Строительные нормы и правила СНиП 2.02.02-85 "Основания гидротехнических сооружений" (утв. постановлением Госстроя СССР от 12 декабря 1985 г. N 219) стр. 16

Расчет устойчивости сооружений при сдвиге с поворотом в плане

1. Расчет устойчивости сооружения следует производить с учетом его поворота в плане (в плоскости подошвы) в случае, если расчетная сдвигающая сила F приложена с эксцентриситетом . При этом поворот сооружения рассматривается относительно точки 0 - центра поворота (черт. 1).

2. При однородном основании и равномерном распределении нормальных напряжений эксцентриситет расчетной сдвигающей силы F следует определять относительно центра тяжести подошвы сооружения . При неоднородном основании или неравномерном распределении напряжений эксцентриситет необходимо определять относительно центра тяжести эпюры распределенных по подошве сооружения предельных касательных напряжений .

Схема к расчету устойчивости сооружений при плоском сдвиге с поворотом в плане без учета отпора грунта с низовой стороны приведена на черт. 1.

3. При расчете устойчивости сооружений с прямоугольным или близким к прямоугольному очертанием подошвы и равномерным распределением предельную силу сопротивления сдвигу без учета отпора грунта следует определять по формуле

, (1)

где - безразмерный коэффициент, определяемый по черт. 2;

- предельная сила сопротивления при плоском сдвиге без поворота, определяемая в соответствии с указаниями п. 3.7.

Предельную силу сопротивления при смешанном сдвиге с поворотом сооружений на нескальных основаниях допускается также определять, используя коэффициент , полученный по черт. 2.

4. При непрямоугольном очертании подошвы сооружения, неравномерном распределении или при необходимости учета отпора грунта с низовой стороны (черт. 3) предельная сила сопротивления и координаты центра поворота определяются следующими тремя уравнениями равновесия:

; (2)

; (3)

, (4)

где - предельное касательное напряжение на элементарной площадке ;

- угол между радиусом r, проведенным из центра поворота (с которым совмещено начало координат) до центра площадки , и осью, перпендикулярной направлению действующей силы F;

, - то же, что в п. 3.7;

- расстояние, определяемое по черт. 3, а;

- эксцентриситет сдвигающей силы.

Определение предельной силы сопротивления сдвигу и координат полюса поворота производится в такой последовательности.

Из уравнений (3) и (4) исключается и из полученной системы двух уравнений подбором определяются координаты и , после чего находится .

В случае, когда центр поворота 0 оказывается внутри площади подошвы (при значительном эксцентриситете ) и отпор грунта возникает с обеих сторон сооружения (см. черт. 3, б), необходимо использовать уравнение (2) и следующие уравнения:

; (5)

; (6)

где , , , , , r, , - то же, что в формулах (3) и (4);

- расчетное значение горизонтальной составляющей отпора грунта с верховой стороны сооружения;

- расстояние, определяемое по черт. 3,б.

Приложение 7

Рекомендуемое

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

1. Для определения силы предельного сопротивления на участке сдвига с выпором 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 , и ориентировкой треугольника предельного равновесия определяется углом , который находится по формуле

. (1)

При определении сцепление грунта по своему действию принимается тождественным приложению внешней равномерно распределенной нагрузки в виде нормального напряжения (здесь и - 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 до ) и соответствующим им значениям .

По найденому 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 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 добавляется нагрузка , соответствующая приложенному к поверхности нормальному напряжению, а при наличии пригрузки интенсивностью q - нагрузка ) и сила 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=Kb), определяется по формуле

, (7)