29. Основные положения расчета гибких фундаментных конструкций по теории местных упругих деформаций. Недостатки метода

Общие положения

На распределение давления под гибкими фундаментами влияет их деформация, а иногда и деформация системы надземных конструкций с фундаментами. В связи с этим на усилия в конструкции гибкого фундамента влияет его жесткость, жесткость основания и жесткость надземных конструкций. В зависимости от протяженности гибких фундаментов разли­чают плоскую задачу, когда фундамент (например, ленточный под стену) в каждом сечении по его длине имеет одинаковую форму деформации (рис. 10.15,а), и пространственную задачу в двух случаях: 1) балка на упругом основании (ленточный фундамент под колонны, принимаемый в поперечном направлении жестким, рис, 10,15,6); 2) фундаментная плита на упругом основании (когда в обоих направлениях учитывается искривление фундамента, рис. 10.15, в). Фундаментные плиты могут быть сплошные, ребристые и коробчатые.

Рис. 10.15. Расчетные схемы гибких фундаментов в случае упругого полупространства

Известно много методов расчета балок на упругом осно­вании, применяемых к линейно деформируемым грунтам. Наибольшее распространение получили следующие теории: местных деформаций с постоянным коэффициентом постели; местных деформаций с переменным коэффициентом постели; упругого полупространства; упругого слоя на несжимаемом основании; упругого слоя с переменным модулем деформации грунтов в основании по глубине. Кроме того, в настоящее время применяют численные методы, позволяющие учитывать совместно деформации основания, фундаментов и надземных конструкций.

Теория местных деформаций предложена для расчета на изгиб шпал Винклером (1867 г.). Исходит из основного положения, выдвинутого русским академиком Н. И. Фуссом в 1801 г.: реакция грунта основания в каждой точке подошвы фундамента (балки) прямо пропорциональна осадке этой точки, т. е. p_y = C_zZ, (10.22)

где С_г — коэффициент постели (упругого сжатия основания); Z — осадка в месте определения реакции грунта р_у .

Схему такого основания можно представить в виде пружин (рис. 10.16, а). За пределами балки поверхность грунта не получает деформации.

30. Основные положения расчета оснований по предельным состояниям: группы предельных состояний, нагрузки, сочетания нагрузок; нормативные и расчетные ха­рактеристики грунтов.

Основные положения. В основе современного подхода к проек­тированию всех стр-ных констр. лежит принцип расчетов по пред. сост.. Согласно этому принципу, действующие на констр. усилия или возникающие в ней напря­жения, перемещения и деформации не должны превышать соответ. предельных величин. Этим достигается, с одной сторо­ны, возможность нахождения опт., наиболее экономич. решения, с другой —обеспеч. безаварийной раб констр.

Первая группа — расчеты по несущей способности, призванные не допустить потери устойчивости формы или положения констр.; хрупкое, вязкое или иного ха-ра ее разрушение; возникновение резонансных колебаний при динамических воздействиях; чрезмерные пластические деформации или деформации неустановившейся ползучести.

Вторая группа — расчеты по деформациям, обеспеч. установление таких величин перемещений или деформаций конст­рукций (осадок, прогибов, углов поворота и т. п.), амплитуд их колебаний, при которых еще не возникнут затруднения в нормальной эксплуатации сооружений и не произойдет снижение их долговечности.

Отсюда целью расчетов оснований по предельным состояниям является выбор такого технического решения ф-тов, которое обеспечит невозможность достижения сооруж. пред. сост. Очевидно, что невыполнение условий расчетов по первой группе, т. е. потеря основанием несущей способности, приведет сооруж. в пред. сост. вплоть до разрушения и сделает его полностью непригодным к эксплуатации. Невыполнение условий расчетов по второй группе в зависимости от превышения величин возникших перемещений ф-тов и деф-ций сооруж. над предельными может привести сооруж. как в состояние, непригодное к нормальной эксплуатации, так и сделать его полностью непригодным к эксплуатации.

Потеря основанием несущей способности произойдет в этом случае при давлении под подошвой ф-та р=р_и. Однако может оказаться, что уже при меньших давлениях осадка фундамента превысит величину, предельную для данного типа сооруж. Более того, при сложных инженерно-геологических условиях в основании сооруж. может оказаться, что относительная неравномерность осадок соседних фундаментов превысит ее предельную величину при еще меньших давлениях под подошвой этих фундаментов. В этом случае нормальная эксплуатация сооруж. будет определяться более жесткими условиями расчетов по второй группе пред. состояний. При этом условия расчетов по первой группе окажутся автома­тически выполненными.

С другой стороны, представим себе то же сооруж., расположенное на откосе или вблизи его бровки. Пусть ф-ты сооружения запроектированы исходя из условий расчетов по второй груше предельных состояний и в этом смысле полностью обес­печена его нормальная эксплуатация. Однако если доп. нагрузка на основание от построенного сооруж. приведет к по­тере устойчивости откоса, то и само сооруж. окажется непригод­ным к эксплуатации. Здесь уже будет недостаточным расчет основания сооруж. по второй груше пред. сост. и потр. оценка уст-ти откоса вместе с сооруж. с помощью расчетов по первой груше пред. состояний.

Учитывая разнообразные особенности взаимодействия сооружений и оснований, СНиП предусматривает необх. расчетов оснований по деф. во всех сл. и по нес. сп-ти в тех случаях, если: а) на основание передаются значительные горизонтальные на­грузки (подпорные стенки, фундаменты распорных конструкций и т. п.), в том числе и сейсмические нагрузки; б) сооружение расположено на откосе или вблизи откоса; в) основание сложено медленно уплотняющимися водонасы-щенными пылевато-глинистыми или биогенными грунтами при степени влажности S_r ≥ 0,85 и коэффициенте консолидации с_у ≤ 10⁷ см²/год;г) основание сложено скальными грунтами.