Расчет оснований по несущей способности

Расчет оснований по несущей способности производят исходя из условия

,

(84)

где F - расчетная нагрузка на основание, кН, определяемая для расчета по первой группе предельных состояний;

F_u - сила предельного сопротивления основания, кН;

g_с - коэффициент условий работы, принимаемый:

g_n - коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,2; 1,15 и 1,10 соответственно для сооружений I, II и III уровней ответственности.

Примечание - В случае неоднородных грунтов средневзвешенное значение g_с принимают в пределах толщины b₁ + 0,1b (но не более 0,5b) под подошвой фундамента, где b - сторона фундамента, м, в направлении которой предполагается потеря устойчивости, а b₁=4 м.

Вертикальная составляющая силы предельного сопротивления N_u, кН, основания, сложенного дисперсными грунтами в стабилизированном состоянии, определятся по формуле (85), если фундамент имеет плоскую подошву и грунты основания ниже подошвы однородны до глубины не менее ее ширины, а в случае различной вертикальной пригрузки с разных сторон фундамента интенсивность большей из них не превышает 0,5R (R - расчетное сопротивление грунта основания)

где b¢ и l¢ - соответственно приведенные ширина и длина фундамента, м, вычисляемые по формулам:

здесь e_b и e_l - соответственно эксцентриситеты приложения равнодействующей нагрузок в направлении поперечной и продольной осей фундамента, м, при этом буквой b обозначена сторона фундамента, в направлении которой предполагается потеря устойчивости основания;

N_g, N_q, N_c - безразмерные коэффициенты несущей способности, определяемые по таблице 47 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта φ_I и угла наклона к вертикали d равнодействующей внешней нагрузки на основание F в уровне подошвы фундамента;

g_I и g¢_I - расчетные значения удельного веса грунтов, кН/м³, находящихся в пределах возможной призмы выпирания соответственно ниже и выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяют с учетом взвешивающего действия воды для грунтов, находящихся выше водоупора);

c_I - расчетное значение удельного сцепления грунта, кПа;

d - глубина заложения фундамента, м (в случае неодинаковой вертикальной пригрузки с разных сторон фундамента принимают значение d, соответствующее наименьшей пригрузке, например, со стороны подвала);

x_g, x_q, x_c - коэффициенты формы фундамента, определяемые по формулам:

здесь η = l / b;

l и b - соответственно длина и ширина подошвы фундамента, м, принимаемые в случае внецентренного приложения равнодействующей нагрузки равными приведенным значениям l¢ и b¢, определяемым по формулам (86).

Если η = l / b < 1, в формулах (87) следует принимать η = 1.

Таблица 47

φI, град.		Коэффициенты несущей способности Ng, Nq и Nc при углах наклона к вертикали равнодействующей внешней нагрузки d, град., равных
	Ng Nq Nc	1,00 5,14	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	Ng Nq Nc	0,20 1,57 6,49		d’= =4,9	-	-	-	-	-	-	-
	Ng Nq Nc	0,60 2,47 8,34	0,42 2,16 6,57		d’= =9,8	-	-	-	-	-	-
	Ng Nq Nc	1,35 3,94 10,98	1,02 3,45 9,13	0,61 2,84 6,88		d’= =14,5	-	-	-	-	-
	Ng Nq Nc	2,88 6,40 14,84	2,18 5,56 12,53	1,47 4,64 10,02	0,82 3,64 7,26		d’= =18,9	-	-	. -	-
	Ng Nq Nc	5,87 10,66 20,72	4,50 9,17 17,53	3,18 7,65 14,26	2,00 6,13 10,99	1,05 4,58 7,68		d’= =22,9	-	-	-
	Ng Nq Nc	12,39 18,40 30,14	9,43 15,63 25,34	6,72 12,94 20,68	4,44 10,37 16,23	2,63 7,96 12,05	1,29 5,67 8,09		d’= =26,5	-	-
	Ng Nq Nc	27,50 33,30 46,12	20,58 27,86 38,36	14,63 22,77 31,09	9,79 18,12 24,45	6,08 13,94 18,48	3,38 10,24 13,19		d’= =29,8	-	-
	Ng Nq Nc	66,01 64,19 75,31	48,30 52,71 61,63	33,84 42,37 49,31	22,56 33,26 38,45	14,18 25,39 29,07	8,26 18,70 21,10	4,30 13,11 14,43		d’= =32,7	-
	Ng Nq Nc	177,6 134,8 133,8	126,1 108,2 107,2	86,20 85,16 84,16	56,50 65,58 64,58	32,26 49,26 48,26	20,73 35,93 34,93	11,26 25,24 24,24	5,45 16,82 15,82		d’=35,2
Примечания   1 При промежуточных значениях φI и d коэффициенты Ng, Nq и Nc допускается определять интерполяцией.   2 В фигурных скобках приведены значения коэффициентов несущей способности, соответствующие предельному значению угла наклона нагрузки d’.

