При возможном сдвиге по кругло-цилиндрической поверхности

Схема фундамента и геологический разрез показаны на рис. 34. Грунтовые условия представлены напластованиями суглинков (слои 1 - 2), подстилаемых глиной; характеристики грунтов: 1-й слой кПа; 2-й слой кПа. Удельный вес суглинков кН/м³. Расчетные, значения прочностных характеристик на контакте суглинка и глины, определенные испытаниями методом «плашек» - кПа.

Контактная поверхность суглинков и глин наклонена к горизонту под углом .Грунт обратной засыпки - суглинок с характеристиками: кПа; кН/м³.

Размеры фундамента 2,4´2,4 м определены расчетом по деформациям. Высота фундамента 1 м, глубина заложения фундамента от поверхнос­ти планировки 4,4 м.

При эксплуатации здания усилия, действующие на основание фундамента: вертикальная составляющая нагрузки - 2000 кН; горизонтальная составляющая нагрузки - 60 кН; момент - 150 кН·м (без учета давления гру­нта на стену подвала).

В период строительства по окончании нулевого цикла вертикальная нагрузка на основание фундамента равна 540 кН.

Расчетная нагрузка на прилегающей к зданию территории кПа. Коэффициенты условий работы и надежности по назначению приняты по п. 2.262 (2.58) и 2.285 - .

Поскольку в данном случае в связи с опиранием колонны на перекрытие имеется фиксированный центр вращения (т. 0), расчет выполняем по кругло-цилиндрической поверхности скольжения.

Расчет производим для поперечного сечения по оси колонн. При этом учитываем горизонтальное давление грунта, передаваемое через панели на колонны с участка в промежутке между фундаментами. Воздействие грунта и нагрузки на поверхности земли (с наружной стороны здания) на участке по ширине фундамента учитывается в расчете (который ведем на 1 м ширины фундамента) непосредственно.

Определяем боковое давление грунта на панели (по характеристикам обратной засыпки) на уровне поверхности грунта и на уровне обреза фун­дамента, пользуясь указаниями СНиП II-55-79,

=30 tg² (45°-15°/2)-2·7 tg (45°-15°/2)=6,91 кПа;

=17,1·3,4 tg²(45⁰-15°/2)+6,91=41,11 кПа.

Равнодействующая горизонтального активного давления грунта , передаваемого на колонны с участка в промежутке между фундаментами шириной b=6-2,4-3,6 м и высотой (до обреза фундамента) H=3,4 равна: =(6,91+41,11)·3,4·3,6/2=294 кН.

Определяем расстояние у от обреза фундамента до точки приложения равнодействующей активного давления =3,4·(41,11 +2·6,91)/(3(41,11 + +6,91))=1,3м.

Принимая жесткую заделку на уровне подошвы фундамента и шарнир на уровне низа перекрытия, получим усилия, передаваемые на основание фундамента от силы ,M=238,4 кН·м; =195,4 кН.

Суммарные усилия на уровне подошвы фундамента в период эксплуатации =2000кН; =195,4 +60=255,4 кН; =150 +238,4=388,4 кН·м.

Равнодействующая и угол ее наклона к вертикали F= =2016 кН; (255,4/2000)»7,3°.

На 1 м ширины фундамента приходится нагрузка 2016/2,4=840 кН.

Эксцентриситет равнодействующей на уровне подошвы фундамента е=388,4/2000 0,194 м.

В период строительства - по окончании нулевого цикла =540кН; =195,4 кН; M=211,4 кН·м.

Равнодействующая и угол ее наклона к вертикали» »574 кН; (195,4/540)»20°; на один метр ширины фундамента приходится нагрузка 574/2,4=240 кН.

Эксцентриситет равнодействующей на уровне подошвы фунда­мента е=238,4/540=0,441 м.

Опасными будут, очевидно, поверхности (см. рис. 34), проходящие через край подошвы фундамента (поверхность /) и по контакту суглинков с глинами (поверхность 2). Разбиваем отсеки грунтового массива, ограниче­нные этими поверхностями, вертикальными линиями на элементы.

Величины эксцентриситетов показывают, что равнодействующие наг­рузки от сооружения как в период строительства, так и в период эксплуатации не выходят из пределов элемента 7.

Углы между направлениями равнодействующей F и нормалями к основанию элемента 7 составят:

в период эксплуатации =7,3° +2°=9,3°; =7,3° +7°=14,3°;

в период строительства =20° +2°=22°; =20° +7°=27°.

Для каждой поверхности наиболее опасным будет такое сочетание наг­рузок, при котором значение будет наибольшим (с учетом знака).

Это выражение имеет значения:

для кривой 1:

в период строительства - 240 (sin 22°-cos 22° tg 26°)=—18,62;

в период эксплуатации - 840 (sin 9,3°-cos 9,3° tg 26°)=-268,56;

для кривой 2:

в период строительства - 240 (sin 27°-cos 27° tg 6,6°)=84,2;

в период эксплуатации - 840 (sin 14,3°-cos 14,3° tg 6,6°)=113,3.

