6.4. РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТОВ С АНКЕРАМИ В НЕСКАЛЬНЫХ ГРУНТАХ

6.4.1. 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 котором 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 заложения 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/м³ и вычисляемый по формуле

(6.99)

где, α₁, α₂ — коэффициенты, определяемые по рис. 6.23 и 6.24.

Расчетные сочетания нагрузок на фундамент рассматриваются те же, что и в п. 6.3.1.

Для характеристики работы анкеров в фундаментах используются параметры податливости: на выдергивание с^t_a и на вдавливание с^p_a. Эти параметры определяются из зависимости перемещений от нагрузок при выдергивании и вдавливании анкеров, принимаемой линейной по рис. 6.25.

При действии на фундамент (сочетания нагрузок с максимальным вертикальным усилием на каждый анкер передается максимальная нагрузка, равная F^p_a В процессе работы фундамента происходит уменьшение вертикальной нагрузки до минимальной величины N', принимаемой из второго или третьего сочетаний (N' — минимальное из значений N_a и N_min), и соответственно разгрузка анкеров до значения N^p₁ При этом соблюдается следующее соотношение:

(6.100)

где ξ — коэффициент, который можно принимать равным единице в диапазоне изменения N' = (0,4÷1)N_max,

В пределах изменения вертикальной нагрузки от N' до N_max параметр податливости на вдавливание определяется по формуле

(6.101)

где δ^p_al — придельное допускаемое перемещение сжатого анкера; F^p_a — несущая способность сжатого анкера.

Параметр податливости анкеров на действие выдергивающих нагрузок вычисляется по формуле

(6.102)

где δ^t_al — предельное допускаемое перемещение выдергиваемых анкеров; F^t_a — несущая способность выдергиваемого анкера.

Несущую способность анкеров рекомендуется определять по графикам статических стандартных испытаний выдергивающими и вдавливающими нагрузками. При отсутствии графиков F^p_a и F^t_a определяются расчетом по СНиП II-17-77, а δ^p_al и δ^t_al назначаются равными соответственно 0,2 предельной допустимой осадки для данного сооружения и 0,5 см.

При действии на фундамент знакопеременных моментных нагрузок несущую способность сжимаемых и выдергиваемых анкеров следует определять с учетом коэффициента цикличности k, который показывает степень уменьшения несущей способности и принимается равным 0,8.

Расчетная схема фундамента с анкерами представлена на рис. 6.26. Анкеры в расчете учитываются как жесткие стержни, воспринимающие сжимающие и выдергивающие усилия за счет сил трения по боковой поверхности и лобового сопротивления при вдавливании.

Для проектирования фундамента с анкерами необходимо определить характеристики грунта основания: плотность, консистенцию, угол внутреннего трения, удельное сцепление, модуль деформации.