6.3. РАСЧЕТ БУРОБЕТОННЫХ ФУНДАМЕНТОВ

6.3.1. Общие положения

Буробетонные фундаменты применяются в твердых, полутвердых, и тугопластичных пылевато-глинистых грунтах при отсутствии подземных вод.

Устройство таких фундаментов целесообразно при значительных внецентренных и горизонтальных нагрузках, когда в работу включается боковая поверхность, за счет чего происходит перераспределение контактных давлений по подошве.

Размеры подошвы фундамента определяют по сочетанию нагрузок, при котором действует максимальная вертикальная нагрузка, и проверяют на максимальное краевое давление. При наличии у фундамента пяты, расположенной ниже уширения, глубина заложения фундамента, учитываемая при назначении расчетного сопротивления, принимается до середины пяты.

Для характеристики жесткости основания используется коэффициент равномерного сжатия

с0 = p0/s,
(6.80)

где р0 — дополнительное к природному давление на грунт по подошве фундамента; s — осадка условного фундамента, границы которого определяются согласно схеме, приведенной на рис. 6.19.

Определение осадки фундамента
Рис. 6.19. К определению осадки фундамента

Коэффициент неравномерного сжатия определяется по формуле

с = kc0,
(6.81)

где k — коэффициент, принимаемый равным 2,68.

Возникновение сил трения поподошве учитывается коэффициентом

cτ = 0,7c0.
(6.82)

Рассматриваются следующие расчетные сочетания нагрузок на фундамент:

а) Nmax, Ma, Qa;

б) Mmax, Na, Qa;

в) Nmin, Ma, Qa;

где Nmax, Nmin и Na — максимальная, минимальная и соответствующая вертикальная сила; Мmах и Ма — максимальный и соответствующий момент, включающий момент от горизонтальной силы Qa.

При проектировании используются характеристики грунта, полученные на основе материалов инженерно-геологических изысканий [10]. Расчетная схема буробетонного фундамента представлена на рис. 6.20.

Расчетная схема фундамента
Рис. 6.20. Расчетная схема фундамента

Расстояние от поверхности до места приложения равнодействующей сил трения принимается по формуле

hτ = (Ah + Alhl) /(A + Al),
(6.83)

где А и Аl — площади уширения и пяты.

6.3.2. Метод расчета

По первому сочетанию нагрузок определяются размеры подошвы фундамента и по другим сочетаниям они проверяются. По первому сочетанию нагрузок проверяется прочность опорного уширения.

Размеры подошвы проверяются исходя из условия непревышения краевого давления, определяемого по формуле

Pmax = N/A + c´id/2,
(6.84)

где N — вертикальная нагрузка на фундамент, включая его вес; i — крен фундамента:

i = (MB + QA1) /(BD – A21);
(6.85)

здесь

;
(6.86)
;
(6.87)
;
(6.88)
I = Wd/2
(6.89)

(W — момент сопротивления подошвы фундамента относительно центральной оси).

Прочность опорного уширения определяется по формулам с использованием расчетных схем, приведенных на рис. 6.21.

Высота опорного уширения

Высота опорного уширения,
(6.90)

где М — момент в рассматриваемом сечении; Rbt — расчетное сопротивление бетона при растяжении; b — ширина рассматриваемого сечения;

Ширина рассматриваемого сечения;
(6.91)

здесь rt — радиус верхней цилиндрической части.

Момент М в расчетном сечении от действия реактивного давления, действующего на площади Ам, определяем по формуле

M = pN+M AM yN+M,
(6.92)

где

;
(6.93)

pN+M — среднее давление по подошве уширения в пределах площади АM; yN+M — расстояние от боковой грани цилиндрической части до центра тяжести эпюры давления:

yN+M = (pN yN + pM yM) /pN+M;
(6.94)
yN = 0,6(r3r3t) /(r2r2t) – rt;
(6.95)

Определение прочности опорного уширения фундамента
Рис. 6.21. К определению прочности опорного уширения фундамента
pN = N/A,
(6.96)

здесь N — расчетная нагрузка на фундамент;

yM = 0,75(r4r4t)/(r3r3t) – rt;
(6.97)
Среднее давление по подошве уширения в пределах площади;
(6.98)

При центральной нагрузке в формулу (6.92) вместо уN+M следует подставлять уN.