Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
Задачи планирования в маркетинге. Последовательность действий в процессе планирования маркетинга. Анализ текущего и будущего по­ложения предприятия н...полностью>>
'Документ'
Друга світова війна внесла вагомі корективи в репрезентативні формули сталінської культури, яка опинилась у ситуації „загроженості”. У проекції на лі...полностью>>
'Монография'
Феномен корпоративности не случайно привлекает пристальное внимание представителей различных научных дисциплин и бизнес-сообщества. О его практическо...полностью>>
'Документ'
Відповідно до постанови Кабінету Міністрів України від 12 жовтня 2010 року № 927 «Про затвердження Типового положення про регіональну та місцеву комі...полностью>>

Расчет оснований по первому предельному состоянию 11 Общие положения

Главная > Документ
Сохрани ссылку в одной из сетей:

Глава 11. РАСЧЕТ ОСНОВАНИЙ ПО ПЕРВОМУ

ПРЕДЕЛЬНОМУ СОСТОЯНИЮ

11.1. Общие положения

Практика строительства ряда сооружений показывает, что иногда грунты в основании под действием нагрузки, передаваемой фундаментом, теряют устойчивость и выдавливаются из-под фундамента в стороны и вверх. Примером является потеря устойчивости основания Трансконского элеватора в Канаде, один край которого в момент нагрузки дал осадку более 8 метров с выпором грунта из-под фундаментной плиты.

Нарушение устойчивости грунтов в основании возможно при передаче фундаментами горизонтальных и выдергивающих нагрузок, при возведении сооружений на откосах и при неглубоком заложении фундаментов относительно пола подвала. В последнем случае выпор происходит в сторону подвала, особенно когда основание сложено насыщенными водой грунтами. Кроме того, возможно нарушение прочности скальных пород в основании. В связи с этим расчет по первой группе предельных состояний (по устойчивости или прочности) проводят в следующих случаях:

1) при передаче на основание значительных горизонтальных нагрузок;

3) при ограничении основания нисходящим откосом;

4) при сравнительно неглубоком наложении фундаментов (относительно пола подвала) при основании, сложенном насыщенными водой глинистыми грунтами, особенно мягкопластичной и текучепластичной консистенции;

5) при сложении основания скальными грунтами.

При расчете оснований по первой группе предельных состояний необходимо выполнение условия:

, (11.1)

где F − расчетная нагрузка на основание;

γс коэффициент условий работы, принимаемый в зависимости от типа грунта;

Fи – сила предельного сопротивления основания:

γп – коэффициент надежности но назначению сооружения.

Различают следующие схемы разрушения:

1) симметричную схему;

2) глубинный сдвиг;

3) плоский сдвиг.

11.2. Симметричная схема разрушения

Этому случаю соответствуют условия, когда основание сложено однородными грунтами, находящимися в стабилизированном состоянии, и фундамент имеет плоскую подошву, а пригрузка с боков фундамента отличается не более, чем на 25 % (рис. 23).

Рис. 23. Симметричная схема разрушения.

Вертикальную силу предельного сопротивления грунта основания из нескальных грунтов, входящую и формулу (11.1), определяют из следующего выражения:

Fи = bl[Nу ξу bγ1 + Ng ξg γ1 d + Nc ξc C1], (11.2)

где b и l − приведенные ширина и длина прямоугольного фундамента, b' = b – 2lb; l' = l – 2l1, (lb, l1, − соответственно эксцентриситеты равнодействующей нагрузки, приложенной в направлении поперечной и продольной осей фундамента;

Nγ, Ng, Nс − коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения φ1 и угла наклона к вертикали равнодействующей внешней нагрузки;

γ1, γ1 − расчетный объемный вес грунтов, залегающих в пределах призмы выпирания соответственно выше и ниже подошвы фундамента;

ξу, ξg, ξc – коэффициенты формы подошвы фундамента: ξу = 1−0,25η; ξg = 1 + 1.5η; ξc = 1 + 0,3/η; (η = l/b, l и b – длина и ширина подошвы, при внецентренном действии нагрузки принимают l = l', b = b').

