Расчет крена фундамента
Фундаменты сооружения получают крен вследствие внецентренного нагружения основания; несимметричной загрузки, окружающей фундамент поверхности грунта, неоднородного напластования грунтов основания.
При внецентренном нагружении фундамента рассматривают раздельно деформации основания от центрально приложенной нагрузки, приводящей к равномерной осадке фундамента, и его поворота от действия момента. Различают два основных случая расчета крена фундаментов или сооружений.
Первый случай - сооружение (несущая конструкция) опирается на отдельный жесткий фундамент. При этом фундамент совместно с сооружением (дымовой трубой, телебашней, водонапорной башней и пр.) поворачивается на определенный угол, тангенс которого называют креном.
Второй случай - жесткое сооружение опирается на несколько фундаментов (бункерные корпуса, здания элеваторов и т.п.). При этом крен сооружения возникает из-за неравномерных осадок отдельных фундаментов. .
А. Первый случай крена фундамента совместно с сооружением (или отдельной его конструкцией). Крен отдельного фундамента i СНиП рекомендует определять по формуле:
,
(9.1)
где Е0 и ν - соответственно модуль деформации, кПа, и коэффициент Пуассона грунта основания (при неоднородном напластовании грунтов значения Е0 и ν усредняются в пределах сжимаемой толщи Нс согласно п. 11 прил. 2 СНиП); ke - коэффициент, принимаемый по табл. 6.14; NII - вертикальная составляющая равнодействующей всех нагрузок на фундамент в уровне его подошвы; е - эксцентриситет; а - диаметр круглого или сторона прямоугольного фундамента, в направлении которой действует момент; km - коэффициент, учитываемый при расчете крена фундамента по схеме линейно деформируемого полупространства (при использовании расчетной схемы линейно деформируемого полупространства km = 1).
Коэффициент Пуассона ν в указанном расчете СНиП рекомендует принимать равным для грунтов: крупнообломочных - 0,27; песков и супесей - 0,30; суглинков - 0,35; глин - 0,42.
Для круглых фундаментов крен:
,
(9.2)
где r - радиус фундамента, м; остальные обозначения те же, что в формуле (9.1).
Если крен фундамента обусловлен неравномерным напластованием грунтов или неравномерной загрузкой прилежащих к фундаменту площадей, то его находят по формуле:
,
(9.3)
где s1 и s2 - осадки, подсчитанные около противоположных краев фундамента; L - расстояние между точками, в которых определялись осадки.
Б. Второй случай расчета крена сооружения, расположенного на нескольких фундаментах.
Когда высокое жесткое сооружение опирается на отдельные фундаменты, .приходится рассчитывать крен всего сооружения. В этом случае определяют осадку фундаментов крайних рядов сооружения от действия вертикальной нагрузки. В необходимых случаях учитывается загружение соседних площадей. Крен сооружения определяют по формуле (9.3), в которой s1 и s2 означают осадки фундаментов, а L - расстояние между центрами их подошв.
Пример. Определить крен фундамента под стойку открытой эстакады, если дано: размеры подошвы фундамента b = 3,2 м, l = 4,8 м, на основание в уровне подошвы фундамента передается вертикальная составляющая равнодействующей нагрузок II группы предельных состояний NoII = 3200 кН с эксцентриситетом е = 0,63 м по направлению l. Грунт - супесь значительной мощности, имеет модуль деформации Ео = 10 МПа.
В связи с тем, что на большую глубину залегает однородный грунт, основание принимаем, как линейно деформируемое полупространство и крен определяем по формуле (9.1) для первого случая. Учитывая, что kе = 0,68 для η=l/b = 4,8/3,2 = 1,5 и ξ = ∞ (см. табл. 9.1); km = 1 (для упругого полупространства), вычисляем крен фундамента
Таблица 9.1. Значения коэффициента kе.
-
Форма фундамента
и направление
действия момента
η=l/b
Коэффициент ke при ς =2H/b
0,5
1,0
1,5
2,0
3,0
4,0
5,0
∞
Прямоугольный с
моментом вдоль
большей стороны
1
1,2
1,5
2
3
5
10
0,28
0,29
0,31
0,32
0,33
0,34
0,35
0,41
0,44
0,48
0,52
0,55
0,60
0,64
0,46
0,51
0,57
0,64
0,73
0,80
0,85
0,48
0,54
0,62
0,72
0,83
0,94
1,04
0,50
0,57
0,66
0,78
0,95
1,12
1,31
0,50
0,57
0,68
0,81
1,01
1,24
1,45
0,50
0,57
0,68
0,82
1,04
1,31
1,56
0,50
0,57
0,68
0,82
1,17
1,42
2,00
Прямоугольный с
моментом вдоль
меньшей стороны
1
1,2
1,5
2
3
5
10
0,28
0,24
0,19
0,15
0,10
0,06
0,03
0,41
0,35
0,28
0,22
0,15
0,09
0,05
0,46
0,39
0,32
0,25
0,17
0,10
0,05
0,48
0,41
0,34
0,27
0,18
0,11
0,06
0,50
0,42
0,35
0,28
0,19
0,12
0,06
0,05
0,43
0,36
0,28
0,20
0,12
0,06
0,50
0,43
0,36
0,28
0,20
0,12
0,06
0,50
0,43
0,36
0,28
0,20
0,12
0,06
Круглый
0,43
0,63
0,71
0,74
075
0,75
0,75
0,75
Примечание. При использовании расчетной схемы основания в виде линейно деформируемого
полynространства коэффициент kе принимается по графе, соответствующей ς = ∞. Н- сжимаемая толща, определяемая по методу послойного суммирования.