12.1.3. Расчет фундаментов на естественном основании на воздействие горизонтальных деформаций (ч.2)

Б. ПОДАТЛИВЫЕ ФУНДАМЕНТЫ

Различают два типа податливых фундаментов: I — фундаменты, сдвигающиеся по шву скольжения, и II — фундаменты, наклоняющиеся из своей плоскости (рис. 12.3). Фундаменты типа II на сдвиг в плоскости оси стены могут работать как фундаменты типа I.

Рис. 12.3. Податливые фундаменты

Для фундамента типа II выполняется неравенство

d/(2h) > μ,
(12.17)
 

где d и h — соответственно толщина и высота фундаментного блока или панели; μ — коэффициент трения по шву скольжения, принимаемый в зависимости от материала его заполнения [3].

При устройстве скосов обеспечивается местная устойчивость фундаментных блоков или панелей при воздействии бокового давления грунта и снижение опорных изгибающих моментов. Применение блоков со скосами наиболее целесообразно для зданий с поперечными несущими стенами с коротким их шагом при наличии подвала или технического подполья.

Податливые фундаменты типа I при перемещениях грунта, вызванных горизонтальными деформациями, рассчитываются на трение по шву скольжения t't действующее в направлении продольной (или поперечной) оси здания, и трение по шву скольжения примыкающих стен t'tn, действующее в поперечном направлении относительно этих стен.

Общее продольное усилие растяжения или сжатия в любом сечении х пояса податливого фундамента определяется суммой двух компонентов — Nt и Ntn.

Усилие Nt вычисляется по формуле

Nt = γ'c(l – xn,
(12.18)
 

где γ'c –коэффициент условий работы, принимаемый в зависимости от длины отсека:

Длина отсека 2l, м ≤ 10 20 30 40 ≥ 5
γ'c 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5
 

n — вертикальная нормативная нагрузка на уровне шва скольжения.

Усилие Ntn определяется по выражению

,
(12.19)
 

где γ'c1 — коэффициент условий работы, зависящий от числа примыкающих стен на участке l-х:

Число стен или отдельных фундаментов на участке lx 1 2 3 4 ≥5
γ'c1 1 0,9 0,8 0,7 0,6
 

t'tni — сила трения по шву скольжения под i-й примыкающей стеной:

t'tni = μni;
(12.20)
 

m — число примыкающих стен на участке lх.

При расчете ленточных фундаментов, имеющих комбинированную конструктивную схему (когда отметка шва скольжения находится ниже отметки поверхности грунта), к усилиям Nt и Ntn следует добавить усилия Nn и Ng, определяемые по тем же формулам, что и для жестких фундаментов. В этих формулах заглубление фундаментов принимается от планировочной отметки грунта и отметки пола подвала до уровня шва скольжения.

Податливые фундаменты типа II при воздействии горизонтальных перемещений грунта рассчитываются на нагрузки трения по шву скольжения t't в направлении оси здания, бокового давления грунта t'g на наклоняющиеся фундаменты и нагрузки tb, возникающие в элементах пояса под примыкающими стенами от наклона фундамента вследствие эксцентричной передачи на него при этом вертикальной нагрузки.

Перемещение грунта Δl по подошве наклоняющегося фундамента вызывает неравномерное по высоте обжатие грунта (см. рис. 12.3, б). Возникающее при этом давление грунта стремится дополнительно переместить нижнюю часть фундамента в направлении действия горизонтальных деформаций. Этому препятствует слои грунта высотой h2 и сопротивление сдвигу по его подошве. При этом обжатие грунта происходит по треугольнику, максимальная ордината которого на поверхности грунта определяется по формуле

Δl' = Δlh1/h,
(12.21)
 

где h и h1— соответственно высота фундамента и его заглубление со стороны надвигающегося грунта.

У жестких фундаментов призма выпора образуется от подошвы фундамента. Для наклоняющихся фундаментов на уровне подошвы обжатие равно нулю. В практических целях рекомендуется ориентироваться по средней глубине hi = h1/2 и соответствующему этой глубине обжатию грунта Δli = Δl'/2. Для этой глубины по формуле (12.11) следует вычислить предельное обжатие грунта Δgi, а по формуле (12.13) понижающий коэффициент k1. Тогда боковое давление (см. рис. 12.4, б) на 1 м цокольного пояса tg получим по формуле

,
(12.22)
 

где D = tg(45° + φ/2).

Заглубление фундамента h2 со стороны подвала следует проверять на пассивное сопротивление грунта воздействию нижней опорной реакции; при этом может быть учтено сопротивление грунта сдвигу по подошве фундаментов (прочность фундаментной стены должна быть проверена с учетом бокового давления грунта).

Нагрузки tb на 1 м длины пояса определяются по формуле

tbi = nir/h,
(12.23)
 

где r — плечо вертикальных сил, действующих в верхнем и нижнем оголовках наклонившегося фундамента.

Суммарное продольное усилие растяжения или сжатия в любом сечении х цокольного пояса при наклоняющихся фундаментах вычисляется по выражению

N = 0,8(Nt + Ng + Nb);
(12.24)
 
.
(12.25)
 

Пример 12.2. Рассчитать усилия в фундаментном поясе над швом скольжения податливых фундаментов типа I по оси А отсека пятиэтажного дома для условий, приведенных в примере 12.1 (план несущих стен показан на рис. 12.2, а). Коэффициент трения по шву скольжения μ = 0,3.

Решение. Рассчитываем усилия без учета искривления основания. Вычисляем по формуле (12.18) при коэффициенте γ'c = 0,8 (так как 2l = 19,6 м ≈ 20 м) усилия Nt под стеной А, по формуле (12.19) усилия Ntn, по формуле (12.15) расчетные усилия и все полученные значения сводим в табл. 12.3 (усилия Nn и Ng не возникают).

ТАБЛИЦА 12.3. К ПРИМЕРУ 12.2
Ось (см. рис. 12.2, a) Nt Ntn N 0,8N
1 0 81 81 65
2 76 146 220 176
3 154 194 348 278
4 230 194 424 340
 

Пример 12.3. Для условий примера 12.2 рассчитать усилия в цокольном поясе над швом скольжения податливых фундаментов типа II (наклоняющихся). Поперечное сечение фундаментов показано на рис. 12.4 при высоте панели подвала 1,8 м и толщине 14 см без скосов.

Решение. Усилия Nt в этом примере будут такими же, как и в примере 12.2; усилия Ng при действии деформаций растяжения не возникнут. Рассчитываем значения усилия Nb кН, и суммарные усилия и сводим полученные значения в табл. 12.4.

Наклоняющийся фундамент под внутренней поперечной стеной
Рис. 12.4. Наклоняющийся фундамент под внутренней поперечной стеной (к примеру 12.3)
1 — фундаментный блок; 2 — панель стены подвала; 3 — железобетонные пояса; 4 — шов скольжения
ТАБЛИЦА 12.4. К ПРИМЕРУ 12.3
Ось (см. рис. 12.2, а) Nt Nb N 0,8N
1 0 10 10 8
2 76 22 98 78
3 164 33 187 160
4 230 35 265 212
 

Как видно из табл. 12.4, усилия Nb, невелики и относительно Nt при наличии скосов в оголовках панелей могут иметь другой знак, поэтому при узких и высоких панелях этим компонентой усилий можно пренебречь.