Онлайновые руководства RFEM 6 / RSTAB 9 | Бетонные фундаменты

Назад к руководствам онлайн

574x

005731

Ann-Kathrin Dannwerth, B.Sc.

2024-07-11

Выбрать руководство

Обзор

Аддон Бетонные фундаменты

Основы теории

Характеристики расчета

Расчётные свойства одиночного фундамента

Расчет

Результаты

Документация

Несущая способность грунтового основания

Проверка несущей способности грунтового основания может выполняться различными способами в зависимости от норм. В Еврокоде проверка осуществляется путем сравнения расчетных значений воздействий и сопротивлений (расчет несущей способности грунта), в то время как в североамериканских нормах часто используются допустимые давления на грунт. Оба подхода описывают одно и то же поведение грунтового основания при нагрузке, но различаются концепцией безопасности и форматом проверки.

EN 1997-1: Расчет несущей способности грунта

При расчете несущей способности грунта по EN 1997-1 сопротивление может быть определено либо с помощью заданных допустимых давлений на грунт, либо путем расчета сопротивления грунта с учетом слоев и характеристик грунта.

Проверка с заданным допустимым давлением на грунт

При этом типе проверки существующее давление на грунт сравнивается с заданным допустимым давлением на грунт. Значение допустимой несущей способности грунта σ_a определяется в конфигурациях геотехнического расчета аддона «Железобетонные фундаменты» в разделе «Допустимое давление на грунт».

Определение воздействий в грунтовом сопряжении и эксцентриситетов нагрузки

Расчетная поперечная сила с дополнительными нагрузками на фундамент V_z,+add, а также результирующие расчетные изгибающие моменты M_y,+add и M_x,+add в центре основания фундамента необходимы для определения эксцентриситета эффективных вертикальных нагрузок:

e_{x} = - \frac{M_{y, + add}}{V_{z, + add}}

e_{y} = \frac{M_{x, + add}}{V_{z, + add}}

Эксцентриситет результирующих воздействий с дополнительными нагрузками фундамента вдоль x и y

Определение эффективной площади фундамента

При расчете несущей способности грунта учитывается только часть фактически существующей поверхности подошвы – та часть, в которой результирующая нормальная сила действует по центру.

L^{'} = m a x (w_{x} - 2 \cdot |e_{x}|; w_{y} - 2 \cdot |e_{y}|)

B^{'} = m i n (w_{x} - 2 \cdot |e_{x}|; w_{y} - 2 \cdot |e_{y}|)

A^{'} = B^{'} \cdot L^{'}

Полезная длина фундамента L', ширина фундамента L' и основание A'

Существующее давление на грунт

Таким образом, можно определить существующее давление на грунт:

σ_{v o r h} = \frac{{V^{'}}_{d}}{A^{'}}

Расчетное значение воздействия нарушения основания

Проверка

Существующее давление на грунт сравнивается с заданным давлением на грунт:

η = \frac{{V^{'}}_{d} / A^{'}}{{R^{'}}_{d} / A^{'}} \leq 1.0

Критерий расчета разрушение основания

Проверка с расчетным сопротивлением грунта (Приложение D)

При расчете несущей способности грунта по EN 1997-1 [1] происходит сравнение между воздействиями, нормальными к подошве фундамента, и расчетными значениями сопротивлений. Используется расчетный метод согласно [1] 6.5.2.2. В Приложении D нормы приведен информативный пример аналитического определения сопротивления грунта.

Определение сопротивления грунта для дренированных условий

Характеристическое значение сопротивления грунта можно определить согласно [1] Приложение D, уравнение (D.2) для дренированных условий как:

R_{k} / A^{'} = \underset{σ_{c}}{\underset{⏟}{c^{'} \cdot N_{c} \cdot b_{c} \cdot s_{c} \cdot i_{c}}} + \underset{σ_{q}}{\underset{⏟}{q^{'} \cdot N_{q} \cdot b_{q} \cdot s_{q} \cdot i_{q}}} + \underset{σ_{γ}}{\underset{⏟}{0.5 \cdot γ^{'} \cdot B^{'} \cdot N_{γ} \cdot b_{γ} \cdot s_{γ} \cdot i_{γ}}}

σ_c	Напряжение от сцепления
σ_q	Напряжение от глубины фундамента
σ_γ	Напряжение от ширины фундамента

Нормативное значение сопротивления разрушению основания по EN 1997-1, Приложение D (объединенное)

Коэффициенты несущей способности (N_c, N_q, N_γ): Эти коэффициенты рассчитываются с учетом грунтовых условий и угла внутреннего трения.

