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

отпор м а л о противодействует отрыву фундаментной балки от по­ лосы Б. Образование пластического шарнира в фундаментной перемычке у полосы Б при действии горизонтальной нагрузки слева н а п р а в о определяется либо появлением текучести в арма ­

туре

Fs{E)

полосы Б или

в верхней а р м а т у р е F'a фундамента .

Из - за

условий проявления

пластических деформаций ж е л а т е л ь ­

но предельную вертикальную нагрузку на фундаментную пере­

мычку принимать по количеству

арматуры

/ \ 1 ( е )

полосы Б

 

 

 

Y

= F

 

R"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О,up

а(£ ) ">а-

 

 

 

 

 

 

Количество

горизонтальной

арматуры

F'

в

фундаментной

балке у левой

грани

полосы Б

д о л ж н о

быть

таким,

ка к

для

консоли с вылетом іф/2, и соответствовать

величине

Уо.пр. Количе­

ство нижней арматуры

F a

в фундаментной

балке у правой

грани

полосы А необходимо

подбирать

с

учетом

действия

Уо.нр

снизу

вверх и реактивного отпора грунта

(рис. 2 2 , а ) . Пр и выполнении

этих условий действие предельной горизонтальной нагрузки сле­ ва направо вызывает в фундаментной перемычке пластический шарнир на опорах у полосы Б, а на опоре у полосы А сохраняет­ ся упругий шарнир (рис. 22,6), что повышает устойчивость по­ лосы А на опрокидывание в связи с возрастанием реактивного отпора грунта под фундаментной перемычкой. На рис. 22, в сплошной линией показана схема реактивного отпора под поло­ сой А. Д л я упрощения будем принимать реактивный отпор грун­ та под полосой А в виде прямоугольного треугольника, у которо­

го

вертикальный

катет совпадает с

осью проема (пунктирная

линия на рис. 22, в), что соответствует

- \ > = о о д л я левого

опорно­

го

шарнира .

 

 

 

 

При действии

предельной горизонтальной нагрузки

справа

налево пластический и упругий шарниры симметрично решенной фундаментной перемычки (рис. 22, s) меняются местами. Чтобы иметь одинаковые характеристики упругих и пластических шар ­ ниров дл я двух направлений горизонтальной нагрузки, необхо­ димо принимать симметричное армирование полос и фундамент ­

ной балки относительно вертикальной оси проемов.

 

 

Д л я определения

предельной

горизонтальной

нагрузки

па

стену с проемами приближенно считаем, что углы

а поворота

фундаментов под полосами равны

(рис. 22,6), следовательно,

и треугольные эпюры реактивного отпора грунта подобны.

 

Чтобы определить

величину предельной горизонтальной

на­

грузки на стену с проемами по предельной деформации грунто­ вого основания, принимаем линейную зависимость между дефор ­ мациями и н а п р я ж е н и я м и под подошвой фундамента . При ли­

нейной зависимости

м е ж д у д е ф о

р м а ц и я м и

и

н а п р я ж е н и я м и

распределение реактивного отпора

по

длине

фундамента отра­

ж а е т картину перемещений подошвы

фундамента .

Реактивный отпор

грунта по длине

подошвы

фундамента от

80

совокупного действия на вертикальные полосы искомых предель­ ных горизонтальных нагрузок и приходящихся вертикальных сил может распределяться по треугольнику (рис. 22, г) или трапеции (рис. 22, д). На этих схемах полосы А и Б отодвинуты от верти­ кальной линии условного сечения перемычек д л я удобства раз ­ мещения необходимых обозначений.

Определим д л я обоих случаев величины суммарных переме­ щений фундаментной перемычки от деформаций грунтового ос­ нования, вызванных совокупным действием горизонтальных и вертикальных сил. Н а ч а л ь н о е давление на грунтовое основание считаем постоянным по длине стены.

П р и распределении реактивного отпора грунта по треуголь­ нику угол поворота фундамента под полосой Б (рис. 22, г)

t g « = - ^ ;

Гв^-г-т.

