Определение размеров подошвы фундаментов мелкого заложения при действии внецентренной нагрузки.

Когда равнодействующая внешних сил какой-либо расчетной комбинации нагружения не проходит через центр тяжести площади подошвы фундамента, размеры подошвы фундамента определяют как внецентренно нагруженного элемента.

Расчет внецентренно нагруженного фундамента целесообразно производить в два этапа. Вначале такой фундамент рассчитывается как центрально нагруженный, включая проверку по условию:

Полученное значение площади подошвы иногда увеличивают на 10…20% и более в зависимости от эксцентриситета внешних сил. Затем последовательным приближением добиваются удовлетворения следующих условий:

• для максимального краевого давления при эксцентриситете относительно одной главной оси инерции подошвы фундамента

(5.14)

• для максимального давления под углом фундамента

(5.15)

Рекомендуется также не допускать отрыва подошвы фундамента от грунта. Это достигается соблюдением условия

(5.16)

В случае возникновения момента от кранов грузоподъемностью более 500 кН рекомендуется выполнять условие

(5.17)

В общем случае, если момент действует относительно обеих главных осей инерции (рис. 1), краевое давление

фундаментов относительно осей x и y, м⁴. Остальные обозначения даны на рис. 1.

Рис. 1. Схема подошвы и эпюры

давлений по краям давлений

по краям подошвы внецентренно

нагруженного фундамента.

Значение N_II представляет собой полную нагрузку на основание, т.е.

Применительно к прямоугольной площади подошвы фундамента формула (5.18) приводится к виду

где l – размер подошвы фундамента (больший) в плоскости действия момента, м.

Проверку давления под краем или углом фундамента обычно производят для двух комбинаций загружения: для максимальной нормальной силы N_maxII с соответствующим ей М_II и максимального абсолютного значения момента M_maxII с соответствующей силой N_II. Надо стремиться, чтобы от постоянных и длительных временных нагрузок давление было по возможности равномерно распределено по подошве, чтобы исключить развитие недопустимого крена.

Практика расчетов показывает, что наиболее сложно удовлетворить условию (5 14). Особенно часто это имеет место для легких арочных конструкций, передающих на основание большие моментные нагрузки. Для удовлетворения условия (5.14) следует уменьшить р_Iimax, либо увеличить R. Иногда приходится осуществлять обе перечисленные операции.

Уменьшение р_Iimax, как это вытекает из формулы (5.22), возможно при следующих операциях: увеличении А; увеличении l (при сохранении А); уменьшении е.

Увеличение площади подошвы фундамента А является самым распространенным мероприятием по снижению р_Iimax. Увеличение длины подошвы l, т.е. изменение ее геометрии (для отдельно стоящих фундаментов), еще более эффективно, однако в силу возможного неудобства в производстве работ, применяется реже. Уменьшение эксцентриситета е приводит к необходимости устройства несимметричного фундамента (рис. 2). При постоянном эксцентриситете применение несимметричной формы фундамента позволяет добиваться практически полной равномерности передачи давлений по подошве. В случае действия разных моментов смещение центра тяжести подошвы относительно старой оси рекомендуется на величину

Рис. 2. Схема смещения

центра тяжести

подошвы фундамента.

В исключительных случаях при очень больших эксцентриситетах фундамент может быть прикреплен к основанию вертикальными анкерами с предварительным их напряжением.

Как уже отмечалось, для удовлетворения условия (5.14) можно также увеличить правую часть, т. Е. значение R. Наиболее эффективный путь в этом случае – заглубление фундамента. Подобное мероприятие нежелательно при наличии подстилающего слабого слоя в основании.

После удовлетворения условий (5.14).. (5 16) производят расчет фундамента на прочность, а затем расчет осадки и поворота фундамента. В необходимых случаях производится и расчет основания по несущей способности.

Гидроизоляция фундаментов, защита подвальных помещений от сырости и подтопления в зависимости от уровня грунтовых вод. Устройство дренажа, кольцевой и пластовый дренаж, защита от агрессивных вод.

Надежная защита от подземных вод - главное условие успешного строительства и эксплуатации подземного сооружения. Защита от подземных вод осуществляется тремя способами: понижение уровня подземных вод вокруг котлована или сооружения (водопонижение); устройство в грунте вокруг котлована или сооружения водонепроницаемой противофильтрационной завесы; покрытие подземного сооружения водонепроницаемым слоем (гидроизоляция).

