Применение железобетона позволяет по отношению к чисто бетону сделать более тонкими стенки, а также, в случае необходимости, применить для колодца более сложную форму.
Снизу опускные колодцы имеют ножевую режущую часть в стенке делается скос с внутренней стороны. Ножевая часть усиленно армируется, в нее могут закладываться металлические прокатные профили уголки или швеллеры. Толщина режущей части понизу составляет 150-400 мм. Наружные стенки колодца либо полностью вертикальные, либо ступенчатые с уменьшением диаметра кверху, либо наклонные. Толщина стен иногда достигает 2-2,5 м. Уступ позволяет снизить трение о грунтовый массив при опускании, а также уменьшить расход материала, так как боковое давление на колодец кверху уменьшается. Наклон образующей боковой поверхности к вертикали делается обычно менее 1 , но он может затруднить вертикальность при опускании колодца, поэтому возможно возникновение перекосов. Ступенчатость также определяется исходя из такого же малого уклона. Бетонирование колодца ведется обычно на месте ярусами по мере его опускания. Глубина опускных колодцев может быть назначена любой из условий практической необходимости, а разработка грунта в них может осуществляться как с водоотливом, так и без водоотлива. Извлечение грунта осуществляется либо сверху грейфером, либо (при осуществлении водопонижения и осушения) путем погружения после осушения механизма внутрь колодца. При разработке грунта внутри колодца может применяться гидромеханизация.
Опускание колодцев производится с поверхности под действием собственного веса. Погружение должно вестись строго вертикально, без перекосов. В случае оседания с одной стороны пригружается другая сторона для выравнивания. Обследуется возможность препятствия для погружения валунов, стволов погребенных деревьев и др. Водопонижение может облегчить опускание, так как при этом снижается действие противодавления воды. Для облегчения опускания могут применяться местные гидроподмыв и выборка грунта.
При погружении опускных колодцев они могут «зависнуть» из-за большого трения на контакте с грунтом массива, в который они погружаются. Чтобы этого не было, в полость между массивом и боковой поверхностью колодца нагнетается глинистый раствор, образующий так называемую «тиксотропную рубашку». Этот раствор приготовляется из бентонитовых глин, обладающих тиксотропными свойствами, то есть глин, переходящих в желеобразное состояние. Затем, после окончания опускания колодца, боковое пространство заполняется цементно-песчаным раствором.
Расчет ведется на строительные и эксплуатационные нагрузки. Действующие нагрузки: собственный вес колодца; силы трения по боковой поверхности; боковое давление грунта на стенки колодца; давление воды снаружи и изнутри. Стенки колодца рассчитываются на отрыв нижней части при наличии зависания в верхней части, на изгиб. Колодец в целом рассчитывается на возможность опускания при воздействии собственного веса. При устройстве днища в колодце следует произвести проверку возможности его всплытия при повышении уровня воды.
2. Кессоны применяются тогда, когда опускание опоры глубокого заложения должно производиться ниже уровня воды и требуется ручная разработка грунта. Кессон это опрокинутый вверх дном ящик, образующий камеру, в которую нагнетается под давлением воздух таким образом, чтобы выдавить всю воду и осушить разрабатываемый грунт. Этот способ более сложен и дорог, чем применение опускного колодца, но он позволяет «добраться» до разрабатываемого грунта вручную. После окончания опускания кессона его камера заполняется бетоном.
Установка для опускания кессонной опоры состоит из:
1) кессонной камеры;
3) шлюзового аппарата;
4) компрессорных установок для нагнетания воздуха.
