2. Расчёт относительной неравномерности осадок фундаментов

Условие (1) принимает вид: ,,

где - относительная неравномерность осадок (по расчёту);

- предельное значение, установленное СНиП (табл. прил. 4 СНиП 2.02.01-83*). Заметим, что на величину влияет жесткость сооружения, уменьшая неравномерность осадки. Однако, жесткость сооружения в расчёте осадок не учитывается, что идёт в запас расчёта.

2. Расчёт крена фундамента

Крен фундамента может быть вызван действием момента, а также может появиться и при центральном приложении нагрузки, если в основании находятся грунты различной сжимаемости в плане сооружения.

Крен фундамента на однородном основании при совместном действии N, M определяется по формуле:

(ф-ла 10, прил.2 СНиП 2.02.01-83)

где N · e = M – момент по подошве фундамента;

E и ν – соответственно модуль деформации и коэффициент Пуассона грунта основания (принимаются как средние по глубине сжимаемой толщи - H_C, п. 10, стр. 11 СНиП);

N – вертикальная составляющая всех нагрузок на уровне подошвы фундамента;

e – эксцентриситет;

к_m - коэффициент, учитываемый при расчете крена фундаментов шириной b>10 м ( в вариантах курсовой работы к_m=1);

к_e – коэффициент, принимаемый по табл. 5 СНиП и зависящий от формы фундамента и соотношения сжимаемой толщи H_C и ширины фундамента b;

а – сторона фундамента, в направлении которой действует момент, а=b или а=l, или диаметр круглого фундамента а=d.

Для кольцевого фундамента:

r _H – наружный радиус кольца;

- коэффициент, зависящий от n = ;

0 ≤ n ≤ 0.6 =1;

n = 0.8 =1,03;

n = 0.9 =1,1.

Крен за счет неоднородности деформаций основания в плане сооружения рассчитывается по осадкам краевых точек фундамента по зависимости: .

Расчетное значение крена i сравнивают с предельно допустимым i_u, назначенным в задании на проектирование или регламентированным СНиПом (приложение 4).

i ≤ i_u

Пример предельных значений крена i_u:

1. Для жестких сооружений H ≤ 100 м - i_u = 0.004;

2. Для реакторов АЭС - i_u = 0.001.

В зданиях с креном даже при i = 0.01 люди уже ощущают этот уклон. Следует заметить, что предельные значения S_U,(∆S/L)_u, i_u – назначаются, но не должны превышать рекомендованные СНиПом.

Предельные значения осадок, кренов, неравномерностей осадок обусловлены следующим:

1. Прочностью, устойчивостью, трещиностойкостью конструкции здания или сооружения, обеспечивая долговечную безаварийную их эксплуатацию.

2. Требованиями технологических, эксплуатационных и архитектурных свойств.

Например, фундамент турбогенератора, даже при толщине плиты h=1 м и L=50 м, конструкция все равно будет гибкой, испытывая прогиб или выгиб. Поэтому предельные деформации назначаются по условию безаварийной работы агрегата, что может быть жестче, чем требования СНиП.

В случае, когда S > S_u или ∆S/L > (∆S/L)_u или i > i_u, необходимо скорректировать размеры фундамента ( увеличить b,l или d) и при необходимости применить следующие мероприятия по уменьшению деформации основания:

1. Замена грунта, в частности, применение песчано-грунтовых подушек;

2. Уплотнение грунта;

3. Закрепление грунта;

4. Устройство песчаных свай.

После этого провести расчет фундамента заново, начиная с п.1.

Согласно принципу расчета оснований по предельным состояниям, расчет по первому предельному состоянию (устойчивости оснований) проводится в том случае, если:

1. Имеются значительные постоянно действующие горизонтальные силы (опоры мостов, подпорные стены, стены шлюзов и т.д.).

2. Сооружение или отдельный фундамент находится вблизи откоса.

3. В основании имеются прослойки слабого грунта.

4. Основание представлено скальными грунтами.

5. При нестабилизированном состоянии грунтов основания (коэффициент консолидации c_V<10⁷ см² /год).

6. При действии вертикальной нагрузки, если p> 1,2 R.

Таким образом, на следующем этапе проектирования, если это необходимо, проводится расчет устойчивости отдельных фундаментов или всего сооружения.

Такие расчеты носят проверочный характер, т.к. чаще всего, когда в осадках фундаментов уже достигнуто предельное состояние, несущая способность грунтов по устойчивости еще не исчерпана.

Если расчеты основания на устойчивость подтвердили его надежность, то фундамент принимается с расчетными размерами и приводится характеристика первого варианта фундамента, например, вывод: осадка на всех опорах и относительная неравномерность осадок между всеми опорами не превышает предельных значений, фундаменты мелкого заложения устанавливать можно.

1. Подошва фундамента опирается на супесь - слой № 2 (φ = 20⁰, с = 0.5 тс/м²);

2. Расчетное сопротивление грунта основания составляет R = 22тс/м²;

3. Среднее давление под подошвой фундамента составляет р =20тс/м²;

4. Расчетная осадка фундамента равна s = 8.5 см;

5. Крен сооружения составляет i = 0.002;

На заключительном этапе проектирования фундаментов мелкого заложения рассчитывают собственно конструкцию фундамента (размеры уступов, армирование и т.д.) методами железобетонных конструкций.

Далее, переходят к проектированию конкурирующего варианта – свайного фундамента и, после окончания проектирования, проверки расчетов, выводов дается заключение о выборе основного варианта типа фундаментов (свайных или мелкого заложения) на основе технико-экономического сравнения вариантов.