Из этого следует, что расчет на сдвиг по кривой 1 следует произвести на сочетание нагрузок периода строительства, а по кривой 2 - периода эксплуатации.

Вычисление весов элементов производится аналогично примеру при возможном сдвиге по плоской поверхности. При этом вес грунта в элеме­нте под подошвой фундамента относится к элементу отсека грунтового массива, а вес грунта над обрезом фундамента включен в силу F.

Таблица 78

№ эле­мента	ci, кПа	ji, град	bi, м	ai, град	gi, кН	tgj¢i	gi tgj¢i	bic¢i	gi tgj¢i +bic¢i	tg ai	tg a´ ´tgj¢i	1 +tg a ´tgj¢i	cosai	(1 +tg atgj¢i)´cosai	(gi tg j¢i +bi c¢i)/[(1 +tg ai tg j¢i)´ cosai]	sinai	gisinai
			0,4		19,56	0,306	5,99	7,2	13,19	5,15	1,57	2,57	0,19	0,49	26,86	0,98	19,21
			0,55		42,5	0,306		9,9	22,9	1,73	0,53	1,53	0,5	0,77	29,95	0,87	36,81
			0,6		55,8	0,306	17,07	10,8	27,87	1,24	0,38	1,38	0,63	0,87	32,15	0,78	43,36
			0,85		90,53	0,445	40,29	12,75	53,04	0,87	0,39	1,39	0,76	1,05	50,66	0,66	59,39
					117,75	0,445	52,4		67,4	0,55	0,25	1,25	0,88	1,09	61,78	0,49	57,11
			0,8		94,52	0,105	9,92	8,8	18,72	0,12	0,01	1,01	0,99	1,01	18,61	0,12	11,53
			2.4			0,105	6,51	26,4	32,91	0,12	0,01	1,01	0,99	1,01	32,71	0,12	7,56
				-15	37,3	0,445	16,6		31,6	-0,27	-0,12	0,88	0,97	0,85	37,13	-0,26	-9,66
			1,1	-27	32,62	0,445	14,52	16,5	31,02	-0,51	-0,23	0,77	0,89	0,69	45,02	-0,45	-14,81
			0,7	-37	14,14	0,306	4,32	12,6	16,92	-0,75	-0,23	0,77	0,8	0,62	27,51	-0,6	-8,51
			0,7	-47	6,26	0,306	1,91	12,6	14,51	-1,07	-0,33	0,67	0,68	0,46	31,68	-9,73	-4,58
														å=394,06	å=197,41
	-		-	14,3		0,11	88,2	-	88,2	0,26	0,03	1,03	0,97		88,64	0,25	208,32
														å=482,70	å=405,73

Примечание. В последней строке вместо соответственно принимаются .

В табл. 78 приводятся вычисления для кривой 2. Подставляя результаты вычислений из этой таблицы в условие (114), получаем 394,06 +88,64-197,41 -208,32=76,97 кН>0; условие устойчивости соблюдается.

Так как в этом случае при =14,3°>=6,6°,определяем силу преде­льного сопротивления основания, которая в результате расчетов с подстановкой вместо и используя данные последней строки табл. 78, получаем =1784,7 кН.

Проверяем условие (92(11)) F'=840 кН<1784,7·0,9/1,15=1396,7 кН.

Несущая способность для периода эксплуатации обеспечена. В результате аналогичного расчета по кривой 1 получено условие устойчивости 157,65-160,3 +97,62-90=4,97 кН/м > 0.

Условие устойчивости удовлетворяется. Определение силы Fu не требуется, так как в этом случае .

Последний расчет показывает, что по окончании строительства подвала допускается засыпка пазух котлована и размещение на поверхности не­обходимых полезных нагрузок.

2.288(2.65). Предельное сопротивление основания (однородного ниже подошвы фундамента до глубины не менее 0,75 b), сложенного медленно уплотняющимися водонасыщенными грунтами, допускается определять в предположении (п. 2.267(2.61)) следующим образом.

а) Вертикальную составляющую силы предельного сопротивления основания ленточного фундамента , кН/м (тс/м),- по формуле

(116(21))

где - обозначение то же, что в формуле (97(16)), м;

q- пригрузка с той стороны фундамента, в направлении которой действует горизонтальная составляющая нагрузки, кПа (тс/м²);

- обозначение те же. что и формуле (95 (14)), кПа (тс/м²);

3,14;

- угол (в рад.), определяемый по формуле

(117(22))

здесь - горизонтальная составляющая расчетной нагрузки на 1 м длины фундамента, определяемая с учетом активного давления грунта кН/м (тс/м).

Формулу (116(21)) допускается использовать, если выпол­няется условие

(118(23))

б) Силу предельного сопротивления основания прямоугольного фундамента (при ) при действии на него вертикальной нагрузки допускается определять по формуле (97(16)). Полагая и

Во всех случаях, если на фундамент действуют горизонтальные нагрузки и основание сложено грунтами в нестабилизированном состоянии, сле­дует производить расчет фундамента на сдвиг по подошве.

2.289(2.66). Устойчивость фундаментов на действие сил морозного пу­чения грунтов необходимо проверить, если основание сложено пучинистыми грунтами.