Основания и фундаменты транспортных сооружений: Электронный учебник, страница 50

      Массивные фундаменты глубокого заложения обычно являются жесткими, для которых приведенная глубина заложения  и их собственными деформациями можно пренебречь.

      Коэффициент деформации фундамента ae определяют по формуле (4.20), в которой расчетную ширину фундамента bp, м, принимают равной

                                      bp = kф(b + 1),                                                     (7.14)
где b — поперечный к направлению действия внешних нагрузок размер фундамента; kф — коэффициент формы, который принимают в зависимости от очертания поверхности расчетной грани порис. 7.9.

      Пусть на жесткий фундамент глубокого заложения в уровне поверхности грунта (после размыва) действуют, помимо вертикальной силы Fv, еще горизонтальная сила Fh и момент M. Под действием этих нагрузок и собственного веса фундамент испытывает осадку и поворот вокруг оси, расположенной на некоторой глубине z0 (рис. 7.10). Окружающий грунт оказывает сопротивление этим перемещениям, в результате чего по передней и задней граням и подошве фундамента образуется нормальное к этим поверхностям реактивное давление грунта sz. Касательные составляющие реакций грунта по боковым граням и подошве при горизонтальном смещении и повороте фундамента в расчетах не учитывают.

      Положение оси поворота фундамента зависит от размеров фундамента, величины внешних нагрузок и упругой податливости грунта в основании. Если эта ось расположена выше подошвы, горизонтальное реактивное давление грунта возникает по передней и задней граням фундамента (рис. 7.10, а); если же она находится на уровне плоскости подошвы или глубже, горизонтальное реактивное давление образуется только по передней грани (рис. 7.10, б, в).

      С учетом изложенных особенностей взаимодействия фундамента с грунтовой средой из условия равенства действующих горизонтальных нагрузок на фундамент и моментов сил относительно оси поворота [16]

                                                     (7.15)
а угол поворота фундамента, рад,

                                                                          (7.16)
где Iп — момент инерции площади подошвы относительно оси, перпендикулярной плоскости действия нагрузки.

      Формулы (7.15)  (7.16) получены для фундаментов, опирающихся на сжимаемые грунты. При опирании фундамента на скальный грунт z0 = d, а

                                                                                        (7.17)

      Горизонтальное давление по вертикальным граням фундамента

                                     sz = Kz(z0 – z)w,                                                            (7.18)
где z — координата точки, для которой определяют sz.

      Давление sz по выражению (7.18) определяют для значений z = d/3 и z= d, которые должны удовлетворять условию устойчивости грунта (4.55).

      Максимальное краевое вертикальное давление под подошвой фундамента ограничивают по условию

                                                         (7.19)
где a — размер подошвы в плоскости действия внешних нагрузок; gc = 1,2 — коэффициент условий работы; gn и R — то же, что в условии (7.12).

      При опирании фундамента на скальные грунты силу трения Tu не учитывают.

      Горизонтальное смещение верха опоры при жестком фундаменте определяют по формуле

                                     uв = u0 + (z0 + h'0)w £ u₀пр,                            (7.20)
где u0 — горизонтальное смещение опоры за счет ее изгиба, которое при жесткой конструкции опоры принимают равным нулю; h'0 — расстояние от поверхности грунта до верха опоры; uпр — предельное значение горизонтального смещения, определяемое по выражению (3.30).

      Если приведенная глубина заложения массивного фундамента более 2,5, то фундамент следует рассчитывать с учетом его конечной жесткости методом, изложенным в разд. 4.6.

      Среднюю осадку массивных фундаментов определяют по аналогии с расчетами свайных фундаментов, как условно массивных. Для этого рассматривают увеличенную площадь подошвы фундамента с размерами ac и bc, образованную основанием параллелепипеда с наклонными гранями под углом jIIcp/4 к вертикали (рис. 7.11, а). У фундаментов, имеющих уступы по высоте или наклонные грани, условное развитие подошвы рассматривают только в пределах нижней их части с вертикальными гранями (рис. 7.11, б).

      Среднее давление по подошве такого условно массивного фундамента при расчете его осадки определяют по формуле

                                                                                                   (7.21)

где G'ф — вес фундамента вместе с грунтом над условной площадью его подошвы, которая равна: .

      Расчет осадки выполняют методом послойного суммирования.

      Проверку устойчивости фундаментов глубокого заложения против общего сдвига выполняют лишь при наличии особых геологических условий, высоких подходных насыпей или сейсмических воздействий. Если в основании фундамента залегает слабый подстилающий слой, то необходимо выполнить проверку прочности этого слоя для условной площади подошвы фундамента с размерами aс и bc.

7.4. Стена в грунте

          Способ «стена в грунте» применяется для устройства фундаментов различного назначения, для строительства стен подземных сооружений и противофильтрационных завес (рис.7.12). Такой метод устройства стены в грунте может применяться как в обводненных, так и в необводненных грунтах: песках, супесях, суглинках и глинах [14].