Розрахунок підстав знесучої здатності - ТехЛіб СПБ УВТ
Бібліотека Санкт-Петербурзького університету високих технологій
Розрахунок підстав за несучою здатністю
РОЗРАХУНОК ПІДСТАВ З НЕСУЧОЇ ЗДАТНОСТІ
3.289 (3.4). Розрахунок підстав за несучою здатністю повинен проводитися у випадках, якщо:
а) на основу передаються значні горизонтальні навантаження (підпірні стіни, фундаменти розпірних конструкцій тощо), у тому числі сейсмічні;
б) фундамент або споруда в цілому розташовані на брівці укосу або поблизу шару грунту, що крутиться;
в) основа складена водонасиченими глинистими та заторфованими ґрунтами, зазначеними у п. 3.76 цього розділу (п. 6.13 Рук.);
г) основа складена скельними ґрунтами.
Розрахунок підстав щодо несучої здатності у випадках, перерахованих у підпунктах «а» і «б» п. 3.4 цього розділу (п. 3.289 Рук.), допускається не проводити, якщо конструктивними заходами забезпечена неможливість зміщення фундаменту, що розглядається.
Якщо проектом передбачається можливість виконання робіт ззведенню будівлі або споруди безпосередньо після влаштування фундаментів до зворотного засипання ґрунтом пазух котлованів, повинна проводитися перевірка несучої спроможності основи навантаження, що фактично діє в процесі будівництва.
Мал. 3.28. Конструктивні заходи, що перешкоджають зміщенню фундаментів.
а - наявність бетонної підлоги у підвалі; б - жорстке кріплення стінки укосу; в - просторово жорстка система фундаментно-підвальної частини будівлі (план)
3.290. До конструктивних заходів, що забезпечують неможливість горизонтального зміщення фундаменту, належать:
влаштування підлог у підвалі будівлі (рис. 3.28, а);
введення затяжок у розпірні конструкції;
жорстке закріплення укосу (рис. 3.28 б);
об'єднання фундаментів в єдину систему просторово жорсткої та міцної надфундаментної конструкцією, наприклад, при фундаментно-підвальній частині будівлі з частим кроком поперечних стін на фундаментах у вигляді залізобетонних перехресних стрічок — рис. 3.28, (в останньому випадку забезпечується також неможливість і вертикального зміщення окремого фундаменту на ділянці між перетинами поперечних стін) і т. п.
3.291 (3.72). Метою розрахунку підстав за несучою здатністю (тобто за першою групою граничних станів) є забезпечення міцності підстав і стійкості нескельних підстав, а також недопущення зсуву фундаментів по підошві та його перекидання, що супроводжується, як правило, значними переміщеннями окремих фундаментів або споруд загалом, за яких експлуатація останніх стає неможливою. Схема руйнування підстави (при досягненні ним граничного стану), що приймається в розрахунку, повинна бути як статично, так ікінематично можлива для даного фундаменту чи споруди.
3.292 (3.73). Розрахунок підстав за несучою здатністю виробляється з умови:
де N — розрахункове навантаження на основу, що визначається за вказівками пп. 3.6-3.9 цього розділу (пп. 3.14-3.23 Рук.);
Ф - несуча здатність основи;
kн - коефіцієнт надійності, що встановлюється проектною організацією залежно від відповідальності будівлі або споруди, значущості наслідків вичерпання несучої здатності основи, ступеня вивченості ґрунтових умов і прийнятий не менше 1,2.
3.293 (3.74). Несуча здатність (міцність) основ, складених скельними ґрунтами Ф, незалежно від глибини закладення фундаментів обчислюється за такою формулою:
де Rc - розрахункове значення тимчасового опору зразків скельного ґрунту стиску у водонасиченому стані, що визначається відповідно до вимог пп.3.13-3.15 цієї глави (пп. 3.53-3.59 Рук.);
- відповідно наведені ширина та довжина фундаменту, що обчислюються за формулами:
де el і eb - відповідно ексцентриситети докладання рівнодіє всіх навантажень у напрямку поздовжньої та поперечної осей фундаменту.
3.294. Несуча здатність скельних підстав за формулами (3.87) (22) і (3.88) (23) визначається за умови, щоб середній тиск по наведеній підошві фундаменту не перевищував тимчасового опору зразків скального ґрунту стиску, що визначається в умовах одновісних випробувань.
3.295. Наведені розміри фундаменту при позацентровому навантаженні визначаються з умови, щоб рівнодіюча всіх сил опинялася в центрі тяжкості наведеної прямокутної підошви фундаменту (рис. 3.29).
Підошва фундаменту складного контуруповинна при цьому попередньо наводитися до еквівалентної площі прямокутної формі. Для круглого фундаменту еквівалентною формою буде квадрат, а наведеною (для випадку позацентрового розташування рівнодіючої) прямокутник по рис. 3.30.