(11.11)

Л £ С

КQ С

 

Вертикальное перемещение фундамента полосы А в его ус­

ловном сечении определяется величиной а'А,

деленной на коэф­

фициент постели с:

 

 

Упругий шарнир принят жестким у= оо. Суммарное верти­ кальное перемещение концов рассеченной фундаментной пере­ мычки по вертикальной оси проемов от поворотов в основании полос на угол а

К

=

ГА+ ГБ =

>п.

(П . Па)

 

 

 

ХБ С

 

Перемещение

от

реактивного

отпора грунта по

( П . П а ) не­

сколько больше фактического перемещения концов рассеченной

перемычки вследствие замены упругого шарнира на

абсолютно

жесткий. Поэтому величина

перемещения по ( П . П а )

с некото­

рым запасом может служить

критерием надежности фундамент­

ной перемычки, а т а к ж е вышерасположенных перемычек, обычно более податливых, чем фундаментная .

Чтобы определить величину предельной горизонтальной на­ грузки ЯП р на стену с проемами по предельной деформации грун­ тового основания, необходимо располагать величиной предель­

ного

максимального отношения

Fa/lo,

превышение которого

мо­

жет

вызывать

деформации

перемычек,

сопровождаемые

падением в них

усилий. Обозначаем

величину

предельного

мак­

симального отношения Fa Ik через X F. Расчетная величина пере­ мещении фундаментной перемычки в ее сечении

6—107

81

Величину х ¥ д л я различных перемычек пока можно

определить

только экспериментально

(как и податливость

 

перемычек в упру­

гой стадии их р а б о т ы ) . Предположительно величина W

может

колебаться в пределах от '/юо До '/50-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчетными параметрам и д л я определения предельной гори­

зонтальной

нагрузки

Р'пр,

действующей

 

слева

направо на

стену

(рис. 2 2 , г ) ,

являются:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ л . п р

QA "'

^ в . п р ~ Q/,- +

V — вертикальные

силы,

прило­

женные

по

центру низа

фундаментов;

 

QA

и

QE

— вес

полос

Л Ii Б

с вертикальной

нагрузкой,

включающей

вес

фундаментов;

 

 

я

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У = Уо,пр+2Упр — предельные

вертикальные

 

поперечные

 

силы

в фундаментной

перемычке

и

перемычках

 

надземной

части;

Ь— ширина

фундамента;

о'Б — к р а е в о е

напряжение

под

фунда­

ментом полосы Б, соответствующее ЯП р-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Геометрические размер ы полос степы

с

фундаментами

пока­

заны на рис. 22, г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д л и н у контакта фундаментов полосы Б с грунтовым основа­

нием

имеем

из условия равновесия

этой

полосы

с

фундаментом

и реактивного отпора

грунта:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( I I . I I B )

 

 

 

 

 

 

 

 

2N Д.пр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ХБ =

bo г

 

 

 

А

 

 

 

 

 

 

Д л и н у контакта фундамента полосы

 

с

грунтовым

основа­

нием

определяют

из

подобия

реактивных

отпоров

 

грунта

под

фундаментами

полос

А

и Б

и

условия

равновесия

полосы А

с фундаментом

и

реактивного

отпора

грунта.

 

 

 

 

 

 

 

Из

подобия

распределения

реактивных

отпоров

грунта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

хл

"

ХБ '

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П о условию равновесия полосы А

ХА

=

 

А.пр

 

П р и р а в н и в а я

 

Ьа,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

значения

хд,

 

получаем:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f 2а'Б

А Л,пр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( I I . 11 г)

 

 

 

 

 

 

У

 

bxL

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W 2 g £

-Ѵд.пр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 /

 

'Б"А.ПГ

 

 

 

 

 

 

 

 

( I I . И д )

 

 

 

 

 

 

 

У

 

Ьа'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П о д с т а в л я я

(11.11), ( I I . И в , г)

в

( П . П а )

 

и

заменя я

в

нем

Fa

на

82

допустимое предельное перемещение W , получаем зависимость

между loW и предельным

напряжением

а'Б

под

фундаментом

полосы Б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1БЬ

 

 

 

\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

l a .

;о Ч'с = 0.