Постоянное водопонижение вокруг подземных сооружений небольшой глубины (например, подвалов жилых домов) достигается устройством пристенного и пластового дренажей (естественное либо искусственное удаление воды с поверхности земли либо подземных вод) и опоясывающего контура дренажных труб, по углам которого устраиваются смотровые колодцы для чистки труб (рис. 12.18, а). Собираемая вода спускается в ливневую канализацию. При отсутствии канализации дренажи теряют смысл, либо в дополнение к ним требуется установка откачивающего насоса.

Иногда пластовый дренаж устраивается под днищами глубоких сооружений для снятия напора воды и исключения всплытия сооружения (рис. 12.18,б). Подобная мера допустима в малопроницаемых грунтах, когда объем поступающей и откачиваемой воды будет невелик.

Пластовые и пристенные дренажи выполняются обычно в виде слоев 10... 15 см толщиной из песчано-гравийной смеси (ПГС), отсыпанных между двумя слоями геотекстиля во избежание смешивания ПГС с грунтом. В последние годы на рынке стройматериалов появились синтетические и минераловолоконные достаточно жесткие фильтрующие маты толщиной 3…5 см, применение которых при устройстве пластовых и пристенных дренажей весьма технологично. Возможно устройство дренажа за тоннельной обделкой для снятия давления воды с обделки.

Кольцевая дренажная система располагается по контуру защищаемого здания или участка. Действие кольцевого дренажа основано на понижении уровня грунтовых вод внутри защищаемого контура, что обеспечивает защиту от подтопления подземных сооружений и частей зданий. Глубина этого понижения зависит от заглубления труб, галерей или фильтрующей части скважин относительно зеркала грунтовых вод, а также от размеров защищаемого контура. Кольцевые дрены располагаются на некотором удалении от сооружения, благодаря этому они могут быть установлены уже после его возведения. В этом отношении кольцевой дренаж выгодно отличается от пластового, который может быть установлен только одновременно со строительством сооружения.

Гидроизоляция конструкций подземных сооружений производится с целью предотвращения проникновения напорной и капиллярной воды внутрь помещений, а при наличии у подземных вод агрессивности — для предохранения конструкций от разрушения

Ввиду дороговизны гидроизоляционных работ, лучше всего использовать водонепроницаемые материалы и трещиностойкие конструкции, а при агрессивных свойствах воды — устойчивые к ним материалы. В этом отношении представляет интерес опыт добавления в бетоны кремниевой пыли (микрокремнезема), являющейся отходом одного из металлургических производст в, в количестве 10...30% от веса цемента. При этом водопроницаемость бетона снижается в 5...25 раз и заметно возрастает прочность и устойчивость против агрессивных вод. Применение этой добавки позволяет строить подземные объекты вообще без гидроизоляции. Существенно важно бетонирование вести непрерывно, поскольку при укладке бетона с перерывами стыки оказываются водопроницаемыми.

Современные схемы гидроизоляции изображены на рис. 12.19.

Схема “а” - наружная противонапорная гидроизоляция. Передает давление подземных вод на ограждающие конструкции сооружения, что делает ее предпочтительной. Горизонтальный участок гидроизоляции наносится по бетонной подготовке до устройства днища сооружения. Вертикальные участки наносятся на стены и для защиты от повреждений при обратной засыпке ограждаются кладкой в полкирпича, бетонными плитами или слоем на-брызгбетона.

Схема “б” - внутренняя противонапорная гидроизоляция. Устраивается в уже существующих зданиях. При значительных напорах необходимо устройство внутреннего железобетонного корыта (кессона), упирающегося в выступы или штробы в стенах и способного воспринять давление воды.

Схема “в” - гидроизоляция подвала от капиллярной влаги. Необходимо отметить, что эта схема принципиально непригодна для защиты от напорных вод: во-первых, при осадке фундамента неизбежен порыв слоя гидроизоляции в месте стыка пола со стеной; во-вторых, на участке опирания стены подвала на фундаментную подушку слой гидроизоляции будет находиться под большим давлением и повредится. Основное правило строительства подземных сооружений: днище сооружений, находящееся ниже уровня подземных вод, должно воспринимать и передавать на грунт нагрузки от всех стен и колонн сооружения. Пропускать колонны сквозь днище с передачей нагрузки на собственный фундамент недопустимо.

Схема “г” - гидроизоляция сооружения, построенного подземным способом. Изоляционный слой наносится на внутреннюю поверхность наружного слоя обделки, воспринимающего давление грунта. Внутренний слой обделки воспринимает давление воды, передаваемое на него через слой гидроизоляции.

Дата добавления: 2015-07-16