Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Сергеев, Д. Д. Проектирование крупнопанельных зданий для сложных геологических условий

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
6.55 Mб
Скачать

70

яння нагрузок, показанных на рис. 17, в, а момент M — следст­ вием любой из нагрузок, показанных на рис. 17, а, б, г. Пере ­ мещения определим от единичной силы N и от единичного мо-

мента

М.

 

 

 

 

Д л я

упрощения р а с с м а т р и в а е м фундаменты,,

стоящие

на

упругом основании с линейной

зависимостью м е ж д у

деформа ­

циями

и н а п р я ж е н и я м и а—су,

где о — н а п р я ж е н и е

под подош­

вой фундамента; с — коэффициент постели основания;

у — о с а д ­

ка основания под подошвой фундамента .

 

 

 

Д л и н у фундамента под полосу стены принимаем

равной

дли­

не h в полосы Б стены. Влияние ж е отброшенных фундаментных консолей заменяем действием реактивного отпора грунта по длине этих консолей; отпор здесь рассматриваем в качестве

внешней нагрузки. Ш и р и н а

фундамента

з а д а н а величиной

Ь.

 

На рис. 20, а показана

схема

перемещений

модели

фунда­

мента полосы Б от действия центрально приложенной

единичной

вертикальной

силы N.

Полоса

Б с фундаментом

выделена

в

основную

систему сечением

перемычек

по осям

/

и II.

З а м е н я я

в принятой модели влияние консолей фундамента

вертикальны ­

ми реактивными силами R ' N и R " N , действующими вверх, и скла­

дывая алгебраически

силу

N с силами

R ' N и R " N ,

получаем

вер­

тикальную

силу No, действующую на

фундамент

длиной hB

и

шириной Ь.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б

Р а с с м а т р и в а е м выделенную сечениями перемычек

полосу

с одинаковыми

консолями фундамента, равными по длине /о/2.

В таком варианте

b — ширина фундамента .

Н а п р я ж е н и е под подошвой фундамента (рис. 20, а)

Прогиб консолей фундамента, прикрепленных к основной системе через упругие шарниры, имеющие жесткость у, под дей­ ствием реактивных сил RN определяется в ы р а ж е н и е м

(11.76)

П о д с т а в л я я значение fN =

ajN в (11.76), получаем:

 

с

71

7N lobe

aN il be

I N

где

16y

f

il be \

Ібуи

(11.7b)

1 +

 

 

 

 

 

V

24v

 

 

 

( 0

= 1

+

l'l be

 

 

24v

 

 

 

 

 

 

 

* , -

 

-

- " г )

- M i r

- ä s r ) = < " ' 7 r )

П о д с т а в л я я

значение

/?дт

в

( П . 7 а ) ,

 

получаем:.

 

 

 

 

Ä - g f y ^

À

, І І 7 т Л

П о величине

0

J определяютV

тпрогибпрогиб

 

консоли расчетного фун

дамента и напряженикение а/іa;ѵN.

 

 

 

 

 

Перемещение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fN

=

± ° N ;

 

 

(II-7e)

перемещение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f * = JN - fN = 7- К - V ) •

(п -7 ж )

П о принятому

ранее решению о том, что контакт

фундамента

с грунтовым

основанием

не нарушается,

формулы

(II.7е, ж) со­

х р а н я ю т силу

при

действии N вверх (рис.

20,6).

 

На рис. 20, в показана схема перемещений полосы Б от дей­ ствия в ее основании единичного момента М. Полоса Б с фунда­

ментом выделена в основную систему

сечением

перемычек по

осям / и / / . Исходя из условия, что

фундамент

при действии

внешних сил, в том числе и моментов, не теряет контакта с осно­ ванием, имеем по длине фундамента двузначный реактивный от­ пор, вызывающий изгиб выделенных консолей фундамента в раз ­

ные стороны (вверх

и вниз) .

 

 

Р а с с м а т р и в а е м

д л я упрощения такую ж е

симметричную

си­

стему, как и в предыдущем примере. З а м е н я е м

отброшенные

кон­

соли фундамента действием реактивного отпора грунта по длине

консолей. Равенство противоположно направленных

реактивных

сил, приложенных к левой и правой консолям

фундамента, поз­

воляет представить их действие на фундамент

(длиной hE)

в ви­

де моментов т' = т" — т.