Кессонная камера железобетонная, имеет высоту не менее 2,2 м. В нижней части по периметру имеется ножевое устройство, как и у опускного колодца. Шлюзовой аппарат служит для возможности входа человека в ствол-шахту, где давление воздуха выше атмосферного и, затем, по окончании работ, выхода его оттуда, а также извлечения грунта. В шахте устраивается лифт-подъемник. Надкессонное строение возводят либо сразу на всю высоту, либо ярусами с наращиванием по мере необходимости.
 |
| Рис.Ф.16.12. Кессон: а — для использования подземного пространства (размещения в нем оборудования); б — для использования как опоры сооружения; 1 — кессонная камера; 2 — надкессонное строение; 3 — шахтная труба; 4 — шлюзовой аппарат; 5 — гидроизоляция; 6 — защитная стенка |
После монтажа и опробования установки по нагнетанию воздуха начинается опускание кессона, для чего из-под ножа камеры вынимаются подкладки. Сжатый воздух в камеру начинает подаваться после достижения ножевой частью камеры уровня воды. Давление регулируется таким образом, чтобы «выдавить» воду из камеры. Максимальная глубина опускания кессона не более 40 м ниже уровня подземной воды, так как большее избыточное давление (более 40 кПа) человек обычно не выдерживает. Адаптация человека к повышенному давлению занимает до 15 мин, а обратный процесс продолжается до 1 часа.
Если кессон опускается, то для форсирования опускания временно понижается внутреннее давление в камере, а вокруг ножевой части внутри применяется глиняная обкладка, препятствующая притоку воды внутрь камеры. Для разработки грунта внутри камеры применяется гидромеханизация. Отработанный грунт удаляется гидроэлеваторами или бадьями с использованием лифта. Кессоны сейчас используются значительно реже, чем опускные колодцы или другие виды фундаментов глубокого заложения.
3.Фундаменты глубокого заложения могут быть выполнены в виде тонкостенных оболочек. Это пустотелые железобетонные цилиндры диаметром 1-3 м. Толщина стенки 12 см. Секция имеет длину 6-12 м. По мере необходимости секции наращиваются. Соединения в стыках осуществляются путем сварки или на болтах. Для погружения в песчаные грунты применяется вибрация. В нижней части опоры делается ножевое устройство. После погружения внутренняя полость заполняется бетоном. Имеются варианты толстостенных оболочек (до 20 см) и с поперечной диафрагмой. Диафрагма имеет отверстие для извлечения грунта. Оболочка погружается до скальных пород, а нижний ее конец заделывается в скалу. В нижней части для заделки в скалу может быть сделано уширение. Его полость бетонируется, но предварительно в эту зону погружается арматура.
4.Буровые опоры это бетонные столбы, устраиваемые в пробуренных скважинах, то есть набивные сваи большого диаметра. Бетонирование ведется под защитой либо обсадных труб, либо глинистого раствора, удерживающего стенки скважин от обвала. Они работают как сваи-стойки, поскольку их доводят до плотных грунтов, на которые они опираются. В нижней части для уменьшения давления на грунты делается уширение. Тело опор армируется. Несущая способность до 10 МН и более. Диаметр 0,4-1,2 м. Глубина погружения до 30 м и более.
5.Способ предназначен для устройства фундаментов, а главное, заглубленных в грунт сооружений. По контуру сооружения отрывается узкая глубокая траншея, которая заполняется бетонной смесью или сборными железобетонными элементами. Стена в грунте применяется для устройства фундаментов тяжелых зданий, подземных этажей, гаражей, переходов, водопроводно-канализационных сооружений, противофильтрационных сооружений и др.
Эти конструкции особенно эффективны в грунтах с высоким стоянием уровня грунтовых вод, а также при возведении в условиях плотной городской застройки. Стена в грунте отделяет массив, находящийся непосредственно под зданием или сооружением, от окружающего пространства, что позволяет увеличить несущую способность основания и уменьшить осадки, более эффективно использовать подземное городское пространство. Эти конструкции справедливо получили свое развитие в последнее время.
