ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №3. Расчет внецентренно- нагруженных фундаментов.
При внецентренной нагрузке (рисунок 3.1) расчетные усилия в сечении на единицу длины фундамента определяют по формулам:
; (3.1)
, (3.2)
где 
и 
— давления от расчетных нагрузок, кПа, передаваемые на грунт под краем фундамента и в расчетном сечении;
— изгибающий момент, кН·м/м;
— поперечная сила, кН/м.
Рисунок 3.1 — К расчету ленточного фундамента
Расчет прочности столбчатых фундаментов включает определение размеров плитной части, определение размеров ступеней, определение сечения арматуры плитной части. Расчет по второй группе предельных состояний включает расчет по образованию и раскрытию трещин.
Краевые давления 
, кПа, определяют по формулам:
при относительном эксцентриситете 
; (3.3)
при относительном эксцентриситете 
, (3.4)
где 
— сумма вертикальных нагрузок, действующих на основание, кроме веса фундамента и грунта на его обрезах, и определяемых для случая расчета основания по деформациям, кН;
— площадь подошвы фундамента, м 
;
— средневзвешенное значение удельных весов тела фундамента, грунта и пола, расположенных над подошвой фундамента; принимают равным 20 кН/м 
;
— глубина заложения фундамента, м;
— момент от равнодействующей всех нагрузок, действующих по подошве фундамента, найденных с учетом заглубления фундамента в грунте и перераспределяющего влияния верхних конструкций или без этого учета, кН·м;
— момент сопротивления площади подошвы фундамента, м ;
— расстояние от точки приложения равнодействующей до края фундамента по его оси, м, определяемое по формуле
; (3.5)
— эксцентриситет нагрузки по подошве фундамента, м, определяемый по формуле
. (3.6)
При наличии моментов 
и 
, действующих в двух направлениях, параллельных осям х и у прямоугольного фундамента, наибольшее давление в угловой точке , кПа, определяют по формуле
, (3.7)
где , , , — то же, что и в формуле (3.3).
При наличии на полах сплошной равномерно распределенной нагрузки интенсивностью 
краевые и средние эпюры давления по подошве следует увеличивать на нагрузку . Нагрузку на полы промышленных зданий допускается принимать равной 20 кПа, если в технологическом задании на проектирование не указывается большее значение этой нагрузки.
Рисунок 3.2 — Эпюра давления на грунт внецентренно нагруженного фундамента
при действии моментов относительно двух осей
3.1. Подобрать размеры внецентренно нагруженного фундамента для бесподвальной части здания, имеющего жесткую конструктивную схему, если в уровне спланированной поверхности приложены внешние нагрузки. Характеристики здания, нагрузок и грунтовых условий приведены в таблице 3.1.
| Вариант | Глубина заложения фундамента, м. | Уровень подземных вод | L/H | Характеристики грунта | Расчетная нагрузка |
| NO11, кН/м | MoII, кН/м | ||||
| 1,1 | 4,8 | 4,5 | IL=0,3, е=0,5, γII=0,02МН/м3, φ=32 0 , с11=0,0084МПа, | ||
| 1,2 | 4,9 | 3,3 | IL=0,4, е=0,6, γII=0,021МН/м3, φ=30 0 , с11=0,0086МПа, | ||
| 1,25 | 3,9 | 3,0 | IL=0,35, е=0,55, γII=0,02МН/м3, φ=31 0 , с11=0,0088МПа, | ||
| 1.3 | 2,8 | 3,8 | IL=0,25, е=0,6, γII=0,021МН/м3, φ=33 0 , с11=0,0089МПа, | ||
| 1.35 | 4,0 | 2,0 | IL=0,3, е=0,5, γII=0,02МН/м3, φ=32 0 , с11=0,0084МПа, | ||
| 1.4 | 6,1 | 1,5 | IL=0,4, е=0,6, γII=0,021МН/м3, φ=30 0 , с11=0,0086МПа, | ||
| 1.45 | 4,8 | 5,0 | IL=0,35, е=0,55, γII=0,02МН/м3, φ=31 0 , с11=0,0088МПа, | ||
| 1.5 | 4,9 | 4,5 | IL=0,25, е=0,6, γII=0,021МН/м3, φ=33 0 , с11=0,0089МПа, | ||
| 1,1 | 3,9 | 3,3 | IL=0,3, е=0,5, γII=0,02МН/м3, φ=32 0 , с11=0,0084МПа, | ||
| 1,2 | 2,8 | 3,0 | IL=0,4, е=0,6, γII=0,021МН/м3, φ=30 0 , с11=0,0086МПа, | ||
| 1,25 | 4,0 | 3,8 | IL=0,35, е=0,55, γII=0,02МН/м3, φ=31 0 , с11=0,0088МПа, | ||
| 1.3 | 6,1 | 2,0 | IL=0,25, е=0,6, γII=0,021МН/м3, φ=33 0 , с11=0,0089МПа, | ||