Угол наклона к вертикали равнодействующей внешней нагрузки на основание определяют из условия

где F_h и F_v - соответственно горизонтальная и вертикальная составляющие внешней нагрузки F на основание в уровне подошвы фундамента, кН.

Расчет по формуле (85) допускается выполнять, если соблюдается условие

Примечания

1 При использовании формулы (85) в случае неодинаковой пригрузки с разных сторон фундамента в составе горизонтальных нагрузок следует учитывать активное давление грунта.

2 Если условие (88) не выполняется, следует производить расчет фундамента на сдвиг по подошве из условия (90).

3 При соотношении сторон фундамента η >5 фундамент рассматривается как ленточный и коэффициенты x_g, x_q и x_c принимают равными единице.

Расчет фундамента на сдвиг по подошве производят исходя из условия

где ΣF_s,a и ΣF_s,r - суммы проекций на плоскость скольжения соответственно расчетных сдвигающих и удерживающих сил, кН, определяемых с учетом активного и пассивного давлений грунта на боковые грани фундамента, коэффициента трения подошвы фундамента по грунту, а также силы гидростатического противодавления (при уровне подземных вод выше подошвы фундамента);

g_c и g_n - то же, что и в формуле (84).

Подробно расчет фундамента на сдвиг по подошве рассмотрен в пособии по проектированию подпорных стен и стен подвалов [11], пример расчета также приведен в методических указаниях по расчету подпорной стены [20].

Контрольные вопросы для самоподготовки.

1. По какому условию производят расчет оснований по первой группе предельных состояний?

2. Как вычисляется вертикальная составляющая силы предельного сопротивления основания?

3. В каких случаях производят расчет фундаментов на сдвиг по подошве?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация.

2. ГОСТ 22733-2002 Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности.

3. ГОСТ Р 52085-2003 Опалубка. Общие технические условия.

4. СП 50-101-2004 Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений. М.: ФГУП ЦПП, 2005.

5. СП 50-102-2003 Проектирование и устройство свайных фундаментов. М.: ФГУП ЦПП, 2004.

6. СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии. Госстрой СССР - М:ЦИТП, 1986.

7. СП 52-101-2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. М.: ГУП "НИИЖБ", ФГУП ЦПП, 2004.

8. СНиП 23-01-99* Строительная климатология. М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 2003.

9. Основания и фундаменты в дорожном строительстве: Учебное пособие / Г.Н. Голубь, Д.С. Дехтерев, С.А. Тумаков, А.А. Шмидт. – Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2007.

10. Пособие по производству работ при устройстве оснований и фундаментов (к СНиП 3.02.01-83) / НИИОСП им. Н.М.Герсеванова Госстроя СССР. - М.: Стройиздат, 1986.

11. Проектирование подпорных стен и стен подвалов/Пособие к СНиП 2.09.03-85 «Сооружение промышленных предприятий». – М.: Стройиздат, 1990.

12. Пособие по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений (к СНиП 2.03.01-84 и СНиП 2.02.01-83)/ЦНИИпромзданий - М.: "Стройиздат", 1990.

13. Штаерман И. Я. Контактная задача теории упругости. М.: Гостехиздат, 1949.

14. Цытович Н.А. Механика грунтов. М.: Госстройиздат, 1963.

15. Полищук А.И. Основы проектирования и устройства фундаментов реконструируемых зданий. – Нортхэмптон:STT; Томск: STT, 2004.

16. Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов: (Основы теории и примеры расчета): Учеб. пособие для вузов. – М.: Стройиздат, 1990.

17. Трепененков Р.И. Альбом чертежей конструкций и деталей промышленных зданий: Учеб. пособие для вузов. – М.: Стройиздат, 1980.

18. Шерешевский И.А. Жилые здания. Конструктивные системы и элементы для индустриального строительства: Пособие для учеб. проект. – М.: «Архитектура-С», 2005.

19. Маклакова Т.Г., Нанасова СМ. Конструкции гражданских зданий: Учебник. - М.: Издательство АСВ, 2000.

20. Расчет подпорной стены: Методические указания к выполнению расчетно-графического задания по дисциплине «Механика грунтов, основания и фундаменты»/Сост.: С.А. Тумаков, Д.С. Дехтерев, Г.Н. Голубь; ЯГТУ. - Ярославль, 2005. - 31 с.