Страница 6: ТСН 22-301 -98. Территориальные строительные нормы пермской области здания на подрабатываемых территориях верхнекамского месторождения калийных солей. назначение строительных мер защиты (31468)

Сравнение напряжений грунта на боковой поверхности примыкающих фундаментов с их предельным значением показывает, что условие /36/ удовлетворяется

??gi <??пр

Нагрузка от бокового давления грунта на i-ой примыкающий фундамент по осям 1-7 определяем по формуле /35/

Ngi = 0,5 Fgi ??gi;

N1 = N7 = 0,5 • 4,51 • 8,9 = 20 кН,

N2 = N6 = 0,5 • 4,51 • 5,9=13,ЗкН,

N3 = N5 = 0,5 • 4,51 • 2,8 = 6,3 кН

Нагрузку от давления грунта на примыкающие фундаменты в сечениях ленточного фундамента по оси А, определяем по формуле /34/

,

в сечении 1-1 Ng = N1 = 20 кН;

в сечении 2-2 Ng = N1 + N2 = 20 + 13,3 = 33,3 кН,

в сечении 3-3 Ng = N1 + N2 + N3 = 20 + 13,3 + 6,3 = 39,6 кН

Суммарную нагрузку, действующую на рассчитываемый фундамент, определяем по формуле /11/

N = Nт + Nт.п + Nб + Nд /11/

в сечении 1-1

N = 155 +145 +185 +29= 505 кН,

в сечении 2-2

N = 239 + 241 + 293 + 33 = 806 кН;

в сечении 3-3

N= 267 + 289 + 329 + 40 = 925 кН

Аналогично рассчитываются и другие ленточные фундаменты в пределах деформационного отсека. Значения растягивающих нагрузок по сечениям ленточных фундаментов сведены в таблицу.

Определяем возможность снижения растягивающих нагрузок в фундаментах устройством шва скольжения.

Находим из сводной таблицы фундамент с наибольшим значением нагрузки.

Из таблицы видно, что наибольшая нагрузка N = 956 кН действует в фундаменте по оси Б. В соответствии с п. 8.24 для этого фундамента определяем наибольшую нагрузку, возникающую в нем при устройстве шва скольжения.

Шов скольжения устраиваем под цокольным железобетонным поясом из двух слоев пергамина с прослойкой щипаной слюды. Вертикальная нормативная нагрузка Ро на уровне шва скольжения составляет для фундаментов по оси Б - 190, по осям 1,7 - 220, по осям 2-6 - 250 кН/п.м.

Нагрузку от сил трения по шву скольжения по длине фундаментов определяем по формуле /45/

,

коэффициент условий работы m1 определяем по графику рис. 5, для длины отсека L = 36 м m1 = 0,65; коэффициент трения принимаем по табл. 5 f = 0,3;

= 0,65 • 190 • 0,3 (18 - 0) = 666,9 кН .

Силу трения под i-ой примыкающей стеной определяем по формуле /47/

;

для фундаментов, расположенных по осям 1,7.

= 0,3 • 220 = 66 кН/м;

для фундаментов по осям 2??6

= 0,3 • 250 = 75 кН/м.

Максимальную нагрузку от сдвига фундаментов под примыкающими стенами определяем по формуле /46/

;

коэффициент условий работы принимаем по табл. 11, для количества стен на участке (l - х) равной 3 = 0,7; длина стены, примыкающей к расчетной, расположенной по оси Б,

lп = 2 (9 - 0,4) = 17,2м;

= 0,7 ?? 0,5 ?? 17,2 (66 + 2 ?? 75) = 1300 кН .

Суммарную продольную нагрузку растяжения в среднем сечении фундамента от сил трения по шву скольжения определяем по формуле /44/

,

= 666,9+ 1300 = 1966,9 кН.

Проверяем условие /43/

N=956<=1966,9кН

Условие /43/ не удовлетворяется, следовательно, устройство шва скольжения не снимает действующую на фундамент нагрузку.

Горизонтальная нагрузка в ленточных фундаментах воспринимается замкнутыми по периметру здания цокольным и фундаментным железобетонными поясами.

