Наиболее простым методом расчета сейсмостойкости сооружений, в том числе и фундаментов, является статический метод. Сооружение рассматривается как жесткое тело, совершающее совместные действия с основанием и имеющее одинаковое с ним некоторое расчетное ускорение.
В настоящее время наиболее широкое применение при расчетах сейсмостойкости сооружений на практике получил спектральный метод.
По спектральному методу устанавливается расчетная схема сооружения. Такая расчетная схема представляется в виде консольной упругой системы, на которой выделены сосредоточенные массы. Сосредоточенные массы принимаются в уровнях, например этажных перекрытий Каждая сосредоточенная масса включает в себя вес конструкций перекрытия, вес временной нагрузки на него, вес стен, перегородок и других конструкций в пределах половины высоты примыкающих этажей (верхнего и нижнего) (рис. 8.4).
|
Рис. 8.4 Расчетная схема здания для определения сейсмических сил. Q – сосредоточенные массы в уровнях этажных перекрытий |
В этом случае рассматриваются горизонтальные поступательные колебания одного направления сейсмическая нагрузка S. Величина и распределение сейсмической нагрузки по высоте сооружения определяется с учетом ее динамического воздействия. Дальнейший расчет конструкций производится в предположении, что расчетные сейсмические силы действуют статически.
Количество сосредоточенных масс, принятое в расчетной схеме, характеризует число степеней свободы динамической системы, подлежащей расчету. Эта динамическая система обладает несколькими частотами и формами свободных колебаний. Каждой форме колебаний соответствует характерная ей деформация сооружения, а следовательно и распределение сейсмических сил.
Сейсмическая сила, действующая в какой либо точке k и соответствующая i-му тону собственных колебаний, определяется формулой [19]:
,
(8.7)
где 
- коэффициент, учитывающий
допускаемые повреждения зданий и сооружений, принимаемый по таблице 3 в [19]; 
- коэффициент, учитывающий
конструктивное решение зданий или сооружений, принимаемый по таблице 4 в [19]; 
- вес массы, которая принята
сосредоточенной в точке k; A
– коэффициент, значение которого следует принимать равным 0.1; 0.2; 0.4 соответственно,
для расчетной сейсмичности 7, 8, 9 баллов; 
-
коэффициент динамичности, соответствующий каждой форме колебаний и зависит от
периода собственных колебаний Ti
сооружения i – го тона. Значения должны приниматься не менее 0.8 и не
более 3. Коэффициент динамичности при расчете мостов определяют независимо от
свойств грунтов основания:
. (8.8)
Коэффициент 
вычисляется по формуле:
,
(8.9)
где
и 
- высоты от основания сооружения до
уровней расположения рассматриваемой точки k и
всех точек j, в которых принята сосредоточенной
масса сооружения (см. рис. 8.4).
Далее приводятся к обрезу фундаментов расчетные значения вертикальных, горизонтальных сил и моментов внешних сил, что дает возможность производить расчет оснований по несущей способности.
8.2.3. Особенности расчета фундаментов мелкого
заложения с учетом сейсмичности
Проектирование оснований с учетом сейсмических воздействий выполняется по первой группе предельных состояний на особое сочетание нагрузок. Расчет оснований фундаментов производится по несущей способности и устойчивости. При расчете следует учитывать совместное действие сейсмических и постоянных нагрузок, а при расчете мостов и от нагрузок от подвижного состава.
Расчет несущей способности основания фундамента производится исходя из условия
(8.10)
где:
–
вертикальная составляющая расчетной внецентренной нагрузки в особом сочетании
нагрузок. Расчетные нагрузки определяются умножением нормативных на
коэффициенты сочетаний: постоянные – 0.9, временные длительные – 0.8,
кратковременные – 0.5, для нагрузок от подвижного состава железных дорог – 0.7,
; для нагрузок от подвижного состава автомобильных дорог – 0.3,
- вертикальная составляющая силы
предельного сопротивления основания при сейсмических воздействиях;
, 
-
коэффициенты условий работы и надежности, принимаемые по [19].
Вертикальная составляющая силы предельного сопротивления для оснований из нескальных грунтов определяется следующим образом. Вначале определяются ординаты эпюры предельного давления по краям подошвы фундамента (рис. 8.5), которые равны:
(8.11)
где
,
,
-
коэффициенты формы фундамента в плане, определяемые как
(8.12)
|
|
l, b – ширина и длина подошвы фундамента;
,
,
- коэффициенты несущей способности,
зависящие от расчетного значения угла внутреннего трения φ1,
определяемые по графикам на (рис. 8.6)
,
-
соответственно расчетные значения удельного веса слоев грунта выше и ниже
подошвы фундамента;
d – глубина заложения фундамента;
- коэффициент, принимаемый равным
0.1;0.2;0.4 при сейсмичности площадки строительства 7,8 и 9 баллов
соответственно.
|
|
Эксцентриситет расчетной нагрузки ep и эпюры предельного давления eu определяются по формулам,
(8.13)
где
и 
- момент и
вертикальная нагрузка, приведенные к подошве фундамента.
В
зависимости от соотношения между величинами 
и
вертикальная составляющая силы
предельного сопротивления основания принимается:
при ≤,
(8.14)
при ≥,
(8.15)
Величины и принимаются
с одним знаком от оси симметрии фундамента, т.к. при этом получается минимум
несущей способности основания.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
Рис. 8.5
Эпюра предельных давлений под подошвой фундамента.
Рис.8.6 Коэффициенты
несущей способности.