21. Проверка устойчивости фундамента на опрокидование.

Расчет фундамента на устойчивость должен исключать возможность его опрокидывания, сдвига по основанию и сдвига совместно с грунтом по некоторой поверхности скольжения. Фундамент считают устойчивым, если выполняется условие (6.1), в котором под F понимают силовое воздействие, способствующее потере устойчивости (опрокидыванию или сдвигу) фундамента, а под Fu — сопротивление основания или фундамента, препятствующее потере устойчивости. Расчеты устойчивости выполняют по расчетным нагрузкам, полученным умножением нормативных нагрузок на коэффициенты надежности по нагрузке. Если для одной и той же нагрузки нормами предусмотрены два коэффициента надежности, то в расчете учитывают тот из них, при котором будет меньший запас устойчивости.

Рис. 7.7. Схема к расчету фундамента на устойчивость против опрокидывания

При расчете фундаментов опор мостов на устойчивость против опрокидывания все внешние силы, действующие на фундамент (включая его собственный вес), приводят к силам Fv, Qr и моменту Мu (рис. 7.7). Силы Fv и Qr равны проекциям всех внешних сил соответственно на вертикаль и горизонталь, а момент Ми равен моменту внешних сил относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента перпендикулярно расчетной плоскости. Момент Ми способствует опрокидыванию фундамента (повороту его вокруг оси О — см. рис. 7.7). Момент Mz, сопротивляющийся опрокидыванию, будет равен Fva, где а — расстояние от точки приложения силы Fv до грани фундамента, относительно которой происходит опрокидывание.
Устойчивость конструкций против опрокидывания следует рассчитывать по формуле
Ми≤(ус/уn)Мz, (7.5)
где Мu и Мz — моменты соответственно опрокидывающих и удерживающих сил относительно оси возможного поворота (опрокидывания) конструкции, проходящей по крайним точкам опирания, кН·м; ус — коэффициент условий работы, принимаемый при проверке конструкций, опирающихся на отдельные опоры, для стадии строительства равным 0,95; для стадии постоянной эксплуатации равным 1,0; при проверке сечений бетонных конструкций и фундаментов на скальных основаниях, равным 0,9; на нескальных основаниях — 0,8; уn — коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,1 при расчетах для стадии постоянной эксплуатации и 1,0 при расчетах для стадии строительства.
Опрокидывающие силы следует принимать с коэффициентом надежности по нагрузке, большим единицы.

22. Расчет размеров подошвы фундаментов методом последовательных приближений.

Определение формы и размеров подошвы фундаментов. Форма подошвы фундамента во многом определяется конфигурацией в плане возводимой надземной конструкции. Она может быть круг­лой, кольцевой, многоугольной (под дымовые трубы, водонапор­ные и силосные башни), квадратной, прямоугольной, ленточной (под колонны, столбы, стены), тавровой, крестообразной (полстены с пилястрами, отдельные опоры), а в стесненных условиях и более сложного очертания. В сборных фундаментах ее определяет и форма составных элементов и блоков. При расчетах фундаментов мелкого заложения по второму пре­дельному состоянию (по деформациям) площадь подошвы пред­варительно может быть определена из условия – p_ii<R.

где р₁₁- среднее давление по подошве фундамента от основного сочетания расчетных нагрузок при расчете по деформациям; R— расчетное сопротивление грунта основания, определяемое по формуле -

Выполнение условия осложняется тем, что обе части нера­венства содержат искомые геометрические размеры фундамента. В результате расчет приходится вести методом последовательных приближений, хотя для некоторых расчетных случаев предложены различные приемы, графики и таблицы, упрощающие эти расчеты.

Центрально нагруженный фундамент. Центрально нагру­женным считают фундамент, у которого равнодействующая внеш­них нагрузок проходит через центр площади его полошвы. Реактив­ное давление грунта по подошве жесткого центрально нарушен­ного фундамента принимается равномерно распределенным интенсивностью - p_ii=(N₀₁₁+G_f11+G_g11)/A

где N₀₁₁ - расчетная верти­кальная нагрузка на уровне обреза фундамента;

G_f11 и G_g11 - расчетные значения веса фундамента и грунта на его уступах. А — площадь подошвы фундаме­нта.

В предварительных расче­тах вес грунта и фундамента в объеме параллелепипеда АВСD, в основании которого лежит неизвестная площадь подошвы А, определяется приближенно из выражения - G_f11+G_g11=γ_mAd, где γ_m - среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его уступах, принимаемое обычно равным 20 кН/м³; d — глубина заложения фундамента, м.

Приняв р_и =R и учтя G_f11+G_g11=γ_mAd, из уравнения p_ii=(N₀₁₁+G_f11+G_g11)/A получим фор­мулу для определения необходимой площади подошвы фундамента - A=N₀/(R-γ_md).

Рассчитав площадь подошвы фундамента, находят его ширину b. Ширину ленточного фундамента, для которого нагрузки определя­ют на 1 м длины, находят как b=А/1м, для фундаментов с прямоуголь­ной подошвой задаются отношением сторон n=l/b, тогда ширина поскольку значение R в формуле также неизвестно, искомую величину находят из совместного решения уравнений аналитическим или графическим методом. Если построить графики по этим формулам, то пересечение полученной кривой и прямой даст искомое значение b, соответствующее расчетному давлению. После вычисления значения b принимают размеры фундамента с учетом модульности и унификации конструкций и проверяют давление по его подошве по формуле - p_ii=(N₀₁₁+G_f11+G_g11)/A . Найденная величина р₁₁ должна не только удовлетворить условию - p_ii<R но и быть по возможности ближе к R.