книги из ГПНТБ / Симвулиди И.А. Расчет инженерных конструкций на упругом основании учеб. пособие для студентов строит. специальностей вузов

Г Л А В А VIII

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРЕНА ЖЕСТКИХ ЛЕНТОЧНЫХ ФУНДАМЕНТОВ, УЧЕТ ВЗАИМНОГО ВЛИЯНИЯ БЛИЗКО

РАСПОЛОЖЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ НА ИХ КРЕН И РАСЧЕТ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ НА ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ НАГРУЗКИ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРЕНА ЖЕСТКИХ ЛЕНТОЧНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

несколько раз больше, чем в продольном. Поэтому при проектировании зданий, особенно в условиях слабых грунтов, необходимо назначать

внецентренная нагрузка, фундамент наклоняется в сторону наиболее нагруженного ребра.

Для определения угла поворота в любом месте прямоугольного фундамента любой жесткости, находящегося под действием произ­ вольной нагрузки, получена формула (Ѵ-2).

На практике часто встречаются случаи, когда необходимо опреде­ лять крен отдельно стоящего эксцентрично нагруженного прямо­ угольного жесткого фундамента.

§ 1. Формула для определения крена, внецентренно нагруженного произвольной нагрузкой жесткого ленточного фундамента (рис. ѴІІІ-1)

фундамента с горизонтом при любой внецентренной нагрузке, распо­ ложенной на фундаменте:

286

2 J

Mi

Рис. V I I I - 1

(VIII-1)

Из формулы (V-l) для a = 0 имеем;

а 1 = = - £ ( 2 С - Л ) ;

(VIII-2)

а3 = - | - ( 2 С - Л ) .

Подставляем значения величин ax и a3 из формул (ѴІІІ-2) в фор­ мулу (ѴІІІ-1):

1 _ ц 2

t g 9 » 2 —(2 С — Л) .

Е0

Входящие в формулу (ѴІІІ-3) величины А и С определяются из формул (І-П) и (1-14).

По формуле (ѴІІІ-3) можно находить угол наклона основания жест­ кого фундамента с горизонтом при любой внецентренной нагрузке расположенной на фундаменте.

§ 2. Формула для определения крена, внецентренно нагруженного сосредоточенным грузом жесткого ленточного фундамента (рис. ѴІІІ-2)

Пользуясь формулами (1-11) и (1-14) и учитывая, что на фундамент­ ную балку внецентренно действует один сосредоточенный груз, имеем:

287

L

Рис. V I 11-2

и

2 C - i 4 = ( 2 ß , - l ) . 4 r -

Подставляем найденное значение (2С — А) в формулу (ѴІІІ-3):

288

Рис. V I I I - 3

Р е ш е н и е . Пользуясь формулой (ѴІІІ-5), имеем (рис. ѴІІІ-3, б):

§ 3. Определение модуля деформации грунта опытным путем*

Одной из основных характеристик грунта является модуль дефор­ мации UV В настоящее время существует ряд методов определения модуля деформации грунта, из которых наиболее распространенными являются метод определения по данным компрессионных испытаний и метод определения по данным испытаний грунта жестким штампом.

Метод определения модуля деформации грунта по данным компрес­ сионных испытаний дает слишком заниженное значение, а метод оп­ ределения жестким штампом не всегда можно рекомендовать, особен­ но при расчете упругих фундаментов.

" С и м в у л и д и И. А. Расчет балки на упругом основании без приме­ нения гипотезы Винклера — Циммермана. «Метрострой», 1936, № 4.

289

Д ля определения значения величины модуля деформации грунта под основанием упругого фундамента рекомендуется проводить поле­ вые испытания не жестким штампом, а упругой балкой, которые за­ ключаются в следующем.

На дно котлована, вырытого для устройства фундамента, кладем швеллерную балку определенной длины и номера (полками верти­ кально), которую посередине нагружаем сосредоточенным грузом (по способу испытаний грунта пробной нагрузкой).

Для определения модуля деформации достаточно знать размеры балки и ее стрелу прогиба от нагрузки.

Длину балки подбираем так, чтобы балка имела достаточную жесткость, при которой ее концы не будут отставать от грунта. Для

— коэффициент Пуассона грунта; Еор— ориентировочный модуль деформации грунта.

При определении длины L необходимо заранее ориентировочно за­ даться величиной модуля деформации грунта, немного завышенной по сравнению с той, которую предполагается получить из испытаний.

Зная жесткость, длину и стрелу прогиба балки от нагрузки, опре­ деляем модуль деформации грунта. Чтобы определить стрелу проги­ ба, рассмотрим балку шириной Ь, нагруженную в середине сосредо­ точенной силой.

2 9 0

По условию задачи для того, чтобы балка от грунта не отставала, прогиб балки и осадка грунта при х = -^-должны быть равны между

по которой опытным путем можно определить модуль деформации грунта:

расположенных сооружений на их крен

Проблема изучения взаимного влияния близко расположенных сооружений на их крен представляет большой практический и науч­ ный интерес.

Многочисленные натурные наблюдения и испытания< наглядно по­ казывают, что построенные близко друг к другу здания'или сооруже­ ния оказывают значительные влияния на перераспределения реак­ тивных давлений грунта под основанием фундаментов. Это вызывает неравномерные осадки фундаментов и в целом зданий или сооружений, а вследствие этого их перекос с наклоном друг к другу.

