8. Расчёт фундамента при плоском сдвиге

В качестве примера рассмотрим расчёт горизонтально нагруженного отдельно стоящего фундамента. При плоском сдвиге (см. схему с основными принятыми обозначениями), на фундамент будут воздействовать следующие усилия:

• N₀, N_ф – вертикальная нагрузка по обрезу и вес фундамента, соответственно.

• Т₀ – горизонтальная нагрузка на фундамент.

• Е_акт, Е_п – соответственно активное давление и пассивный отпор грунта по боковым граням фундамента.

• Т – трение грунта по подошве фундамента.

Расчётная схема фундамента при расчёте на плоский сдвиг.

Для того чтобы возник пассивный отпор Е_п, величина горизонтального смещения ΔY должна быть достаточно большой (≈30 см), что не допустимо, поэтому в расчетах Е_п не учитывают.

E_акт так же не учитывают, так как оно действует с двух противоположных сторон (взаимное уравновешивание).

Тогда из условия равновесия, трение грунта по подошве фундамента составит:

T = N₀ × f + N_ф × f,

где f - коэффициент трения фундамента по подошве о грунт.

Коэффициент устойчивости (условие расчёта по I предельному состоянию) определиться исходя из следующего условия:

где η_уст. = 1,05…1,3 (должен быть в данных пределах в зависимости от характера нагрузок и ответственности сооружения).

Если η_уст. - недостаточен, что делать?

Поступают так: задаются η_уст. и определяют N_ф – требуемый вес фундамента.

В ряде случаев для увеличения веса фундамента при больших сдвигающих силах прибегают в мостостроении к дополнительному нагружению опор (создания условий устойчивости) в виде устройства декоративных скульптур.

Но иногда в расчётах учитывают и трение на боковой поверхности Е_{а бок.}

Расчёт фундамента при глубоком сдвиге

Согласно теории предельного равновесия определить устойчивость фундамента при выпирании грунта по поверхности в глубине массива, можно исходя из выражения:

- см. механику грунтов, раздел «Распределение напряжений по подошве фундамента».

Аналитическое данное решение довольно сложно, поэтому часто пользуются геометрическим решением, предполагая потерю несущей способности по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения.

7. При расчете фундаментов опор мостов на устойчивость против опрокидывания все внешние силы, действующие на фундамент (включая его собственный вес), приводят к силам Fv, Qr и моменту Мu (рис. 7.7). Силы Fv и Qr равны проекциям всех внешних сил соответственно на вертикаль и горизонталь, а момент Ми равен моменту внешних сил относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента перпендикулярно расчетной плоскости. Момент Ми способствует опрокидыванию фундамента (повороту его вокруг оси О — см. рис. 7.7). Момент Mz, сопротивляющийся опрокидыванию, будет равен Fva, где а — расстояние от точки приложения силы Fv до грани фундамента, относительно которой происходит опрокидывание. Устойчивость конструкций против опрокидывания следует рассчитывать по формуле Ми≤(ус/уn)Мz, (7.5) где Мu и Мz — моменты соответственно опрокидывающих и удерживающих сил относительно оси возможного поворота (опрокидывания) конструкции, проходящей по крайним точкам опирания, кН·м; ус — коэффициент условий работы, принимаемый при проверке конструкций, опирающихся на отдельные опоры, для стадии строительства равным 0,95; для стадии постоянной эксплуатации равным 1,0; при проверке сечений бетонных конструкций и фундаментов на скальных основаниях, равным 0,9; на нескальных основаниях — 0,8; уn — коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,1 при расчетах для стадии постоянной эксплуатации и 1,0 при расчетах для стадии строительства. Опрокидывающие силы следует принимать с коэффициентом надежности по нагрузке, большим единицы.