Можно подразделить на следующие этапы устройство стены в грунте. По контуру сооружения отрывается форшахта для землеройных машин, ширина которой немного больше ширины траншеи, глубина до 0,8 м; при высоком стоянии грунтовых вод для установки машин делается песчаная подсыпка; откапывается на полную глубину узкая траншея для сооружения секций стены захватками до 30-50 м каждая; по ее торцам устанавливаются ограничители, после чего в траншею закладывается арматура и она заполняется бетоном. Возможно также изготовление стены в грунте из сборных элементов. Для того, чтобы стенки траншеи не обваливались, в особенности при высоком стоянии грунтовой воды, ее заполняют глинистым раствором из бентонитовой глины, уровень которого должен быть выше уровня грунтовой воды.
Выемка грунта осуществляется грейфером двухчелюстного типа или многоковшовым экскаватором типа фрезы. Такими механизмами отрываются траншеи глубиной до 8 м. Зазоры между сборными элементами заполняются цементным раствором для придания стене монолитности. После возведения стены в грунте и твердения бетона из внутреннего замкнутого пространства удаляется грунт.
  |
| Рис.Ф.16.17. Стена в грунте: а — выемка грунта из скважины; б — заполнение бетоном; в — разработка новой скважины между двумя забетонированными; г — порядок бурения скважины для устройства сплошной стены |
Если заделки в основании для устойчивости и обеспечения прочности стены оказывается недостаточно, то предусматриваются распорные или анкерные крепления. Распорные крепления применяются, если расстояние между параллельными стенами менее 15 м. Анкерные крепления предпочтительнее, причем инъекционного типа в одном или, при необходимости, в двух уровнях.
Источник
Определение крена фундамента
5.5.43 Крен отдельных фундаментов или сооружений в целом должен вычисляться с учетом момента в уровне подошвы фундамента, влияния соседних фундаментов, нагрузок на прилегающие площади и неравномерности сжимаемости основания.
При определении кренов фундаментов, кроме того необходимо, как правило, учитывать заглубление фундамента, жесткость надфундаментной конструкции, а также возможность увеличения эксцентриситета нагрузки из-за наклона фундамента (сооружения).
5.5.44 Крен фундамента i при действии внецентренной нагрузки определяют по формуле
, (5.22)
где kе — коэффициент, принимаемый по таблице 5.7;
Е и v — соответственно модуль деформации, кПа, и коэффициент поперечной деформации грунта основания (значение v принимают по таблице 5.8); в случае неоднородного основания значения Е и v принимают средними в пределах сжимаемой толщи в соответствии с указаниями 5.5.45;
N — вертикальная составляющая равнодействующей всех нагрузок на фундамент в уровне его подошвы, кН;
е — эксцентриситет, м;
а — диаметр круглого или сторона прямоугольного фундамента (м), в направлении которой действует момент; для фундамента с подошвой в форме правильного многоугольника площадью А принимают 
Примечание — Крен фундамента, возникающий в результате неравномерности сжимаемости основания, следует определять численными методами (например, МКЭ).
Форма фундамента и направление действия момента
Источник
5.5.4. Расчет деформаций основания (ч. 2)
Б. КРЕН ФУНДАМЕНТОВ
При действии внецентренной нагрузки крен фундамента определяется по формуле
где Е и v — модуль деформации и коэффициент Пуассона грунта основания (при неоднородной основании значения E и v принимаются средними в пределах сжимаемой толщи); ke — коэффициент, принимаемый по табл. 5.23; N — вертикальная составляющая равнодействующей всех нагрузок на фундамент на уровне его подошвы; е — эксцентриситет; а — диаметр круглого или сторона прямоугольного фундамента, в направлении которой действует момент, для фундаментов с подошвой в форме правильного прямоугольника 
(здесь А — площадь многоугольника); km — коэффициент, учитываемый при расчете крена фундаментов по схеме линейно-деформируемого слоя при a ≥ 10 м и E ≥ 10 МПа и принимаемый по табл. 5.18.
Коэффициент Пуассона v принимается по табл. 1.15.
