Петраков и др. Осн.ифунд. в СИГУ

основного и особого сочетания нагрузки в ленточном фундаменте строят огибающие эпюры давлений на основание Pmax, Pmin. и проверяют условие (1).

Рис. 4.4 Расчетные схемы бескаркасных сооружений.

Если они не выполняются, корректируют конструктивные параметры фундамента. По результатам расчетов на особое сочетание нагрузок по длине фундамента строят огибающие эпюры усилий Mmax, Mmin, Qmax, Qmin (рис. 4.5). По указанным огибающим эпюрам конструируют ленточный фундамент. По огибающим эпюрам давлений конструируют плиту ленточного фундамента.

Аналогичная методология используется для определения нагрузок на плитные фундаменты каркасных и бескаркасных сооружений. Если в надземных конструкциях имеются конструктивные меры защиты (железобетонные пояса, связи, армированная кладка и т.п.), усилия на фундамент определяют из расчета системы “основание – фундамент – верхнее строение”. Поскольку в этом случае существенно возрастает сложность решаемой задачи, для упрощения решений пространственную задачу заменяют плоской. При этом из здания (рис. 4.4) выделяют отдельные продольные и поперечные стены. Из расчета указанной системы на особое сочетание нагрузок строят огибающие эпюры давлений на

основание и внутренних усилий в фундаментных конструкциях, после чего их конструирование ничем не отличается от ранее описанного для ленточного фундамента здания без конструктивных мер защиты. Работа фундамента в системе с верхним строением приводит к существенному уменьшению в нем внутренних усилий (при одних и тех же параметрах деформаций земной поверхности).

ЛЕКЦИЯ 5. Определение нагрузок на фундаменты от горизонтальных деформаций земной поверхности.

(4 часа)

Горизонтальные деформации земной поверхности воздействуют: на столбчатые фундаменты каркасных сооружений, между которыми отсутствуют связи – распорки, в форме перемещений фундаментов; на ленточные фундаменты и столбчатые фундаменты каркасных сооружений, между которыми установлены связи – распорки, в виде горизонтальных сил, обусловленных сдвижением грунта относительно неподвижных фундаментов.

Воздействия горизонтальных деформаций на столбчатые фундаменты каркасных сооружений, не связанных между собой фундаментными связями – распорками, анализируются точно таким же образом, как и воздействия вертикальных деформаций (лекция 3). Отличие заключается лишь в том, что опорным сечениям стержней, моделирующих работу грунтового основания, задаются не вертикальные перемещения и углы поворота, а горизонтальные перемещения. При этом эпюры усилий подобны ранее

рассмотренным при действии вертикальных деформаций основания. Найденные усилия на уровне подошвы фундамента от горизонтальных деформаций земной поверхности используются для определения расчетных сочетаний усилий (Nmax, Mсоотв, Qсоотв,) на фундамент. При этом нужно иметь ввиду, что горизонтальные деформации могут быть как растягивающими, так и сжимающими.

Горизонтальные усилия на фундаменты от горизонтальных деформаций земной поверхности определяются с учетом:

сдвигающих сил по подошве фундаментов или сил трения по шву скольжения;

сдвигающих сил по боковым поверхностям фундаментов;

нормального давления сдвигающегося грунта на лобовые поверхности

фундамента.

Горизонтальные силы должны определяться с использованием нелинейных моделей грунтового основания с учетом исчерпания его прочности (разрушения).

5.1.Определение нагрузок на ленточные фундаменты.

Суммарные нагрузки (рис. 5.1), вызванные горизонтальными деформациями грунта, определяются по формуле

где Nт и Nт..п. - соответственно нагрузки, вызванные силами трения сдвигающегося грунта в продольном направлении по подошве рассчитываемого фундамента Nт и по подошве фундаментов, примыкающих к расчетному и передающихся на расчетный фундамент Nт..п.;

Nб - нагрузки, вызванные силами трения грунта по боковым поверхностям контакта рассчитываемого фундамента с грунтом;

Nд - нагрузки, вызванные нормальным давлением сдвигающегося грунта на фундаменты, примыкающие к расчетному.