К настоящему времени накоплен обширный материал по натурным наблюдениям за осадками и кренами элеваторов и других крупных сооружений, свидетельствующий о том, что при проектировании и строительстве комплексов зданий и сооружений необходимо учитывать наличие влияния близко расположенных соседних сооружений.

Ниже изложен метод учета взаимного влияния близко расположен­ ных сооружений на их крен.

291

Рассмотрим две одинаковые балки АХВЛ и А2В2, изолированные друг от друга, а также от всех посторонних воздействий. Если эти балки, лежат на грунтовом основании и нагружены одинаково симметрично,, то они имеют одинаковые симметричные эпюры реактивных давлений грунта в случае их расположения в одинаковых условиях на одинако­ вых однородных грунтах. Такие балки крена не имеют.

Рассмотрим теперь случай, когда эти же балки лежат на грунтовом основании впритык по одной прямой, т. е. правый конец первой бал­ ки Вх и левый конец второй балки А2 сливаются в одну точку С. Дав­ ления на грунт под точкой С оказывают одновременно как балка АХВХ, так и А2В2. В результате совместного действия обеих балок под точкой С ординаты реактивных давлений грунта увеличиваются.

Поэтому для сохранения равновесия между заданными силами и реактивными давлениями грунта происходит плавное перераспре­ деление реактивных давлений грунта под обеими балками, постепенно уменьшаясь под крайними их концами.

Описанное выше взаимное влияние двух близко расположенных

же изменения в реактивных давлениях, какие получаются при вза­

ограничимся приближенным условием: равенством угловых деформа­ ций на правом конце первой балки и на левом конце второй балки.

Для этого достаточно использовать первое уравнение из системы

Все выше описанное относится и к зданиям или сооружениям. Характер деформации грунта под фундаментом зависит от расстоя­

ния между рассматриваемыми зданиями или сооружениями, от вида, величины и расположения нагрузок, передаваемых от зданий или со­ оружений на фундаменты, от конструкций, размеров фундаментов и их расположения в плане, а так же от грунтовых условий. Чем меньше расстояние между двумя рядом выстроенными зданиями или соору­ жениями, тем больше влияния оказывают они друг на друга.

Пример ѴІІІ-2. Рассмотрим два одновременно построенных оди­ наковых здания, расположенных близко друг к другу по одной пря­ мой.

292

D15= — 2-143111 - i - ; Mt= — 0,000894 qbL2.

По формуле (VI 11-5)

Пример VIII-3. Рассмотрим два одновременно построенных силос­ ных корпуса. Площадь первого A1BlC1D1 и второго A2B2C2D2 корпу­ сов в плане

Требуется определить крен фундаментных плит обоих силосных корпусов.

Пользуясь формулами (ѴІ-18), (ѴІ-27); (ѴІ-28а) и (ѴІ-33), а также табл. ѴІ-2, ѴІ-9 — ѴІ-12, имеем:

^02= 1, а = 75;

Вышеизложенный метод можно также использовать при опреде­ лении взаимного влияния на грунт нескольких близко построенных зданий или сооружений, расположенных по прямой линии в один ряд,

=X ( n _ 1 ) ( n + I ) [ / ^ + ' ) _ ( / ( n - i ) n .

Зная фиктивные моменты, заданные силы, размеры зданий "или сооружений и грунтовые условия, по формуле (ѴІІІ-5) находим крен рассматриваемых зданий или сооружений.

293

§ 5. Расчет ограждающих конструкций на горизонтальные нагрузки*

Вразличных областях строительной техники широко распростра­ нены сооружения, заглубленные в грунт, и подвергающиеся воздей­ ствию как вертикальных, так и горизонтальных нагрузок. Наиболее известными из них являются шпунтовые стенки, мостовые опоры, при­ чальные сооружения, опоры линий электропередачи и др.

Всвязи с большим масштабом строительства важное значение при­ обретает дальнейшее совершенствование их расчета. На основании

свайных фундаментов достаточное вляние оказывают материал, форма и размеры подземной части конструкции (сваи), глубина подземной части сваи, их число, грунтовые характеристики, величина, направ­ ление и место приложения горизонтальных сил.

Существующие до настоящего времени теоретические методы рас­ чета сооружений, воздвигнутых на сваях, не согласуются с данными практики.

Числовые результаты решения и д е н т и ч н ы х задач при ис­ пользовании этих методов сильно отличаются между собой. Это объяс­ няется главным образом слабой изученностью условий работы грунта, окружающего свайный фундамент, и неправильным учетом совмест­ ной работы конструкции с грунтом.

Для работы шпунтовых стен, свай и других подземных конструкций и сооружений на горизонтальные нагрузки представим их как балоч­ ные конструкции, частично или полностью заглубленные в неоднород­ ный грунт (в упругую среду). Тогда для их расчета можно использо­ вать теорию расчета балок на упругом основании.

Если в балках на упругом основании принимаем одностороннюю связь между балкой и грунтом основания, то при расчете шпунтовых стен, свай и других подземных конструкций необходимо учитывать двухстороннюю связь.

Как известно, модуль деформации грунта в горизонтальном направ­ лении по глубине увеличивается (даже и в однородном грунте) до не­ которой глубины.

Поэтому для правильного расчета шпунтовых стен, свай и дру­ гих подземных конструкций и сооружений необходимо значения ве­ личин модуля деформации грунта принять плавно или приблизительно ступенчато изменяющимися по глубине.

Для общности расчета шпунтовую стену, сваю и другие конструкции рассматриваем и рассчитываем как многоступенчатую балочную конст­ рукцию переменного поперечного сечения, частично или полностью за-

2 9 4