ТАБЛИЦА 5.23. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ke
| Форма фундамента и направление действия момента | η | ke при ζ´ = 2H/b | |||||||
| 0,5 | 1 | 1,5 | 2 | 3 | 4 | 5 | ∞ | ||
| Прямоугольная с моментом вдоль большей стороны | |||||||||
1,2
1,5
2
3
5
10
0,23
0,31
0,32
0,33
0,34
0,35
0,44
0,48
0,52
0,55
0,60
0,63
0,51
0,57
0,64
0,73
0,80
0,85
0,54
0,62
0,72
0,83
0,94
1,04
0,57
0,66
0,78
0,95
1,12
1,31
0,57
0,68
0,81
1,01
1,24
1,45
0,57
0,68
0,82
1,04
1,31
1,56
0,57
0,68
0,82
1,17
1,42
2,00
1,2
1,5
2
3
5
10
0,24
0,19
0,15
0,10
0,06
0,03
0,35
0,28
0,22
0,15
0,09
0,05
0,39
0,32
0,25
0,17
0,10
0,05
0,41
0,34
0,27
0,18
0,11
0,06
0,42
0,35
0,28
0,19
0,12
0,06
0,43
0,36
0,28
0,20
0,12
0,06
0,43
0,36
0,28
0,20
0,12
0,06
0,43
0,36
0,28
0,20
0,12
0,07
Примечание. При использовании расчетной схемы основания в виде линейно-деформируемого полупространства коэффициент ke принимается по графе, соответствующей ζ´ = ∞
Средние (в пределах сжимаемой толщи Нс или толщины слоя Н ) значения модуля деформации и коэффициента Пуассона грунтов основания E и v определяются по формулам;
где Ai — площадь эпюры вертикальных напряжений по оси фундамента от единичного давления под подошвой в пределах i -го слоя грунта; для схемы полупространства допускается принимать Аi = σzp,ihi [(см. формулу (5.60)], для схемы слоя Ai = ki – ki–1 , [(см. формулу (5.61)]; Ei, vi, hi — модуль деформации, коэффициент Пуассона и толщина i -го слоя грунта; n — число слоев, отличающихся значениями E и v .
Крен фундаментов, вызванный влиянием соседних фундаментов и других нагрузок (например, нагрузок на полы), а также неоднородностью грунтов основания, определяется по формуле
где s1 и s2 — осадки середин противоположных сторон фундамента; L — расстояние между рассматриваемыми точками.
При определении крена сооружений с высоко расположенным центром тяжести необходимо учитывать увеличение эксцентриситета вертикальной составляющей нагрузки из-за наклона этих сооружений. Для высоких сооружений конечной жесткости, кроме того, рекомендуется учитывать увеличение указанного эксцентриситета за счет податливости надфундаментной конструкции.
Крен высоких жестких сооружений на неоднородном основании определяется по формуле
где i — крен низкого сооружения (т.е. такого, равнодействующую всех нагрузок на которое можно считать приложенной на уровне его подошвы), определяемый по формуле (5.66); i‘ = i/M — то же, от единичного момента; N — вертикальная составляющая всех нагрузок на основание; h* — высота от подошвы фундамента до точки приложения равнодействующей.
Пример 5.14. Требуется рассчитать осадку и крен фундаментной плиты силосного корпуса, состоящего из четырех сблокированных железобетонных банок. Инженерно-геологический разрез участка и план фундаментной плиты показаны на рис. 5.28, физико-механические характеристики грунтов, полученные в результате изысканий, приведены в табл. 5.24.