3.296 (3.75). Несуча здатність основи, складеної нескальними ґрунтами, повинна визначатися виходячи з умови, що в ґрунті утворюються поверхні ковзання, що охоплюють всю підошву фундаменту або споруди; при цьому вважається, що співвідношення між нормальними р і дотичними напругами т по всій поверхні ковзання, що відповідає граничному стану основи, підпорядковується залежності.
Де φI і cI — розрахункові значення відповідно до кута внутрішнього тертя та питомого зчеплення ґрунту, що визначаються відповідно до вимог пп. 3.13-3.15 цього розділу (пп. 3.53-3.58 Рук.).
3.297 (3.77). Несуча здатність основ з нескельних ґрунтів визначається на основі теорії граничної рівноваги ґрунтового середовища. При цьому повинні відрізнятися випадки, коли дозволяється застосовувати:
а) аналітичні рішення [у випадках та за вказівками п. 3.78 цієї глави (п. 3.302 Рук.)];
б) графоаналітичні методи з побудовою круглоциліндричних поверхонь ковзання (у випадках та за вказівками п. 3.79 цієї глави (пп. 3.308-3.312 Рук.).)
3.298. Найбільш суворими методами визначення величини несучої здатності є методи, що ґрунтуються на теорії граничної рівноваги сипучого середовища. Поверхні ковзання у разі не задаються довільно, а визначаються результаті рішення системи диференціальних рівнянь граничного рівноваги. Проте суворі аналітичні рішення отримані лише окремих випадків, т. е. для стрічкового фундаменту прицентральному завантаженні вертикальним або похилим навантаженням та круглого фундаменту при центральному завантаженні вертикальним навантаженням. Будь-які інші випадки завантаження, форми фундаменту в плані та характеру основи враховуються в цих рішеннях емпіричними коефіцієнтами, або шляхом використання інженерних методів оцінки несучої спроможності основ.
3.299. При розрахунку несучої здатності основи слід враховувати, що можливі різні схеми втрати стійкості, наприклад, у вигляді плоского зсуву по підошві фундаменту (або нижче її) або за схемою глибинного зсуву по тих чи інших поверхнях ковзання, що обгинає фундамент і масив грунту, що прилягає до нього.
Напрямок зсуву може бути також різним — у бік горизонтальної складової, що рівнодіє всіх сил або у бік дії моменту (у бік, протилежний ексцентриситету).
Параметри елементів поверхонь ковзання можуть бути відомі або задані виходячи з тих чи інших теоретичних передумов і. припущень та уточнені шляхом послідовних спроб розрахунку при пошуку мінімально можливої несучої здатності підстави для обраної схеми втрати стійкості.
3.300. При виборі схеми втрати стійкості слід враховувати характер навантажень та їх рівнодіючої (вертикальність, нахил, ексцентриситет), форму фундаменту (стрічковий, прямокутний та ін.), характер підошви фундаменту (горизонтальність, нахил, наявність зуба та ін.), наявність зв'язків фундаменту з іншими елементами будівлі або споруди, що обмежують можливість втрати стійкості, характеристику основи — вид та властивості ґрунтів, однорідність геологічної будови, наявність та нахил шарів та слабких прошарків, наявність укосів ґрунту поблизу фундаменту та ін.
3.301. Основистрічкового фундаменту слід перевіряти на стійкість лише у напрямі короткої сторони (ширини) фундаменту, а прямокутного, квадратного і круглого — у бік дії моменту чи нахилу равнодействующей (напрями її горизонтальної складової).
При перевірці несучої здатності основи фундаменту слід враховувати, що втрата стійкості може відбуватися за трьома можливими варіантами (залежно від співвідношення вертикальної та горизонтальної складових рівнодіючої, а також величини ексцентриситету):
плоский зсув по підошві;
глибоке зрушення у напрямку горизонтальної складової навантаження;
глибоке зрушення у бік моменту.
Мал. 3.29. Схема визначення наведених розмірів прямокутного фундаменту
Мал. 3.30. Схема визначення наведених розмірів круглого фундаменту
Перевірку стійкості основи окремого фундаменту слід проводити з урахуванням роботи основи всієї споруди в цілому. Наприклад, основу фундаменту будівлі, що примикає до підпірної стінки, слід розраховувати за стійкістю разом із основою підпірної стінки. Призма обвалення у разі може бути орієнтовно обмежена поверхнею ABC (рис. 3.31).
3.302 (3.78). Несучу здатність основ Ф для вертикальної складової навантаження допускається визначати із застосуванням аналітичних рішень, якщо основа складена нескальними однорідними ґрунтами, що знаходяться в стабілізованому стані, і фундаменти мають плоску підошву, а привантаження з різних боків фундаменту відрізняється за величиною не більше ніж на 25%, користуючись формулою:
де - позначення ті ж, що і у формулі (3.88) (23);