11.3. Несимметричная схема разрушения

Этой схеме разрушения отвечают условия, когда основание сложено неоднородными грунтами или когда пригрузка с боков фундамента отличается более, чем на 25 %, или если фундамент расположен на откосе, под откосом или вблизи круто подающего слоя.

Здесь используют графоаналитический метод, основанный на построении круглоцилиндрических поверхностей скольжения. При этом надо найти положение центра и радиус наиболее опасной дуги окружности. В этом методе сравнивают суммарный момент сдвигающих сил с суммарным момент удерживающих сил:

Муд Кг.с.Мсд , (11.3)

где Кг.с. − коэффициент запаса устойчивости на сдвиг.

Схема разрушения изображена на рис. 24.

Центром вращения вначале задаются и для полученной кривой скольжения определяют моменты, в которых удерживание осуществляется силами трения и силами сцепления. Все остальные силы записывают в сдвигающие со знаками "плюс" или "минус" в зависимости от того, способствуют они сдвигу или препятствуют.

Для нахождения наиболее опасной поверхности скольжения строят в зоне центров эпюры коэффициентов запаса и определяют центр наиболее опасной поверхности. Коэффициент запаса должен быть не менее, чем 1,1...1,3. В противном случае увеличивают глубину заложения фундамента или его ширину. Может быть запроектировано и искусственное основание.

Рис. 24. Разрушение основания по цилиндрической поверхности.

11.4. Плоский сдвиг

Если на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки, то расчет ведут по схеме плоского сдвига (рис. 25). Расчетной формулой является отношение суммы удерживающих и сдвигающих сил:

, (11.4)

где Кп.с.коэффициент запаса, Кп.с.= 1,2.

Если действующие силы отклонены от горизонтали, то определяются их вертикальные и горизонтальные проекции. Сопротивлением сдвигу является трение кладки фундамента о грунт, значение которого определяют по коэффициенту трения на основании справочных данных.

Рис. 25. Схема плоского сдвига.

Следует отметить, что при расположении поверхности грунтовых вод выше подошвы фундамента часть егo кладки будет испытывать взвешивающее действие воды. В этом случае кладку фундамента выгоднее расположить выше.

Глава 12. РАСЧЕТ ОСНОВАНИЙ ПО ВТОРОМУ

ПРЕДЕЛЬНОМУ СОСТОЯНИЮ

12.1. Общие положения

Расчет по второму предельному состоянию обязателен, если основание нескальное. При этом необходимо соблюдение условия, чтобы напряжения под подошвой фундамента не превышали расчетного давления на грунт. Это необходимо для использования принципа линейной деформируемости грунтов и обеспечения работы основания без образования опасных сдвигов.

Основное условие расчета по деформациям:

S < Sпр, (12.1)

где S − расчетная величина конечной совместной деформации сооружения и оснований;

Sпр − предельная допустимая совместная деформация.

Предельная допустимая деформация ycтанавливается нормами проектирования (СНиП). Деформации в данном случае могут характеризоваться:

  1. абсолютной осадкой основания отдельного фундамента, Si;

  2. средней осадкой основания, Sср;

  3. относительной осадкой оснований двух фундаментов, ∆S/l;

  4. креном фундамента, θо;

  5. относительным прогибом, ∆Н/l.

Значения названных характеристик изменяются в среднем для абсолютных деформаций от 8 до 15 см, для относительных − от 0,0007 до 0,005. Эти значения приводятся в таблицах CHиПa. Для мостовых опор Si = 1,5 √l (cм), где l − пролет моста (м). Горизонтальное перемещение верха опоры Sr = 0,5 √l (см).

12.2. Определение границы активной зоны

При расчете деформаций основания используют понятие "активная сжимаемая зона" грунта, под которой понимают верхнюю часть грунтового основания под сооружением, в пределах которой существуют наиболее значительные внутренние напряжения от действия сооружения [2, с. 72].

