// //
Дом arrow Научная литература arrow Фундаменты arrow № 21 Проектирование гибких фун-ов
№ 21 Проектирование гибких фун-ов

Лекция 21.

Проектирование гибких фундаментов

 

При расчете жестких фундаментов была принята линейная зависимость распределений напряжений под подошвой фундамента. При расчете фундаментов конечной жесткости (гибких фундаментов- балок и плит) условная линейная эпюра распределения напряжений под подошвой гибкого фундамента не приемлема.

 

№ 21 Проектирование гибких фун-овВ этом случае необходимо учитывать M и Q, возникающие в самой конструкции фундамента, вследствие действия неравномерных контактных реактивных напряжений по подошве фундамента. Не учет возникающих усилий может привести к неправильному выбору сечения фундамента или % его армирования.

 

Поэтому необходимо решать задачу совместной работы фундаментной конструкции и сжимаемого основания.

 

Какие же фундаменты считать гибкими?

 

Гибкие фундаменты - это те, деформации изгиба которых того же порядка, что и осадки этого же фундамента

 

    f   – деформация изгиба фундамента

Таким образом, при расчете гибких фундаментов необходимо одновременно учитывать и деформации фундамента и его осадки.

                                           конструкция                                   грунт

№ 21 Проектирование гибких фун-ов

При расчете ленточных фундаментов, загруженных неравномерно сосредоточенными силами - необходимо учитывать изгиб в продольном направлении.

Вследствие изгиба фундамента конечной жесткости давление на грунт увеличивается в местах передачи фундаменту сосредоточенных сил и уменьшается в промежутках между этими силами.

Единого метода расчета гибких фундаментов нет, а существует несколько способов.

 

Критерий, определяющий состояние фундамента

 
№ 21 Проектирование гибких фун-овh > № 21 Проектирование гибких фун-ов     - абсолютно жесткие фундаменты

h < № 21 Проектирование гибких фун-ов     - гибкие фундаменты

 

1. Метод прямолинейной эпюры

 

№ 21 Проектирование гибких фун-ов

 

 

Области применения:

1 - для предварительных расчетов;

2 - когда не требуется большой точности расчетов;

3 - при слабых сильно сжимаемых грунтах;

Пример:

№ 21 Проектирование гибких фун-ов

N1 =N2=80 т

   b=1м

 

1.     Определение ординаты эпюры

             контактного напряжения

 

№ 21 Проектирование гибких фун-ов

 

 

2. № 21 Проектирование гибких фун-ов

 

 

 

 

 

3. № 21 Проектирование гибких фун-ов

 

4. Определяем высоту балки

   

№ 21 Проектирование гибких фун-ов   где

r - коэффициент, зависящий от от % армирования;

                     m - коэффициент условий работы.

 

 

2. Теория местных упругих деформаций.

 

(Гипотеза Фусса-Винклера) 1868г.

Основная предпосылка этой теории – прямая

№ 21 Проектирование гибких фун-овпропорциональность между давлением и местной осадкой.

№ 21 Проектирование гибких фун-ов ; где Px  – давление на подошве фундамента

                         Сz – коэффициент упругости основания

                                            (коэффициент постели)

                 Zx – упругая осадка грунта в месте приложения

              нагрузки

 

 

Эта модель хорошо отражает работу конструкции, если основание представлено жидкостью. Поэтому чаще всего этот метод при строительстве на слабых грунтах или в случае малой мощности слоя сжимаемого грунта.

В последнее время было предложено несколько методов, усовершенствующих эту модель: Дутов, Крылов, Кузнецов, Пастернак. Однако модели соответствующие гипотезе Фусса-Винклера не в состоянии учитывать разновидность оснований (изменение Ео по глубине и в плане сооружения).

В действительности эти результаты непосредственных наблюдений показали, что оседает не только нагруженная поверхность, но и соседние участки грунта.

 

№ 21 Проектирование гибких фун-овГрунт деформируется в соответствии с упругим полупространством. Поэтому была выдвинута другая теория.

 

        3. Теория общих упругих деформаций.

                   (Гипотеза упругого полупространства) 

 

В основу этой теории положено предположение, что грунт является однородным и изотропным.

Это дало возможность применить к описанию напряженно деформируемого состояния аппарат теории упругости.

 

Рассмотрим осадку штампа:

№ 21 Проектирование гибких фун-ов

 

Поэтому единого критерия расчета не существует. В каждом конкретном случае необходимо индивидуально подходить к поставленной задачи, оценивая жесткость конструкции и деформируемость основания. И только после этого следует выбирать руководствующую теорию для расчета.

Задачи, рассматриваемые на основании расчета теории балок

или плит на упругом основании.

 

1.     Плоское напряженное состояние.

 

№ 21 Проектирование гибких фун-ов

(Рассматриваются при опирании конструкции стены. Расчитываются гибкие конструкции типа рандбалок, ж/б поясов).

2.    Плоская деформация.

 

№ 21 Проектирование гибких фун-ов№ 21 Проектирование гибких фун-ов

  Бесконечно простирающаяся полоса и нагрузка приложена вдоль всей полосы.

Для расчета необходимо рассматривать единичный элемент.

Рассчитываются гибкие ленточные конструкции - фундамент под стены.

 

 

 

3.     Пространственная задача.