Поэтому фундамент

длиной ІіБ

и ши­

риной b рассматриваем

под действием момента

М0 =

М2т.

72

В соответствии с рис. 20, в

 

М0

6 (М — 2т)

 

 

 

о =

о =

а ~ о M

m

ам +

а

- 2 -

+ 2

2

 

 

 

22

\V 22

j

П о д с т а в л я я значение о, получаем:

Ii,

а

l0

ft.

4

 

 

2

m =

4/i,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V2

+ 0

 

(II.8а)

Прогиб консолей

рассеченного

 

 

 

 

 

 

фундамента

 

 

 

 

 

 

'M

 

 

 

°м

І2,1Б

+ h) 2

 

6/,

. (11.86)

 

 

 

 

 

 

 

 

Ah,

 

 

 

12 J

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставля я

f M'

 

 

 

efM

 

в

(11.86),

получаем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2/>д +

/„)

1%гЪс

 

 

(ІІ.8в)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8ftБ

y(ù

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П о д с т а в л я я

значение

а

 

в (II . 8а),

получаем:

 

 

 

 

m =

aл/

 

(2ft £ +/ Q ) / 0 6

 

 

 

 

 

 

 

 

4А,

 

 

 

 

 

 

 

 

(2/»д

+

Ій)

il zb2

с

I

hB

,

jo_

 

 

 

(ІІ.8г)

 

 

 

 

32ft в YCù

 

(

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, _ ( 2 ° + ° м ) 'о .

 

 

 

(И.8д)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 ( ° + » І И )

'

 

 

 

 

 

 

 

Ма

 

= M — 2m = Ж — 2 a M n M ,

 

 

откуда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M

 

 

(II.8e)

 

 

м "

 

47«

 

 

 

 

 

 

W0 + 2PM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П о д с т а в л я я (II.8e)

 

в

(11.86)

и

в (ІІ . 8в),

получаем

значения fM

и a fM

 

перемещения

концов

рассеченного

 

фундамента

Абсолютные

 

 

F

 

= F

=

1

 

/ _

/ г

£ + ' о

fM

 

(ІІІ.8ж)

 

 

 

 

 

M

 

 

 

 

1

M

 

1

M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

73

Угол поворота рассеченного фундамента и полосы Б

Перемещения F'M и F"M соответственно являются долями по­

бочных перемещений сил У0

в сечениях / и / / от действия

на по­

лосу единичного момента и

принимаются для них со

знаком

побочных перемещений соосных перемычек надземной части от действия того ж е единичного момента.

Тангенс угла

t g a M по

(П.8з) от действия единичного

момен­

та M в основании фундамента является параметром

дл я опреде­

ления главных и побочных перемещений сил У в сечениях

/ и // .

З н а к и этих перемещений

обусловлены

при рассмотрении

пере­

мещений

на

рис.

1 7 .

 

 

 

 

 

 

На рис. 2

1 , а — д показаны

схемы перемещений

фундамента

полосы Б под действием

вертикальной единичной силы У0 .

 

П о д

действием

силы

У0 фундамент

повернется

на

угол а

(рис. 2 1 , 6 )

и^іолучит вертикальное поступательное

перемещение

на величину

FN

(рис. 2 1 , г ) . Приводим

эту систему

к ранее

рас­

смотренным, показанным на рис. 2 0 . Д л я этого реактивный

отпор

rrytn a (рис.

2 1 , в)

р а с к л а д ы в а е м на пару сил R\, д а ю щ и х

момен­

ты m 1 = m 2 = m = Pi {^~Jr

zjt и

силу #2, соответствующую

напря ­

жению on. Силы

У0

и /?2 переносим в центр стены с добавлением

момента

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ = п ( ^ ) - * . ( 4 + т) ( р и с - 2 1 ^ -

Поворот

фундамента

от M0=MY2т.

Вертикальное переме­

щение производит сила

NU

= NY—2#3,

где NY =

Y0—JR2.