Нижнюю границу активной сжимаемой зоны берут на такой глубине, ниже которой можно пренебречь деформациями грунта. Условно принимают границу на глубине, где максимальное значение дополнительного давления от сооружения достигает 0.2 природного. Для гидротехнических сооружений − 0.5 природного. При этом дополнительным давлением называют давление в грунте от действия веса сооружения, возникающее сверх природного.

Для определения нижней границы сжимаемой зоны делают следующее:

  1. строят эпюру распределения давлений по глубине от собственного веса грунта;

  2. определяют дополнительное давление на уровне подошвы фундамента;

  3. строят эпюру распределения напряжений по глубине грунта от действия сооружения;

4) находят границу активной зоны из условия σg = 0,2 σб.

Если граница находится и грунте с Е ≤ 5 МПа или этот грунт находится непосредственно ниже границы, то его включают в активную кону.

12.3. Метод послойного суммирования

Конечная осадка фундамента может быть определена по ряду методов:

  1. методом послойного суммирования;

  2. методом эквивалентного слоя;

3) методом, использующим формулы теории упругости.

Наиболее распространены первые два метода. Кроме того, первый метод рекомендуется СНиПом. Сущность его в следующем.

Считается, что грунт не испытывает бокового расширения и фундамент жесткий. Тогда определяется следующий порядок расчета:

  1. путем построения эпюр бытовых и дополнительных давлений определяют нижнюю границу сжимаемой зоны (рис. 26);

Рис. 26. Схема к расчету осадки фундамента

методом послойного суммирования:

0-1 – эпюра бытовых давлений; 2-3 – эпюра

дополнительных давлений; 0-1 – эпюра

бытовых давлений, уменьшенная в 5 раз;

Нсж – толщина активной сжимаемой зоны;

N-N' – нижняя граница активной зоны;

Ро – среднее давление на уровне; подошвы

фундамента от действия сооружения;

Z – средняя глубина элементарного слоя.

2) сжимаемую толщу делят на элементарные слои, однородные по физическим и механическим свойствам, по изменению давления (нет переломов эпюры). При этом толщина элементарного слоя не должна превышать 0,4 ширины фундамента;

3) определяют общую осадку фундамента как сумму осадок элементарных слоев:

, (12.2)

где п − число слоев;

− дополнительное давление в i-м слое, ;

hi – высота i-го слоя;

− приведенный коэффициент сжимаемости.

Формула (12.2) может быть записана не через аo, а через Ео, так как между ао и Ео существует связь:

, (12.3)

где β принимается равным 0,8.

Тогда формула (12.2) будет иметь вид

. (12.4)

12.4. Метод эквивалентного слоя

Наиболее точные результаты этот метод дает для небольших фундаментов на однородном основании, а на слоистом − когда грунты слоев мало отличаются по сжимаемости.

Сущность метода в следующем. Грунт основания условно принимают в виде слоя такой мощности hэ, сжатие которого при условно постоянном дополнительном давлении по глубине дает осадку, равную осадке грунта при реальном изменении дополнительного давления по глубине. Этот слой называют эквивалентным. Высоту его находят по формуле

hэ = Aωb, (12.5)

где А = (l − μ)2 /(l − 2μ) − коэффициент, зависящий от коэффициента бокового расширения μ;

ω – коэффициент, учитывающий жесткость и форму фундамента;

b – ширина подошвы фундамента (для круглого b равняется стороне равновеликого квадрата).

12.5. Осадка гидротехнических сооружений

Ее вычисляют по методу послойного суммирования. Гидросооружения, имеющие значительные размеры (например, дамбы, плотины), считают абсолютно гибкими. Это вызывает необходимость назначать несколько копеечных сечений, по которым выбирают не менее трех расчетных вертикалей. По этим вертикалям определяют осадку, учитывая, что для гидросооружений нижняя граница активной зоны находится на глубине, σg ≤ 0,5 σб, a высота элементарного слоя должна быть не более, чем 0,1 Пак. Следует также учитывать, что при изменении режима грунтовых вод изменяется вес грунта.

Приведенные методы расчета осадки обеспечивают достаточную точность прогноза осадки. При этом метод эквивалентного слоя в условиях, указанных выше, является более удобным. Метод послойного суммирования является более точным, но требует большого объема вычислений.

