Внецентренно нагруженным называют фундамент, равнодействующая всех внешних нагрузок которого не проходит через центр тяжести площади подошвы.
При внецентренном приложении внешней нагрузки эпюра контактных давлений по подошве не будет равномерной, как в случае центрального ее приложения. Очертание эпюры реактивных напряг жений по подошве фундамента будет зависеть от эксцентриситета равнодействующей внешней нагрузки. При действии внецентренной нагрузки в пределах ядра сечения (для прямоугольного фундамента это симметричная область размером в центре подошвы фундамента) реактивные напряжения под подошвой фундамента распределяются по трапецеидальной эпюре (рис. 5.15, а), если равнодействующая приложена на границе ядра сечения — по треугольной (рис. 5.15, б), если за пределами ядра сечения, то эпюра контактных напряжений должна быть двузначной (рис. 5.15, в), однако так как грунты оснований не могут воспринимать растягивающие усилия, то в данном случае произойдет отрыв подошвы фундамента от поверхности грунта на участке действия растягивающих усилий.

В общем случае на внецентренно нагруженный фундамент действуют следующие нагрузки: в уровне спланированной отметки земли, полученные в результате сбора нагрузок, действующих на надземную часть здания. Кроме того, необходимо учесть вес самого фундамента Ищ, а также момент от обратной засыпки пазух и активного давления грунта на фундамент, как на подпорную стенку.

Рис. 5.15. Эпюры контактных напряжений при внецентренном нагружении

Рис. 5.16. Расчетная схема внецентренно нагруженного фундамента

Рис. 5.17. Расчетная схема к определению горизонтального давления на стену подвала

Обычно при проектировании внецентренно нагруженных фундаментов определение размеров подошвы осуществляют с помощью последовательных приближений, аналогично решению задачи при центральном нагружении, причем предварительно площадь подошвы назначают по формуле (5.5) с последующим увеличением последней на 20…30% для учета внецентренного действия нагрузки. Далее назначают размер подошвы фундамента и определяют вес фундамента и грунта на его обрезах, а также другие нагрузки, входящие в формулы (5.7). Затем определяют максимальные и минимальные напряжения по подошве фундамента из выражения (5.10) и проверяют выполнение условий (5.11)...(5.13), если они не выполняются, то уточняют размеры подошвы и расчет повторяют до тех пор, пока условия (5.11)...(5.13) не будут удовлетворены с требуемой точностью (5…10%).

Иногда равнодействующая внешних нагрузок приложена к фундаментам с эксцентриситетами относительно обеих главных осей инерции площади подошвы (рис. 5.18).

Рис. 5.18. Внецентренное загружение фундамента относительно двух главных осей инерции

Рис. 5.19. Применение несимметричного фундамента: а — с наклонной подошвой; 6— с плоской подошвой

В некоторых случаях, особенно при появлении в основании растягивающих напряжений, приводящих к отрыву подошвы или необходимости выравнивания краевых давлений под подошвой фундамента, для предотвращения развития значительных кренов его проектируют несимметричным, размещая центр тяжести площади подошвы как можно ближе к точке приложения равнодействующих (рис. 5.19).

Алгоритм решения задачи о подборе размеров внецентренно нагруженного фундамента при расчете по второй группе предельных состояний приведен ниже.

1. Ввод исходных данных о действующих нагрузках. Топ и характеристиках грунтов оснований (р„, ся, р, ps, w, wp, w, глубине заложения фундамента d, типе здания, длине и особенностях конструктивной схемы.
2. Вычисление характеристик е, IL и у для всех слоев грунтов, слагающих основание.
3. Проверка условия, определялись ли <рп и с„, по результатам лабораторных исследований образцов грунта на строительной площадке:
если да, то переход к п. 5; если нет, то переход к п. 4.
4. Определение <р„, с„ после обращения к массивам информации, содержащим требуемые данные.
5. Обращение к массиву информации, содержащему данные об условном расчетном сопротивлении грунта основания, назначение RQ.
6. Вычисление площади подошвы фундамента А.
7. Увеличение площади подошвы на 20…30%.
8. Обращение к информационным массивам, содержащим данные о коэффициентах работы ус1,7с2 и безразмерных коэффициентах Му, Мч, Мс.
9. Назначение основных размеров фундаментов в результате обращения к массивам информации, содержащим данные о сборных или монолитных конструкциях фундаментов.
10. Определение нагрузок от фундамента и грунта обратной засыпки.
11. Определение расчетных усилий в уровни подошвы фундамента J, Ma и Тп.
12. Определение эксцентриситета внешней нагрузки в уровне подошвы фундамента.
13. Проверка условия
14. Определение максимального и минимального краевых напряжений
15. Проверка
16. Проверка условия
17. Проверка условия
18. Проверка условия, отличается ли Дщ« от 1ДЛ более чем на 5…10%: если да, то уменьшение размеров подошвы фундамента и переход к п. 10; если нет, то переход к п. 19.
19. Проверка условия, есть ли в основании фундамента слой слабого грунта: если да, то переход к п. 20;
если нет, то переход к п. 22.
20. Определение агр и ач по среднему давлению под подошвой фундамента.
21. Проверка условия: если да, то переход к п. 22;
если нет, то увеличение размеров подошвы фундамента и переход к п. 20.
22. Печать результатов.
23. Конец расчета.