ТАБЛИЦА 5.24. К ПРИМЕРУ 5.14
| Номер слоя | Грунт | Толщина слоя, м | γII , кН/м 3 | e | Sr | IL | cII , кПа | φII º | E , МПа | v |
| 1 2 3 4 | Песок мелкий Суглинок мягкопластичный Суглинок моренный Песок пылеватый | 3,5—4,5 1,0—3,5 8,5—10 ≥2 | 18,7 19,6 20,7 19,9 | 0,70 0,70 0,55 0,56 | 0,75 0,89 0,90 0,80 | – 0,60 0,40 – | 2 21 30 6 | 30 18 22 34 | 22 15 40 28 | 0,3 0,35 0,35 0,3 |
Расчетные нагрузки на основание (для расчета его по деформациям): постоянная от собственного веса всего сооружения, включая фундаментную плиту, G = 44,2 MH, временная от загрузки одной силосной банки Nv1 = 27 МН, момент от ветровой нагрузки Mw = 46 МН·м. Толщина фундаментной плиты 1,2 м, глубина ее заложения d1 = d = 2,5 м, размеры в плане 26×26 м, толщина слоя грунта обратной засыпки (сверху плиты) dbf = 1,3 м.
Решение. Находим среднее давление на основание при полной загрузке силоса с учетом веса грунта обратной засыпки
p = (G + 4Nv1)/A + γIIdbf = (44 200 + 4 · 2700)/26 2 + 18,7 · 1,3 = 225 + 24 = 249 кПа ≈ 250 кПа.
Для определения расчетного сопротивления грунта основания предварительно вычисляем толщину зоны, в пределах которой необходимо производить осреднение прочностных характеристик (см. п. 5.5.2):
что несколько больше средней суммарной толщины слоев 1 и 2 (6,25 м), но меньше суммарной толщины этих слоев под западным краем плиты (7 м). Поэтому для осреднения характеристик принимаем толщину слоя 1 — h1 = 4 м и толщину слоя 2 — h2 = 2,6 м. Находим:
;
кПа;
кН/м 3 .
При 
= 25° имеем: Mγ = 0,78, Mq = 4,11, Mc = 6,67; для слоя 1 — γс1 = γс2 = 1,3, для слоя 2 — γс1 = 1,1 и γс2 = 1,0. Осредняем эти коэффициенты аналогично тому, как это сделано в отношении φ и с :
;
.
Вычисляем коэффициент kz :
Поскольку подвал в данном сооружении отсутствует ( db = 0), формула (5.29) для определения расчетного сопротивления грунта основания принимает вид
.
Вычисление по этой формуле дает:
=1,44 (196 + 192 + 60) = 1,44 · 448 ≈ 645 кПа,
т.е. R намного больше р = 250 кПа.
Давление под краем фундаментной плиты при загружении двух силосных банок
pe = γ´IIdbf + (G + 2Nv1)/A + 2Nv1e/W + Mw/W = 
= 24 + 145 + 111 + 16 ≈ 300 кПа R ; 300 кПа z = 4 м от подошвы фундамента.
При η = 1 и ζ = 2 · 4/26 = 0,31 находим: α = 0,97. Вертикальные напряжения в грунте на глубине z = 4 м составляют:
от внешней нагрузки
от собственного веса грунта
Суммарное вертикальное напряжение будет:
По формуле (5.38) определяем ширину условного фундамента bz на кровле слоя 2:
м.
R = 
(0,43 · 0,51 · 26,4 · 19,6 + 2,73 · 6,5 · 18,7 + 5,31 · 21) = 1,1(113 + 332 + 112) = 1,1 · 557 = 613 кПа > 364 кПа.
Поскольку ширина фундаментной плиты b > 10 м и основание сложено грунтами с модулем деформации E > 10 МПа, для расчета деформаций основания используем расчетную схему линейно-деформируемого слоя.
Определим толщину линейно-деформируемого слоя Н . При давлении р = 250 кПа коэффициент kp = 0,95. Учитывая, что основание неоднородно, получим:
Суммарная толщина слоев пылевато-глинистых грунтов в пределах толщи, равной Hcl , составляет hcl = 12,3 – 4 = 8,3 м. Тогда
H = 8,2 + 8,3/3 = 8,2 + 2,8 = 11 м.
Для определения средней осадки плиты предварительно находим коэффициенты kc, km и ki .
При ζ´ = 2 · 11/26 = 0,85 коэффициент kc = 1,4; при b = 26 м и E > 10 МПа коэффициент km = 1,5.