N_{q} = e^{π \cdot \tan (φ_{d}^{'})} \cdot \tan^{2} (45 ° + φ_{d}^{'} / 2)

N_{c} = (N_{q} - 1) \cdot \cot (φ_{d}^{'})

N_{γ} = 2 \cdot (N_{q} - 1) \cdot \tan (φ_{d}^{'}) sofern φ^{'} / 2 (raue Sohlfläche)

коэффициенты несущей способности

Коэффициенты формы (s_c, s_q, s_γ): Они учитывают геометрию фундамента, такую как прямоугольные или квадратные планы.

s_{q} = 1 + B^{'} / L^{'} \cdot \sin (φ_{d}^{'})

s_{c} = (s_{q} \cdot N_{q} - 1) / (N_{q} - 1)

s_{γ} = 1 - 0, 3 \cdot B^{'} / L^{'}

Коэффициент формы для прямоугольного или квадратичного плана основания

Коэффициенты наклона подошвы (b_c, b_q, b_γ): Коэффициенты наклона подошвы учитывают угол наклона основания фундамента α и обычно рассчитываются для проверки несущей способности грунта.

b_{q} = (1 - α \cdot \tan (φ_{d}^{'}))^{2}

b_{c} = b_{q} - (1 - b_{q}) / (N_{c} \cdot \tan (φ_{d}^{'}))

b_{γ} = b_{q}

Коэффициенты площади основания

Коэффициенты наклона (i_c, i_q, i_γ): Они учитывают влияние наклонных нагрузок.

m_{B} = (2 + B^{'} / L^{'}) / (1 + B^{'} / L^{'})

m_{L} = (2 + L^{'} / B^{'}) / (1 + L^{'} / B^{'})

m = m_{L} \cdot \cos^{2} (ω) + m_{B} \cdot \sin^{2} (ω)

i_{q} = (1 - H_{d} / (V_{d} + A^{'} \cdot c_{d}^{'} \cdot \cot (φ_{d}^{'})))^{m}

i_{c} = i_{q} - (1 - i_{q}) / (N_{c} \cdot \tan (φ_{d}^{'}))

i_{γ} = (1 - H_{d} / (V_{d} + A^{'} \cdot c_{d}^{'} \cdot \cot (φ_{d}^{'})))^{m + 1})

Коэффициенты уклона

Угол наклона силы и геометрические связи для определения коэффициентов наклона

Угол наклона силы и геометрические взаимосвязи для определения коэффициентов наклона

Определение сопротивления грунта для недренированных условий

В случае недренированных условий используется следующая формула:

R_{k} / A^{'} = (π + 2) \cdot c_{u} \cdot b_{c} \cdot s_{c} \cdot i_{c} + q

Нормативное значение несущей способности по норме EN 1997-1, приложение D (не осушенный)

Проверка

Расчетное значение воздействия несущей способности грунта сравнивается с расчетным значением сопротивления грунта:

η = \frac{{V^{'}}_{d} / A^{'}}{{R^{'}}_{d} / A^{'}} \leq 1.0

Критерий расчета разрушение основания

Инфо

Воздействия (Actions A), характеристики грунта (Material M) и сопротивления (Resistance R) должны быть уменьшены с помощью частных коэффициентов надежности 𝛾 согласно [1] A.3.

IBC 2021 / ACI 318-19 (ASD): Давление на грунт

Цель проверки

Проверка давления на грунт проверяет, не превышают ли контактные напряжения, передаваемые фундаментом на грунтовое основание, допустимого давления на грунт. Распределение напряжений под фундаментом при комбинированном воздействии нормальной силы и изгибающего момента принимается линейным.

Распределение напряжений

Контактные напряжения на грунт определяются по нормальной силе и изгибающему моменту на основании фундамента:

q_{u} = \frac{P_{z}}{A} \pm \frac{M}{S}

P_z	полная вертикальная нагрузка на фундамент [kip]
A	Площадь фундамента [фут²]
M	Изгибающий момент в основании фундамента [kipft]
S	Модуль сечения площади фундамента [ft³]

Напряжение под подошвой фундамента

Проверка

Результирующие контактные напряжения на грунт не должны превышать допустимого давления на грунт. Допустимое давление на грунт σ_a может быть определено в геотехнической расчетной конфигурации аддона Concrete-Foundations.

Степень использования

η = \frac{q_{u}}{σ_{a}}

Степень использования – давление на грунт

Конфигурация программного обеспечения

Допустимое давление на грунт σ_a определяется в геотехнической расчетной конфигурации аддона Concrete-Foundations. Все вертикальные нагрузки, действующие на фундамент, принимаются из заданных случаев нагрузки.

Исходная глава

Внешняя устойчивость - Геотехнические расчёты