Вопрос 1 – Расчет основания по несущей способности
Практические способы расчета устойчивости оснований фундаментов и сооружений регламентированы существующими строительными нормами. Исходными данными для таких расчетов являются:
- инженерно-геологическое строение основания, включая наивысшее положение уровня подземных вод;
- расчетные значения физико-механических характеристик грунтов всех слоев основания (удельный вес γ' и γ соответственно выше и ниже подошвы фундамента, φ- угол внутреннего трения,с - удельное сцепление);
- размеры подошвы фундамента: его ширина b, длина l и глубина заложения d;
- расчетные значения вертикальногоFvи Fh усилий, а также расчетное значение момента М, отнесенное к плоскости подошвы фундамента.
Цель расчетов по несущей способности – это обеспечение прочности и устойчивости грунтов основания, а также недопущение сдвига фундамента по подошве и его опрокидывание.
При выборе расчетной схемы следует руководствоваться статическими и кинематическими возможностями формирования поверхностей разрушения грунтов основания.
Расчет оснований по несущей способности ведут согласно СНиП 2.02.01 – 83. Несущая способность считается обеспеченной при выполнении условия (6.1):
F = γ c Fu. / γ n , (6.1)
где F – равнодействующая расчетной нагрузки на основание при соответствующих значениях Fvи Fh, наклоненная к вертикали под углом = arctg (Fh / Fv);Fu. – сила предельного сопротивления (равнодействующая предельной нагрузки); γ c - коэффициент условий работы, принимаемый: для песков, кроме пылеватых, 1; для песков пылеватых, а также глинистых грунтов в стабилизированном состоянии – 0,9; для глинистых грунтов в нестабилизированном состоянии – 0,85; для скальных грунтов: невыветрелых и слабовыветрелых – 1,0; выветрелых – 0,9; сильно выветрелых – 0,8; γ n - коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,2; 1,15; 1,10 соответственно для зданий и сооружений I , II , III классов.
В общем случае вертикальную составляющую силы предельного сопротивления основания Nu. , сложенного нескальными грунтами в стабилизированном состоянии, допускается определять по формуле (6.2):
Nu. = b'l' (Nγξγ b'γ + Nqξq γ'd + Ncξc c) , (6.1)
где b' и l' - приведенные ширина и длина подошвы фундамента:
b' = b - 2 eb ; l' = l - 2 el ; (6.3)
eb и el - соответственно эксцентриситеты приложения равнодействующей нагрузок в уровне подошвы фундамента, причем символом b обозначена сторона фундамента, в направлении которой ожидается потеря устойчивости основания. Правила определения величин b'и l'для прямоугольного и круглого фундаментов показаны на рисунке 20.
Рисунок 20 – Схема к определению приведенных размеров
прямоугольного (а) и круглого (б) фундаментов
Очевидно, что при центральном приложении нагрузки b' = b ; l' = l.
Коэффициенты Nγ , Nq , Nc принимаются по таблице 6.1 в зависимости от расчетного значения φ и δ ; при этом необходимо выполнение условия tg δ < sin φ .
Коэффициенты ξγ , ξq, ξc вносят поправку на соотношение сторон фундамента η = l / b . При η < 1 принимается η = 1; при η > 5 фундамент рассматривается как работающий в условиях плоской задачи, тогда ξγ = ξq = ξc = 1. В пределах между этими величинами поправочные коэффициенты рассчитывают по формулам (6.4):
ξγ = 1 – 0,25 / η ; ξq = 1 + 1,5 / η ; ξc = 1 + 0,3 / η , (6.4)
Необходимо помнить, что при высоком положении уровня подземных вод, значения удельного веса грунта в формуле (6.1) нужно принимать с учетом взвешивающего действия воды.
Таблица 6.1 - Значения коэффициентов Nγ , Nq , Nc
| Угол внутреннего трения грунта, φ, град | Коэффициенты | Коэффициенты Nγ , Nq и Nc при углах наклона к вертикали равнодействующей внешней нагрузки δ, град, равных | |||||||
| Nγ Nq Nc | 1,35 3,94 10,98 | 1,02 3,45 9,13 | 0,61 2,84 6,88 | 0,21 2,06 3,94 | δ = 14,5 | ||||
| Nγ Nq Nc | 2,88 6,40 14,84 | 2,18 5,56 12,53 | 1,47 4,64 10,02 | 0,82 3,64 7,26 | 0,36 2,69 4,65 | δ = 18,9 | |||
| Nγ Nq Nc | 5,87 10,66 20,72 | 4,50 9,17 17,53 | 3,18 7,65 14,26 | 2,00 6,13 10,99 | 1,05 4,58 7,68 | 0,58 3,60 5,58 | δ = 22,9 | ||
| Nγ Nq Nc | 12,39 18,40 30,14 | 9,43 15,63 23,54 | 6,72 12,94 20,68 | 4,44 10,37 16,27 | 2,63 7,96 12,05 | 1,29 5,67 8,09 | 0,95 4,95 6,85 | δ = 26,5 | |
| Nγ Nq Nc | 27,50 33,30 46,12 | 20,58 27,86 38,36 | 14,63 22,77 31,09 | 9,79 18,12 24,45 | 6,08 13,94 18,48 | 3,38 10,24 13,19 | 1,60 7,04 8,63 | δ = 29,8 |
Примечание. В фигурных скобках приведены значения коэффициентов несущей способности, соответствующие указанным рядом значениям δ, полученным из условия tg δ = sin φ.
Предельное сопротивление оснований, сложенных неконсолидированными глинистыми грунтами, для прямоугольных фундаментов при l ≤ 3bможно определять по формуле (6.3), полагая φ = 0 и ξc = 1 + 0,11 / η . Допущение φ = 0 связано с предположением наибольшего значения порового давления в медленно уплотняющихся водонасыщенных грунтах и идет в запас прочности.
Вертикальную составляющую силы предельного сопротивления основания, сложенного скальными грунтами, определяют по формуле (6.5):
Nu. = Rc b'l' , (6.5)
где Rc - расчетная прочность образца грунта на одноосное сжатие.
Дата добавления: 2015-08-08; просмотров: 1314;