Рис. 5.1 Нагрузки на фундамент, вызванные горизонтальными деформациями грунта.

Нагрузка Nт по подошве ленточных фундаментов в направлении их продольной оси определяется по формуле

возникающих в них напряжений, принимаются в зоне растяжения k =1 10-3 , в зоне сжатия

k =0;

E0, 0 - модуль деформации и коэффициент Пуассона грунта;

y, - константы грунта, определяемые по таблице 14 “Руководства...”

, c - угол внутреннего трения и сцепление грунта (нормативные значения характеристик);

z, x - безразмерные коэффициенты формы подошвы фундамента; P0 - среднее давление под подошвой фундамента.

Эпюра продольных сил в фундаменте от сил трения по его подошве NТ представлена на рис. 5.2,б. Формула (1) получена интегрированием эпюры касательных напряжений (рис. 5.2,а) по длине фундамента.

Рис. 5.2 Эпюры касательных напряжений по длине фундамента и продольных сил в фундаменте от сил трения по его подошве.

Нагрузка, вызванная силами трения по подошвам примыкающих стен, определяется по формуле

NТ пр i - величина предельной силы трения от сдвигающегося грунта по подошве фундамента, определяемая по формуле

P0,i - среднее давление под подошвой i-го фундамента;

xi - расстояние от оси отсека до продольной оси i-го примыкающего фундамента. Примечание. Примыкающий фундамент передает на каждый продольный фундамент

половину нагрузки

Нагрузки, вызываемые силами трения грунта по боковой поверхности контакта (рис. 5.3) рассчитываемого фундамента определяются из условий предельного сдвига

где h - величина заглубления фундамента.

Рис. 5.3 Нагрузки, вызываемые силами трения грунта по боковой поверхности фундамента.

(13) для сторон фундамента, имеющих различное заглубление в грунт. Индекс “3” в формуле (13) при характеристиках грунта указывает на то, что они относятся к грунтам обратной засыпки.

Нагрузки, вызываемые нормальным давлением сдвигающегося грунта на фундаменты, примыкающие к расчетному, определяются по формуле:

где hi, ai - заглубление фундамента со стороны надвигающегося грунта и длина фундамента;

Fлi - площадь боковой поверхности i-го фундамента, воспринимающей боковое

давление;

Eг - приведенный модуль боковой деформации грунта.

li n m xi .

Предельная величина бокового давления сдвигающегося грунта вычисляется по формуле (пассивное давление)

Вывод формулы (16) основан на следующих предпосылках. На контакте фундамента с надвигающимся грунтом (рис. 5.4) действуют нормальные напряжения 1, большие напряжений 2, причем 2 = z. В предельном состоянии напряжения 1 и 2 удовлетворяют условиям прочности Кулона – Мора для плоского напряженного состояния.

Рис. 5.4 Схема к определению предельной величины бокового давления сдвигающегося грунта.

В формуле (18) выполним преобразование тригонометрической функции

1 tg2 45 :

2

С учетом выражения (19) будем иметь:

n - коэффициент, принимаемый 0,75 (суглинки Донбасса), учитывает анизотропность механических свойств грунта;

m - коэффициент по графику (рис. 5.5), но не более 1,0, учитывает глубину;

бокового давления) принимаются для грунтов ненарушенной структуры. При отсутствии данных о размерах пазух принимают d = 0,5м для наружных фундаментов и 0,2м - для внутренних.

При устройстве шва скольжения силы трения по боковым поверхностям и боковые давления на примыкающие фундаменты определяются для части фундаментов, расположенных выше шва скольжения. Силы трения по подошве фундаментов определяются как силы трения по шву скольжения.

NТп - нагрузка, вызванная силами трения по шву скольжения;

P0 - погонная нагрузка на уровне шва скольжения; m1 - коэффициент условий работы (рис. 5.6);