12.Определение размеров подошвы внецементно нагруженных фундаментов

При действии на основание внецентренно приложенной нагрузки (силы и момента) давление по подошве фундамента распределяется, как правило, по трапеции. Распределение давления по треугольной эпюре, а также отрыв подошвы нежелательны. Если происходит отрыв части подошвы фундамента от основания при периодическом действии временных нагрузок, то в случае водонасыщенных пылеватых и глинистых грунтов может наблюдаться разжижение их непосредственно под фундаментом.

При распределении давления по подошве фундамента по трапециевидной или треугольной эпюре наибольшая интенсивность давления р^н макс у края подошвы от основного сочетания нагрузок не должна превышать 1,2Rⁿ, т. е., кроме условия (8), должно удовлетворяться условие Р^н_макс≤1.2R^н; (30) здесь R^H — нормативное давление на грунт основания, вычисленное по формуле (11).

Для прямоугольной подошвы фундамента величина р^н_макс определяется из выражения:

где N^H — суммарная нормативная нагрузка, действующая по подошве фундамента, в Т; b и l — соответственно меньший и больший размеры подошвы фундамента в м; е_b и e_l — соответствующие эксцентриситеты от нормативной суммарной нагрузки Nⁿ (рис. 8) в м.

Рис.8.План подошвы фундамента: А—точка приложения равнодействующей силы

Эксцентриситеты определяются относительно осей, проходящих через центр тяжести площади подошвы фундамента. В большинстве случаев имеется эксцентриситет относительно одной оси, идущей поперек прямоугольной формы подошвы фундамента. Тогда выражение (31) упрощается:

где l — размер фундамента в плоскости действия момента. Величина N^н принимается по наиболее невыгодной комбинации загружения основным сочетанием нагрузок.

При предварительных расчетах собственный вес фундамента и грунта на его уступах неизвестен, поэтому расчет ведут на нормативную нагрузку N₀^H, действующую в плоскости поверхности земли. Зная N₀^H, по методике, изложенной выше, определяют размеры подошвы b и l и значение нормативного давления на грунт основания таким способом, как для фундамента центрально нагруженного, затем проверяют условие (8). Найденные величины b и l дают возможность вычислить величину N^н и эксцентриситеты (с учетом ориентировочного веса фундамента) по формулам:

и

где γ_ср — средний объемный вес материала фундамента и грунта обратной засыпки с учетом их объемов в т/м³; h_ф — глубина заложения фундамента от отметки планировки до подошвы в м (рис. 6); М^н — суммарный момент относительно центра тяжести подошвы фундамента в данном направлении в Тм. Подставив полученные величины в выражение (32) или (31), находят р_макс и проверяют условие (30). Если это условие удовлетворено, то можно приступать к конструированию фундамента. В противном случае надо либо путем смещения центра тяжести подошвы добиться удовлетворения условия Р^н_макс≤ 1,2 R^H (если исключено загружение фундамента моментом обратного направления), либо достигнуть этого же, изменяя размеры подошвы. При больших значениях эксцентриситетов изменяют соотношение сторон подошвы фундаментов и даже делают фундаменты со сложной конфигурацией подошвы (тавровой, двутавровой и т. п.). Иногда при большом эксцентриситете для уменьшения количества попыток при подборе размеров подошвы целесообразно повторить расчет фундамента как центрально нагруженного на действие фиктивной нагрузки, определяемой из выражения [30]:

Здесь нижний индекс «1» показывает, что в формулу входят величины, полученные при пробном первом расчете; k_e — коэффициент, принимаемый в пределах 0,8—0,9. По значению N_o2^н снова определяют b, I и R^н (как для центрально нагруженного фундамента), затем производят ориентировочную проверку по формулам (30) — (34). Как правило, после повторного расчета достаточно уточнить размеры подошвы фундамента в пределах 10—20 см.