каныое, бетон фундамента - марки М200, арматура--?; горячекатаная сталь класса A-II. Нагрузки, передаваемые на фундамент, приведены в табл. 6.4.
ТАБЛИЦА 6.4, К ПРИМЕРУ 6.4 .
Рис. 6.21. К определению прочности опорного уширения фундамента
p=NIA, (6.96)
здесь л/-" расчетная, нагрузка на фундамент;
==0.75(/-.g/(. r?) .; (6.97)
„ Ртах Pmin f з а\ .г. qq\
При . центральной нагрузке в формулу (6,92) вместо уя+м следует подставлять г/я-
пример 6.4. Рассчитать буробтониый фундамент (рис. 6.22), предназначенный под колонну "сечением 80x60 см. Сопряжение колонны с фундаментом ста-
Нор.мальная сила и момент
При пос-
Прн кратковременной нагрузке
тоянной нагрузке
снеговой
от мостового крана
Нормативные:
N. кН
М, кН-м Расчетнь[е (для расчета оснований по деформацитм с V-/~ = 1).
N, кН
М, кН м Расчет-1ые (для расчета конструкций на прочность с по СНиП П-6-74):
N. кН
М. кН-м
1727 -f 100
200 +285
683 ±583
1727 -flOO
1900 +110
200 +285
280 +400
683 ±583
820 ±700
Основанием фундаментов служит супясь, имеющая следующие характеристики: плотность р=1,68 т/м; угол внутреннего трения ф=24°, удельное сцепление с = 18 кПа, модуль деформации £=44,3 МПа.
Решение. На первом этапе расчет выполняем как при центральном загружении, Определяем предварительную площадь подошвы буробетонного фундамента
А = N/{R - Vftj) = 2610/(350 -~ 20.3) = 8,69 м и диаметр опорного уширения
£/ = -р/"4Л/Я = У4-8,69/3,14 =3,3 м.
Расчетное сопротивление грунта основания R~ = 602 кПа.
Проверяем полученные размеры подошвы. Определяем расчетную нагрузку на уровне подошвы фундамента. Для этого сначала находим предваритель-нь[й вес фундамента. Условно задаемся, что буро-бетонный фундамент имеет цилиндрическую форму (без опорного уширения) с условным диаметром подошвы, равным половине диаметра уширения. Принимаем d=l,6 м, откуда условная площадь подошвы л =2,01 м. Высоту фундамента принимаем с учетом пяты ft = 3-t-l=4 м. Суммарная нагрузка, включая вес фундамента,
/V = Л/ + Ahy= 2610 + 2,01.4-24 = 2798 кН. Среднее давление
p = iV7A = 2798/8,69 =321 кПа < /? = 602 кПа.
Производим вторую подстановку. Определяем предварительную площадь подошвы
d = N/{R - yhj) = 2798/(602 - 20.3) = 5 и диаметр опорного уширения
d = УА/п = 4.5/3,14 = 2,62 м.
Принимаем предварительно rf=2.5 м, л =4,91 м.. Расчетное сопротивление основания 7 = 596 кПа,
Проверяем принятые размерь[ лодошвы, прини- мая прежнюю нагрузку на уровне подошвы. ушире-. ния. Тогда среднее давление
Ро = N/A = 2798/4,91 = 552 кПа < R = 586 кПа, -
что удовлетворяет данному условию. Таким образо.м, диаметр опорного уширения принимаем 2,5 м.
Далее определяем размеры фундамента (рис. 6.22) и фактический вес фундамента:
G = Vy.
Общий объем фундамента V находим как сумму объемов верхней цилиндрической части, сферической., части уширения, конической части уширения и нижней цилиндрической части:
v=v + v + v + v.
