Проектирование плотинных фундаментов – методы и расчеты

Проектирование плотовых фундаментов – методы и расчеты

Согласно стандарту IS – 2950:1965, критерии проектирования плотовых фундаментов приведены ниже:
Максимальная дифференциальная осадка фундамента на глинистых и песчаных грунтах не должна превышать 40 мм и 25 мм соответственно. Максимальная осадка, как правило, должна быть ограничена следующими значениями:

• Плотинный фундамент на глине – от 65 до 100 мм.
• Свайный фундамент на песке – от 40 до 65 мм.

Существует два метода проектирования плотовых фундаментов. К ним относятся:

1. Традиционный метод проектирования плотового фундамента

Допущения:

1. Давление грунта принимается плоским таким образом, что центроид давления грунта совпадает с линией действия результирующей силы всех нагрузок, действующих на фундамент.
2. Фундамент является бесконечно жестким, поэтому фактический прогиб плота не влияет на распределение давления под плотом.
В этом методе допустимое давление на опору может быть рассчитано по следующим формулам:


Где и = допустимое давление грунта под фундаментом плота в (используйте коэффициент безопасности, равный трем). Чем меньше значения и следует использовать при проектировании.
и = коэффициент снижения из-за подпочвенной воды.
N = сопротивление пенетрации.
Если значение N больше 15 в насыщенных илах, то для проектирования следует принимать эквивалентное сопротивление пенетрации. Эквивалентное сопротивление пенетрации может быть определено по формуле:

Распределение давления (q) под плотом следует рассчитывать по следующей формуле:

где Q = общая вертикальная нагрузка на плот
x, y = координаты любой данной точки плота относительно осей x и y, проходящих через центроид площади плота.
A = общая площадь плота.
= эксцентриситет относительно главной оси, проходящей через центроид сечения.
= момент инерции относительно главной оси, проходящей через центроид сечения.
, может быть рассчитан по следующим уравнениям:




Где и = эксцентриситеты в направлениях x и y нагрузки от центроида.
и = момент инерции площади плота соответственно по осям x и y через центроид.
для всей площади по осям x и y через центроид.

2) Метод грунтовой линии (упругий метод) проектирования плотового фундамента

Был предложен ряд методов, основанных в основном на двух подходах упрощенного и истинно упругого фундаментов.
i. Упрощенный упругий фундамент: Почва в этом методе заменяется бесконечным числом изолированных пружин.
ii. Истинно упругий фундамент: Предполагается, что грунт является непрерывной упругой средой, подчиняющейся закону Гука.
В случае сравнительно гибкого фундамента, где нагрузки имеют тенденцию концентрироваться на небольших площадях, необходимо использовать эти методы. Метод предполагает, помимо других факторов, что известен модуль реакции грунта основания, определенный по результатам испытаний. Модуль реакции грунтового основания (Ks) для случая нагрузки через плиту размером 30 см x 30 см или балки шириной 20 см на площадь грунта приведен в таблице-1 для несвязных грунтов и в таблице-2 для связных грунтов.
Таблица -1: Модуль реакции грунта основания Ks для несвязных грунтов
Характеристика грунта
Ks (кг/см2)
Относительная плотность
Значения N
Сухое или влажное состояние
Погруженное состояние
1. Рыхлый
<10 1.5 0.9 1. Средний от 10 до <30 4.7 2.9 3. Плотный 30 и более 18 10.8 Таблица - 2: Модуль реакции грунтового основания Ks для связных грунтов
Ks(кг/см2)
Сплошность
Некондиционное сжатие
Прочность (кг/см2))
–
1. Жесткий
от 1 до <2 2.7 1. Очень жесткий
от 2 до <4 5.4 3. Жесткий
4 и более
Вышеуказанные значения Ks соответствуют квадратной пластине размером 30 см х 30 см. Чтобы найти значения K, соответствующие различным размерам и формам, необходимо использовать следующие соотношения.
(a) Влияние размера
для несвязного грунта
для связных грунтов.
Где, K = модуль упругости грунтового основания для основания шириной B см.
Ks = модуль упругости грунтового основания для квадратной плиты шириной 30 см x 30 см.
K’ = модуль упругости грунта основания для основания шириной см.
(b) Влияние формы
для связных грунтов
Где = модуль реакции грунта основания для прямоугольного основания длиной L и шириной B.
= модуль реакции грунта основания для квадратного основания со стороной B.
Влияние формы пренебрежимо мало в случае фундамента на несвязных грунтах.

• Плоты плавучести или пустотелые коробчатые фундаменты или плавучие фундаменты при строительстве зданий.
• Плотинные фундаменты – типы и преимущества.
• Формула расчета момента инерции.
• Испытания грунта, необходимые для фундаментов мелкого заложения и плотинных фундаментов.
• Плотовый фундамент – требования к проектированию и применимость.
• Силы, действующие на конструкцию плотины, и расчеты.
• Вязкость битумных материалов – измерения и факторы.