Расчет свайных фундаментов с учетом влияния подработки

8.25 Свайные фундаменты при сдвижение грунта основания рассчитываются:

по несущей способности грунта;

по прочности материала свай;

по прочности материала ростверка

8.26 Несущая способность свай по грунту рассчитывается на сочетания, при которых в них возникают максимальные сжимающие нагрузки с учетом дополнительных нагрузок сжатия от искривления основания, наклона и ветровой нагрузки. Расчет производится по формуле

/48/

где Nз - расчетная вертикальная нагрузка от веса отсека здания, кН;

n - общее число свай;

??N - дополнительная вертикальная нагрузка на сваю от искривления основания (рис. 7), кН

, /49/

Ах - общая длина подошвы условного фундамента в направлении оси X, определяемая по формуле

/50/

L - расстояние между осями крайних свай отсека, м;

d - размер поперечного сечения свай, м;

l - глубина погружения свай в грунт, считая от подошвы ро стверка, м;

-осредненное расчетное значение угла внутреннего тре ния грунта, град;

аус - размер условного фундамента, м;

Су - коэффициент жесткости основания для условного фун дамента, определяемый по формуле, кН/м3

, /51/

Сti - коэффициент жесткости сжатия грунта основания под отдельным условным фундаментом или условной фундаментной лентой, определяемый по формуле/10/;

- момент инерции площади подошвы условного .фундамента, расположенной по одну сторону от главной оси УУ относительно оси у1у1, м4;

Хо - расстояние от главной, оси уу до центра тяжести рассматриваемой половины фундамента (определяется отношением статического момента к площади фундамента), м;

Рис. 7. Схема замены свайного фундамента условным на естественном основании и эпюра перераспределения нагрузок на сваи при кривизне выпуклости

а - здание на искривленном основании; б - план свайного поля, ростверка и условного фундамента; в - эпюра перераспределения нагрузок на сваи; 1 - ростверк; 2 - сваи; 3 - условный фундамент на естественном основании; abecd - эпюра нагрузок на сваи до искривления основания; ab1e1c1d - эпюра нагрузок на сваи при искривлении основания; уу - главная ось; у1у1 - ось, проходящая через центр тяжести половины условного фундамента

X - расстояние от главной оси уу до оси сваи, для которой вычисляется ??N, м;

Xi - то же, до оси каждой сваи, находящейся на рассматриваемой половине площади условного фундамента, м;

Rж - условный радиус кривизны основания от влияния горных выработок, учитывающий конечную жесткость здания; при кривизне выпуклости принимается со знаком плюс, при кривизне вогнутости - со знаком минус, м

, /52/

nк и mк - коэффициенты, принимаемые по таблицам 2 и 3;

mж - коэффициент (меньше или равный единице), учитывающий конечную жесткость здания, определяемый по формуле

, /53/

b - приведенная ширина подошвы условного фундамента, м;

EJ и GF - соответственно, изгибная, МПа-м4, и сдвиговая МПа-м2, жесткости стен здания.

Для коротких отсеков жестких зданий, имеющих отношение L/H ?? 1, (где L - длина отсека, Н - высота здания от подошвы ростверка до карниза), допускается принимать mж = 1, а Рж равным расчетному радиусу кривизны основания.

Nв и Nн - дополнительные вертикальные нагрузки на сваи от ветровой нагрузки и наклона земной поверхности от влияния подработки, определяются по формулам, кН

, /54/

, /55/

где и — расчетные моменты относительно главных осей х и у от действия ветровой нагрузки или наклона земной поверхности, кН??м;

х и y - расстояния от главных осей отсека оси сваи, для которой вычисляется расчетная нагрузка, м;

хi и уi - расстояния от главных осей до оси каждой сваи, м.

Фподр. - несущая способность свай по грунту основания при подработке территории, кН

, /56/

где ??cr - коэффициент условий работы, учитывающий изменение физико-механических свойств грунтов и перераспределение вертикальных нагрузок при подработке территорий:

для свай-стоек в фундаментах любых зданий ??cr = 1; для висячих свай в фундаментах податливых зданий (например, одноэтажных каркасных с шарнирными опорами) ??cr = 0,9; для висячих свай в фундаментах жестких зданий (например, бескаркасных многоэтажных зданий с жесткими узлами) ??cr = 1,1;

Fd - несущая способность сваи, кН, определенная расчетом или по результатам полевых исследований (динамических, статистических испытаний свай, зондирования грунта) в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85;

??к - коэффициент надежности, принимается в соответствии с указаниями п. 3.10 СНиП 2.02.03-85.

8.27 Несущая способность свай по материалу с учетом подработки обеспечивается при условии

Qp ?? Qnp /57/

Мр ?? Мпр /58/

где Qp и Мр - расчетные максимальные значения поперечной силы и изгибающего момента в свае от воздействия горизонтальных перемещений, наклона и ветровой нагрузки, а также от внецентренного действия вертикальной нагрузи определяемые по формулах:

Qp = Qг + Qн + 0,8 Qв /59/

Мр = Mr + Мн + 0,8 Мв + Мn. /60/

Qr и Мr - максимальные значения поперечной силы, кН, и изгибающего момента, кН?? м, в свае от воздействия горизонтальных перемещений.