(И. Не)

 

 

 

 

 

2N Б,пР

 

У

N£c,пр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П р и

заданной

величине l F решение

( I I . Н е )

дает

' величи­

ну о в-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П о д с т а в л я я

в

( I I . П в )

найденную

величину

а'Б,

получаем

длину контакта х'Б, соответствующую

 

Р'

,

а

по

(11 . 11) — пре ­

дельную

величину

( а ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П о д с т а в л я я

численные

значения

 

о'Б

и

х'Б

в ( П . П г )

и

( I I . П д ) ,

определяем для

фундамента

 

полосы

Л

величину

х'А

иаА.

О п р е д е л я ем

величину

эксцентрицитетов

приложения

сил

N'A _1ір

и

относительно

осей полос А и Б

при действии

Р'по:

 

 

 

 

 

 

пр-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

3

( I I . 11 ж)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

3

 

 

Моменты в основании фундаментов полос Л и S от приходя­ щихся предельных горизонтальных нагрузок равны моментам вертикальных сил относительно центров реактивных отпоров грунта:

Х

-•

^

 

V

'А .

Р Б , П Р (бо + Аф ) - Qs еБ + У ( /Б -

= ^ £ і П

( I I . И з )

р е Б + Ѵ ±

Предельные изгибающие моменты в основании фундаментов по­

лос А

и

Б

 

 

 

 

 

 

 

M А,пР

NA,NP

ЕА>

( I I . 11 И)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y K J 0,np

" Б , п р е £ -

 

П о этим

моментам

производят вертикальное

армирование полос

А и Б.

Предельные

горизонтальные

нагрузки, воспринимаемые

полосами А\і Б:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( I I . 11 к)

 

 

Р'

Ш'_ п п

+ 0,5 / я

V").

 

 

Б.пР

 

 

 

 

83

П о л н а я горизонтальная

нагрузка

на двухветвевую

стену

(рис. 22, г)

 

 

 

 

 

Р'

= Р '

+Р'г

.

(II Ц л )

пр

А,пр

1

Б,пр

V

'

Если бы на рис. 22,г

предельная

горизонтальная

нагрузка

действовала справа налево и реактивный отпор грунта

 

распре­

делился под фундаментом

полос А и Б по треугольнику,

то ка­

чественно работа двухветвевой стены не изменилась бы по срав­ нению с рассмотренной. Н о формулы получили бы изменения, связанные с переменой мест полос Л и Б по отношению к направ ­ лению горизонтальной нагрузки.

При распределении по трапеции реактивного отпора под фун­ даментом полосы А от действия предельной горизонтальной на­

грузки

Р"

справа

налево

(рис. 22, d)

дл я определения с у м м а р ­

ного перемещения

концов

рассеченной

фундаментной

перемычки

от деформаций грунтового основания

берется

разность

величины

краевых поступательных перемещений по линии сечения

фунда ­

мента

fB

= a"E'cu

FA = G"A'C

ввиду

одного

направления

этих

перемещений:

 

 

 

 

 

 

 

или

 

 

 

К-=Га-Гл

I

 

(11.12)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F a C

= UB-~aA-

I

 

 

 

Расчетными п а р а м е т р а м и дл я определения предельной гори­ зонтальной нагрузки Р"пр, действующей справа налево на двух­ ветвевую стену (рис. 22, д), являются:

 

NA,np

 

 

.

 

 

о-. ,v =

——•

нормальное

напряжение под фундаментом

поло-

 

ЫА

сы А от действия N"A s

 

 

 

 

 

 

К р а е в о е н а п р я ж е н и е

под фундаментом полосы А от

действия

МА п р ,

возникающего при

горизонтальной нагрузке

Р"

на

стену:

 

 

 

 

 

 

 

 

oA,N=±

12--

(H.12а)

 

 

 

 

blA

 

 

Краевое н а п р я ж е н и е под фундаментом полосы А (в сечении

фундаментной

перемычки)

 

 

 

 

 

aA

=

aA,N~°Â.M-

( І І Л 2 б >

И з

равенства углов

поворота фундаментов под полосами А

и Б имеем:

 

 

 

 

 

84

А,М

«л

откуда

АМ

П о условию равновесия полосы Б

 

 

 

 

 

_

 

2/Ѵ"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

£ , пр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЬаБ

 

 

 

 

 

 

П р и р а в н и в а я

значения

х",

получаем:

 

 

 

 

 

 

 

 

'

 

 

 

BLA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г

 

 

BAA,M

 

 

 

 

 

П о д с т а в л я я (11.126)

и

( I I . 12в)

в (11.12)

и заменя я F ° A на пре­

дельное перемещение VP , получаем зависимость межд у IQW И пре­

дельным напряжением

а"А м

под фундаментом

полосы А:

 

 

2 2 +

| / ^ п р 2

 

+

с

/ о ¥

_ ^ £ =

0 .