Коэффициенты ki определяем при η = l/b = 1 выполняя интерполяции в зависимости от значений ζi = 2zi/b . Результаты сводим в табл. 5.25, в которой значения zi и соответствующие им значения ζi и ki относятся к вертикалям, проходящим через центр (точка С ) и середины западной и восточной сторон (точки А и В ) плиты (см. рис. 5.28, б).
ТАБЛИЦА 5.25. К ПРИМЕРУ 5.14
| Номер слоя | Точка | zi , м | ζi | ki |
| 1 | А В С | 3,5 4,5 4,0 | 0,27 0,35 0,31 | 0,068 0,088 0,078 |
| 2 | А В С | 7,0 5,5 6,25 | 0,54 0,42 0,48 | 0,135 0,105 0,120 |
| 3 | А В С | 11 11 11 | 0,85 0,85 0,85 | 0,213 0,213 0,213 |
Средняя осадка плиты по формуле (5.81) при давлении р = 250 кПа = 0,25 МПа:
= 6,07 · 0,00867 = 0,053 м = 5,3 см,
что существенно меньше предельного значения средней осадки, равной 
= 40 см.
Для определения крена плиты необходимо рассматривать силосный корпус в целом как сооружение с высоко расположенным центром тяжести и учитывать увеличение эксцентриситета вертикальной нагрузки из-за наклона сооружения.
Предварительно вычисляем средние (в пределах слоя толщиной H = 11 м) значения модуля деформации и коэффициента Пуассона грунта основания.
Принимая во внимание, что 
, а значение 
уже вычислено при определении средней осадки (эта сумма равна 0,00867 МПа -1 ), по формулам (5.67) и (5.68) получаем:
МПа;
.
Вычисляем крен фундамента (без учета увеличения эксцентриситета при наклоне сооружения) от внецентренной вертикальной нагрузки (заполнения двух силосных банок) и ветровой нагрузки по табл. 5.23 при ζ´ = 0,85 и η = 1 находим ke = 0,37. Тогда по формуле (5.66)
(здесь попутно вычислено значение i1 = 6,1·10 –6 , которое потребуется в дальнейших расчетах).
Крен фундамента, вызванный неоднородностью основания, определяем как отношение разности осадок противоположных сторон фундамента к его ширине.
Вычисляем средние значения модулей деформации грунта для вертикалей, проходящих через точки А и В фундаментной плиты, пользуясь полученными ранее значениями ki (см. табл. 5.25):
МПа, 
МПа.
Поскольку силосный корпус — сооружение жесткое, осадки его краев определяем по формуле
.
Тогда осадки в точках А и В будут:
м = 5,8 см;
м = 4,8 см.
Крен фундамента, вызванный неоднородностью основания, находим из выражения (5.69):
.
Расстояние HR от подошвы фундамента до точки приложения равнодействующей вертикальных нагрузок, определенное как отношение статического момента этих нагрузок относительно подошвы фундамента к их сумме, равно 22,4 м.
Суммарная вертикальная нагрузка на основание при заполнении двух силосных банок
Крен силосного корпуса с учетом внецентренного его загружения, неоднородности основания и изменения эксцентриситета нагрузки при наклоне сооружения по формуле (5.70)
,
что меньше предельного значения крена для рассматриваемого сооружения.
Крен фундамента, упруго защемленного в грунте (имеющего относительное заглубление λ = d/l > 1), рекомендуется определять с использованием расчетной схемы основания (рис. 5.29), характеризуемой коэффициентами неравномерного сжатия в вертикальном направлении под подошвой фундамента ci неравномерного сжатия в горизонтальном направлении cx и сдвига в плоскости подошвы сτ .
