Расчет устойчивости сооружений на нескальных основаниях по схемам смешанного и глубинного сдвигов

1. Для определения силы предельного сопротивления на участке сдвига с выпором R_u следует применять метод теории предельного равновесия. При этом в случае глубинного сдвига от одной вертикальной нагрузки определяется полная сила предельного сопротивления, а в случае смешанного сдвига – только ее часть, отвечающая участку сдвига с выпором и равная в соответствии с требованиями п. 3.9.

2. По этому методу профиль поверхности скольжения, ограничивающей область предельного состояния грунта основания, принимается в виде двух отрезков прямых АВ и DC, соединенных между собой криволинейной вставкой, описываемой уравнением логарифмической спирали (см. чертеж а). Связь между углом наклона к вертикали равнодействующей внешних сил, равной по значению силе предельного сопротивления сдвигу R_u, и ориентировкой треугольника предельного равновесия определяется углом , который находится по формуле

(1)

К расчету несущей способности основания и устойчивости сооружения

при глубинном сдвиге

а – расчетная схема; б – график несущей способности основания;

I, II, III – зоны призмы обрушения

При определении R_u сцепление грунта по своему действию принимается тождественным приложению внешней равномерно распределенной нагрузки в виде нормального напряжения (здесь tg и с_I – то же, что в п. 3.5). Значение для заданных значений (то же, что в п. 3.9) определяется следующим образом.

Строится график несущей способности основания для всей ширины b или расчетной ширины подошвы фундамента (см. чертеж б). Построение этого графика производится по ряду значений (от = 0 до ) и соответствующим им значениям .

По найденному значению находятся все данные, необходимые для определения размеров призмы выпора ABCDA. Линия АВ проводится по углу , линия ЕВ – по углу .

Линия ЕС строится по углу 45°- между ней и горизонтальной поверхностью основания. Профиль ограничивающей поверхности скольжения для промежуточной зоны II строится по уравнению логарифмической спирали. Радиус находится по формуле

, (2)

где .

Линия CD проводится через точку С под углом 45°- к горизонтальной поверхности ED.

После определения очертания призмы обрушения находятся веса (с учетом взвешивающего действия воды) отдельных ее зон I, II, III (при наличии сцепления к силе Р ₃) добавляется нагрузка , соответствующая приложенному к поверхности нормальному напряжению, а при наличии пригрузки интенсивностью q – нагрузка и сила R_u по формуле

(3)

где (4)

(5)

(6)

3. В случаях, для которых в таблице приведены значения коэффициентов несущей способности , а также значения коэффициента К, позволяющего определить длину участка ED на чертеже (ED = Кb), R_u определяется по формуле

(7)

где – то же. что в п. 3.5;

q – интенсивность равномерной нагрузки на участке ED призмы выпора.

По найденным значениям R_u определяются и , используемые для построения графика (см. чертеж б ), по формулам:

(8)

(9)

4. При действии на сооружение только вертикальных сил определение предельной (разрушающей) вертикальной нагрузки на основание может быть произведено указанным выше методом. При этом построение призмы обрушения производится только для = 0 и

5. При наличии в основании фильтрационного потока и необходимости учета фильтрационных сил определение R_u следует производить аналитически или графоаналитическим методом путем построения многоугольника сил на базе равнодействующих весов каждой из трех зон призмы обрушения с учетом суммарных фильтрационных сил, действующих в каждой из них.

Направления и значения суммарных фильтрационных сил определяются по заданной гидродинамической сетке движения фильтрационного потока под сооружением.

Для этого после построения объемлющей поверхности скольжения по методу, изложенному в п. 2, и построения гидродинамической сетки (методом ЭГДА или расчетным способом) каждая из зон I, II, III (см. чертеж а) оказывается разбитой на ряд участков, для каждого из которых находится линия тока, проходящая через центр тяжести участка. Направление фильтрационной силы принимается по касательной к этой линии тоже в центре тяжести участка, а значение ее – по формуле

, (10)

где – удельный вес воды;

– средний градиент напора для данного участка;

А_i – площадь участка.

Значения суммарных фильтрационных сил Ф_f1, Ф_f2, Ф_f3 определяются как геометрические суммы фильтрационных сил в пределах рассматриваемой зоны I, II или III.

6. При определении силы предельного сопротивления в случае сдвига с выпором при сейсмических воздействиях R _{u, eq} следует учитывать силы инерции, действующие на грунт в пределах призмы выпора и на пригрузку, определяемые по ускорению земной поверхности, соответствующему принятым расчетной сейсмичности и направлению сейсмических колебаний.

Если основание и пригрузка расположены ниже уровня воды, то по СНиП II–7–81 вес грунта основания и пригрузки принимается с учетом взвешивающего действия воды, а силы инерции определяются по плотности грунтов в водонасыщенном состоянии.