Ограничения по форме эпюры давлений по подошве фундамента

При расчете внецентренно нагруженных фундаментов эпюры давлений могут быть трапециевидные и треугольные, в том числе укороченной длины, обозначающие краевой отрыв подошвы фундамента от грунта при эксцентриситете равнодействующей е более l/6 (рисунок 41).

Современные нормы проектирования оснований фундаментов устанавливают ограничения по форме эпюры давлений по подошве фундаментов или, что одно и тоже, по размеру эксцентриситета равнодействующей.

Для фундаментов колонн зданий, оборудованных мостовыми кранами грузоподьемностью 75 т и выше, а также для фундаментов колонн открытых крановых эстакад при кранах грузоподъемностью свыше 15 т, для сооружений башенного типа (труб, домен и других), а также для всех видов сооружений при расчетном сопротивлении грунта основания R <150 кПа размеры фундаментов рекомендуется назначать такими, чтобы эпюра давлений была трапециевидной, с отношением краевых давлений р_min / р_max ³ 0,25 или эксцентриситете нагрузки е £ l/10.

В остальных случаях для фундаментов зданий с мостовыми кранами допускается треугольная эпюра с эксцентриситетом равнодействующей е, равным l/6.

Для фундаментов бескрановых зданий и производственных зданий с подвесным транспортным оборудованием допускается треугольная эпюра давлений с нулевой ординатой на расстоянии не более 1/4 длины подошвы фундамента, что соответствует эксцентриситету равнодействующей е не более l/4.

Требования, ограничивающие допустимый эксцентриситет, относятся к любым основным сочетаниям нагрузок.

При значительных моментных нагрузках с целью уменьшения краевых давлений, а также удовлетворения условию отсутствия отрыва подошвы фундамента от грунта основания, рекомендуется применение фундаментов с анкерами или свайных фундаментов. Например, для относительно легких стальных каркасов производственных зданий одно из сочетаний нагрузок и воздействий, учитывающее температурное климатическое воздействие Δt = - 48,4 °С, приводит к значительным эксцентриситетам равнодействующей вертикальной силы. В результате, для удовлетворения условию отсутствия отрыва подошвы фундамента от грунта основания, приходится значительно развивать подошву фундамента. Свайный же или анкерный фундаменты для этого грузового состояния получаются значительно компактнее и, возможно, экономичней. На рисунке 42 показаны два варианта отдельно стоящего фундамента мелкого заложения и свайного фундамента, рассчитанные на подобное загружение при одинаковых грунтовых условиях и при реакциях, приведенных к обрезу фундамента: N_oII=110 кН; M_oII=140 кНм; Q_oII=25кН; N_oI=120 кН; M_oI=154 кНм; Q_oI=27 кН. Технико-экономическое сравнение этих фундаментов показало, что предпочтительным по приведенным затратам и расходу материалов оказался второй вариант.

При наличии на полах сплошной равномерно распределенной нагрузки интенсивностью q (см. п. 1.5), краевые и средние эпюры давления по подошве следует увеличивать на нагрузку q (см. рисунок 41).

Если нагрузка на полы расположена лишь с одной стороны фундамента, она учитывается как полосовая.

При действии местной (полосовой) равномерно распределенной нагрузки интенсивностью q в виде полосы шириной b₀ (рисунок 43) средние давления на грунт под подошвой фундамента, а также краевые давления должны быть увеличены на k_qq, где коэффициент изменения в толще грунта давления от нагрузки на полы k_q принимается по таблице 40 в зависимости от отношений z / b₀ и y / b₀, в которых z и y - координаты точек, расположенных по вертикали, проходящей через рассматриваемую точку на подошве фундамента.

Таблица 40

z / b0	Коэффициент kq изменения давления в толще грунта от полосовой нагрузи в зависимости от y / b0
		0,15	0,25	0,35	0,5	0,75		1,5
					0,5
0,15	0,99	0,98	0,97	0,91	0,5	0,03
0,25	0,96	0,94	0,91	0,81	0,5	0,09	0,02
0,35	0,91	0,89	0,83	0,73	0,49	0,15	0,04	0,01
0,5	0,82	0,81	0,73	0,65	0,48	0,22	0,08	0,02
0,75	0,67	0,65	0,61	0,55	0,45	0,26	0,15	0,05	0,02
	0,54	0,53	0,51	0,47	0,41	0,29	0,19	0,07	0,03
1,25	0,46	0,45	0,44	0,4	0,37	0,27	0,2	0,10	0,04
1,5	0,40	0,39	0,38	0,35	0,33	0,27	0,21	0,11	0,06
1,75	0,35	0,34	0,34	0,32	0,3	0,25	0,21	0,13	0,07
	0,31	0,3	0,29	0,29	0,28	0,24	0,2	0,13	0,08
2,5	0,24	0,24	0,24	0,24	0,23	0,22	0,19	0,14	0,09
	0,21	0,21	0,21	0,2	0,2	0,18	0,17	0,13	0,1
	0,16	0,16	0,16	0,15	0,15	0,14	0,14	0,12	0,11
	0,13	0,13	0,13	0,13	0,12	0,12	0,12	0,11	0,1

