4. Предельные состояния оснований и фундаментов

Основания и фундаменты рассчитываются по двум группам предельных состояний: по несущей способности и по деформациям.

К первой группе предельных состояний относятся следующие состояния.

• Потеря устойчивости основания (выпор грунта из-под подошвы фундамента, сползания грунта в откосах, большие горизонтальные перемещения);

• Деформация прогрессирующей ползучести грунтов;

• Резонансные колебания грунтов;

• Вязкое или хрупкое разрушение грунтов;

• Разрушение фундамента, как железобетонной конструкции.

СНиП [5], (п. 2.3.) требует производить расчет по первой группе предельных состояний в следующих случаях:

• на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и т.д.), в том числе сейсмические;

• сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;

• основание сложено медленно уплотняющимися водонасыщенными пылевато-глинистыми и биогенными грунтами;

• основание сложено скальными грунтами.

Ко второй группе предельных состояний относятся такие состояния оснований, при которых затруднена нормальная эксплуатация сооружений вследствие больших деформаций. Расчет по деформациям производится во всех случаях. При этом производится проверка следующих условий.

1. Осадка отдельных фундаментов не превышает предельные значения

, (7.0)

где - осадка, определяемая расчетом; предельная осадка фундамента, установленная СНиП [5].

2. Средняя осадка группы фундаментов не превышает предельные значения

,

где - средняя осадка фундамента; - абсолютные осадки отдельных фундаментов; - соответствующие площади подошв фундаментов; - предельная средняя осадка, установленная СНиП [5].

Крен фундамента не превышает предельное значение (рис. 7 .50-б)

Креном называется разность осадок двух крайних точек жесткого фундамента или сооружения, отнесенная к расстоянию между ними.

• Крены могут произойти по следующим причинам:

• внецентренное приложение нагрузки;

• несогласное залегание пластов грунта;

• влияние рядом расположенных фундаментов или различных пригрузок.

Крены жестких фундаментов на основании с согласным залеганием грунтов от действия внецентренной нагрузки, приложенной в пределах ядра сечения ( 7 .50,а), определяют по формуле:

, (7.0)

где: - модуль деформации и коэффициент Пуассона (при слоистых основаниях их принимают средними в пределах сжимаемой толщи); - коэффициент, принимаемый по таблице СНиП [5]; - вертикальная составляющая равнодействующих всех нагрузок, передаваемых на основание, при расчете по второй группе предельных состояний; - эксцентриситет; - сторона прямоугольного или диаметр круглого фундамента в направлении эксцентриситета; - коэффициент, учитываемый при расчете осадок методом линейно деформируемого слоя, при принимаемый по СНиП [5]:

Средние значения модуля деформации и коэффициента Пуассона грунтов основания в пределах сжимаемой толщи определяются по формулам:

, (7.0)

где - число слоев, отличающихся значениями и ; - среднее напряжение в слое; - толщина - го слоя.

Рис. 7.50. Крены фундаментов

а) крен жесткого фундамента; б) крен жесткого сооружения

Определение крена жесткого сооружения, опирающегося на плиту или систему фундаментов (рис. 7 .50-б), производят по формуле:

. (7.0)

где - предельный крен, установленный СНиП [5].

Основным расчетом является проверка условия ( 7 .0).