| 1.35 | 4,8 | 1,5 | IL=0,3, е=0,5, γII=0,02МН/м3, φ=32 0 , с11=0,0084МПа, | ||
| 1.4 | 4,9 | 5,0 | IL=0,4, е=0,6, γII=0,021МН/м3, φ=30 0 , с11=0,0086МПа, | ||
| 1.45 | 3,9 | 4,5 | IL=0,35, е=0,55, γII=0,02МН/м3, φ=31 0 , с11=0,0088МПа, | ||
| 1.5 | 2,8 | 3,3 | IL=0,25, е=0,6, γII=0,021МН/м3, φ=33 0 , с11=0,0089МПа, | ||
| 1,1 | 4,0 | 3,0 | IL=0,3, е=0,5, γII=0,02МН/м3, φ=32 0 , с11=0,0084МПа, | ||
| 1,2 | 6,1 | 3,8 | IL=0,4, е=0,6, γII=0,021МН/м3, φ=30 0 , с11=0,0086МПа, | ||
| 1,25 | 4,8 | 2,0 | IL=0,35, е=0,55, γII=0,02МН/м3, φ=31 0 , с11=0,0088МПа, | ||
| 1.3 | 4,9 | 1,5 | IL=0,25, е=0,6, γII=0,021МН/м3, φ=33 0 , с11=0,0089МПа, | ||
| 1.35 | 3,9 | 5,0 | IL=0,3, е=0,5, γII=0,02МН/м3, φ=32 0 , с11=0,0084МПа, | ||
| 1.4 | 2,8 | 4,5 | IL=0,4, е=0,6, γII=0,021МН/м3, φ=30 0 , с11=0,0086МПа, | ||
| 1.45 | 4,0 | 3,3 | IL=0,35, е=0,55, γII=0,02МН/м3, φ=31 0 , с11=0,0088МПа, | ||
| 1.5 | 6,1 | 3,0 | IL=0,25, е=0,6, γII=0,021МН/м3, φ=33 0 , с11=0,0089МПа, | ||
| 1,1 | 4,8 | 3,8 | IL=0,3, е=0,5, γII=0,02МН/м3, φ=32 0 , с11=0,0084МПа, | ||
| 1,2 | 4,9 | 2,0 | IL=0,4, е=0,6, γII=0,021МН/м3, φ=30 0 , с11=0,0086МПа, | ||
| 1,25 | 3,9 | 1,5 | IL=0,35, е=0,55, γII=0,02МН/м3, φ=31 0 , с11=0,0088МПа, | ||
| 1.3 | 2,8 | 5,0 | IL=0,25, е=0,6, γII=0,021МН/м3, φ=33 0 , с11=0,0089МПа, | ||
| 1.35 | 4,0 | 4,5 | IL=0,3, е=0,5, γII=0,02МН/м3, φ=32 0 , с11=0,0084МПа, | ||
| 1.4 | 6,1 | 3,3 | IL=0,4, е=0,6, γII=0,021МН/м3, φ=30 0 , с11=0,0086МПа, |
3. Пример решения.
Пример 3.1.Подобрать размеры внецентренно нагруженного фундамента для бесподвальной части здания, если в уровне спланированной поверхности приложены внешние нагрузки NoII=1,25MH, MoII=0,32MHм, глубина заложения фундамента d=1,1м. Характеристики грунта: суглинок IL=0,3, е=0,5, γII=0,02МН/м3, φ=32 0 , с11=0,0084МПа, грунт обратной засыпки γ 1 II=0,018МН/м3. Здание имеет жесткую конструктивную схему, отношение высоты здания к его длине L/H=4,2.
Решение:
1. По таблице СП 50-101-2004 определяем условное расчетное сопротивления грунта R0=0,28МПа.
2. По формуле 1.3 определяем ориентировочную площадь подошвы фундамента:
=1,25/(0,28-0,02*1,1)=4,84м 2
3. Поскольку рассчитываем внецентренно нагруженный фундамент, увеличим площадь опоры на 20%. Зададимся отношением длины фундамента к его ширине η=1,5; развивая подошву фундамента в направлении действия изгибающего момента, получим l=1,5b. Принимаем l=2,7м, b=1,8м, тогда А=4,86м 2 .
4. По соотношению L/H=4,2, заданных грунтовых условий и конструктивной схеме здания по таблице СП определяем значение коэффициентов условий работы γс1=1,2 и γс2=1,0.
5. По углу внутреннего трения φ=32 0 определяем коэффициенты Мγ=1,34, Мq=5,59, Mc=7,95.
6. Для фундамента в бесподвальной части здания d1=1,1м, при db=0 определяем расчетное сопротивление грунта основания по формуле 2.3:
=1,2*1,0(1,34*1*1,8*0,02+
7.Принимаем следующую конструкцию фундамента (рис.3.3)
8. Определяем эксцентриситет нагрузки по подошве фундамента, м, определяемый по формуле 3.6:
=0,32/(1,25+0,02*2,7*1,8*1,1)=0,236
9. Определяем относительный эксцентриситет e/l = 0,236/2,7=0,087 2 )=0,426МПа
11. Проверяем выполнение условий: pmax 0
Условие второй группы предельных состояний по максимальному краевому давлению не выполняется. Для выполнения условий необходимо понизить напряжение в грунте основания за счет увеличения размера подошвы фундамента в плоскости действия момента. Примем длину подошвы фундамента 3,0м, а ширину 2,1м.
12.Определяем по формуле 3.2 максимальное и минимальное краевые давления по граням фундамента:
18. Так как изменилась ширина фундамента определяем расчетное сопротивление грунта основания по формуле 2.3:
=1,2*1,0(0,84*1*2,1*0,02+
19. Проверяем выполнение условий: pmax 0
Источник