Расчет оснований на сейсмическую нагрузку

Сейсмичность района строительства ст. Барсуковская 8 баллов, категория грунтов по сейсмическим свойствам - III, следовательно сейсмичность площадки строительства 8 баллов, повторяемость землетрясений – 3.

Характеристики грунтов основания для расчетов по I группе предельных состояний определяем с учетом коэффициента надежности.

ϕ_I= ϕ / γ_g(ϕ) = 36 / 1.1 = 32,7^o;

С_I= C / γ_g(c) = 1,4 / 1.5 = 0,9 кПа;

γ_I= 20 / 0,95 = 19.1 кН/м³; γ_I’ = 17.9 / 0,95 = 17.1 кН/м³.

При ϕ_I= 32,7^o: F₁= 27, F₂ = 24, F₃ = 38.

Фундамент колонны крайнего ряда

Определяем ординаты эпюры предельного давления по формулам:

P_o = ξ_q F₁γ_I’ d + ξ_c (F₁ - 1) C_I/ tg ϕ_I,

P_b = P_o + ξγ γ_Ib (F₂ - k_eqF₃),

здесь k_eq = 0.4 при сейсмичности площадки строительства 8 баллов,

ξ_q = ξγ = ξ_c - коэффициенты формы для прямоугольных фундаментов.

ξ_q = 1 + 1.5 b / l = 1 + 1.5 x 1,5 / 1,5 = 2,5,

ξ_c= 1 + 0.3 b / l = 1 + 0.3 x 1,5 / 1,5= 1,3,

ξγ = 1 - 0.25 b / l = 1 - 0.25 x 1,5 / 1,5 = 0.75.

Проверяем основания фундаментов при действии сейсмической нагрузки. Сейсмические нагрузки на верхний обрез фундамента:

N_I = 327,8 кН, М_I = -57,3 кН•м, F_I = 35,9 кН.

Определяем сейсмическую нагрузку от веса фундамента и грунта на его

обрезах

NфI = 1,5 х 1,5 х 0,95 х 20 х 0.95 х 1.05 х 0.9 = 38,4 кН.

Определяем сейсмическую нагрузку от веса фундаментной балки

NфбI = 96 х 0.95 х 1.1 х 0.9 = 90,3 кН

Определяем сейсмическую нагрузку на основание

N_a = 327,8 + 38,4 + 90,3 = 456,5 кН.

Определяем величину изгибающего момента на отметке подошвы

фундамента при сейсмических воздействиях

M_a = -57,3 + 35,9 х 1.2 + 90,3 х 0.45 = 26 кН м.

Тогда эксцентриситет расчетной сейсмической нагрузки

e_a = M_a / N_a = 26,4 / 456,5 = 0.06 м.

При e_a= 0.06 м £ b / 6 = 1,5 / 6 = 0.25 м, следовательно не будет отрыва

подошвы фундамента.

Определяем ширину условного фундамента

b_c = 1.5 (b – 2 e_a) = 1.5 (1,5 – 2 х 0.06) = 2.07 м.

Определяем ординаты эпюры предельного давления

P_o = 2.5 х 27 х 17.1 х 0,95 +1.3 х (27- 1) х 0,9/ tg 32,7^o= 1143,9кПа,

P_b = 1143,9 + 0.75 х 19.1 х 2.07 х (24 - 0.4 х 38) = 1404,8 кПа.

Проверяем условие:

P_max = 2 N_a / [3 l (b/2 – e_a)] ≤ P_b

P_max = 2 х 456,5 / [ 3 х 1,5 (1,5/2 – 0.06)] = 294 кПа < P_b = 1404,8 кПа.

Условие выполняется.

Определяем эксцентриситет эпюры предельного давления:

e_u = b (P_b - P_o)/ (6 (P_b + P_o))=1,5(1404,8-1143,9)/(6(1404,8+1143,9))=0,025м

При e_a= 0.351 м > e_u= 0.042 м величина вертикальной составляющей силы предельного сопротивления основания при сейсмических воздействиях определяется по формуле:

Nu.eq =blP_b/(1=6e_a-b)=1,5×1,5×1404,8/(1+6×0,07/1,5)=2462,9кН

Проверяем основное условие расчета основания при сейсмических воздействиях

N_a < γc.eq. Nu.eq / γ_n,

здесь γc.eq. - сейсмический коэффициент условий работы, равный 0.6 для грунтов III категории по сейсмическим свойствам, дополнительно умножаем на 1.15 при повторяемости землетрясений 3,

γ_n= 1.15 - коэффициент надежности для зданий II класса,

N_a= 456,5 кН < 0.6 х 2462,9 х 1.15 / 1.15 = 1699 кН.