5 Практическое занятие №5 - Расчет внецентренно нагруженного фундамента

5.1 Общие сведения

При строительстве зданий и сооружений нагрузки, передаваемые с несущих (самонесущих) конструкций на фундамент практически никогда не приложены центрально. Между центром фундамента (пересечением его главных осей) и точкой приложения вертикальной нагрузки имеется некоторое расстояние, называемое эксцентриситетом, что вызывает появление изгибающих моментов по оси х-х или у-у. Также на фундамент могут быть приложены изгибающие моменты, могут действовать нагрузки под углом к вертикали, а также могут быть приложены горизонтальные нагрузки.

В практической работе (при выполнении РГР) нагрузки ограничены заданием преподавателя-руководителя проектирования (нагрузки N, Мх и Му).

5.2 Пример расчета внецентренно нагруженного фундамента

Расчет внецентренно нагруженного фундамента производят методом последовательного приближения.

Этот расчет включает в себя:

- определение размеров подошвы фундамента с проверкой по несущей способности;

- расчет осадки фундамента (проверка по деформациям) при необходимости (после сравнения со свайным фундаментом);

- расчет основания на прочность (на продавливание).

Ориентировочные значения расчетного сопротивления основания и размеров подошвы фундамента рекомендуется сначала определить как для фундамента центрально нагруженного (что было выполнено ранее в подразделе 4.2), затем рассчитанные значения площади подошвы фундамента увеличивают на 20 %.

Верность расчета проверяется следующими условиями:

P_min > 0;

P_max < 1,2 R;

P₂ < R . (24)

При расчетах применяют формулу:

Р_max(min) = N₂/A_ф [1 ± (6*е_х)/l ± (6*e_у)/b] , (25)

где е_х, е_у – эксцентриситеты относительно осей х-х и у-у.

N₂ = N_o + γ_ср* b*l*d, кПа, (26)

Эксцентриситеты находим по формулам:

е_х = М_х / N₂ , e_у = М_у / N₂ , (27)

где М_х и М_у – изгибающие моменты, приложенные к фундаменту, кН∙м;

Производим расчет внецентренно нагруженного фундамента, учитывая что на фундамент действуют через колонну изгибающие моменты М_х=59кН∙м, М_у = 59 кН∙м и вертикальная нагрузка 1180 кПа. В расчетах увеличиваем предварительно принятые размеры фундамента на 10…20 %.

А_ф = 1,2 (4,0 х 4,0) = 1,2 х 16,00 = 19,20 м².

Получили: l = b = 4,38 м.

Принимаем следующие размеры внецентренно нагруженного фундамента в плане: 4,4 х 4,4 м; высотой 1,7 (м). Тогда:

Расчетное сопротивление грунта для принятых размеров фундамента:

R_II =(1,1х1,0)/1*(0,51*1*4,4*15,56 + 3,06*1,7*15,56 +5,66*0,0023) =

= 1,1 (34,92 + 80,94+0,01) = 127,46 кПа.

Делаем проверку достаточности размеров подошвы внецентренно нагруженного фундамента:

Р_II = (1180/4,4х4,4) + 23х1,7 = 60,95 + 39,1 = 100,05 кПа.

100,05 кПа ≤ 127,46 кПа.

N₂ = 1180 + 23 х 4,4 х 4,4 х 1,7 = 1180 + 756,98 = 1936,98 кН.

Определим эксцентриситеты от действия изгибающих моментов:

Вдоль оси х – х : е_х = 59/ 1936,98 = 0,030 м;

Вдоль оси у – у : е_y = 59 / 1936,98 = 0,030 м.

Определяем минимальное давление под подошвой фундамента:

P_min = (1936,98/4,4х4,4) * (1 - 6 х 0,030/4,4 – 6х0,030/4,4) =

= 100,05 *(1- 0,041-0,041) = 100,05*0,918 = 91,85 кПа.

Определяем максимальное давление под подошвой фундамента:

P_мах = (1936,98/4,4х4,4) * (1 + 6 х 0,030/4,4 + 6х0,030/4,4) =

= 100,05 *(1+ 0,041+0,041) = 100,05*1,082 = 108,25 кПа.

Проверяем условия:

Р_min > 0 (108,25 кПа > 0);

P_II < R (100,05 кПа < 127,46 кПа).

Допустимое краевое давление:

Р_max ≤1,2 R (108,25 кПа < 1,2*127,46 кПа).

Расчеты внецентренно нагруженного и центрально нагруженного фундаментов выполнены. Все условия соблюдаются.

Принимаем выбранные размеры фундамента, отрыва подошвы фундамента не произойдет.