6.3. Расчет, буробетонных-фундаментов
где объем верхней цилиндрической части
V = яг- ft =3,14.0,652.-2,3 =3,05 мз; tit
объем сферической части уширенчя
У =ysft (3/-2 + Зг2 4./г2уб = 3,14.0,7 (3.1,25= +
+ З.О.бб + 0,72)/6 = 2,36 м-
Рис. 6.22. Размеры буробетоннго фундамента
, то
2500
объем конической части уширения
V =7ih ff? + rr +г2\.3=3,14.0,2 (1,252 + с с \ I и
+ 1,25-0,5 +0,52)/3= 0,51 мз; объем нижней цилиндрической части
да ft =3.14.0.52.1,3 = 1,02 мз.
Тогда общий объем фундамента
V =3,05+ 2,36 +0,51 + 1,02 = 6,9 мз
и фактический вес
0 = 6,9-2,4= 166 КН.
Фактический вес фундамента отличается от ранее определенного ориентировочного веса незначительно.
Осадку фундамента находим как для условного фундамента на естественном основании методом послойного суммирования. Диаметр условного фундамента определяем из выражения
=0,4-2,74= 1,1 м. Коэффициент а для круглых в плане фундаментов при относительной глубине яг=г/г = =0,3; 1,6; 2,4; 3,2; 4 равен соответственно 0,756; 0,390; 0,214; 0,130; 0,087.
Дополнительное (к природному) давление на
грунт по подошве условного фундамента р=р-•
-zeo 460-16,8-4,5 = 383 кПа. Дополнительное напряжение в грунте на относятельной глубине т=4 определяется по формуле
а =ар,
0,087-384 = 33.4 кПа
Природное напряжение в грунте на этой глубине = у (тй!72+ ftj)= 16.8 (.4.2.74/2+ 4,5) = 168 кПа
0,2о = 0,2.1б8 = 33,6 КПа в. р = 33,4 кПа, что удовлетворяе!: данному услошю.
Осадка фундамента
0,8-1,1 / 384
+ 82 + 50 +
44 300 33 \
+ 290 + 150 +
= 0,0155 м< 8 = 0,15 и.
На втором этапе расчета проверяем заданные размеры буробетонного фундамента с учегом действующего момента. Из вырансений (6.80)-(6.81) определяем коэффициенты равномерного и неравномерного сжатия: . . ,
Са = (552 - 16,8.3)/0,0155 = 32 400 кН/ы»;
с = 2,68.32 400 = 86 800 кН/м.
Коэффициент постели, учитывающий возникновение сил трения по подошве, принимается равным 0,7со=0,7.32 400=22 700 кН/м Место приложения этих сил определяем из выражения (6,83)
йт; = (4.91-3 + 0,79.4.5)/(4,91 + 0.79) = 3,24 ы.
Момент инерции подошвы фундамента относительно центральной оси
/ = 3.14.2,5764 = 1,92 м«.
Полученные данные подставляем в уравнениа (6.86)-(6.88):
Полученные значения подставляем в выражение (6.85):
i = 875-354 000/(354 000-3 330 ООО - 9Ю 000) =
. = 1,42.10-.......
Положение оси вращения фундамента будет; Zo = 980 000/354 ООО = 2,77 м.
Краевые давления по подошве фундамента определяем по формуле (6.84):
р = 2798/4,91 + 86 800.1,42.10~.2,5/2 = 706 кПа,
что составляет примерно 1,2/?= 1,2.586 =703 кПа;
Р- = 2798/4,91 - 86 800-1.42.10-.2,5/2 =
= 397 кПа. что > 0.
Прочность опорного уширения проверяем согласно методике, изложенной в п. 6.3.2. Для расчета выбираем основное сочетание расчетных нагрузок (по-стояннаяЧ-снеговая-Ьот мостового крана): 1900-Ь280-Ь 4-820=3000 кН (см. табл. 6.4).