Коэффициент ci , МПа/м 3 , определяется по формуле
где М — момент, действующий на верхний обрез фундамента, МН·м; i — крен фундамента без учета его заглубления, определяемый по формуле (5.66); I — момент инерции подошвы фундамента, м 4 ; kλ — коэффициент, принимаемый равным kλ = 1 – 0,1 λ при λ ≤ 2 и kλ = 0,8 при λ > 2 (здесь λ = d/l — относительное заглубление фундамента); для фундаментов промзданий, оборудованных мостовыми и (или) подвесными кранами, принимается kλ = 1, а при расчете крена фундаментов опор открытых крановых эстакад: для песков и супесей kλ = 1,5, суглинков kλ = 1,2, глин kλ = 1,1.
Коэффициент cx принимается линейно возрастающим с глубиной: cx = 0 при z = 0 и сx = βci ; при z = d (см. рис. 5.29), т.е.
где β — коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта обратной засыпки, т.е. отношения ρ´d/ρd (плотности в сухом состоянии грунта обратной засыпки к соответствующей характеристике грунта природного сложения):
| ρ´d/ρd | 1,00 | 0,98 | 0,96 | 0,94 | 0,92 | 0,90 |
| β | 1,00 | 0,88 | 0,76 | 0,94 | 0,50 | 0,40 |
Крен фундамента id с учетом его защемления в грунте определяется по формуле
а глубина, на которой расположен центр его поворота, — по уравнению
где M1 = M + Qh0 — см. рис. 5.29; d, А, I — глубина наложения, площадь и момент инерции подошвы фундамента;
Краевые давления под подошвой заглубленного фундамента определяются по формуле (5.58), в которую следует подставлять значение id , вычисленное по формуле (5.73).
Реактивное сопротивление грунта σx(z) по передней и задней граням фундамента определяется по формуле
Напряжения σx(z) не должны превышать предельных значений σxu(z) , вычисляемых по зависимости
где γc — коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,2; γn — коэффициент надежности, принимаемый равным 1,0; φ´I , с´I и γ´I — расчетные значения угла внутреннего трения, сцепления и удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента.
Горизонтальное перемещение верха фундамента определяется по формуле
В проектах фундаментов, перемещения которых определены с учетом их упругого защемления в грунте, должны содержаться требования об устройстве обратных засыпок в соответствии с требованиями норм. Степень уплотнения грунта обратной засыпки ρ´d/ρd следует назначать не менее 0,9.
Пример 5.15. Определить крен фундамента, размеры которого и нагрузки приведены на рис. 5.30. Грунт основания — супесь со следующими характеристиками: φII = 28º, сII = 8 кПа, γ = 18,4 кН/м 3 , γd = 16,5 кН/м 3 , Е = 21 МПа. Фундамент возводится в открытом котловане, засыпка пазух которого предусматривается тем же грунтом с уплотнением до удельного веса в сухом состоянии γ´d = 16 кH/м 3 , т.е. степень его плотности ρ´d/ρd = γ´d/γd = 16/16,5 = 0,97 и соответственно β = 0,81. Площадь подошвы фундамента А = 3 · 4,2 = 12,6 м 2 . Момент инерции
I = 3 · 4,2 3 /12 = 18,52 м 4 .
Решение. Для коэффициента сi находим крен фундамента по формуле (5.66) (по табл. 1.15 v = 0,3, по табл. 5.23 при η = 4,2/3 = 1,4; ke = 0,64):
.
Относительное заглубление фундамента λ = d/l = 1. Тогда по выражению (5.71) при kλ = 1 – 0,1 · 1 = 0,9
МПа/м 3 .
Для определения значения id , предварительно по формулам (6.74) вычисляем:
МН/м;
МН;
МН·м.
.
При определении крена фундамента без учета его защемления в грунте необходимо было бы учесть момент M + Qd = 0,8 + 0,08 · 4.2 = 1,14 МН·м. Тогда по формуле (5.66) крен фундамента составил бы I = 0,0034. Таким образом, учет бокового отпора грунта привел к уменьшению крена фундамента и соответственно краевых давлений [см. формулу (5.58)] на 27 %.
Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения
Источник