Расчет внецентренно нагруженных фундаментов под колонны

Внецентренно нагруженные фундаменты испытывают действие нормальной силы , изгибающего момента и поперечной силы (рис. 7). Как правило, проектируют их прямоугольными, вытянутыми в плоскости действия изгибающего момента, с отношением сторон . При небольших моментах можно принимать и квадратные в плане фундаменты. При глубине заложения подошвы свыше 1,6…2 м фундаменты устраивают с вытянутым подколонником, при меньшей - состоящими только из плитной части высотой .

Требуемую площадь подошвы предварительно определяют как для центрально нагруженного фундамента, но с коэффициентом 1,2…1,5, учитывающим действие момента

, (9)

где - расчетная продольная сила на уровне обреза фундамента при .

Задаваясь вышеприведенным соотношением сторон, находят размеры и . Затем производят проверку краевых давлений и под краями подошвы в предположении линейного распределения напряжений в грунте по формулам внецентренного сжатия (возможные варианты эпюр напряжений приведены на рис. 7, б):

Рис. 7. Внецентренно нагруженный фундамент с подколонником

при

; (10)

при -

, (11)

где (12)

здесь , , - соответственно нормальная сила, изгибающий момент и поперечная сила на уровне обреза фундамента от нагрузок с коэффициентом надежности ; - соответственно сила и момент на уровне подошвы фундамента; - площадь подошвы фундамента.

Согласно нормам краевые давления не должны превышать 1,2 , а среднее давление по подошве

(13)

Вид эпюры напряжений в грунте под подошвой фундамента зависит от назначения здания и характера действующих нагрузок. В многоэтажных зданиях, одноэтажных промзданиях с мостовыми кранами грузоподъемностью 75 т, а также в открытых крановых эстакадах рекомендуется принимать трапециевидную эпюру (см. рис. 7 б) с при кранах 75 т можно принимают треугольную полную эпюру; в бескрановых зданиях при действии кратковременных нагрузок можно принимать треугольную укороченную эпюру длиной (т.е. допускается частичный отрыв подошвы фундамента от грунта, но при условии, что ).

Рис. 8. Расчетные сечения внецентренно нагруженного фундамента:

I-I, II-II, III-III – для подбора арматуры подошвы в направлении стороны l; I’-I’, II’-II’, III’-III’ – то же, в направлении стороны b; IV-IV, V-V – для подбора продольной (вертикальной) арматуры подколонника

Прочность тела внецентренно нагруженного фундамента рассчитывают теми же приемами, что и центрально нагруженного. Расчетные усилия с коэффициентом надежности на уровне подошвы принимаются без учета массы фундамента и грунта на нем, т.е.

; .

Давление на грунт от расчетных усилий определяют по формулам (10)-(12)

(14)

Высоту плитной части устанавливают из условия продавливания и по конструктивным требованиям (как и для центрально нагруженных фундаментов). Продавливание может произойти предположительно по наиболее нагруженной стороне фундамента, тогда условие продавливания принимает вид

, (15)

где - среднее арифметическое периметров верхнего и нижнего оснований пирамиды продавливания.

Для внецентренно нагруженных фундаментов значения и определяют по формулам:

если : (16)

(17)

если (18)

(19)

Высоту отдельных ступеней назначают в зависимости от общей высоты плитной части, определяемой по (15)…(19). Высота нижней ступени также должна быть проверена на продавливание и на поперечную силу от реактивного давления грунта.

При определении изгибающих моментов, действующих в консольных частях фундамента (в сечениях I-I…III-III), трапециевидные участки эпюры давления допускается заменять равновеликими прямоугольниками

и т.д.,

где и т.д.

Замечание. Замена трапециевидных участков эпюры давления равновеликими прямоугольными неэквивалентна по изгибающим моментам в рассматриваемых сечениях. Более корректные результаты получаются при определении ординат и остальных по следующим выражениям:

и т.д.

В направлении стороны моменты определяются от среднего реактивного давления грунта :

и т.д.

Арматуру подошвы подбирают в обоих направлениях по соответствующим моментам

.

Если для стенок стакана не выполняются условия, приведенные на с. 4, то армирование стакана назначают по результатам расчета (обычно в фундаментах с подколонниками, для которых необходимо подобрать по расчету продольную и поперечную арматуру). Продольную арматуру подколонника подбирают в сечении IV-IV как для внецентренно сжатого элемента двутаврового сечения (коробчатое сечение стакана приводится к эквивалентному двутавровому) на усилия:

, (20)

где - нагрузка от веса части стены, передающейся на фундамент через фундаментную балку; - эксцентриситет силы относительно оси фундамента.

При значительных высотах подколонников и больших величинах рассматривается также прямоугольное сечение V-V (рис. 8) на уровне примыкания подколонника к плитной части фундамента.

При подборе поперечной арматуры в стенках стакана за расчетное принимают сечение I – I на уровне дна стакана (рис. 9), усилия в котором определяют по формуле (20).

Поперечную арматуру стакана подбирают в зависимости от эксцентриситета продольной силы . При поперечную арматуру ставят конструктивно: диаметр поперечных стержней мм, шаг мм.

При поперечную арматуру подбирают по расчету на действие момента относительно точки А или В (см. рис. 9):

Рис. 9. К расчету стенок стакана внецентренно нагруженного фундамента

(21а)

. (21б)

Если , используют уравнение равновесия (21а), в котором

; (22)

при используют уравнение равновесия (21б), в котором

(23)

Если стакан заглублен в плитную часть, то вся арматура, подсчитанная согласно (21)…(23), размещается в пределах стенок стакана.

Подколонник ниже дна стакана армируют по принципу армирования колонн. Стержни продольной арматуры должны проходить внутри ячеек сварных сеток поперечной арматуры стакана.

Дата добавления: 2015-11-26