Проектирование фундаментов по предельным состояниям

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проектирование фундаментов по предельным состояниям

До 1962 г. фундаменты проектировали по допускаемым нагрузкам, а затем перешли к проектированию по предельным состояниям.

Сейчас в расчете оснований рассматриваются их предельные состояния по несущей способности (первое предельное состояние, согласно СНиП 2.02.01-83*) и по деформациям (второе предельное состояние). При этом оба вида указанных состояний между собой, как правило, не совпадают. Часто оказывается, что несущая способность грунтов по устойчивости еще далеко не исчерпана, а в осадках фундаментов уже достигнуто предельное состояние их развития. Поэтому расчет оснований по деформациям обычно считается основным, а расчету устойчивости грунтов чаще придают проверочный характер.

Рис. 1

Рпр - очень большое значение и не удовлетворяет величине предельно-допустимых осадок.

Размещено на http://www.allbest.ru/

S - ожидаемая совместная осадка сооружения и основания по расчету;

SU - предельно допустимая осадка основания и сооружения.

Величина SU = f (чувствительности здания, технологических, архитектурных требований).

Пример технологических требований - фундамент турбогенератора

L= 40 - 50 м; SПР. - имеет min значение, т.к. даже при толщине плиты

h =1 м и L = 50 м конструкция все равно будет гибкой, испытывая прогиб или выгиб И такие деформации приводят к выводу машины из строя.

На величину S - влияет жесткость сооружения, уменьшая неравномерные осадки, однако до настоящего времени жесткость сооружения в расчет обычно не учитывается - что идет в запас расчета.

Под S - может быть: - абсолютная осадка;

- средняя осадка; (Sср)

- разность осадок; (ДS)

- крен;

- прогиб

- выгиб; кривизна; угол закручивания;

- горизонтальные смещения.

Sср = (a1F1S1 + a2F2S2 +...+ anFnSn )/( a1F1 + a2F2 +...+ anFn)

где a1,a2 ,an - количество одинаковых фундаментов, имеющих площади F1 ,F2 ,Fn - соответственно, S1 ,S2 ,Sn - подсчитанные осадки.

Опыт строительства показывает, что легкие здания в однородных грунтах при согласованном залегании слоев, сжимаемость которых с глубиной уменьшается, получают осадки в 2-3 раза меньше предельных, и тогда нет необходимости рассчитывать осадку.

mv1 > mv2 >mv3 > mv4

Рис. 2

Необходимым и достаточным условием здесь будет выполнение неравенства:

Размещено на http://www.allbest.ru/

где Р - фактическое среднее давление грунта под фундаментом;

R - расчетное сопротивление грунта основания

R = (гc1 гc2 / k) [MгkzbгII + Mqd1 гII' + (Mq - 1)db гII'+MccII] (1)

где, гc1 - коэффициент работы грунтового основания (1,1 - 1,4)

гc2 - коэффициент работы здания или сооружения во взаимодействии с основанием (1,1…1,4 для здания с жесткой конструктивной схемой; 1 - для здания с гибкой конструктивной схемой).

k - коэффициент надежности (1,1 - при определение характеристик грунтов по косвенным данным); (1 - при определение характеристик грунтов по непосредственным данным).

Mг; Mq; Mc - эмпирические коэффициенты, зависящие от цII (расчетное значение угла внутреннего трения).

b - меньшая сторона подошвы фундамента (м);

гII'- осредненное (по слоям) расчетное значение удельного веса грунта, залегающего выше отметки подошвы фундамента;

гII - то же, но залегающего ниже подошвы фундамента;

cII - расчетное значение удельного сцепления;

db - глубина подвала (м);

d1 -глубина заложения фундаментов без подвальных сооружений; приведенная глубина заложения для зданий с подвалом.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3

Размещено на http://www.allbest.ru/

п - удельный вес конструкции пола подвала,

R - расчетное сопротивление грунта основания, это такое давление, при котором глубина зон пластических деформаций () равна 1/4b.

Рис. 4

Использование данной формулы:

Конструктивно задаемся шириной фундамента b

По характеристикам грунта определяем R

Сравниваем R и Р

P=(N0+Nф+Nгр)/A

Тогда

г ср - средний удельный вес фундамента и грунта на его уступах,

г ср = 20…22 (кН/м3) - для зданий без подвала; 16…19 (кН/м3) - для здания с подвалом.

Для зданий III и IV класса можно не вычислять R, а принимать это значение по таблице СНиП 2.02.01-83. Там собраны и обобщены опытные данные, начиная с Российской империи.

В таблицах СНиП R0 - называется условным расчетным сопротивлением (обычно используется для зданий с b = 0,6…1,5 м и d = 1…2,5 м для грунтов, у которых сжимаемость с глубиной не увеличивается и пласты залегают горизонтально).

Проектирование по предельному состоянию по устойчивости, несущей способности (первое предельное состояние)

Условия расчета

1. Наличие постоянно действующей горизонтальной составляющей.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 5

2. Основание ограничено нисходящими откосами.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 6

При проектировании анкерных фундаментов.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 7

анкерный фундамент грунт устойчивость

При наличии в основании скальных пород.

Расчет оснований по несущей способности

F ? гсFu/гq

F - расчетная нагрузка на основание, при наиболее невыгодной комбинации нагружения; Fu - несущая способность основания (сила предельного сопротивления основания); гс - коэффициент условия работы основания; гq - коэффициент надежности (? 1,2 - в зависимости от ответственности здания и сооружения).

Для скальных грунтов

Rc - расчетное значение временного сопротивления образца скального грунта сжатию в водонасыщенном состоянии.

Nu - вертикальная составляющая силы предельного сопротивления.

b/l/ - приведенные ширина и длина фундамента.

b/= b - 2eb

l/= l - 2el

Для однородных нескальных грунтов несущую способность находят аналитически

Nu = b`l`(Nгb` гIог + NqdгIоq + NccIоc)

Nг = лгiгnг лг

Nq = лqiqnq лq

Nc = лcicnc лc

iг iq ic - коэффициенты влияния угла наклона нагрузки,

nг nq nc - коэффициенты влияния соотношения сторон прямоугольного фундамента.

Графоаналитический метод определения Nu с построением кругло цилиндрических поверхностей скольжения - применяется если:

- основание сложено неоднородными грунтами;

- величины пригрузок с разных сторон фундамента отличаются, > чем на 25%.

Недостатки проектирования фундаментов по R:

Выравнивание давления приводит к разной ширине подошвы фундамента и разной величине активной сжимаемой толще, значит и к разным (неравномерным) осадкам.

Правильнее проектирование вести по заданной (одинаковой) величине осадки с проверкой расчета по первому предельному состоянию, или расчет одновременно по двум предельным состояниям.

S ? SU b

Рис. 8

Рис.9

Размещено на Allbest.ru