Что такое внецентренно нагруженный фундамент

5.5.3. Определение основных размеров фундаментов (ч. 3)

Б. ВНЕЦЕНТРЕННО НАГРУЖЕННЫЕ ФУНДАМЕНТЫ

Размеры внецентренно нагруженных фундаментов определяются исходя из условий:

где р — среднее давление под подошвой фундамента от нагрузок для расчета оснований по деформациям; p_max — максимальное краевое давление под подошвой фундамента; р c max — то же, в угловой точке при действии моментов сил в двух направлениях; R — расчетное сопротивление грунта основания.

Максимальное и минимальное давления под краем фундамента мелкого заложения при действии момента сил относительно одной из главных осей инерции площади подошвы определяется по формуле

где N — суммарная вертикальная нагрузка на основание, включая вес фундамента и грунта на его обрезах, кН; A — площадь подошвы фундамента, м 2 ; М_х — момент сил относительно центра подошвы фундамента, кН·м; y — расстояние от главной оси инерции, перпендикулярной плоскости действия момента сил, до наиболее удаленных точек подошвы фундамента, м; I_x — момент инерции площади подошвы фундамента относительно той же оси, м 4 .

Для прямоугольных фундаментов формула (5.53) приводится к виду

где W_x — момент сопротивления подошвы, м 3 ; e_x = M_x/N — эксцентриситет равнодействующей вертикальной нагрузки относительно центра подошвы фундамента, м; l — размер подошвы фундамента в направлении действия момента, м.

При действии моментов сил относительно обеих главных осей инерции давления в угловых точках подошвы фундамента определяется по формуле

или для прямоугольной подошвы

где М_х, M_y, I_х, I_y, e_x, e_y, x, у — моменты сил, моменты инерции подошвы эксцентриситеты и координаты рассматриваемой точки относительно соответствующих осей; l и b — размеры подошвы фундамента.

Условия (5.50)—(5.52) обычно проверяются для двух сочетаний нагрузок, соответствующих максимальным значениям нормальной силы или момента.

Относительный эксцентриситет вертикальной нагрузки на фундамент ε = е/l рекомендуется ограничивать следующими значениями:

ε_u = 1/10 — для фундаментов под колонны производственных зданий с мостовыми кранами грузоподъемностью 75 т и выше и открытых крановых эстакад с кранами грузоподъемностью более 15 т, для высоких сооружений (трубы, здания башенного типа и т.п.), а также во всех случаях, когда расчетное сопротивление грунтов основания R ε_u = 1/6 — для остальных производственных зданий с мостовыми кранами и открытых крановых эстакад;

ε_u = 1/4 — для бескрановых зданий, а также производственных зданий с подвесным крановым оборудованием.

Форма эпюры контактных давлений под подошвой фундамента зависит от относительного эксцентриситета (рис. 5.25): при ε ε = 1/10, соотношение краевых давлений p_min/p_max = 0,25), при ε = 1/6 — треугольная с нулевой ординатой у менее загруженной грани подошвы, при ε > 1/6 — треугольная с нулевой ординатой в пределах подошвы, т.е. при этом происходит частичный отрыв подошвы.

В последнем случае максимальное краевое давление определяется по формуле

где b — ширина подошвы фундамента; l₀ = l /2 – e — длина зоны отрыва подошвы (при ε = 1/4, l₀ = 1,4).

Следует отметить, что при отрыве подошвы крен фундамента нелинейно зависит от момента.

Распределение давлений по подошве фундаментов, имеющих относительное заглубление λ = d/l > 1, рекомендуется находить с учетом бокового отпора грунта, расположенного выше подошвы фундамента. При этом допускается применять расчетную схему основания, характеризуемую коэффициентом постели (коэффициентом жесткости). В этом случае краевые давления под подошвой вычисляются по формуле

где i_d — крен заглубленного фундамента; c_i — коэффициент неравномерного сжатия.

Пример 5.11. Определить размеры фундамента для здания гибкой конструктивной схемы без подвала, если вертикальная нагрузка на верхний обрез фундамента N = 10 МН, момент M = 8 МН·м, глубина заложения d = 2 м. Грунт — песок средней крупности со следующими характеристиками, полученными по испытаниям: е = 0,52; φ_II = 37°; c_II = 4 кПа; γ = 19,2 кН/м 3 . Предельное значение относительного эксцентриситета ε_u = е/l = 1/6.

