10. Проверка по устойчивости против опрокидывания

Расчет фундамента на устойчивость должен исключать возможность его опрокидывания, сдвига по основанию и сдвига совместно с грунтом по некоторой поверхности скольжения. Фундамент считают устойчивым, если выполняется условие (6.1), в котором под F понимают силовое воздействие, способствующее потере устойчивости (опрокидыванию или сдвигу) фундамента, а под Fu — сопротивление основания или фундамента, препятствующее потере устойчивости. Расчеты устойчивости выполняют по расчетным нагрузкам, полученным умножением нормативных нагрузок на коэффициенты надежности по нагрузке. Если для одной и той же нагрузки нормами предусмотрены два коэффициента надежности, то в расчете учитывают тот из них, при котором будет меньший запас устойчивости.

Рис. 7.7. Схема к расчету фундамента на устойчивость против опрокидывания

При расчете фундаментов опор мостов на устойчивость против опрокидывания все внешние силы, действующие на фундамент (включая его собственный вес), приводят к силам Fv, Qr и моменту Мu (рис. 7.7). Силы Fv и Qr равны проекциям всех внешних сил соответственно на вертикаль и горизонталь, а момент Ми равен моменту внешних сил относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента перпендикулярно расчетной плоскости. Момент Ми способствует опрокидыванию фундамента (повороту его вокруг оси О — см. рис. 7.7). Момент Mz, сопротивляющийся опрокидыванию, будет равен Fva, где а — расстояние от точки приложения силы Fv до грани фундамента, относительно которой происходит опрокидывание. Устойчивость конструкций против опрокидывания следует рассчитывать по формуле Ми≤(ус/уn)Мz, (7.5) где Мu и Мz — моменты соответственно опрокидывающих и удерживающих сил относительно оси возможного поворота (опрокидывания) конструкции, проходящей по крайним точкам опирания, кН·м; ус — коэффициент условий работы, принимаемый при проверке конструкций, опирающихся на отдельные опоры, для стадии строительства равным 0,95; для стадии постоянной эксплуатации равным 1,0; при проверке сечений бетонных конструкций и фундаментов на скальных основаниях, равным 0,9; на нескальных основаниях — 0,8; уn — коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,1 при расчетах для стадии постоянной эксплуатации и 1,0 при расчетах для стадии строительства. Опрокидывающие силы следует принимать с коэффициентом надежности по нагрузке, большим единицы.

11. Определение размеров подошвы центрально нагруженных фундаментов

Для определения ширины подошвы центрально нагруженного фундамента необходимо предварительно собрать нагрузки на фундамент и задаться глубиной его заложения.

Если нагрузка от веса надземных конструкций NII, приложенная на обрезе фундамента (рис.Ф.10.21,а), известна, то давление на основание под подошвой фундамента будет:

где Gгр- вес грунта обратной засыпки на обрезах фундамента ; Gф- вес фундамента ; А- площадь подошвы фундамента (см.также Ф.9.26).

Рис.Ф.10.21. Расчетные схемы к  определению  ширины  подошвы   фундаментов :  а -  центрально   нагруженный   фундамент ; б - внецентренно  нагруженный   фундамент

В практических расчетах, усредняя вес грунта и вес  фундамента  в объеме призмы АБВГ, давление определяют по формуле

где  - среднее значение удельного веса  фундамента  и грунта на его обрезах, принимаемое равным 20 кН/м3; d - глубина заложения и A - площадь  подошвы   фундамента .

Так как давление под  подошвой   фундамента  не должно превышать расчетного сопротивления грунта, то, если принятьp=R, получим формулу для  определения  площади  подошвы   фундамента :

С целью ускорения расчетов в поcледнем выражении можно предварительно заменить R на R₀, определив его по таблице СНиП, т.е. не выполнять сначала расчетов по  определению  R, но после подбора A по R₀эти расчеты для R необходимо провести повторно.

Для ленточного  фундамента  расчет выполняется на 1 п.м. длины  фундамента , поэтому ширину  подошвы  находят по формуле b=A/l.

Для  фундаментов  с квадратной  подошвой   , с круглой  .