 

№ 21 Проектирование гибких фун-ов

           (Трехмерная задача)

  (ж/б фундамент под колонну)

Расчет балок по методу

местных упругих деформаций ( гипотеза Винклера).

 

 

№ 21 Проектирование гибких фун-ов№ 21 Проектирование гибких фун-ов  ; где 

Px  – интенсивность давления, передающегося на основание (реактивный отпор грунта в т. Х)

Zx – величина перемещения в т. Х (зависит от жесткости балок, характера распределения нагрузки, размеров балки и деформируемости основания

Сz – коэффициент постели

 

Впервые этот метод был применён при расчете шпал под ж/дор., тогда считали, что Сz = f (грунта), но потом выяснилось, что Сz = f (грунта и ширины подошвы фундамента)

Px  =№ 21 Проектирование гибких фун-ов;     Сz =№ 21 Проектирование гибких фун-ов;       Zx = см

 

Из сопромата известно уравнение, описывающее изгиб балки:

 

№ 21 Проектирование гибких фун-ов         № 21 Проектирование гибких фун-ов;           № 21 Проектирование гибких фун-ов;       

 

Значение Рх  заменяем исходной формулой:

 

 

№ 21 Проектирование гибких фун-ов      Решая это уравнение мы найдем Zx :

 

№ 21 Проектирование гибких фун-ов

 

№ 21 Проектирование гибких фун-ов ;        А1, А2, А3, А4  - произвольные постоянные, определяемые из

                                                    начальных параметров.

В конечном итоге находим Сz  и Рх , а следовательно Мх и Qx .

Решение этой задачи во многих случаях приведено в табличной форме в зависимости от конструкции фундаментов (Справочник проектировщика).

 

№ 21 Проектирование гибких фун-ов ;   № 21 Проектирование гибких фун-ов

 

 

 

 

Расчет балок по методу общих упругих деформаций.

(Гипотеза упругого полупространства)

 

№ 21 Проектирование гибких фун-ов;    где     Г  - гибкость балки;

                                   l   - полудлина балки;

                            h  – высота балки;

                                                                Е – модуль упругости материала балки;

                                                                Е0 – модуль общей деформации грунта.

 

№ 21 Проектирование гибких фун-ов    Г<1      - абсолютно жёсткая балка      Для всех случаев составлены таблицы

1<Г>10    - жёсткая балка                               (метод Горбунова-Посадова)

    Г>10    - гибкая балка

 

Часто при расчете гибких фундаментов (особенно если жесткость балки применима)- переходят к решению задач по методу Жемочкина Б.Н. (Исследование приемов строительной механики для решения статически неопределимых систем).

 

Метод Жемочника для расчета фундаментных балок

 на упругом основании.

 

№ 21 Проектирование гибких фун-овВ основу метода положены следующие допущения:

 

1.     Действительная криволинейная эпюра

     распределения давлений под подошвой

     балки заменяется ступенчатой

 

 Распределение давлений на ширине балки

     также принимаются равномерным.

 

2.     Между балкой и сжимаемым основанием предполагаются жесткие шарниры опирающиеся стержни, воспринимающие усилия от балки и равномерно распределяющие это усилие на основание. 

 

№ 21 Проектирование гибких фун-ов

 

4. Условие совместимости работы балки и основания и удовлетворяются равенством прогиба балки и осадки основания в месте закрепления опорного стержня yi=Si .

№ 21 Проектирование гибких фун-овЭтот метод является универсальным и позволяет решать любые задачи с любой степенью сложности.

№ 21 Проектирование гибких фун-ов
№ 21 Проектирование гибких фун-ов
№ 21 Проектирование гибких фун-ов

№ 21 Проектирование гибких фун-ов

 
№ 21 Проектирование гибких фун-ов
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


        

         

Задача решается смешанным методом.

 

*  - единичное перемещение по направлению "к" связи от воздействия "i" связи

№ 21 Проектирование гибких фун-ов

№ 21 Проектирование гибких фун-ов- единичное перемещение, вызванное осадкой основания

№ 21 Проектирование гибких фун-ов - единичное перемещение, вызванное прогибом балки

№ 21 Проектирование гибких фун-ов; № 21 Проектирование гибких фун-ов -находятся обычно по таблицам

Решив систему уравнений и найдя Xi, определяют величины реактивных давлений Рi, соответствующих ширине принятых участков ступенчатой эпюры (см. допущение № 1):

№ 21 Проектирование гибких фун-ов
 

 


Затем с использованием метода сечений строят эпюры изгибающих моментов M, а по ним окончательно определяют сечение балки и ее армирование

                             № 21 Проектирование гибких фун-ов№ 21 Проектирование гибких фун-ов

Область применения:

1. При хороших (плотных) грунтах.

2. Для расчета плит (днища емкостей).

3. При глубоком залегании скалы.

 

                                           

 

Контакты

115419, г. Москва, ул. Шаболовка, д. 34, стр. 3.



Просьба заранее предупредить о приезде, т.к. специалисты распределены по объектам




info@masterbetonov.ru




ООО «Стройсервис» работает на рынке строительного производства c 1992 года.
Основной ценностью для нашей компании являются клиенты, поскольку единственный реальный актив компании — это люди, удовлетворенные нашей работой, которые еще раз захотят воспользоваться нашими услугами. Мы стремимся сделать своих клиентов своими партнерами.