Ординаты эпюр поперечных сил и изгибающих моментов, представленных на рис. 8 и 9, для характерных сечений свай при шарнирной или жесткой заделке голов в высокий или низкий ростверк под воздействием горизонтальных перемещений определяются по формулам

Qir = Q ?? qi , /61/

Mir = M ?? mi, /62/

Q = 2/3 P1?? в , /63/

M = 1/3 P1?? в2 , /64/

где qi, mi - коэффициенты, определяемые по графикам рис. 10 и 11 соответственно для жесткой заделки и шарнирного сопряжения голов свай с ростверками в зависимости от коэффициента = Н/l (где Н - свободная высота сваи, м; l - длина ее погружения в грунт, м);

для определения Qr и Mr при шарнирном соединении головы сваи с ростверком принимаются коэффициенты qА и mпр, при жесткой заделке qа и mа.

Рис. 8. Схема взаимодействия упругой оси сваи, имеющей шарнирное сопряжение с ростверком, и грунта при действии горизонтальной нагрузки или перемещения

а - деформация оси сваи (1) и эпюра обжатия грунта (2); б эпюра давления грунта на сваю; в, г- эпюра поперечных сип и изгибающих моментов в свае; 3 - касательная к эпюрам давления в точке В

Рис. 9. Схема взаимодействия упругой оси сваи с жесткой заделкой головы в ростверк с грунтом при действии горизонтальной нагрузки или перемещения

а - деформация оси сваи (1) и эпюра обжатия грунта (2); б - эпюра давления грунта на сваю; в, г - эпюры поперечных сил и изгибающих моментов в свае; 3 - касательная к эпюрам давления в точке В

P1 - максимальная ордината эпюры бокового давления грунта, кН/м, на участке "в", определяемая по формуле

, /65/

Cr - коэффициент жесткости бокового обжатия грунта сваей, кН/м2

, /66/

Ег - модуль горизонтальной деформации грунта, МПа

Еr = m • е0 , /67/

m - коэффициент, принимаемый для глинистых грунтов равным 0,5 , для песчаных - 0,65;

е0 - модуль вертикальной деформации грунта, МПа, определяемый ориентировочно на уровне середины участка "в" (для грунтов с относительно высокой несущей способностью на глубине (4-5)d и для грунтов с низкой несущей способностью (6-7)d от поверхности грунта для свайных фундаментов с высоким ростверком или от подошвы ростверка для свайных фундаментов с низким ростверком);

?? - коэффициент, принимаемый по таблице 12 в зависимости от коэффициента n (отношение глубины погружения сваи l к ее размеру поперечного сечения d в направлении, перпендикулярном плоскости действия перемещения);

Таблица 12

Рис. 10. График зависимости коэффициентов ??, ??, q, m, x, и (левая шкала) и ?? (правая шкала) от коэффициента при жесткой заделке голов свай в ростверк

Рис. 11. График зависимости коэффициентов ??ш, ??, q, m, x, и (левая шкала) и ?? (правая шкала) от коэффициента при шарнирном сопряжении голов свай с ростверком

?? - коэффициент Пуассона грунта основания, принимается по табл.8;

??e - коэффициент обжатия грунта посередине участка "в", определяемый по графикам рис. 10 или 11;

х - расстояние от центральной оси здания до оси рассматриваемой сваи, м; для определения ??r и Мr принимается

х = L/2, где L - расстояние между осями крайних свай отсека.

Остальные обозначения в формуле /65/ те же, что и в п. 8.23.

b - длина верхнего участка эпюры бокового давления грунта, м, определяется по формуле

/68/

?? - коэффициент, определяемый по графикам рис. 10 или 11;

EJ- жесткость сваи, МПа • м4;

??н, Мн и ??в, Mв - соответственно максимальные значения поперечной силы, кН, изгибающего момента, кН•м, в свае от воздействия наклона и ветровой нагрузки, определяемые по формулам

, /69/

, /70/

Тн.в. - горизонтальная нагрузка, действующая на отсек здания, соответственно от наклона и ветровой нагрузки;

n - число свай в фундаменте отсека;

Q1 и М1- определяются по формулам /61/ и /62/ при значении

P1=Cr??r1, /71/

где ??r1 = 1 см.

MN - дополнительный изгибающий момент в свае от внецентренного действия вертикальной нагрузки на изогнутую ось сваи, определяемый по формулам:

а) для шарнирного сопряжения свай с ростверком

MN =N(1-??Е) ?? ??r; /72/

б) для жесткой заделки свай в ростверк

MN =N(1-??Е) ?? ??r/2; /73/

N - расчетная вертикальная нагрузка на сваю с учетом подработки, кН, определяется по формуле /48/;

??r - расчетное горизонтальное перемещение головы сваи, м

; /74/

??e, ??- коэффициенты, определяемые по графикам рис. 10 и 11;

0,8 - коэффициент, учитывающий сочетание нагрузок;

Qпp - прочность сваи на воздействие поперечной силы, определяется в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84*;