Определение крена плитного фундамента

2.33. Крен фундамента от действия внецентренной нагрузки (изгибающего момента в уровне подошвы фундамента) вычисляют:

а) прямоугольного фундамента - в направлении большей его стороны (вдоль продольной оси) по формуле

; (20)

б) прямоугольного фундамента - в направлении меньшей его стороны (вдоль поперечной оси) по формуле

; (21)

в) круглого фундамента радиусом по формуле

, (22)

где - равнодействующая всех вертикальных нагрузок от фундамента на основание; , , - соответственно расстояния точки приложения равнодействующей от середины подошвы фундамента до продольной оси, поперечной оси и по радиусу круга; и - соответственно осредненный коэффициент бокового расширения грунта и осредненный приведенный модуль деформации основания, принимаемые по пп.2.16, 2.24, 2.25; и - коэффициенты, определяемые по табл.6 и 7 в зависимости от отношения сторон подошвы фундамента и отношения толщины сжимаемого слоя к полуширине фундамента ; - коэффициент, определяемый по табл.8 в зависимости от отношения толщины линейно-деформируемого слоя к радиусу круглого фундамента .

Таблица 6

	#G0Значения при , равном
	0,5	1	1,5	2	3	4	5
1	0,28	0,41	0,46	0,48	0,5	0,5	0,5
1,2	0,29	0,44	0,51	0,54	0,57	0,57	0,57
1,5	0,31	0,48	0,57	0,62	0,66	0,68	0,68
2	0,32	0,52	0,64	0,72	0,78	0,81	0,82
3	0,33	0,56	0,73	0,83	0,95	1,01	1,04
5	0,34	0,60	0,81	0,95	1,12	1,24	1,31
10	0,35	0,63	0,85	1,05	1,31	1,46	1,57

Таблица 7

	#G0Значения при , равном
	0,5	1	1,5	2	3	4	5
1	0,28	0,41	0,46	0,48	0,5	0,5	0,5
1,2	0,24	0,35	0,39	0,41	0,42	0,43	0,43
1,5	0,2	0,28	0,32	0,33	0,36	0,36	0,36
2	0,15	0,22	0,25	0,27	0,28	0,28	0,28
3	0,1	0,15	0,17	0,18	0,19	0,19	0,19
5	0,06	0,09	0,1	0,11	0,12	0,12	0,12
10	0,03	0,05	0,05	0,06	0,06	0,06	0,06

Таблица 8

	#G00,25	0,5	1	2	>3
	0,26	0,43	0,63	0,74	0,75

2.34. Крены плитного фундамента, вызванные неоднородностью основания в плане либо влиянием соседнего фундамента, определяют как отношение разности средних осадок противоположных сторон фундамента к расстоянию между ними, т.е. к длине, либо к ширине прямоугольного фундамента и к диаметру круглого фундамента.

Крены прямоугольного фундамента, осадки неоднородного основания которого найдены в узлах прямоугольной сетки, нанесенной на план фундамента с шагом в продольном направлении и в поперечном направлении, можно определить по формулам:

а) в направлении большей стороны

; (23)

б) в направлении меньшей стороны

, (24)

где - номер ряда узлов сетки, параллельного длинной стороне фундамента ( 1, 2, 3, +, ); - номер ряда узлов сетки, параллельного короткой стороне фундамента ( =1, 2, 3, ..., ).

Аналогично определяют крен прямоугольного фундамента от влияния соседнего фундамента.

2.35. Крен фундамента многоэтажного здания или сооружения башенного типа следует определять с учетом увеличения эксцентриситета приложения вертикальной составляющей нагрузки вследствие наклона фундамента или здания (сооружения) в целом. Кроме того, как правило, нужно учитывать увеличение эксцентрицитета нагрузки за счет податливости надфундаментной конструкции.