( І

І Л 2 д )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

В уравнении

(ІІ.12д) z=

\

ал,м

 

 

 

 

 

 

П р и заданной величине W решение

уравнения (ІІ.12д)

дает

значение а"А м

,

соответствующее

действию предельной

горизон­

тальной нагрузки Я п р .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П о величине

а"А м

определяют момент

в

основании

фунда­

мента полосы

А:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\ Р = я ; / «

=

^

м

7

 

(ПЛ2е)

Величина

предельного

угла

 

поворота

фундаментов

 

 

 

 

t g g =

^

=

J

2

M

^ .

 

 

(Ц . 12Ж)

 

 

 

 

с/л.ф

 

сЫ3-А

 

 

 

 

И з г и б а ю щ и й момент в основании фундамента полосы А от предельной горизонтальной силы Р"Апр, действующей на по­ лосу А:

МА.ПР = ^ , п р % + АФ ) - 0.5 lA V.

( I I . 12з)

85

П р е д е л ь н ая горизонтальная

нагрузка на полосу А

 

А ' л р

Іо + Лф

(П. 12 и)

 

 

П о д с т а в л я я

величину а"А м

в (ІІ.12г), получаем х"Б, соот­

ветствующую горизонтальной нагрузке Р* р .

Если

 

 

 

 

 

Х<

h

то

 

,

 

МБ,пР

=

Б,пр

£>

(11.12k)

 

^ • Б і Я р - І - 0 , 5 / в Ѵ ) ;

 

Р" =Р"

-\-Р"

 

пр

А,пр

1

Б,чр'

 

Если при подстановке

о"АМ

в

(ІІ.12г) получаем

х"в>1Б,

то расчетная схема полностью меняется, так как под фундамен ­ тами полос А и Б реактивный отпор будет действовать по трапе­ ции (рис. 22, е).

И з

равенства

углов

поворота

фундаментов

полос А и Б

(рис. 22, е)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'Б.М

Ч

-

(II.13а)

 

 

 

,

ѴА,М'

 

 

 

 

 

M

 

 

 

 

°А =

аА.Ѵ

°А,М

Л 'Л,П Р

 

 

=

ыА

Ыл

 

 

 

 

 

 

( I I . 136)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б ^ Б . п р

 

 

 

 

 

 

ыБ

•ы\

 

П о

аналогии

с (11.12)

 

 

 

 

З а м е н я я F"A симость межд у том полосы А

на предельное перемещение IQXV, получаем зави ­ /сЛР и предельным напряжением под фундамен ­

l 0 V +

aÂ.N-AE.N

(ІІ.ІЗв)

А,М

 

 

 

Используя величину о А М , получаем

86

 

 

 

 

 

 

M

 

 

= a

»

 

BLA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

—•

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ г

М , п р

 

и л , м

6 >

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ml

 

„. =

a""

 

l.

6

'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ß,np

 

 

A,M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

п

р

+ о , 5 г л ѵ ) ;

 

 

 

(ІІ.ІЗг)

 

 

 

А - п р

 

6о+Аф

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ . - р - Ь - Г1г И в . п р + О . б / ^ ) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

So

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P"

 

=. p "

 

4- P'"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пр

 

 

Л.пр 1

 

£,np '

 

 

 

 

 

 

Рассмотрим

числовой пример

определения Р п р дл я двухветве-

вой панельной стены при частичной

потере контакта межд у фун­

даментом

и грунтовым

основанием

от действия Р П р

(рис. 2 2 , г ) .