При действии местной равномерно нагрузки интенсивностью q распределенной по прямоугольной площади, например, для фундаментов расположенных в углу здания, дополнительные давления на грунт под подошвой фундамента следует определять по методу угловых точек (см. п. 3.5).

Пример 7.Определение давлений по подошве фундаментов от полосовой нагрузки на полах (см. рисунок 44). Фундаменты шириной b=2 м заглублены от пола помещения на d=2 м; нагрузка на полах интенсивностью q =50 кПа равномерно распределена по полосе шириной b₀=4 м. Полоса удалена от оси фундамента на L=3 м (считая от оси полосы).

Решение.Подсчет давлений выполним для трех точек подошвы фундамента:

1) для наиболее удаленной от полосовой нагрузки краевой точки, находящейся на расстоянии от оси полосы, равном y₁ = L + b / 2;

2) для осевой точки y₂ = L;

3) для наиболее близкой краевой точки y₃ = L - b / 2.

Давление в указанных точках находим для глубины z, равной глубине заложения фундамента z = d.

Давления определяются через коэффициент k_q, найденный по таблице 40.

Подсчет приведен в таблице 41.

Таблица 41

№ точки	y, м	y / b0	При z / b0=0,5
kq	kq×q, кПа
	L + b / 2=4		0,08
	L =3	0,75	0,22
	L - b / 2=2	0,5	0,48

7.3. Расчетные сопротивления грунтов оснований R₀

Для предварительного определения размеров подошвы фундаментов используются расчетные сопротивления грунтов основания R₀. Для некоторых видов грунта основания расчетные сопротивления R₀ приведены в таблицах 42, 43.

Таблица 42 Расчетные сопротивления R₀ песков

Пески	Значения R0, кПа, в зависимости от плотности сложения песков
плотные	средней плотности
Крупные
Средней крупности
Мелкие:
малой степени водонасыщения
средней степени водонасыщения и насыщенные водой
Пылеватые:
малой степени водонасыщения
средней степени водонасыщения
насыщенные водой

Таблица 43 Расчетные сопротивления R₀ глинистых (непросадочных) грунтов

Глинистые грунты	Коэффициент пористости е	Значения R0, кПа, при показателе текучести грунта
IL = 0	IL = 1
Супеси	0,5
	0,7
	0,5
Суглинки	0,7
	1,0
	0,5
Глины	0,6
	0,8
	1,1

Для грунтов с промежуточными значениями е и I_L значения R₀ определяются интерполяцией.

Значениями R₀ допускается пользоваться для окончательного назначения размеров фундаментов сооружений III уровня ответственности, если основание сложено горизонтальными (уклон не более 0,1), выдержанными по толщине слоями грунта, сжимаемость которых не изменяется в пределах глубины, равной двойной ширине наибольшего фундамента, считая от его подошвы.

При использовании значений R₀ для окончательного назначения размеров фундаментов расчетное сопротивление грунта основания R, кПа, определяется по формулам:

при d £ 2 м

R = R0[1 + k1(b – b0)/b0] ´ (d + d0)/2d0 ;

(56)

при d > 2 м

R = R0[1 + k1(b – b0)/b0] + k2g /II (d - d0),

(57)

где b и d – соответственно ширина и глубина заложения проектируемого фундамента, м;

d₀ = 2 м; b₀ = 1 м;

g^/_II – расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м³;

k₁ – коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, кроме пылеватых песков, k₁ = 0,125, пылеватыми песками, супесями, суглинками и глинами k₁ = 0,05;

k₂ – коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, k₂ = 0,25, супесями и суглинками k₂ = 0,2 и глинами k₂ = 0,15.

Примечание. Для сооружений с подвалом шириной В = 20 м и глубиной d_b ³ 2 м учитываемая в расчете глубина заложения наружных и внутренних фундаментов принимается равной: d = d₁ + 2 м [здесь d₁ – приведенная глубина заложения фундамента, определяемая по формуле (16)]. При В > 20 м принимается d = d₁.