在线手册 RFEM 6 | 混凝土基础

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Ann-Kathrin Dannwerth, B.Sc.

2024-07-11

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混凝土基础

基础理论

设计规范

独立基础的设计属性

设计

结果

文档

地基的承载力

地基承载力的验证方式依规范而异。在欧盟标准中，验证是通过比较作用效应的设计值和抵抗力设计值（地基破坏验证）来进行的，而在北美规范中则常使用允许地压力的概念。两种方法都描述了地基的相同承载行为，但在安全性概念和验证格式上有所不同。

EN 1997-1: 地基破坏验证

在 EN 1997-1 的地基破坏验证中，抵抗力可以通过给定的允许地压力或考虑土层和土体特性计算地基破坏抵抗力来确定。

使用预定的允许地压力进行验证

在这种验证方式中，将现有地压力与指定的允许地压力进行比较。允许地基承载力 σ_a 的数值在 "混凝土基础" 扩展组件的地质设计配置中“允许地压力”部分定义。

基底折冲和负荷偏心的确定

设计剪力与附加基础负荷 V_z,+add 以及基础底部中心的设计弯矩 M_y,+add 和 M_x,+add 被用来确定有效竖向荷载的偏心：

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

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

产生的作用的偏心距，包括在 x 和 y 方向上的附加基础荷载

有效基础面积的确定

在地基破坏验证中，只考虑实际存在的基础底面积的一部分 - 即在中心施加合力的部分。

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^{'}

基础有效长度 L'、基础宽度 L' 和底部 A'

现有地压力

这样可以确定现有的地压力：

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

地基破坏作用的设计值

验证

现有地压力与指定地压力进行比较：

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

设计准则地面破坏

使用计算的地基破坏抵抗力进行验证（附录 D）

根据 EN 1997-1 进行的地基破坏验证 [1] 是在基础底面法向作用效应与抵抗力设计值之间进行比较。使用的方法符合 [1] 6.5.2.2 的计算程序。该规范的附录 D 提供了一个计算地基破坏抵抗力的实例分析。

固结条件下地基破坏抵抗力的确定

固结条件下地基破坏抵抗力的特征值可根据 [1] 附录 D，方程 (D.2) 确定：

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	黏聚力产生的应力
σ_q	因基础深度产生的应力
σ_γ	基础宽度产生的应力

地基失效承载力标准值按照 EN 1997-1 附录 D (合并)

承载力系数 (N_c, N_q, N_γ): 这些因素根据土壤条件和摩擦角计算。

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)

抗力系数

形状系数 (s_c, s_q, s_γ): 这些系数考虑了基础的几何形状，如矩形或方形平面。

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^{'}

矩形或二次平面的形状系数

基础底面倾斜系数 (b_c, b_q, b_γ): 基础底面倾斜系数考虑了基础底面的倾斜角 α，通常用于地基破坏验证。

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}

面积系数

倾斜系数 (i_c, i_q, i_γ): 这些系数考虑了倾斜荷载的影响。

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})

坡度系数

力倾斜角与倾斜系数的几何关系

未固结条件下地基破坏抵抗力的确定

在未固结条件下使用以下公式：

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

地基承载力承载力标准值按照欧洲规范 EN 1997-1 附录 D（不排水）

验证

地基破坏效应的设计值与地基破坏抵抗力的设计值进行比较：

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

设计准则地面破坏

信息

作用效应（Actions A）、土体特性（Material M）和抵抗力（Resistance R）需根据 [1] A.3 的部分安全系数 𝛾 进行折减。

上级章节

外部稳定性 - 岩土验算