Решение. По табл. 5.13 R₀ = 500 кПа. Предварительные размеры подошвы фундамента определим исходя из требуемой площади:

м 2 .

Принимаем b · l = 4,2 · 5,4 м ( A = 22,68 м 2 ).

Расчетное сопротивление грунта по формуле (5.29) R = 752 кПа. Максимальное давление под подошвой

кПа R = 900 кПа.

Эксцентриситет вертикальной нагрузки

м,

Таким образом, принятые размеры фундамента удовлетворяют условиям, ограничивающим краевое давление и относительный эксцентриситет нагрузки.

Сорочан Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения

Источник

Внецентренно нагруженный фундамент

Внецентренно на­груженным считают фундамент, у которого равнодействующая внешних нагрузок не проходит через центр тяжести площади его подошвы.

Такое нагружение фундамента является следствием пе­редачи на него момента или горизонтальной составляющей нагруз­ки, как у фундамента под наружную стену заглубленного помещения.

При расчете давление по подошве внецентренно нагруженного фундамента принимают изменяющимся по линейному закону

Pmax/min = (Nn/A) (l±6e/b),

где N_n — суммарная вертикальная нагрузка на основание, включая вес фундамента и грунта на его уступах;

А — площадь подошвы фундамента;

е — эксцентриситет равнодействующей относительно центра тяжести подошвы;

b— размер подошвы фундамента в плос­кости действия момента.

При внецентренном нагружении относительно одной из центральных осей максимальное даление на основание действует только под краем фундамента, при подборе размеров подошвы фундамента его допускается принимать на 20% больше расчетного

Одновременно среднее давле­ние по подошве фундамента, опре­деляемое как

p_max R

p_max

Эпюры давлений под по­дошвой фундамента при действии внецентрениой нагрузки

Внецентренное загружение фундамента относительно двух глав­ных осей инерции:

Тема 3. «Фундаменты»

Вопрос: 3.12 Проверка давленая на подстилающий слой слабого грунта.

Ответ:

При наличии в пределах сжимаемой толщи основания слабых грунтов или грунтов с расчетным сопротивлением меньшим, чем давление на несущий слой необходимо уточнить при расчете основа­ния теории линейной деформируемости грунтов.

Последнее требу­ет, чтобы полное давление на кровлю подстилающего слоя не превышало его расчетного сопротивления, т. е.

zp+ zg Rz,

где zp и zg — вертикальные напряжения в грунте на глубине z от подошвы фундамента (соответственно дополнительное от нагрузки на фундамент и от собственного веса грунта); Rz — расчетное со­противление грунта на глубине кровли слабого слоя.

Ширину условного фундамента b_z назначают с учетом рассеива­ния напряжений в пределах слоя толщиной z. Если принять, что давление zpдействует по подошве условного фундамента АВ, то площадь его подошвы должна составлять

A_z = N_on /

Расчетная схема к проверке давле­ния на подстилающий слой слабого грунта

где N_on — вертикальная на­грузка на уровне обреза фу­ндамента.

Зная A_z, найдем ширину условного прямоугольного фундамента по формуле

b_z= A_z+a 2 — a

где a=(l—b)/2 ( l и b —дли­на и ширина подошвы про­ектируемого- фундамента). Для ленточных фундамен­тов b_z=A / l.

Расчет осадок фундаментов мелкого заложения.

Для конечных (стабилизированных) осадок наибольшее распространение получили метод «послойного суммирования» и метод «эквивалентного слоя».

Метод послойного суммирования.

Осадка находится только от вертикальных напря­жений, действующих в основании по оси через середи­ну фундамента.

После определения размеров подошвы фундамента ось фундамента совмещают с литологической колон­кой грунта и строят эпюру zg природного давления.

Эпюра строит­ся по оси фундамента, начиная от поверхности природного рельефа. Определяется природное давление грунта выше уровня подземных вод и ниже уровня подземных вод с учетом взвешивающего действия воды.

