5. Определение размеров подошвы фундаментов при центральной и внецентренной нагрузке. Метод Лалетина.
Для случая центрально нагруженного фундамента, у которого равнодействующая внешних нагрузок проходит через центр площади подошвы, предварительное значение площади подошвы определяют по формуле:
,
где: N0II – расчетная вертикальная нагрузка на уровне обреза фундамента; γm – среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его уступах; d – глубина заложения фундамента.
После определения площади подошвы фундамента определяют его ширину b. Ширину ленточного фундамента, у которого нагрузки определены на 1 м длины, определяют как:
.
У фундаментов с прямоугольной подошвой, при известном отношении сторон n = l/b, ширину подошвы определяют как:
.
У фундаментов с круглой подошвой диаметр фундамента можно определить как:
.
При назначении размеров и площади подошвы сборных фундаментов необходимо учесть размеры составных элементов блоков, монолитных – модульные размеры.
Поскольку значение R изначально неизвестно, величину А можно определить аналитическим или графическим методом (методом Лалетина).
При аналитическом определении размеров фундаментов, изначально по СНиП 2.02.01-83*, в зависимости от вида грунта и его физико-механических характеристик, определяют значение R0. Затем определяют предварительные значения площади и размеров подошвы фундамента с учетом модульности и унификации конструкций. Для окончательного назначения размеров фундаментов определяют значение R с учетом конструктивных особенностей возводимого фундамента и инженерно-геологических условий площадки строительства по формулам:
при
d
≤ 2 м –
;
при
d
> 2 м –
,
где: k1 – коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных пылеватыми песками, супесями, суглинками и глинами – 0,05, крупнообломочными и песчаными (кроме пылеватых) грунтами – 0,125; k2 – коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами – 0,25, супесями и суглинками – 0,2, глинами – 0,15; b – ширина подошвы фундамента; γ'II – расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента; b0 = 1 м; d0 = 2 м.
При определении размеров фундаментов графическим методом, значение b находят путем совместного решения уравнений:
и
,
(где: pII – среднее давление по подошве фундамента от основного сочетания расчетных нагрузок при расчете по деформациям; R – расчетное сопротивление грунта основания)
как точку пересечения гиперболы pII = f1(b) и прямой R = f2(b).
После вычисления значения b аналитическим или графическим методом принимают окончательные размеры фундамента с учетом модульности и унификации конструкций и определяют давление по подошве фундамента по формуле:
,
где: GfII – расчетное значение веса фундамента; GgII – расчетное значение веса грунта на уступах фундамента.
Найденная величина pII должна не только удовлетворять условию:
,
но и по возможности быть ближе к значению R. Наиболее экономичное решение будет в случае:
.
Для случая внецентренно нагруженного фундамента, у которого равнодействующая внешних нагрузок не проходит через центр площади его подошвы, предварительное значение площади подошвы определяют по формуле:
,
где k – коэффициент, учитывающий наличие расчетных изгибающих моментов M0II и расчетных горизонтальных нагрузок Т0II, принимаемый в зависимости от значения эксцентриситета равнодействующей относительно центра подошвы, определяемого по формуле:
.
Далее определяют размеры фундамента аналитическим или графическим методом аналогично центрально нагруженному фундаменту. При определения графическим методом при построении гиперболы pII = f1(b) следует использовать формулу:
.
После вычисления значения b аналитическим или графическим методом принимают окончательные размеры фундамента с учетом модульности и унификации конструкций и определяют давления по краям подошвы фундамента (краевые давления), и среднее давление по подошве фундамента по формуле:
.
В случае если эксцентриситет равнодействующей смещен относительно одной из главных осей прямоугольной подошвы фундамента, краевые давления определяют по формуле:
.
Найденные величины должны удовлетворять условиям:
;
;
.
В случае если эксцентриситет равнодействующей смещен относительно обеих главных осей прямоугольной подошвы фундамента, краевые давления определяют по формуле:
.
Найденные величины должны удовлетворять условиям:
;
;
.
Если значения давлений по подошве фундамента не удовлетворяют условиям, следует увеличить площадь подошвы фундамента, либо сместить центр подошвы фундамента в точку приложения эксцентриситета равнодействующей.
Для любой формы подошвы фундамента краевые давления можно определить по формулам, соответственно, для случая если эксцентриситет равнодействующей смещен относительно одной осей подошвы фундамента, и для случая если эксцентриситет равнодействующей смещен относительно обеих осей подошвы фундамента:
,
,
где W – момент сопротивления площади подошвы фундамента.