12.6. Взаимное влияние фундаментов

При сложном сочетании фундаментов, а также при близком расположении фундаментов соседних сооружений осадку сооружения определяют с учетом взаимного влияния соседних сжимаемых зон грунта. Это влияние отражается в увеличении давления в точках напряженной зоны грунта. Чтобы определить осадку в таких условиях, прежде всего, определяют дополнительное давление по необходимым вертикалям, пользуясь методом угловых точек. Схема расчета при этом следующая:

  1. для фундамента А строят эпюры бытовых и дополнительных давлений и находят высоту активной зоны;

  2. предполагая, что наиболее ощутимое напряжение в грунте передается под углом не более, чем 45°, определяют − какие соседские фундаменты могут влиять;

  3. если влияние установлено, то строят эпюру по той же вертикали фундамента А, но от действия соседнего фундамента В, используя метод угловых точек;

  4. эпюры суммируют;

5) определяют осадку методом послойного суммирования, пользуясь суммарной эпюрой.

12.7. Расчет крена фундамента

При внецентренной нагрузке фундамента помимо его осадки появляется крен в сторону наибольшего нагружения. Крен измеряется углом крена θ, т.е. углом между начальным и конечным положением подошвы фундамента. Определение крена является необходимым дополнением к расчету осадки, если нагрузка внецентренная (рис. 27).

Рис. 27. Схема к расчету крена фундамента.

Крен продольной оси прямоугольного фундамента при линейно деформируемом пространстве определяется как

. (12.6)

Крен поперечной оси, как

. (12.7)

Креy круглого фундамента, как

. (12.8)

В приведенных трех формулах:

Р – суммарное вертикальное усилие;

l, b – длима и ширина фундамента;

l1, l 2 – эксцентриситеты относительно продольной и поперечной оси;

К1, К2 – коэффициенты, определяемые по таблице в зависимости от l/b [ 13];

Е0ср, μср – средний модуль деформаций и коэффициент Пуассона для сжимаемой толщи.

12.8. Изменение осадки во времени

Для полного завершения осадки требуется определенное время. Процесс уплотнения грунта при этом называют консолидацией. При насыщенном водой грунте характер его уплотнения определяется фильтрационной способностью грунта (если прочность структурных связей невелика) или характером течения вязкопластических деформаций (если эти деформации нарастают так медленно, что в грунтовой воде не повышается давление). В связи с этим различают фильтрационную и пластическую консолидации. Часто встречается консолидация, имеющая промежуточный характер. Наиболее изучена фильтрационная консолидация.

Для условий одномерной задачи (т.е. вертикальной деформации) осадка во времени на основе теории фильтрационной консолидации равна

, (12.9)

где Si – полная осадка;

е – основание логарифма;

t – время;

;

Кф – коэффициент фильтрации грунта;

ео – коэффициент пористости;

а − коэффициент сжимаемости;

h – толщина сжимаемого слоя;

N = 1 при отводе воды вверх и вниз, N = 4 при отводе воды только вверх или только вниз.

Существуют и эмпирические формулы для определения Si Так, определение нестабилизированной осадки гидротехнических сооружений производят по формуле ВОДГЕО:

Si = S(l-e-pt), (12.10)

где S – конечная осадка;

е – основание логарифма;

р – коэффициент, определяемый по специальному графику в зависимости от мощности сжимаемой зоны и ширины фундамента.

12.9. Проверка слабого слоя грунта

Если в пределах сжимаемой толщи есть слой более слабого грунта, чем непосредственно под подошвой, необходимо проверить возможность его расчета по деформациям. Для этого надо выполнить условия:

σбII + σдII RcII , (12.11)

где σбII – бытовое давление на глубине II кровли слабого слоя;

σдII – дополнительное давление от сооружения на этой же глубине;

RcII – расчетное давление на грунт слабого слоя, определяемое по формуле (10.4) при b = bу, d = II;

bу – ширина подошвы условного фундамента;

II – глубина подошвы условного фундамента.