# с т = 24 м; число

этажей

п = 8;

 

Лф=1,5

м;

£ о = І 4

ж;

1А

= 1в =

= 6,5 Л ; 6 = 3,6 Л ; С = 3 кгс/см3;

х¥—1/100;

вес полос

стены

с фун­

даментом

и приходящейся

 

вертикальной

нагрузкой

Q A = Q B =

= 215

т;

сумма

предельных

 

усилий в

перемычках

 

 

Ѵ = Е К П р +

+ У П р . ф = 8 - 1 8 + 3 6 =

180 тс (подробный

подсчет не

 

приводится) .

А ,П р = 215—180 = 35 тс; Nß,np

 

=215+18 0 = 395 тс. П о

формуле

( I I . Н е )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

650-360 а

,

(

, f

 

3 5 о о о _ _

Л

 

1

0 0 _ L g

=

0 .

 

 

 

2-395 000

R

 

V К

395 000

 

 

/

Бв

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б

4,6

кгс/см2;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6(7

 

 

2-395 000

 

477 см.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

360-4,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П о

формуле

( I I . И г )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

-. /2-4,6-35000

^

1,37

кгс/см2.

 

 

 

 

 

 

СТ^

~

V

 

 

360-477

~~

 

 

 

 

П о

формуле

(II.11д)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-477-35 000 =

142 см-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

360-4,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ей

=

^

-

 

^ .

=

3,25-

 

3

=

2,78 Ж;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— — —

=

3,25-

І ^ - 7 =

1,77 м;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M Л,пр =

^ . „ р в Л

=

9 7 , З г с . Л ;

 

 

 

 

 

 

 

 

M Б,пр

 

^ . n p e ß =

700 Г С Л І ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( ^ , n p

4

0 , 5 / „ V j

= 44 гс;

 

 

 

87

^ . " Р = г і т ( ^ . " р +

0 ' 5 / ^ ) = 8 3

т с ;

 

So "Т "(|)

 

 

 

 

Л ф = * \ п р + ^ . „ р

=

44 +

83 = 127 7-с.

При более

мощных

перемычках, когда O > Q A ,

схема опреде­

ления Р П р меняется. В

таких случаях, рассматрива я двухветве-

вую стену ка к единый

диск весом

=

2 • 215 = 430 т при аМ акс =

= 4,6 кгс/см2,

получаем;

 

 

 

 

 

 

 

-

2 R

= 5.2

м.

 

 

 

 

^°\чакс

 

 

 

 

eD = /•

 

— = 6,5 — —

= 4,77 м-

 

 

R

 

3

 

3

 

 

 

M D

=

430-4,77 = 2050 тс-м-

 

 

Л,пр

 

 

'

 

'

 

 

р п р

=

А а г

а

2050=13 2 « .

 

 

Р

 

І о + Ч

 

15,5

 

 

Увеличение жесткости перемычек дал о приращение ЯП р толь­ ко 5 тс. Если грунтовое основание позволяет принять большее с.макс эффект применения более жестких перемычек возрастет. Так, при допускаемом

 

 

 

 

X

 

= 3 М;

 

 

 

 

 

 

 

Ьамакс

 

 

 

е„ = I— — = 6,5— —

= 5 , 5 м; Mа

=

430-5,5 =

2370 Г С - Л І ;

к

3

3

 

^.Г1Р

 

 

 

 

 

 

 

Р п р = ^

= ^ ° = 1 5 2 Г С .

 

 

 

 

п р

+ /іф

15,5

 

 

 

 

 

 

Более существенное

приращение

Ріір

может быть

получено

в результате

удлинения

фундаментов

за

пределы

стены, что не

вносит принципиальных изменений в определении

Рпѵ.

 

 

П р и е м определения предельной горизонтальной нагрузки по

предельным д е ф о р м а ц и я м грунтового

основания дл я двухветве-

вон

стены

применим и дл я

миоговетвевой

панельной

стены с

проемами .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н а рис. 23, а показана статическая

схема

трехветвевой стены,

подверженной действию

предельной

горизонтальной

нагрузки,

направленной слева направо . Вычислительные операции по оп­ ределению Рпр дл я такой трехветвевой стены выполняются в по­ рядке, рассмотренном дл я схемы, показанной на рис. 22, г, т. е.

длина контакта фундамента полосы В с основанием

определяет­

ся из условия равновесия

 

X'=—ß^S-,

( I I

6 а в , п Р

 

Рис. 23

89

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