Расчет нагрузок на фундамент

Размещено на http://allbest.ru

1. Расчет центрально-нагруженного фундамента на естественном основании

железобетонный фундамент осадка деформативность

При центральном нагружении линия действия равнодействующих всех нагрузок проходит через центр тяжести подошвы фундамента. Рассмотрим в качестве примера расчёт центрально-нагруженного отдельно стоящего фундамента (см. схему с основными принятыми обозначениями).

Рис. 1. Расчётная схема для центрально-нагруженного фундамента

Составляем условие равновесия на вертикальную ось:

N₀ + N_ф+N_гр - P Ч A = 0

Отсюда:

A = (N₀ + N_ф + N_гр) / P - площадь подошвы фундамента.

Принимаем: P_max = R

Для упрощения расчёта принимаем, что

N_гр + N_ф = А • d • г_ср,

г_ср ? 20 кH/м³, тогда, подставляя в исходную формулу, получим:

A = N₀ / (R - d • г_ср),

где г_ср • d - средняя интенсивность давления от веса фундамента и грунта на его обрезах, R - г_ср • d - дополнительная величина давления, которую мы можем передать на грунт основания.

Из найденной площади подошвы фундамента определяются его линейные размеры А = b • ?.

Следует подчеркнуть, что данный расчёт выполняется при известной величине R - которая сама зависит от А, R = f(A). Следовательно, данную задачу можно решить методом последовательных приближений с проверкой условия P ? R.

Рис. 2. Принципиальная блок-схема расчёта центрально-нагруженного фундамента

вычисление расчётного сопротивления грунта основания при принятой в первом приближении величине b равной 1 м.

определение площади подошвы фундамента А и его ширины b (меньшая сторона площади).

Nгр + Nф = А • d • гср

определение веса фундамента и грунта на его ступенях (см. схему), по найденной площади.

Проверка выполнения условия:

P = (N₀ + N_ф + N_гр) / A ? R_b.

В случае выполнения условия п. 4, расчёт считается законченным. В противном случае необходимо увеличение размера стороны подошвы, пересчёт R при новой ширине подошвы, определение новых величин веса фундамента и грунта на его ступенях (п. 3 алгоритма) и повторение проверки (п. 4 алгоритма).

Подобный цикл расчётов следует выполнять несколько раз, до тех пор, пока не выполниться условие п. 4.

После этого расчета производят конструирование фундамента (толщину подошвы фундамента и высоту ступеней - рассчитывают методом ж/б конструкций).

2. Причины развития неравномерных осадок уплотнения

Основным в расчете фундаментов является расчет осадок, в связи с чем необходимо отметить, что фактические осадки при неправильном производстве работ по возведению фундаментов могут существенно отличаться от расчетных.

Рис. 3. Причины развития неравномерных осадок уплотнения грунта: а -- выклинивание слоев; б -- линзообразное залегание; в --неодинаковая мощность слоев; г -- неравномерное распределение включений; д -- различие в напряжениях p_z под узким и широким фундаментами; е -- влияние затруднения соседних фундаментов; ж -- неодновременная загрузка фундаментов; з -- неполное загружение фундаментов; и -- заложение фундаментов на разной глубине на неодинаково сжимаемых грунтах; 1 -- быстрая загрузка фундамента; 2 -- его осадка; 3 -- медленная загрузка соседнего фундамента; 4 -- его осадка во времени; 5 -- проектная загрузка фундамента; 6 -- его осадка; 7 -- неполная загрузка фундамента; 8 -- его осадка

Если под всеми точками сооружения суммарная осадка будет одинакова (равномерная осадка), то сооружение переместится по вертикали без искривлений. Такие случаи исключительно редки; чаще осадки неравномерны.

Всякое надземное сооружение несет те или иные нагрузки, включая собственный вес. Обычно они передаются через фундаменты на основание, состоящее, как правило, из слоев грунта или скальных пород.

Материалы, из которых возводятся фундаменты (каменная кладка, бетон, железобетон), во много раз прочнее и обладают существенно меньшей деформативностью, чем грунты даже хорошего качества (песок, глина и т. п.). По этой причине при проектировании фундаментов значительное внимание приходится уделять вопросам обеспечения устойчивости (прочности) основания и оценке деформаций грунтов, в результате которых развивается осадка фундаментов и, следовательно, сооружения.

Развитие неравномерных осадок в отдельных точках сооружения может привести к недопустимому его искривлению. Поэтому главной заботой при проектировании фундаментов является выбор таких основных размеров его (глубины заложения и размеров подошвы), при которых деформации грунтов основания не приводили бы к чрезмерным неравномерным осадкам. Следовательно, размеры подошвы фундаментов приходится устанавливать с учетом деформации грунтов в основании. Кроме того, иногда необходимо производить проверку устойчивости основания.

На сооружениях иногда возникали трещины вследствие того, что отдельные фундаменты получали неодинаковые (неравномерные) осадки от нагрузок, которые значительно меньше нагрузок, приводящих к потере устойчивости грунтов основания.

При проектировании несущих конструкций зданий и сооружений следует помнить, что они работают совместно с грунтами основания и что деформации последнего в известной степени отражаются на деформации несущих конструкций.

Расчет по предельному состоянию по деформации позволяет выявить ожидаемые искривления сооружения и в некоторых случаях, изменяя размеры подошвы фундаментов, несколько уменьшить (смягчить) эти искривления. Иногда более правильным решением может быть внесение изменений в характер несущих конструкций с целью уменьшения их чувствительности к возможным неравномерным осадкам при данном основании. О таком решении задачи не следует забывать, так как оно может оказаться наиболее рациональным.

Размещено на Allbest.ru