 

 

П р и м е м обозначения

по рис. 2 1 , 6 , в:

 

 

Fv

Y

/2

 

 

консоли

фундамента

под

действием

= - ^ - — перемещение

г

силы Y0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

bCr. il

 

е

консоли

фундамента

под

действием

= " 0

0 — перемещениперемен

 

24v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

силы R2;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— оп = Fv

— f =

:

 

 

 

 

.

Уо il

с

bo0llc

Y0l20c

 

 

 

 

 

 

 

24у

4і>ш

 

 

 

 

 

2

 

4

16yw

 

 

74

Рис. 21

 

)

)

 

(11.9а)

 

 

 

My = Уу

3

 

(11.96)

 

 

 

 

 

 

П о д с т а в л я я в формулы

(П.7) значение Ny вместо N и в

форму­

лы (II.8) значение My

вместо М, получаем перемещения от дей­

ствия единичной силы

У0 в сечении фундаментной

перемычки.

Такой метод расчета панельной стены с проемами

на

горизон­

тальную нагрузку с учетом податливости грунтового основания

сравнительно

точно

о т р а ж а е т

фактическую

работу

конструкций

стены только

при

сохранении полного контакта

фундамента

с грунтовым

основанием.

 

 

 

Это обеспечивается в том

случае, если

н а п р я ж е н и я с ж а т и я

под подошвой фундамента от вертикальной нагрузки превосхо­ дят н а п р я ж е н и я растяжения от действия горизонтальной на­ грузки.

Схема расчета панельной стены с проемами, стоящей на уп­ ругом основании, в принципе не меняется, если коэффициент по­ стели грунтового основания будет заменен его модулем дефор­ мации.

Влияние податливости основания на статическую работу па­ нельной стены с проемами при действии горизонтальной нагруз­ ки тем заметнее проявляется, чем меньше жесткость фундамента и грунтового основания. Поэтому при слабых грунтах н слабых

фундаментах

целесообразно

рассчитывать панельную стену

с проемами

на горизонтальную

нагрузку

с учетом

податливости

основания, чтобы правильнее

отразить

в проекте

фактический

характер работы системы. Условия статической работы панель­ ной стены с проемами на жестком основании более благоприят­

ны, чем на податливом основании.

Поэтому надо стремиться

к малоподатливому основанию под

стены с проемами, особенно

в многоэтажных зданиях, подвергаемых действию больших гори­ зонтальных нагрузок. М а л о п о д а т л и в о е основание д л я протяжен ­ ных многоэтажных стен с проемами в виде 1—2-этажной железо ­ бетонной коробки увеличивает стоимость здания . Следовательно, необходимо иметь всестороннее экономическое сравнение вари­ антов панельных стен с проемами на жестком и податливом основаниях, ж е л а т е л ь н о с учетом эксплуатационной эффектив ­ ности подвалов .

Н а и б о л е е заманчиво решение многоэтажных стен с проемами на жестких фундаментах в виде'железобетонных ленточных рост­ верков на анкерных сваях, если такое решение не противопока­ зано по грунтовым условиям или по требованиям эксплуатации .

Предпосылка о ненарушении контакта фундамента с грунтом

76

ограничивает

применение

описанного

метода расчета, т а к как

при действии

больших горизонтальных нагрузок не исключена

возможность

частичного

нарушения

контакта

фундамента

с грунтовым основанием. Поэтому при проектировании панель ­ ных зданий целесообразно иметь представление о величинах пре­ дельных горизонтальных нагрузок на панельные стены с проема­ ми при частичном нарушении контакта м е ж д у фундаментом и грунтовым основанием.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНОЙ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ НАГРУЗКИ НА СТЕНУ ПРИ ЧАСТИЧНОЙ ПОТЕРЕ КОНТАКТА МЕЖДУ ФУНДАМЕНТОМ И ГРУНТОВЫМ ОСНОВАНИЕМ

При больших горизонтальных нагрузках на стену может ча­

стично

нарушиться

контакт

м е ж д у

ленточным

фундаментом

и грунтовым основанием; это приводит к

повышению краевого

давления на грунт. В таких случаях предельная

горизонтальная

нагрузка Рвр на стену может

определяться

либо

предельной

не­

сущей

способностью

грунта, либо

предельной

деформацией

грунта.

