Закрепление фундамента здания от сдвига

Правильное закрепление фундаментов здания от сдвига является важным элементом расчетной схемы. Достаточно часто сталкиваюсь с расчетными схемами в которых закрепление основания выполнено не верно, что приводит к существенно заниженному армированию фундаментов и ошибкам в проектах. Надеюсь мой опыт в этом вопросе будет полезен.
Для начала я хочу разобрать очень простой пример расчета монолитного ленточного фундамента.

Общий вид фрагмента ленточного фундамента

Длина фундамента 24м, ширина подошвы 1,6м, высота фундамента 2,8м.
Фундамент загружен в центральной части вертикальной нагрузкой 60т/м.п.

Схема загружения фундамента.

Для того чтобы показать как влияет закрепление фундамента от сдвига на результаты расчета я сделал несколько одинаковых расчетных схем с разным закреплением подошвы фундамента.

А теперь посмотрим на результаты расчета продольного армирования фундамента.

Расчетная схема №1

(закрепление всех узлов по X, Y)

Расчетная схема №2

(закрепление по краям фундамента)

Расчетная схема №3

(закрепление по центру фундамента)

Расчетная схема №4

(закрепление каждого узла элементом конечной жесткости КЭ 56)

Продольное армирование подошвы фундамента для каждой из расчетных схем:

РС№1 - диаметр 6 с шагом 200мм в верхней и нижней зонах подошвы. Общая площадь арматуры As=(5*0,283+5*0,283)*1,6м=4,53 см2;

РС№2 - диаметр 20 с шагом 200мм в верхней и нижней зонах подошвы. Общая площадь арматуры As=(13,7+23,7)*1,6м=59,84 см2;

РС№3 - диаметр 28 с шагом 200мм в верхней и нижней зонах подошвы. Общая площадь арматуры As=(23+26)*1,6м=78,4 см2;

РС№4 - диаметр 28 с шагом 200мм в верхней и нижней зонах подошвы. Общая площадь арматуры As=(24+27)*1,6м=81,6 см2;

Для проверки результатов расчета я сделал схему из стержневых КЭ. Все габариты сечений и нагрузки принял такими же. В результате получил следующее армирование в середине фундамента

Продольное армирование подошвы фундамента составило 77,82 см2.

Вот такая разница в армировании простой конструкции, которая вызвана способом закрепления фундаментов от сдвига. Так с чем же связана такая большая разница в результатах расчета? Дело в том, что если мы закрепим каждый узел фундамента от сдвига, фундамент не сможет работать по балочной схеме, не сможет свободно изгибаться под действием вертикальной нагрузки (закрепления будут мешать).  

В реальных проектах такие ошибки приводят к заниженным усилиям и армированию стен подвала, возникновению дополнительных усилий в точках закрепления фундаментной плиты (ленте) и т.д.

Наиболее правильным способом закрепления фундамента, на мой взгляд, является закрепление каждого узла подошвы элементом конечной жесткости. Такой подход позволяет достаточно точно оценить работу фундамента, но возникает вопрос с расчетом жесткости грунта основания на сдвиг. Есть несколько методик расчета этого параметра. и, если это будет кому-то интересно, могу написать об этом.

Вопросы пишите в комментариях...

Меня очень порадовало активное обсуждение данной статьи. Для того что бы ответить на Ваши вопросы прикладываю ещё ряд материалов.

Книга  "Основы метода расчета фундаментов на упругом основании при помощи двух коэффициентов постели" под редакцией д.т.н. П.Л. Пастернака, 10 стр. где показан физический смысл введения в расчет коэфф. С2.

Выдержка из книги проф. Клепикова С.Н. где можно увидеть формулы расчета коэффициента жесткости грунта на сдвиг.

 СП 26.13330.2012 п. 6.1.3, где дана инженерная методика расчета коэффициента жесткости грунта на сдвиг.