8. Расчет оснований по несущей способности

Расчет оснований по несущей способности производят исходя из условия

,

(84)

где F - расчетная нагрузка на основание, кН, определяемая для расчета по первой группе предельных состояний;

F_u - сила предельного сопротивления основания, кН;

_с - коэффициент условий работы, принимаемый:

для песков, кроме пылеватых	1,0
для песков пылеватых, а также глинистых грунтов в стабилизированном состоянии	0,9
для глинистых грунтов в нестабилизированном состоянии	0,85

_n - коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,2; 1,15 и 1,10 соответственно для сооружений I, II и III уровней ответственности.

Примечание - В случае неоднородных грунтов средневзвешенное значение _с принимают в пределах толщины b₁ + 0,1b (но не более 0,5b) под подошвой фундамента, где b - сторона фундамента, м, в направлении которой предполагается потеря устойчивости, а b₁=4 м.

Вертикальная составляющая силы предельного сопротивления N_u, кН, основания, сложенного дисперсными грунтами в стабилизированном состоянии, определятся по формуле (85), если фундамент имеет плоскую подошву и грунты основания ниже подошвы однородны до глубины не менее ее ширины, а в случае различной вертикальной пригрузки с разных сторон фундамента интенсивность большей из них не превышает 0,5R (R - расчетное сопротивление грунта основания)

Nu = b l (N  bI + Nqq Id + Ncc cI ),

(85)

где b и l - соответственно приведенные ширина и длина фундамента, м, вычисляемые по формулам:

b = b - 2eb; l = l - 2el,

(86)

здесь e_b и e_l - соответственно эксцентриситеты приложения равнодействующей нагрузок в направлении поперечной и продольной осей фундамента, м, при этом буквой b обозначена сторона фундамента, в направлении которой предполагается потеря устойчивости основания;

N_, N_q, N_c - безразмерные коэффициенты несущей способности, определяемые по таблице 47 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта φ_I и угла наклона к вертикали  равнодействующей внешней нагрузки на основание F в уровне подошвы фундамента;

_I и _I - расчетные значения удельного веса грунтов, кН/м³, находящихся в пределах возможной призмы выпирания соответственно ниже и выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяют с учетом взвешивающего действия воды для грунтов, находящихся выше водоупора);

c_I - расчетное значение удельного сцепления грунта, кПа;

d - глубина заложения фундамента, м (в случае неодинаковой вертикальной пригрузки с разных сторон фундамента принимают значение d, соответствующее наименьшей пригрузке, например, со стороны подвала);

_, _q, _c - коэффициенты формы фундамента, определяемые по формулам:

 = 1 – 0,25 / η, q = 1 + 1,5 / η, c = 1 + 0,3 / η,

(87)

здесь η = l / b;

l и b - соответственно длина и ширина подошвы фундамента, м, принимаемые в случае внецентренного приложения равнодействующей нагрузки равными приведенным значениям l и b, определяемым по формулам (86).

Если η = l / b < 1, в формулах (87) следует принимать η = 1.

φI, град.		Коэффициенты несущей способности N, Nq и Nc при углах наклона к вертикали равнодействующей внешней нагрузки , град., равных
		0	5	10	15	20	25	30	35	40	45
0	N Nq Nc	0 1,00 5,14	-	-	-	-	-	-	-	-	-
5	N Nq Nc	0,20 1,57 6,49		’= =4,9	-	-	-	-	-	-	-
10	N Nq Nc	0,60 2,47 8,34	0,42 2,16 6,57		’= =9,8	-	-	-	-	-	-
15	N Nq Nc	1,35 3,94 10,98	1,02 3,45 9,13	0,61 2,84 6,88		’= =14,5	-	-	-	-	-
20	N Nq Nc	2,88 6,40 14,84	2,18 5,56 12,53	1,47 4,64 10,02	0,82 3,64 7,26		’= =18,9	-	-	. -	-
25	N Nq Nc	5,87 10,66 20,72	4,50 9,17 17,53	3,18 7,65 14,26	2,00 6,13 10,99	1,05 4,58 7,68		’= =22,9	-	-	-
30	N Nq Nc	12,39 18,40 30,14	9,43 15,63 25,34	6,72 12,94 20,68	4,44 10,37 16,23	2,63 7,96 12,05	1,29 5,67 8,09		’= =26,5	-	-
35	N Nq Nc	27,50 33,30 46,12	20,58 27,86 38,36	14,63 22,77 31,09	9,79 18,12 24,45	6,08 13,94 18,48	3,38 10,24 13,19		’= =29,8	-	-
40	N Nq Nc	66,01 64,19 75,31	48,30 52,71 61,63	33,84 42,37 49,31	22,56 33,26 38,45	14,18 25,39 29,07	8,26 18,70 21,10	4,30 13,11 14,43		’= =32,7	-
45	N Nq Nc	177,6 134,8 133,8	126,1 108,2 107,2	86,20 85,16 84,16	56,50 65,58 64,58	32,26 49,26 48,26	20,73 35,93 34,93	11,26 25,24 24,24	5,45 16,82 15,82		’=35,2
Примечания 1 При промежуточных значениях φI и  коэффициенты N, Nq и Nc допускается определять интерполяцией. 2 В фигурных скобках приведены значения коэффициентов несущей способности, соответствующие предельному значению угла наклона нагрузки ’.

Угол наклона к вертикали равнодействующей внешней нагрузки на основание определяют из условия

tg = Fh / Fv,

(88)

где F_h и F_v - соответственно горизонтальная и вертикальная составляющие внешней нагрузки F на основание в уровне подошвы фундамента, кН.

Расчет по формуле (85) допускается выполнять, если соблюдается условие

tg < sin  I.

(89)

Примечания

1 При использовании формулы (85) в случае неодинаковой пригрузки с разных сторон фундамента в составе горизонтальных нагрузок следует учитывать активное давление грунта.

2 Если условие (88) не выполняется, следует производить расчет фундамента на сдвиг по подошве из условия (90).

3 При соотношении сторон фундамента η >5 фундамент рассматривается как ленточный и коэффициенты _, _q и _c принимают равными единице.

Расчет фундамента на сдвиг по подошве производят исходя из условия

ΣFs,a  (cΣFs,r) / n,.

(90)

где ΣF_s,a и ΣF_s,r - суммы проекций на плоскость скольжения соответственно расчетных сдвигающих и удерживающих сил, кН, определяемых с учетом активного и пассивного давлений грунта на боковые грани фундамента, коэффициента трения подошвы фундамента по грунту, а также силы гидростатического противодавления (при уровне подземных вод выше подошвы фундамента);

_c и _n - то же, что и в формуле (84).

Подробно расчет фундамента на сдвиг по подошве рассмотрен в пособии по проектированию подпорных стен и стен подвалов [11], пример расчета также приведен в методических указаниях по расчету подпорной стены [20].

Контрольные вопросы для самоподготовки.

1. По какому условию производят расчет оснований по первой группе предельных состояний?

2. Как вычисляется вертикальная составляющая силы предельного сопротивления основания?

3. В каких случаях производят расчет фундаментов на сдвиг по подошве?