
книги из ГПНТБ / Сергеев, Д. Д. Проектирование крупнопанельных зданий для сложных геологических условий
.pdf70
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 = |
М—2т. |
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/м |
l0 |
ft. |
4 |
|
|
|
2 |
m = |
4/i, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V2 |
+ 0 |
|
(II.8а) |
Прогиб консолей |
рассеченного |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
фундамента |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
'M |
|
|
|
°м |
І2,1Б |
+ h) 'о 2 |
|
'о |
6/, |
. (11.86) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Ah, |
|
|
|
12 J |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2у |
||||||
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!М |
|
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=MY—2т. |
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 |
4у |
силы Y0; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
bCr. il |
|
е |
консоли |
фундамента |
под |
действием |
||
= " 0 |
0 — перемещениперемен |
||||||||
|
24v |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
силы R2; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— оп = Fv |
— f = |
: |
|
|
|||
|
|
. |
Уо il |
с |
bo0llc |
Y0l20c |
|
|
|
|
|
|
|
4у |
|
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