10.2.1. Исходные положения

В п. 9 было отмечено, что в случае малосжимаемых грунтов и грунтов средней сжимаемости, залегающих на пло­щадках строительства жилых зданий большой протяженности высотой до 9 этажей и башенного типа высотой до 14 этажей, при расчете оснований по второй группе предельных состояний "(по деформациям) достаточно удовлетворить условие (9.10). При грунтах, обладающих повышенной сжимаемостью, а также при проектировании фундаментов под тяжелые здания основа­ния рассчитывают, исходя из выполнения условий (9.5) или (9.6). Однако для расчета осадок фундаментов надо знать размеры подошвы и давление, передаваемое фундаментами на грунты основания. С этой целью предварительно определяют размеры подошвы фундаментов исходя из расчетного сопротивления грунта основания, т. е. сначала выполняют простейший расчет по второй группе предельных состояний (по деформациям).

10.2.2. Нагрузки, учитываемые при расчете оснований по деформациям

Расчет основания по расчетному сопротивлению грунта является этапом проектирования оснований по деформациям, поэтому его проводят на основное сочетание расчетных нагрузок по СНиП 2.01.01—82, при этом нежелательно как занижение, так и завышение нагрузок.

В основное сочетание нагрузок входят постоянно действую­щие и временные нагрузки, принимаемые с соответствующими коэффициентами сочетания. Постоянной нагрузкой является соб­ственный вес конструкций сооружения. Под его действием уплотняются грунты основания. Фактическое значение времен­ных нагрузок трудно определить точно. Расчетные значения по­лезных нагрузок на перекрытия зданий при расчете по деформа­циям часто завышены. Если здание имеет однотипные несуЩЙё конструкции (например, внутренние и наружные несущие сте­ны), это приводит к более или менее одинаковому завышений

237

нагрузки и осадки всех фундаментов во время строительства. При наличии разнотипных конструкций (например, здание с не­полным каркасом), как уже отмечалось, приводит к неодинако­вой загрузке фундаментов во времени, что способствует разви­тию неравномерных осадок.

При выборе кратковременных нагрузок важно учитывать дли­тельность их действия. Если в основании залегают насыщенные водой пылевато-глинистые грунты, медленно деформирующиеся по мере выдавливания воды из пор и развития деформаций ползучести, то кратковременные нагрузки (например, порывы ветра) почти не отражаются на величине осадки зданий. В связи с этим из числа так называемых кратковременных на­грузок (по классификации СНиПа) при проектировании зданий выбирают такие, которые действуют относительно продолжи­тельное время. При быстро деформирующихся грунтах (пески, супеси) из кратковременных нагрузок учитывают все с коэффи­циентом сочетания.

Рассмотренные нагрузки действуют на конструкции сооруже­ний, которые передают их на основания. Деформации же осно­ваний приводят к деформациям конструкций. При неразрезной конструкции в местах с большей податливостью основания не­сущие конструкции (колонны, стены) будут разгружаться, и наоборот. Это приведет также к разгрузке соответствующих фундаментов и к дополнительной нагрузке фундаментов, распо­ложенных на участках основания с меньшей податливостью. В связи с этим требуется вести расчеты с учетом совместной работы грунтов в основании, фундаментов и надземных кон­струкций. Однако вследствие трудностей оценки изгибной жест­кости надземных конструкций сооружения в целом при проек­тировании такие расчеты проводятся относительно редко.

Учет указанной совместной работы при использовании ЭВМ позволит более точно и экономично проектировать основания. В настоящее время для этого необходимо исходить из работы всего сооружения в целом как балки или плиты на линейно де­формируемом основании (аналогично расчету балок и плит на упругом основании) или решать задачу последовательным при­ближением.

10.2.3. Определение размеров подошвы центрально нагруженных фундаментов

Центрально нагруженным считают фундамент, у кото­рого равнодействующая внешних нагрузок проходит через центр тяжести площади его подошвы.

Как было сказано, при проектировании сначала задаются глубиной заложения фундамента и определяют максимальное

233

Рис. 10.7, Расчетная схема центрально нагруженного фундамента

расчетное значение нагрузки,действующей на его обрез от ос­новного сочетания нагрузок Nou для расчета основания по де­формациям.

Кроме Л/он на основание пе­редаются расчетные значения ве­са фундамента Gfn и грунта об­ратной засыпки, расположенной над уступами и наклонными гранями, G_su. Сумма этих нагрузок уравновешивается реактив­ным давлением грунта рц. Распределение реактивного давления по подошве жестких фундаментов принимается равномерным '(рис. 10.7). Если обозначить неизвестное значение площади по­дошвы фундамента А и составить сумму проекций всех сил на вертикальную ось, то получим уравнение равновесия, из которого найдем среднее давление по подошве фундамента:

Величина рп должна удовлетворять условию (9.10) и быть по возможности близка к значению расчетного сопротивления грунта основания R. Это приведет к наиболее экономичному ре­шению по рассматриваемому условию. Исходя из этого, подста­вим в формулу .(10.1) значение pn = R- Пока не найдены раз­меры фундамента, неизвестными являются также G/n и Ggiu Да и значение R, согласно формуле (9.11), зависит от основных размеров фундамента. Это заставляет решать задачу последова­тельным приближением. Расчет упрощается, если величина R принимается постоянной для всех фундаментов проектируемого здания. Это соответствует случаям, когда расчетное сопротивле­ние грунта основания R либо определяется по опыту строитель­ства, либо с целью уменьшения неравномерности осадки при­нято одинаковым для всех фундаментов данного сооружения или его части по фундаменту наименьшей ширины, либо, нако­нец, установлено по таблицам приложения 3 СНиП 2.02.01—83.

Сумма Gfu и G_en зависит от объема параллелепипеда ABCD и удельного веса слагающих его материалов (см. рис. 10.7). Эту сумму с некоторым приближением можно найти из выражения

Gfn + G_gU = y_mAd, (10.2)

где у_т — средний удельный вес грунта и материалов, слагающих рассмат­риваемый параллелепипед, кН/м³.

Приняв рп — R и учтя выражение (10.2), из уравнения '(10.1) получим

А = N_o ul(R - _v«d). (10.3)

• 239

Найдя А, подбирают размеры подошвы фундамента с округ­лением до 10 см, добиваясь по возможности одинакового выноса фундамента во все стороны. Это соответствует возникновению минимальных усилий в.теле фундамента. Обычно подошву фун­дамента делают прямоугольной или квадратной. В последнем случае

при прямоугольной подошве

bi = A/l, (10.5)

где Ь[ и li — соответственно требуемые ширина и длина подошвы фунда­мента; / — принимаемый участок длины подошвы фундамента.

, Площадь подошвы ленточных фундаментов определяют на участке длиной / (обычно 1 м), в пределах которого по обрезу действует нагрузка Л^ои. Ширину подошвы вычисляют по фор­муле (10.5). По полученным значениям Ь\ и h выбирают фунда­ментные плиты по ГОСТ 13580—85 или подбирают размеры по­дошвы b и / с учетом модуля конструкции.

В процессе расчета следует уточнять значение расчетного со­противления грунта основания по формуле( 9.11) и иногда по­вторно определять А. Затем определяют размеры уступов фун­даментов, сечение арматуры и конструируют его в зависимости от материала по соответствующим указаниям нормативного до­кумента. С учетом принятых размеров подошвы проводят про­верку по формуле

При этом уточняют Ь и ■/, добиваясь наименьшего расхождения между рп и R.