Дополнительный крен фундамента многоэтажного здания, вызванный увеличением эксцентрицитета приложения вертикальной нагрузки при наклоне здания в целом, без учета податливости надфундаментной конструкции определяют в случае:

а) однородного основания по формуле

, (25)

где - крен фундамента, определяемый по указаниям п.2.33 в зависимости от принятой расчетной схемы основания, характеристик его сжимаемости, формы и размеров фундамента, а также направления действия суммарного изгибающего момента в уровне подошвы фундамента; - крен фундамента от единичного изгибающего момента; - вертикальная составляющая всей нагрузки, действующей на фундамент; - высота от подошвы фундамента до точки приложения нагрузки ;

б) неоднородного основания по формуле

, (26)

где - крен фундамента вследствие неоднородности основания, определяемый по указаниям п.2.34.

Остальные обозначения те же, что и в формуле (25).

2.36. Суммарный крен фундамента, найденный по пп.2.33, 2.34, не должен превышать предельных величин, установленных главой СНиП на проектирование основания зданий и сооружений.

2.37. Крен фундаментов силосных корпусов определяют с учетом повышения модуля деформации основания вследствие предварительного обжатия грунта равномерной загрузкой длительностью не менее 2 мес. Коэффициент увеличения модуля деформации основания находят по табл.9 в зависимости от наименования грунтов.

Таблица 9

#G0Наименование грунтов	Коэффициент
Песчаные грунты	1,5
Глинистые грунты твердой и полутвердой консистенции	1,3
Глинистые грунты тугопластичной консистенции	1,2
Прочие грунты	1

2.38. Крены прямоугольных и круглых фундаментов на однородном основании можно приближенно найти по графикам прил.2 и 3.

Пример расчета деформаций основания.

Требуется рассчитать основание плитного фундамента четырех сблокированных монолитных железобетонных силосных корпусов.

Геологический разрез и план плитного фундамента приведены на рис.5.

Рис.5. Пример расчета деформаций основания

а - геологический разрез; б - план плитного фундамента;

1 - песок средней крупности; 2 - суглинок; 3 - моренный суглинок; 4 - песок мелкий

Расчетные характеристики грунтов основания определены по данным табл.1 и 2 прил.2 к главе СНиП на проектирование оснований зданий и сооружений и приведены в табл.10.

Таблица 10

#G0Наименование грунтов	Толщина слоя грунта, м	Характеристики грунтов
		, кПа	, град			, т/м	, МПа
Песок средней крупности	3,5-4,5	3	40	0,45	-	1,75	33	0,3
Суглинок мягкопластичный	1-3,5	25	19	0,65	0,6	2	11	0,36
Суглинок моренный	8,5	47	26	0,45	0,1	2	37	0,35
Песок мелкий	-	6	38	0,45	-	1,75	32	0,3

Глубина заложения плитного фундамента 2,5 м принята минимальной с тем, чтобы по возможности не уменьшать толщину песка средней крупности в зоне наибольших деформаций и уменьшить давление на мягкопластичный суглинок.

На плитный фундамент в уровне его подошвы передаются следующие расчетные нагрузки (при расчете оснований по деформациям они равны нормативным):

постоянная от собственного веса всех силосов 44200 кН;

временная от загрузки одного силоса 27000 кН, изгибающий момент от ветровой нагрузки 46000 кН·м.

При расчете основания по деформациям без учета совместной работы основания, плитного фундамента и надфундаментного строения, предельные значения деформаций основания можно принять по табл.18 главы СНиП на проектирование оснований зданий и сооружений равными: крена - 0,004, средней осадки - 40 см.

Предварительные минимальные размеры фундамента в плане принимаем по габаритам надфундаментного строения равными 26х26 м и проверяем по указаниям п.2.2.

Вычисляем среднее давление на грунт от нормативных нагрузок с учетом веса грунта обратной засыпки:

, кПа;

МПа.

Для определения расчетного давления на основание предварительно находим следующие величины по табл.16, 17 и п.3.52 главы СНиП на проектирование оснований зданий и сооружений: 2,46; 10,84; 11,73; 1,4; 1,4 и 1,1.

Расчетное давление на основание определяем по п.3.50 той же главы СНиП:

, кПа;

Следовательно, расчет основания можно вести с использованием теории линейно-деформируемой среды.

Давление под краем фундамента при загружении двух силосов

т.е. требование п.3.60 главы СНиП на проектирование оснований зданий и сооружений удовлетворяется.

Ширина рассчитываемого плитного фундамента 10 и модули деформации грунтов основания 10 МПа, поэтому в соответствии с п.2.10б для определения деформаций основания используем расчетную схему линейно-деформируемого слоя.

Толщину линейно-деформируемого слоя определяем по указаниям пп.2.6 и 2.7:

м;

м.

Поскольку в пределах от до залегает глинистый грунт, величину определяем по формуле (3)

м.

Принимаем (в запас) 11 м.

В соответствии с требованием п.3.62 СНиП на проектирование оснований зданий и сооружений, проверяем давление на кровлю слоя мягкопластичного суглинка, расположенного на глубине 4 м от подошвы фундамента.

При и ; по табл.2 находим 0,2333.

Давление на глубине 4 м под центром фундамента определяем по формуле (11)

МПа.

Расчетное давление на кровлю мягкопластичного суглинка определяем по формуле (17) вышеуказанной главы СНиП для условного фундамента шириной , равной:

м.

Величины, необходимые для вычисления давления , равны:

0,47; 2,89; 5,48; 1,1; 1; 1,1.

Для определения наибольшего и наименьшего модулей деформации основания, приведенных по вертикалям, проходящим через середины противоположных сторон фундамента, предварительно находим средние давления в слоях грунта, находящихся в пределах сжимаемой толщи .

Поскольку по п.2.18 эпюра вертикальных давлений имеет вид трапеции, вычисляем средние давления в пределах каждого из трех слоев грунта под серединами противоположных сторон фундамента, как давления в середине толщины слоя, по формуле (10) с введением при коэффициенте множителя, равного 2, по методу угловых точек:

а) для левой стороны фундамента при 1,75 м в слое песка средней крупности:

МПа;

при 5,25 м в слое мягкопластичного суглинка

МПа;

при 9 м в слое моренного суглинка

МПа;

б) для правой стороны:

при 2,25 м в слое песка средней крупности

МПа;

при 5 м в слое мягкопластичного суглинка

МПа;

при 8,25 м в слое моренного суглинка

МПа.

Используя найденные значения , вычисляем по формуле (14) настоящего Руководства приведенные модули деформации основания под серединой левой стороны фундамента и под правой:

Оцениваем степень изменчивости сжимаемости основания в плане в соответствии с указанием п.2.23

,

т.е. основание нужно считать неоднородным по сжимаемости в плане.

Определяем осредненный приведенный модуль деформации неоднородного основания по рекомендациям п.2.24 и с учетом характера напластования грунтов принимаем равным:

МПа.

Повышение модуля деформации в соответствии с п.2.37 за счет предварительного обжатия грунтов равномерной нагрузкой (от загрузки силосов) не учитываем из-за наличия в основании слоя мягкопластичного суглинка.

Средний коэффициент бокового давления грунта определяем по формуле (9)

.

Находим по формуле (16) осадки середин противоположных сторон фундамента с использованием результатов вычислений, выполненных при определении модулей деформации и :

а) левой стороны фундамента

б) правой стороны

Вычисляем среднюю осадку основания

В соответствии с п.2.35 при определении крена плитного фундамента необходимо рассматривать силосный корпус в целом как сооружение с высокорасположенным центром тяжести и учитывать увеличение эксцентрицитета вертикальной нагрузки из-за наклона сооружения.

Для этого сначала вычисляем крен фундамента, считая его низким, от внецентренного действия нагрузки (заполнения двух силосов) и ветровой нагрузки по п.2.33

(здесь попутно вычислено значение 3,93·10 , которое потребуется в дальнейших вычислениях).

Крен фундамента, вызванный неоднородностью основания, определяем по п.2.34 как отношение разности осадок середин противоположных сторон квадратного фундамента к его стороне

.

Суммарная нагрузка на основание при заполнении двух силосов равна:

кН.

Суммарный крен силосного корпуса определяем по формуле (26):

;

.

Таким образом, исходя из расчета деформаций основания размеры плитного фундамента могут быть приняты равными 26х26 м.