Новости

Новости

Предельное состояние оснований


Предельными состояниями конструкции называют такие состояния, при которых она теряет несущую способность или перестает удовлетворять своему назначению из-за недопустимых деформаций или местных повреждений, например трещин в железобетоне.
Предельными состояниями основания считаются такие, в результате которых возникают предельные состояния самого сооружения.
Различают два вида предельных состояний основания:
I — расчет основания по прочности и устойчивости;
II — появление осадок, недопустимых для сооружения.
Ввиду большой сжимаемости грунтов по сравнению с такими строительными материалами, как сталь, бетон и другие (в 500—1000 раз), основным обычно оказывается второе предельное состояние.
Потеря несущей способности основания обычно влечет за собой потерю устойчивости сооружения, а недопустимые осадки ведут к разрушению сооружения.
Расчет основания по несущей способности, т. е. на прочность, сводится к выполнению условия

где N — давление на основание от расчетных нагрузок здания или сооружения в наиболее невыгодной комбинации;
Ф — несущая способность основания для давления того же направления и положения.
Величины расчетных нагрузок получаются путем умножения нормативных нагрузок на коэффициенты перегрузки n, учитывающие возможные отклонения фактических нагрузок от нормативных. Значения этих коэффициентов колеблются в пределах от 1,1 до 1,4. Для давления грунтов принимается коэффициент перегрузки 1,2.
Несущую способность основания следует принимать равной предельному давлению, найденному по расчетным значениям физико-механических характеристик грунтов (объемного веса, угла внутреннего трения и удельного сцепления).
Коэффициент однородности грунтов, учитывающий их неоднородность, неточность определения и изменчивость характеристик во времени, принимается равным 0,8—0,9.
Надо иметь в виду, что промышленные и гражданские здания и сооружения лишь в редких случаях теряют устойчивость из-за потери основанием несущей способности.
Расчет оснований зданий и сооружений по несущей способности грунта делается при наличии регулярно действующих горизонтальных нагрузок, например, для подпорных стен, а также для зданий и сооружений, строящихся на откосах. В последнем случае возникает опасность сдвига здания или сооружения в сторону подошвы откоса вместе с массивом основания.

Расчет основания по второму предельному состоянию сводится к выполнению условия: ожидаемые, т. е. расчетные деформации основания (осадка, крен) должны быть меньше или равны предельным величинам этих деформаций, т. е.:

Расчетные величины осадок S определяются по одному из методов, разработанных в механике грунтов.
Величины предельных деформаций Sпр были установлены на основании изучения совместной работы основания и конструкции зданий в процессе их строительства и эксплуатации. Предельные деформации зданий и сооружений связаны с деформациями оснований и могут характеризоваться следующими видами деформаций оснований:
1) равномерной осадкой (рис. 56, а). В этом случае поверхность фундамента опускается параллельно самой себе. Этот вид деформаций вызывает только перемещение сооружения без его деформирования;
2) средней величиной осадки, определяемой по осадкам не менее чем трех фундаментов, расположенных в пределах здания. Абсолютная осадка отдельного фундамента не должна превышать средней осадки больше чем на 50%;

3) разностью осадок двух соседних фундаментов — перекосом или креном (рис. 56, б). Перекосом называется разность осадок двух отдельных опор, отнесенная к расстоянию между ними. Креном называется разность осадок двух крайних точек фундамента, отнесенных к расстоянию между ними. Крен характеризуется тангенсом угла наклона фундамента и определяется по следующей формуле:
Предельное состояние оснований

где S1 и S2 — осадки двух точек фундамента;
l — расстояние между этими точками;

4) относительным прогибом (перегибом). В случае различных величин осадок поверхности основания образуется вогнутость (прогиб) или выпуклость (перегиб) (рис. 57), который определяется по следующей формуле:

где S1 и S3 — осадки концов рассматриваемого участка;
S2 — наибольшая или наименьшая осадка на том же участке;
l — расстояние между точками с осадкой S1 и S3.
Деформации основания могут быть одновременно нескольких видов, но все они не должны превышать соответствующих предельных деформаций, установленных строительными нормами для проектируемых зданий, значения которых приведены в табл. 18 и 19.