 

 

 

 

 

 

РПр

П о

предельной несущей

способности

грунта

величину

определяют, когда неравномерные осадки фундамента под дей­ ствием горизонтальной нагрузки не вызывают деформаций в над­ земной части здания . Такие случаи могут быть при расположе ­ нии здания на жестком фундаменте, представляющем, например,

систему

перекрестных

монолитных железобетонных балок-стенок

высотой

в э т а ж

и более со

сплошной

плитой понизу и поверху.

П р и

действии

на

такое

здание или

на самостоятельный его

отсек предельной горизонтальной нагрузки Р П р с ее равнодейст­

вующей,

расположенной на высоте £о+Лф от подошвы

фунда­

мента, в

основании

фундамента

действует предельный

момент

Мпѵ — Рпр

( І О + ^ ф ) -

П р и полном

весе Qo здания или его отсека

с фундаментом положение равнодействующей внешней нагрузки

по отношению к оси здания определится величиной

эксцентрици­

тета e0 — MnvIQ0.

Величиной эксцентрицитета е 0 определяется ме­

сто приложения

равнодействующей R0 реактивного

отпора грун­

та. П р и заданной длине Ьц, фундамента, а т а к ж е

при условии

распределения реактивного отпора грунта по треугольнику

(сплошная линия на рис.

16, г) длина контакта

фундамента

с грунтовым основанием

 

г

 

 

 

( I I .

10а)

При ширине фундамента Ьць равной длине здания или его от­

сека, и заданной предельной несущей способности

грунта

 

X,пр

2Qo

( I I .

106)

77

П р и р а в н и в а я (II.10а) и (II.106), получаем:

(ІІ.Юв)

При давлении о П р на грунт сильно нарушается линейная за­ висимость межд у напряжениям и и д е ф о р м а ц и я м и . Поэтому по аналогии с н а п р я ж е н и я м и в изгибаемых бетонных и железобе ­

тонных конструкциях

напряжени я

под подошвой фундамента

при краевом

напряжении,

равном

а п р ,

распределяются примерно

по трапеции

(пунктир

на

рис. 16,г) .

При таком распределении

реактивного отпора равнодействующая реактивного отпора грун­

та

перемещается

вправо,

соответственно

увеличиваются величи­

ны

эксцентрицитета

силы

Q0 ,

опорного

момента и

предельной

РЩІ горизонтальной

нагрузки .

 

 

 

 

Распределение

реактивного

отпора

грунта по

треугольнику

наименее благоприятно д л я устойчивости здания, поэтому в рас­ чете целесообразно принимать именно это распределение.

Ввиду того что прочностные характеристики грунта более не­ определенны, чем характеристики бетона, величину Ьф необходи­

мо подбирать

таким образом, чтобы Р П р по сопротивлению грун­

та превосходило Р П р по

сопротивлению

конструкций

надземной

части.

 

 

 

 

Величины

предельной

горизонтальной

нагрузки на

стены зда ­

ния по предельным д е ф о р м а ц и я м грунта определяют, когда не­

равномерные деформации грунта от горизонтальной

нагрузки

могут

вызвать недопустимые

деформации в конструкциях над­

земной

части, например частичное разрушение связей-перемычек

между полосами стен, с н и ж а ю щ е е усилия в перемычках.

Если панельная стена с проемами

расположена

на слабом

фундаменте

(рис. 2 2 , а ) , неравномерные деформации

основания

от действия

горизонтальной

нагрузки

ускоряют образование

пластических шарниров на опорах перемычек ввиду поворотов полос стены в основании. Особенно это убыстряется при образо ­ вании пластического шарнира на опоре фундаментной перемыч­ ки. Условия образования пластического шарнира иа опоре фун­

даментной

перемычки иные, чем иа опоре

дверной

перемычки,

так к а к при частичном нарушении контакта

межд у

фундаментом

и грунтом

условия заделки

фундаментной балки -перемычки

в полосы А

и Б (рис. 22, а) различны . Фундаментная

б а л к а при­

ж и м а е т с я

к полосе А реактивным отпором

грунта

и

действую­

щей на нее снизу поперечной

вертикальной

силой

Fo.np. От поло­

сы Б фундаментная б а л к а отрывается действующей на нее свер­ ху вертикальной поперечной силой Уо.пр- П р и этом реактивный

78

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