Зная природное давление на уровне подошвы фундамента _zg , определяют дополнительное вертикальное давление (сверх природного) на грунт р_о, которое называют осадочным давлением.

Ро=Рn- _zg,

где р_п — полное давление по подошве фундамента.

Установив величину р₀, строят эпюру дополнительных верти­кальных напряжений в грунте «по элементарным слоям» с напряжением zp = Ро,

где a — коэффициент в зависимости от соотношений п= l/b ( l— длина, b — ширина подошвы фундамента) .

По нормам толщина элементарных слоев не более 0,4 ширины или диаметра подошвы фундамента, что обеспечивает точность построения эпюры _zр, и позволяет рассматривать эпюру распределения напряжений в пре­делах каждого слоя как прямоугольную.

Ограничив сжимаемую толщу, ниже которой сжати­ем грунта можно пренебречь, (где дав­ление составляет 0,2 природного давления), полную осадку основания определяют, как сумму осадок элементарных слоев в пределах сжимаемой толщи.

Осадку прерывистого фундамента, определяют как осадку условного сплошного ленточного фундамента (без вычета площади пустот), ширина кото­рого равна ширине укладываемой плиты.

Тема 3. «Фундаменты»

Вопрос: 3.13 Метод эквивалентного слоя. Учет влияния соседних фундаментов.

Ответ:

В этом методе пространствен­ная задача расчета осадок сводится к эквивалентной одномерной. Осадка определяется с учетом жесткости и формы подошвы фун­дамента и трех составляющих нормальных напряжений ( _{z, у}, _х) в предположении, что основание является линейно деформируемым телом.

Максимальную и среднюю осадки гибкого и осадку жесткого фундамента определяют по формуле:

Мощность эквивалентного слоя hэ рассчитывают по формуле:

где Aw — коэффициент эквивалентного слоя, определяемый по табл. в зависимости от коэффициента Пуассона для разных грунтов, жесткости и соотношения сторон загруженной площади n = l/b; b — ширина фундамента.

Осадку слоистого основания методом эквивалентного слоя вы­числяют приближенно, вводя в расчет средневзвешенное значение относительного коэффициента сжимаемости грунта тv, в пределах сжимаемой толщи.

Метод эквивалентного слоя существенно упрощает расчет оса­док фундаментов. целесообразно применять в расчетах фундаментов площадью до 20. 30 м 2 при однородных или слоистых напластованиях, в которых сжимаемость слоев мало отличается друг от друга, а также в случае слабых грунтов.

Учет влияния соседних фундаментов.

Если вблизи от рассчитываемого фундамента располагается еще один или несколько фундаментов, то загружение соседних фундаментов приведет к увеличению осадки рассчитываемого фундамента.

Учет влияния соседних фун­даментов наиболее просто решить, если применить метод эквивалентного слоя. Расчет в этом случае аналогичен опре­делению напряжений методом угловых точек.

Для определения осадки какой-либо точки М площадь нагружения разбива­ется на прямоугольники, чтобы эта точка для каж­дого прямоугольника с равномерно распределенной нагрузкой была угловой.

На практике чаще рассматрива­ется схема, где точка М лежит вне контура загруженной площади.Тогда осадка точки М определится по формуле

s=(hIэс+ hIIэс – hIIIэс — hIVэс) m v po,

где hIIэс — мощности эквивалентного слоя точки М для прямоуголь­ников, нагруженных действительной и фиктивной нагрузками.

Тема 3. «Фундаменты»

Вопрос: 3.14 Определение кренов фундаментов. Проверка устойчивости фундаментов мелкого заложения. Проверка на опрокидывание.

Ответ:

Крен фундамента может быть вызван внецентренным приложением равнодействующей внешних сил, влиянием соседних фундаментов или неоднородностью грунтов основания.

Если причиной возникновения крена является нагружение соседнего фундамента то его определяют по формуле:

где S1 и s₂ — осадки противоположных сторон фундамента; L — расстояние между рассматриваемыми точками .

По этой же формуле определяют крен, вызванный неоднород­ностью грунтов основания.

Дата добавления: 2018-04-05 ; просмотров: 1920 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник