Расчет фундамента под наружную стену подвала. Расчет устойчивости основания против сдвига (по 1 предельному состоянию). Пример расчета.

Начало расчета смотрите здесь:Расчет фундамента под наружную стену подвала.

Расчет стены проводится в несколько этапов, в каждом из них проверяется определенное условие, обеспечивающее надежную работу конструкции. Что определяет расчет устойчивости основания против сдвига? На стену воздействуют немалые горизонтальные силы от давящего на нее грунта (в нашем примере такое давление достигает более двух тонн на метр квадратный стены), пытающиеся сдвинуть стену в сторону подвала. Препятствуют этому удерживающие силы: нагрузка на стену подвала (из п. 4 расчета); собственный вес стены подвала и фундамента; пригруз грунта со стороны обратной засыпки (именно поэтому мы стараемся сделать фундамент не симметричным, а большую его часть выдвинуть в сторону обратной засыпки – чтобы получше пригрузить); пригруз обратной засыпкой и конструкцией пола со стороны подвала и пассивное горизонтальное давление от них же. Все эти вертикальные силы придавливают фундамент к земле, возникает сила трения между подошвой и грунтом основания (чем шире подошва, тем больше сила трения – это еще один фактор, который нужно запомнить); и если сила трения больше сдвигающей силы хотя бы в 1,2 раза (коэффициент запаса, учитывающий всякие погрешности), то фундамент не сдвинется и стена будет стоять на нем надежно.

Что означает «по 1 предельному состоянию»? К 1 предельному состоянию относится решение вопроса устойчивости конструкции, его мы и решаем. Конкретно для расчета – это проявляется в выборе повышающих коэффициентов из п. 1.

Итак, первое, что нужно определить – это горизонтальное давление, воздействующее на стену по высоте.

В п. 5.2 и 5.3 мы определяем горизонтальную составляющую интенсивности активного давления грунта – она переменна, вверху равна σг1, а к низу возрастает до σг2. Что это такое, название явно сложное. Грунт засыпки имеет собственный вес (удельный вес грунта γ), и неоднородную, сыпучую структуру, характеризующуюся углом внутреннего трения φ (этот угол определяет способность грунта не рассыпаться под собственным весом, а значит и влияет на степень давления веса грунта на конструкцию стены). Если бы грунт был подобен скале (монолитный и целостный), то его вес давил бы только вниз и на соседствующую стену не воздействовал. А так давление грунта распределяется под углом трения, и в итоге в нем можно выделить вертикальную и горизонтальную составляющую. Чем выше угол трения, тем лучше держит грунт сам себя, и тем меньше его горизонтальное давление и больше вертикальное.

Понятие активного и пассивного давления введено для различия: активное пытается сдвинуть, пассивное – помогает удержать на месте.

Величина горизонтального давления всегда увеличивается с глубиной, она прямо пропорциональна глубине грунта. На уровне поверхности грунта она равна нулю, поэтому σг1 = 0, т.к. в нашем примере поверхность грунта ниже верха стены (если бы грунт был выше верха стены, то вверху стены σг1 имела бы уже какую-то величину).

Помимо влияния собственного веса грунта на стену также оказывает влияние нагрузка на грунте – горизонтальная составляющая давления от нее постоянна по всей глубине, ее мы находим в п. 5.4. В данном примере рассмотрен случай, когда временная нагрузка на грунте распределена равномерно по всей площади. Если у Вас другой случай, то формулу и эпюру надо переработать согласно рисунку 8 руководства.

И последняя величина – это интенсивность горизонтальных сил сцепления грунта засыпки, которую мы находим в п. 5.6. Сила сцепления удерживает грунт – чем больше сцепление грунта, тем меньше его давление на стену, поэтому σсг в формуле 5.7 и 5.8 мы используем со знаком минус. И чем большего сцепления грунта можно добиться при уплотнении обратной засыпки, тем легче будет стене и фундаменту.

В формуле определения интенсивности сил сцепления повышающий коэффициент не используется – обратите внимание на такие случаи. Если мы применим повышающий коэффициент, то тем самым мы уменьшим сдвигающую силу, а ее нам нужно определить максимальной. Повышающие коэффициенты используются только там, где они могут ухудшить условия работы конструкции.

Обратите внимание, что в данном расчете грунт засыпки – это связный грунт, он имеет не нулевое сцепление. Если вы применяете несвязный грунт (песок, шлак и др.), то нужно считать по другим формулам руководства, и эпюры будут другими, т.е. данный расчет уже не подходит.

Далее нам следует суммировать горизонтальные давления, чтобы получить итоговую эпюру.

Вверху значение интенсивности горизонтального давления равно σ1, а внизу – σ2.

Причем, здесь может быть два варианта: σ1 может получиться как с отрицательным, так и  с положительным значением. При отрицательном значении итоговая эпюра будет иметь вид треугольника; при положительном – вид трапеции. Соответственно, формулы получатся тоже разные.

В данном примере у нас получился вариант с треугольной эпюрой. Но расчет я постаралась сделать универсальным для обоих случаев, поэтому в данном месте расчет у меня раздвоился, и нужно сделать выбор, по какому из вариантов «а» или «б» считать далее.

Итак, в п. 5.9 мы определили, что расчет будем вести по варианту «а».

В этом варианте, когда мы суммируем все три эпюры (с учетом знаков: первые две действуют в одну сторону, третья – в противоположную), получается итоговая треугольная эпюра давления, наглядно показывающая, на какой высоте (Н1) и с какой силой воздействует на стену активное горизонтальное давление. Обратите внимание, что если графически построить эпюры пропорционально значениям, получившимся в формулах, то все результаты на рисунке и в расчете сойдутся – такая самопроверка никогда не помешает.

Найдя горизонтальное давление грунта σ2 на уровне низа подошвы, мы с его помощью определяем сдвигающую силу Тсд, что и сделано в п. 5.10а.

Вариант «б» (пункт 5.10б) для данного примера не актуален, но я приведу его на рисунке ниже, вдруг ваш расчет пойдет по другому пути (пример итоговой эпюры для варианта «б» я не привожу).

 

И следующим этапом будет определение всех возможных удерживающих сил, действующих на фундамент: собственный вес фундамента, стены и грунта обратной засыпки, опирающегося на подошву фундамента с двух сторон, собственный вес конструкции пола и нагрузка на стену фундамента от конструкций здания. Временные нагрузки в этом расчете не участвуют, т.к. без них ситуация хуже, чем с ними.

Все эти силы, кроме Р5, имеют площадь сбора нагрузки, что мы наглядно видим из рисунка выше. Суммируя все силы, мы получаем N (п. 5.16).

Также необходимо найти пассивное горизонтальное давление грунта Еп – это давление части грунта, находящейся под уровнем пола подвала (справа от стены и фундамента) и удерживающей фундамент от сдвига. Пассивное давление зависит от веса грунта, его сцепления и угла внутреннего трения – обратите внимание, их значения берутся для расчета по 1 предельному состоянию. Полы в данном случае условно игнорируются, и их толщина при расчете пассивного давления грунта исключается.

После этого в п. 5.18 определяется удерживающая сила Туд.

Обратите внимание, для стены подвала без сложных геологических условий выполняется проверка только при β = 0. Иначе расчет нужно выполнять согласно примечанию к п. 8.13 руководства.

Последним шагом является проверка – сравнение сдвигающей и удерживающей сил. Если первая меньше второй хотя бы в 1,2 раза, то условие обеспечено, и можно переходить к следующему этапу расчета.

Что делать, если условие не обеспечено? Можно выполнить следующие мероприятия:

- увеличение ширины подошвы в сторону улицы – этим мы добавляем дополнительный пригруз от веса грунта засыпки, а также вес самой подошвы;

- увеличение ширины подошвы в сторону дома – эффект от него меньше, чем от первого, но все же есть, т.к. с увеличением площади фундамента возрастает сила трения, препятствующая сдвигу;

- увеличить собственный вес конструкций фундамента и стены за счет их толщины – иногда (если не хватает совсем немного) это рациональней, чем копать более широкую траншею;

- заменить обратную засыпку на грунт с большим углом внутреннего трения (песок, шлак).

Не забывайте, положительные факторы в этом расчете – это любая вертикальная нагрузка; ширина подошвы фундамента (чем больше, тем лучше); большой угол трения грунта засыпки со стороны улицы. Отрицательные факторы: глубина подвала, точнее высота грунта засыпки со стороны улицы (чем она больше, тем больше сдвигающая сила); маленькая толщина засыпки со стороны подвала (эта засыпка препятствует сдвигу, иногда стоит ее увеличить немого, подняв пол подвала, чтобы условия по сдвигу удовлетворялись); небольшая нагрузка на стену подвала (чем больше пригруз, тем больше сила трения и сопротивление сдвигу).

В обычных случаях все проблемы можно решить увеличением ширины подошвы фундамента. Но если этого не достаточно, возможно проведение дополнительных мероприятий, например устройство распорок между стенами подвала, которые будут препятствовать сдвигу. Естественно, распорки должны быть рассчитаны на действие сдвигающей силы и установлены с определенным шагом. Если в доме часто стоят несущие поперечные стены, нужно проводить анализ о возможности сдвига фундамента – в некоторых случаях можно пропускать эту часть расчета.

Следующий этап – расчет устойчивости основания под подошвой.


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Поиск

Подписка на статьи

Комментарии

  • Женя 02.12.2016 14:17
    Здравствуйте!Оч ень хотелось бы статью о плоской кровле, о правильных подсчетах ...

    Подробнее...

     
  • Тамара 02.12.2016 12:18
    Добрый день!Хотела бы спросить литературу о шпонках в фундаментах, в ...

    Подробнее...

     
  • Алексей 01.12.2016 08:50
    Не проще ли сразу плиты положить как положено на фундамент. А так вам ...

    Подробнее...

     
  • Александр 30.11.2016 20:47
    Здравствуйте! У меня два вопроса к вашему рамному узлу: зачем заводить ...

    Подробнее...

     
  • Айгуль 30.11.2016 14:22
    а можно ли тогда допустим, положить плиты ПК (пустотки) на землю в ...

    Подробнее...

Яндекс.Метрика