Основание и фундамент подводной части водозаборного сооружения берегового типа (стр. 3 из 6)
К длительным нагрузкам относится вес насосных агрегатов FVHi, распределительных устройств и электрощитов, а также сороудерживающих решеток и вращающихся сеток.
К кратковременным нагрузкам относится горизонтальная нагрузка Fhq, вследствие давления подъемно-транспортного оборудования и складирования материалов на площади, прилегающей к задней стене сооружения (т. н. монтажная нагрузка, принимаемая равной 10 кН/м2).
3.2 Значения давлений и нагрузок
Основными характеристиками нагрузок являются их нормативные значения Fn, i. Расчетное значение нагрузки Fi, определяется как произведение:
Fi= Fn, i ∙γf
γf- коэффициент надежности по нагрузке (для собственного веса железобетонных конструкций и грунтов в природном залегании γf =1,1).
Нормативные значения нагрузок Fvgi, определяют по формуле:
Fvg =bэ lэ hэ γжб bэ, lэ и hэ- размеры элемента. γжб =25 кН/м3 - собственный вес железобетона. Fvg1 =9∙12,9∙0,7∙25=2032 кН
Fvg2= (12,9∙9,1∙0,25-4 (2,5∙2∙0,25)) ∙25=609 кН
Fvg3 =12,4∙9,1∙0,25∙25=705 кН, Fvg4 =12,9∙9,1∙0,25∙25=734 кН
Fvg5 = Fvg6 =8,5∙9,1∙0,25∙25=484 кН, Fvg7 =1,5∙9,1∙0,25∙25=85 кН
Горизонтальные σhа активное и σhp пассивное давления грунта на заднюю и переднюю стены определяют по формулам:
, 
где γsb - собственный вес взвешенного в воде песчаного грунта; ξа и ξр - коэффициенты активного и пассивного давления грунта:
, 
Равнодействующие активного Fha и пассивного Fhp давления грунтов:
l - размер стены в направлении, перпендикулярном осям насосных агрегатов.
Гидростатическое давление на заднюю стенку в уровне меженных вод:
Равнодействующая гидростатического давления на заднюю стенку:
Равнодействующая Fhq от действия монтажной равномерно распределенной нагрузки:
Вес насосного агрегата FVH:
3.3 Равнодействующая горизонтальных сил
Суммарная горизонтальная сила Fhопределяется алгебраическим суммированием:
Fh = Fhq + Fha + Fhw - Fhp
Fh =460+2890+2960 -1685=4625 кН
Уравнение моментов всех сил относительно отметки подошвы, включая равнодействующую, запишем в виде:
Fh lh= Fhq lhq + Fha lha + Fhw,1 lhw,1 + Fhw,2 lhw,2 - Fhp lhp
Из решения этого уравнения получим значение lh
 |
Рисунок 3.2.: Расположение горизонтальных сил и их равнодействующей.
3.4 Равнодействующая вертикальных сил
Суммарная вертикальная сила Fv от собственного веса днища, стен, перегородок и насосов:
Уравнение моментов всех сил относительно центра симметрии подошвы, включая равнодействующую, запишем в виде:
Решив уравнение, получим значение lv.
 |
Рисунок 3.3
3.5 Расчетная нагрузка на основание
После установления положения относительно центра симметрии подошвы равнодействующей горизонтальных и вертикальных нагрузок строят параллелограмм сил (Рис.3.4). В результате определяем эксцентриситет приложения равнодействующей нагрузок в направлении поперечной eb и продольной el=0 осей фундаментной плиты.
Угол наклона к вертикали расчетной нагрузки на основание:
δ=39о
 |
Рисунок 3.4.: Расчетная схема фундамента.
4. Расчет основания по несущей способности
Цель расчета - обеспечение прочности и устойчивости основания, а также недопущение сдвига фундамента по подошве и его опрокидывания.
Расчет основания по несущей способности производится исходя из условия:
где Fu - сила предельного сопротивления основания; γc - коэффициент условий работы, принимаемый: для песков, кроме пылеватых γc = 1,0; для песков пылеватых и пылевато-глинистых грунтов γc = 0,9.
4.1 Вертикальная составляющая силы предельного сопротивления
Вертикальная составляющая силы предельного сопротивления Fvu основания, сложенного нескальными грунтами в стабилизированном состоянии для фундамента с плоской подошвой определяют по формуле:
где b’,l’соответственно приведенные ширина и длина фундамента, вычисляемые по формулам:
b’=b=2ebl’=l-2el
Ny, Nq, Nc - безразмерные коэффициенты несущей способности, определяемые по таблице 7 СНиП 2.02.01-83 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения φ1 и угла наклона к вертикали δ равнодействующей внешней нагрузки на основание F в уровне подошвы фундамента; γ1γ’1 - расчетные значения собственного веса грунтов, находящихся в пределах возможной призмы выпирания соответственно ниже и выше подошвы фундамента, d - глубина заложения фундамента, м; расчетное значение удельного сцепления с1, КПа; ξγ, ξq, ξc - коэффициенты формы подошвы фундамента, определяемые по формулам:
ξγ=1-0,25/ηξq=1+0,25/η, ξc=1+0,25/ηη=l/b
Здесь l и b - соответственно длина и ширина подошвы фундамента, принимаемые в случае внецентренного приложения равнодействующей нагрузки, равными приведенным значениям l/, и b'.
Такой расчет допускается выполнять, если соблюдается условие: tgδ<sinφ1, tgδ=0,82>sinφ1=sin24o=0,41. Условие не выполняется.
4.2 Расчет фундамента на сдвиг
Если условие не выполняется, следует производить расчет фундамента на сдвиг по подошве (плоский).
, 
, 
Где
- суммы проекций на плоскость скольжения расчетных сдвигающих и удерживающих сил, определяемых с учетом активного и пассивного давлений грунта на заднюю и переднюю стены сооружения. 
Условие не выполняется. устойчивость на сдвиг не обеспеченна.
 |
С целью повышения устойчивости, предусматриваем "зуб" в подошве фундамента сооружения.
4.3 Проверка недопущения опрокидывания
Кинематически возможнойсхемой потери устойчивости является опрокидывание сооружения относительно передней грани фундамента.
, 
устойчивость на опрокидывание не обеспеченна. С целью повышения устойчивости, предусматриваем "зуб" в задней стенке сооружения.
 |
5. Расчет основания по деформациям
Цель - ограничение абсолютных перемещений здания водозабора. Совместная деформация основания и сооружения характеризуется: