Стадии предельного состояния основания под фундаментами

Существуют две группы предельных состояний: первая - по несущей способности и общей устойчивости и вторая - по деформациям. При расчетах по первой группе ограничиваются величины усилий, при расчетах по второй группе основным ограничением служат предельные деформации.

Основной целью расчета по предельным состояниям является ограничение усилий (по первому предельному состоянию) или деформаций (по второму предельному состоянию), чтобы эти предельные состояния не наступили, то есть была бы обеспечена в дальнейшем возможность эксплуатации здания или сооружения.

Надежность конструкций оценивается по первому предельному состоянию из условия недопущения потери общей устойчивости основания. Условие следующее:

где F - действующее от сооружения усилие, передаваемое основанию, а Fи - несущая способность основания. Направления действия сил F и Fи совпадают. Если оценку несущей способности производить по вертикальной составляющей силы N, то условие следующее: N £ Nи. Несоблюдение этого условия не гарантирует, что может быть допущена дальнейшая эксплуатация здания или сооружения.

По первому предельному состоянию расчет необходимо производить только в следующих случаях:

1) Если на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки, в том числе сейсмические.

2) Сооружение расположено на откосе или вблизи откоса.

3) Сооружение расположено на медленно уплотняющихся водонасыщенных грунтах.

4) Основание сложено скальными грунтами.

5) При анкерных фундаментах.

Считается, что в остальных случаях оценка оснований по второму предельному состоянию ограничит нагрузки и они будут существенно меньше, чем мы получили бы от использования условия первого предельного состояния. Оценка сооружений на невозможность их опрокидывания является также оценкой по первому предельному состоянию.

Рис.Ф.4.3. Случаи, когда производится расчет по первому предельному состоянию: а - подпорная стена; б - эксцентричная нагрузка с горизонтальной составляющей; в - короткие сваи; г - сооружение вблизи откоса; д - анкерный фундамент, работающий на вырывание; е - схема для расчета на опрокидывание на жестком основании; ж - то же на мягком основании

Расчет оснований по несущей способности в случаях, перечисленных в подпунктах 1 и 2 Ф.4.3., допускается не производить, если конструктивными мероприятиями обеспечена невозможность смещения проектируемого фундамента (например, введением затяжки в арочных и рамных конструкциях, устройством шпунтового ограждения, препятствующего сползанию откоса грунта, устройством полов в подвале здания (рис.Ф.4.4,а,б.в), объединением фундаментов в единуюсистему пространственно жесткой надфундаментной конструкцией, при фундаментах из перекрестных лент, монолитном подвале и каркасе здания, рис.Ф.4.4,в).

Рис.Ф.4.4. Случаи, когда расчет по первому предельному состоянию может не производиться: а - при бетонном поле, связанном со стеной; б - при жестком креплении стенки, удерживающей откос; в - при жесткой пространственной системе

Выполнение основного условия второго предельного состояния s£ s_u, где s - совместная деформация основания и сооружения, в том числе осадка (или относительная разность осадок), а s_u - предельно разрешаемая деформация (или относительная разность осадки, или крен), должно обеспечить возможность нормальной эксплуатации здания или сооружения в течение всего назначенного срока. Условие s £ s_u, является основным для второго предельного состояния, а s и s_u, имеют обобщенные значения (средняя или максимальная осадка, горизонтальные перемещения, относительная разность осадок, крен и т.д.).

Величины s_u, получены в результате обобщения строительного опыта, наблюдения за действующими однотипными сооружениями, за авариями. Для принципиально новых конструкций зданий или сооружений величины s_u, должны быть назначены проектировщиками.

Проверка по второму предельному состоянию и оценка согласно его критериям является обязательной во всех случаях, кроме указанных ниже. Под величиной s подразумевается конечная, стабилизировавшаяся со временем деформация. Однако расчет деформаций допускается не выполнять, если давление под подошвой фундамента не превышает расчетного сопротивления, а сжимаемость грунтов в пределах контура здания или сооружения изменяется в ограниченных пределах. Кроме того, расчет деформаций разрешается не проводить, если инженерно-геологические условия площадки соответствуют области применения типового проекта. Эти условия, позволяющие не производить расчет по деформациям, перечислены в главе СНиП[1].