При этом bу определяется но формуле

, (12.12)

, (12.13)

, (12.14)

где l, b – длина и ширина реального фундамента;

А – площадь подошвы реального фундамента;

σdсреднее давление от сооружения на уровне подошвы реального фундамента;

σII – то же давление, но на уровне подошвы условного фундамента.

При невыполнении условия (12.11) размеры фундамента увеличивают, или устраивают искусственное основание, или используют другие мероприятия (гл. 9).

Глава 13. ИСКУССТВЕННЫЕ ОСНОВАНИЯ

13.1. Определение размеров искусственного основания

Искусственное основание устраивают следующими методами: заменой слабых грунтов более прочными, уплотнением грунтов с поверхности и на глубине, укреплением грунтов химическими растворами, электрохимическими или термическими средствами, синтетическими полимерными смолами, цементацией, битумизацией, глинизацией. Все эти методы осуществляют после того, как определены размеры искусственного основания. Эти размеры вычисляют на основе двух подходов: по допустимой осадке, по допустимому давлению на грунт.

При проектировании искусственного основания по допустимой осадке используют равенство

Sиз = SSд, (13.1)

где Sиз – избыточная часть осадки;

S – осадка сооружения на естественном слабом основании;:

Sд – допустимая осадка сооружения.

Высота искусственного основания принимается равной высоте верхней части слабого основания, залегающего непосредственно под фундаментом, осадка которой составляет величину избыточной деформации Sиз. Если искусственное основание может дать некоторую осадку, то эту осадку также необходимо учесть путем заглубления подошвы искусственного основания.

Указанный способ определения высоты искусственного основания удобно осуществить графически. Для этого необходимо построить эпюру осадок.

От вертикальной оси откладывают, начиная от подошвы фундамента, последовательно суммируемые величины осадок вышележащих элементарных слоев. В результате на нижней границе активной зоны будет отложена полная величина осадки S, a на уровне подошвы осадки S = 0. Толщина искусственного основания намечается до такой глубины, ниже которой эпюра S имеет значение Sд.

При проектировании искусственного основания по допустимому давлению на грунт используют неравенство

σб.Нв + σд.Нв RНв , (13.2)

где σб.Нв – давление на уровне подошвы искусственного основания от его веса;

σд.Нв – дополнительное давление на уровне подошвы искусственного основания от действия сооружения;

RНв – расчетное допустимое давление на слабый грунт на уровне подошвы искусственного основания.

Высоту искусственного основания принимают равной такой величине, чтобы было выдержано условие (13.2). При этом физические и физико-механические свойства искусственного основания задаются проектно с учетом вида грунта и возможных изменений его свойств при устройстве искусственного основания.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов общие положения (1)

    Методические рекомендации
    1.1. Методические рекомендации (далее - Рекомендации) содержат описание корректных (непротиворечивых и отражающих правила рационального экономического поведения хозяйствующих субъектов) методов расчета эффективности инвестиционных проектов (ИП).
  2. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов общие положения (2)

    Методические рекомендации
    В этих целях Рекомендации предусматривают: - унификацию терминологии и перечня показателей эффективности ИП, разрабатываемых различными проектными организациями,
  3. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов общие положения (3)

    Методические рекомендации
    1.1. Методические рекомендации (далее - Рекомендации) содержат описание корректных (непротиворечивых и отражающих правила рационального экономического поведения хозяйствующих субъектов) методов расчета эффективности инвестиционных проектов (ИП).
  4. Рекомендации по экспертному обследованию грузоподъемных машин. Общие положения

    Документ
    1.1. «Рекомендации по экспертному обследованию грузоподъемных машин. Общие положения» предназначены для экспертных организаций, владельцев грузоподъемных машин, специализированных монтажных и пусконаладочных организаций, учебных центров,
  5. Рекомендации по экспертному обследованию грузоподъемных машин. Общие положения рд 10-112-1-04

    Документ
    1.1. «Рекомендации по экспертному обследованию грузоподъемных машин. Общие положения» предназначены для экспертных организаций, владельцев грузоподъемных машин, специализированных монтажных и пусконаладочных организаций, учебных центров,

Другие похожие документы..