Ширину рассматриваемого сечения определяем по формуле (6.91)
6 = М1.о.65 = 1.02 м. 2
Площадь наиболее нагруженной часта подошвы уширения, от которой определяем момент в рассматриваемом сечении, находим из выражения (6.93);
3,14 4
(1.252 - 0,65*) 0,9
Расстояние от боковой грани цилиндрической части фундамента до центра тяжести эпюры давления под подошвой уширения в пределах площади Aj от
действия только вертикальной силы и среднее давление в пределах указанной площади, вычисляем соответственно по формулам (6.95) и (6.96):
0,6 (1.253 -0,653)/(1,252 - 0,652) о,65 = 0,23 м;
= 3000/4,91 = 611 кПа;
от действия только внешнего момента -> по формулам (6.97) и (6.98):
: 0,75 (1,25* - 0,65)/(1,25» - 0,65) -0,65 =
0,36 м;
3,14 706 - 397
6-0,9 2-1,25
(1,253-0,65) == 121 кПа,
Эти же параметры, но от совместного действия вертикальной силы и момента [формула (6.94)] будут:
,0.,, „ = 611 + 121 = 732 кПа;
N+m" (611-0,23 + 121.0,36)/732 = 0,25 м.
Момент в рассматриваемом сечении от действия реактивного давления на плонцади А определяется
по формуле (6.92):
Л1 = 732-0,9-0,25 = 166 кН-м.
Высоту опорного уширения находим из выражения (6.90):
3,5-166 650.1,02
: 0,92 м,
что практически не отличается от фактической высоты уширения, равной 0,7-1-0,2=0,9 м.
Таким образом, определенные размеры буробетонного фундамента удовлетворяют заданным условиям.
6а расчет с
0.4.1. Общие положения
Фундаменты с анкерами в нескальных грунтах применяются при действии значительных моментных нагрузок (крановых, ветровых и т. п.) в том случае, если эксцентриситет приложения нагрузки, вычисленный на уровне подошвы фундамента, превышает 0,2 размера подошвы в плоскости действия моментной нагрузки. Необходимость применения таких фундаментов в каждом конкретном случае обосновывается технико-экономическим сравнением с другими фундаментами: на естественном основании, свайными и др.
В качестве анкеров используются сваи трения, жестко связанные с телом фундамента. Воспринимая выдергивающие, а при знакопеременных моментных нагрузках и вдавливающие усилия, они трансформируют эпюру контактных напряжений, распределяя их более равномерно в плоскости действия моментной нагрузки, чем идентичные фундаменты без анкеров; кроме того, они уменьшают крен и отрыв подошвы. Применение таких фундаментов целесообразно в твердых, полутвердых, тугопластичных связных грунтах и в плотных, средней плотности несвязных грунтах с модулем деформации, превышающим 10 МПа.
Размеры подошвы фундаментов с анкерами определяются по сочетанию нагрузок, в ко-
тором действует максимальное вертикальное усилие. Параметры анкеров назначаются исходя из расчета по сочетанию усилий, в.котором действует максимальный момент или минимальная вертикальная сила. Анкеры следует располагать симметрично в плоскости действия моментной нагрузки на расстоянии от наружной грани фундамента, равном размеру поперечного сечения анкера d; в один или два ряда у каждой грани. Расстояние между отдельными анкерами в ряду должно быть не менее (4-5) d. Глубина заложения подошвы фундамента с анкерами принимается такая же, как и для обычного фундамента мелкого за-лозкения на естественном основании. Тем самым удается избежать повышения массы фундамента за счет увеличения глубины его заложения при значительных моментных нагрузках.
В соответствии с принятой моделью основания для характеристики его жесткости при повороте фундамента в расчет вводится коэффициент неравномерного сжатия с, имеющий размерность Н/м и вычисляемый по формуле
cOiazE, (6,99)
коэффициенты, определяемые
где а,, аз 6,23 н 6.24.
по рис.
1 1,5 Z 2,5 J 7?759
Рис. 6.23. К определению коэффициента: «г
Рис. 6.24. К определению коэффициента аз
Расчетные сочетания нагрузок на фунда мент рассматриваются те же, что ив п. 6 ЗД.
Для характеристики работы анкеров й фундаментах используются параметры подат-
