Тема 3-1: РАСЧЕТ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ ПО 1 И 2 ГРУППАМ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ

Вопрос:

1. Общие положения.

2. Расчет фундамента по прочности основания (1 предельное состояние).

3. Расчет прочности слабого подстилающего слоя.

4. Проверка стойкости положения фундамента.

5. Расчет фундамента мелкого заложения по 2 группе предельных состояний.

Общие сведения.

Основные положения расчета осадки фундамента методом послойного суммирования.

6. Основные положения по конструированию фундамента мелкого заложения.

1. Общие положения

Все расчеты фундаментов должны отвечать указаниям «СНиП».

В расчет фундаментов мелкого заложения входят:

- проверка прочности (устойчивости) грунтов основания;

- расчет деформаций основания;

- проверка устойчивости положения фундамента и сооружения;

- расчет прочности и трещиностойкости самой конструкции фундамента.

 

 

2. Расчет фундамента по прочности основания (1 предельное состояние)

В общем случае на фундамент действуют кроме вертикальных сил, горизонтальные силы и моменты, поэтому расчет фундамента выполняется как внецентренно сжатая конструкция.

При расчете внецентренно нагруженного фундамента необходимо выполнить условие, чтобы наибольшее напряжение под его подошвой не превышало расчетного сопротивления грунта основания сжатию.

При расчете прочности все усилия приводятся к уровню подошвы фундамента.

Основное допущение расчета:

- при определении напружений в основании и деформаций исходят из линейного закона распределения напряжений.

 

Расчетная схема фундамента показана на рис.1.

 

 

Рис.1- Расчетная схема фундамента

 

 

Основная расчетная формула по п.7.8 «СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы»

(1)

 

(2)

 

где Р, Р_max – среднее и максимальное давление подошвы фундамента на основание_;

R – расчетное сопротивление основания ( см. приложение 24 «СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы» для грунтовых оснований и для скальных оснований R=R/γ_g ; γ_g =1,4);

– коэффициент надежности по назначению сооружения, =1,4;

– коэффициент условий работи;

( =1.0 – грунты нескальные);

( =1.2 - скальные грунты).

 

Из сопротивления материалов для внецентренно сжатого стержня

 

, (3)

, (4)

 

где N – равнодействующая вертикальных сил в уровне подошвы фундамента;

M – момент всех сил относительно горизонтальной оси, которая проходит через центр тяжести подошвы фундамента.

 

При расчете необходимо все нагрузки привести к уровню подошвы фундамента. В расчете прочности все нагрузки расчетные; γ_f >1.

 

N=N₀ + G_f +∑y

M=M₀ + H₀ * h _{f .}

 

При расчете промежуточных опор моста проверяются напряжения на расчетные нагрузки вдоль и поперек оси моста, поэтому формула (4) имеет вид :

 

,

 

где А – площадь подошвы фундамента;

W - момент сопротивления площади подошвы фундамента относительно наиболее нагруженной грани

 

A=a*b ; W_x=a*b²/6; W_y=a²*b/6 .

 

 

Вдоль оси моста – М_x, поперек оси моста – М_y. Продольная ось моста – y, поперечная (ось опоры) – x.

Наименьшее давление

 

, (5)

 

При расчете может случиться, что наименьшее давление Р_min - отрицательное число. Но так как растягивающие напряжения между грунтом и подошвой фундамента возникнуть не могут, а происходит отрыв подошвы фундамента от грунта, таким образом передача сжимаемого давления будет происходить не по полной подошве фундамента, а по ее части. При расчете фундамента мостовых опор такое положение не допускается, то есть формулами (1) и (2) можно пользоваться при условии, что Р_min – положительное число, то есть

 

(6)

 

 

Формулами (1), (2), (4) можно пользоваться для определении размеров подошвы фундамента. Пидбор размеров подошвы фундамента производится методом последовательных приближений.

Минимальные напряжения Р_min техническими условиями непосредственно не ограничиваются. Но при значительной неравномерности напряжений возможен крен фундамента. Поэтому ограничение напряжений Р_min имеет отношение к вопросу деформаций.

 

 

3. Расчет прочности слабого подстилающего слоя.

 

Если под подошвой фундамента на некоторой глубине залегает подстилающий слой более слабого грунта, чем основной несущий, то необходимо выполнить проверку прочности слабого слоя.

Проверка выполняется по приложению «СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы». Необхидноо, чтобы давление на кровле этого слоя не превышало его расчетного сопротивления.

Давление на кровле этого слоя будет состоять из природного давления грунта и дополнительного давления, которое передается грунту сооружением (рис.2).

 

 

Рис.2 Схема к расчету прочности підстеляючого слоя

 

1 – эпюра бытовых (природных) давлений;

2 – эпюра дополнительного давления от сооружения.

 

Расчетная формула – условие прочности подстилающего слоя:

 

γ(d +z)+ α ( P – γd ) ≤ R/γ_n ( 7 )

 

где γ - объємный вес вышележащего слоя;

d=h - глубина заложения фундамента;

z – расстояние от подошвы фундамента до кровли слабого слоя;

- коэффициент рассеивания напряжений по табл. приложения 26 «СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы»;

R – расчетное сопротивление подстиляющего слоя;

- коэффициент надежности.