2 Расчет по 2 группе предельных состояний
1 Расчет по 1 группе предельных состояний
Фундаменты и их основания рассчитывают по предельным состояниям 1 и 2 групп, по несущей способности и деформациям [3].
Целью расчёта оснований по первой группе предельных состояний (по несущей способности) является обеспечение необходимой прочности и устойчивости оснований, включая недопущение возможного сдвига фундамента по подошве и его опрокидывания.
Расчёт по первой группе предельных состояний производят только в следующих случаях: при передаче на основание значительных горизонтальных нагрузок (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и др.), в том числе и сейсмических; на фундамент действуют выдёргивающие нагрузки; всё здание или его отдельные фундаменты располагаются вблизи нисходящего откоса грунта; основание сложено слабыми грунтами, в частности водонасыщенными заторфованными и пылевато-глинистыми, имеющими мягкопластичную и текучепластичную консистенцию; основание сложено скальными грунтами.
При расчете оснований по 1 группе предельных состояний должно выполняться следующие условие:
(1)
где F - расчетная нагрузка на основания от основного или особого сочетания нагрузок, кН;
с
–
коэффициент условий работы, принимаемый
в зависимости от типа грунта;
Fu - сила предельного сопротивления основания;
п- коэффициент надежности по назначению сооружения.
Чаще всего потеря устойчивости происходит при наличии в основании, сложенном медленно уплотняющимися водонасыщенными пылевато-глинистыми и биогенными грунтами. Это объясняется тем, что не всё давление, действующее в грунте, передаётся на его скелет. Значительная часть давления передаётся на поровую воду, которая в результате консолидации отжимается из рабочей зоны основания, ухудшая в целом работу грунтов.
2 Расчет по 2 группе предельных состояний
Основной целью расчёта оснований по второй группе предельных состояний (по деформациям) является ограничение перемещений фундаментов такими предельными значениями, которые гарантируют нормальную эксплуатацию и требуемую долговечность зданий и сооружений, исключая возможность проявления значительных неравномерностей осадок, связанных с появлением кренов, изменения проектных отметок и положений конструкций и их соединений.
Расчёт оснований по деформациям предполагает, что прочность и трещиностойкость самих фундаментов и фундаментных конструкций должны быть проверены по результатам дополнительных расчётов. При расчете оснований по 2 группе предельных состояний необходимо выполнение следующего условия:
S ≤ Su (2)
где S – деформация основания, определяемая по результатам совместной работы основания и сооружения;
Su - предельно допустимая деформация, определяемая условиями нормальной эксплуатации здания, установленными строительными нормами (таблица 1) [2].
Таблица 1 – Предельные деформации основания
Тип сооружения |
Предельные деформации основания |
||
Относительная разность осадок (Δs/L)и |
Крен iи |
Средняя осадка su (в скобках указана максимальная осадка s max u), см |
|
1.Производственные и гражданские здания с полным каркасом: железобетонным металлическим 2.Гибкие здания и сооружения, в конструкциях которых не возникают усилия от неравномерных осадок 3.Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами из: крупных панелей крупных блоков или кирпичной кладки без армирования то же, с устройством железобетонных поясов или армированием 4.Жесткие сооружения высотой до 100 м (кроме элеваторов и дымовых труб) |
0,002 0,004 0,006
0,0016 0,002
0,024
- |
- - -
0.005 0,005
0,005
0,004 |
(8) (12) (15)
10 10
15
20 |
Для фундаментов зданий и сооружений наиболее важными с точки зрения сохранения эксплуатационной пригодности будут вертикальные деформации здания, называемые осадками.
При проектирование различают абсолютные осадки, характеризуемые осадкой одной точки подошвы фундамента и средние осадки - соединяют осадки нескольких точек одного фундамента или нескольких фундаментов [2].
Среднюю осадку определяют из выражения:
S= (S1A1+S2A2+…SnAn)/(A1+A2+….+An) (1)
где S1….Sn - осадки отдельных фундаментов или их отдельных точек;
A1…. An – размеры площадей подошв фундаментов.
Также необходимо, чтобы обеспечивалось условие:
р≤R (2)
где R - расчетное сопротивление грунта основания, КПа;
р – среднее давление по подошве фундамента от основного сочетания расчётных нагрузок при расчёте по второй группе предельных состояний, КПа.
Порядок определения R и p регламентируется СНиП [8].
Расчет оснований выполняют, прежде всего, по деформациям, то есть по 2 группе предельных состояний, а расчет фундаментов - по 1группе, так как существуют определенные особенности [2].
1. Грунты оснований и материал фундаментов (камень, бетон, железобетон, бутобетон) имеют большие различия в физико – механических свойствах: прочность грунтов в сотни раз меньше прочности камня и бетона; деформативность и сжимаемость грунтов в тысячи раз больше; грунты оснований практически не воспринимают растягивающих напряжений.
2. Грунты оснований способны испытывать значительные деформации без потери несущей способности.
3. Физико – механические свойства грунтов в районе строительства непостоянны, они изменяются в процессе строительства в результате замерзания и оттаивания, сезонного проникания влаги в грунт, сейсмичность и других явлений.
4. Осадки грунтов развиваются во времени в результате постоянного отжатия воды из пор грунта (консолидации), а также ползучести скелета грунта.