Проектирование оснований по первой группе предельных состояний

Целью расчета оснований по первой группе предельных состояний является обеспечение необходимой прочности и устойчивости оснований, включая недопущение возможного сдвига фундамента по подошве и его опрокидывание.

Расчет 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 выдергивающие нагрузки; всё здание или его отдельные фундаменты располагаются вблизи нисходящего откоса грунта; основание сложено скальными грунтами; основание сложено слабыми грунтами, в частности водонасыщенными заторфованными и пылеватоглинистыми, имеющими мягкопластичную и текучепластичную консистенцию.

Расчет оснований по несущей способности выполняют проверяя условие

F£g_cF_u/g_n,

где F – расчетная нагрузка на основание от основного или особого сочетания нагрузок; g_c – коэфф. Условий работы, принимаемый по СНиП; F_u – сила предельного сопротивления основания; g_n – коэфф. надежности по значению сооружения, принимаемый по СНиП.

Для нескальных грунтов в стабилизированном состоянии силу F_u определяют по формулам механики грунтов, полученным для отдельных случаев загружения, исходя из условия, что соотношения между касательными и нормальными напряжениями по поверхностям скольжения подчиняются зависимости

t=stgj_I+с_I,

где с_I и j_I – расчетные значения соответственно удельного сцепления и угла внутреннего трения с учетом коэфф. надежности по грунту; s – нормальное напряжение к поверхности скольжения в точке проверки условия предельного равновесия от действия внешней силы заданного направления.

Для грунтов в нестабилизированном состоянии соотношение между t и s

t=(s-u)tgj_I+с_I,

где u – избыточное давление в поровой воде, определяемое методами фильтрационной консолидации; с_I и j_I – соответствуют стабилизированному состоянию грунтов основания.

Вертикальную составляющую силы предельного сопротивления грунта основания из нескальных грунтов в стабилизированном состоянии для фундамента, имеющего плоскую подошву определяют по формуле

N_u=b’L’(N_gx_gb’g₁+N_qx_qg’₁d+N_cx_cc₁),

где b’=b-2e_b и L’=L-2e_L – приведенные ширина и длина прямоугольного фундамента, причем b^’ – сторона фундамента в направлении которой возможна потеря устойчивости основания;

e_b и e_L – соответственно эксцентриситеты нагрузки F относительно поперечной и продольной осей фундамента; N_g, N_q, N_c – безразмерные коэфф., определяемые по СНиП в зависимости от j ₁ и угла наклона к вертикали d внешней нагрузки F в уровне подошвы фундамента; g₁ и g’₁ – расчетный удельный вес грунтов, залегающих в пределах призмы выпирания соответственно выше и ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод учитывается взвешивающее действие воды); d – глубина заложения фундамента, причем при неодинаковой вертикальной пригрузке с разных сторон фундамента значение d принимают соответствующим меньшей пригрузке (например со стороны подвала); x_g, x_q, x_c – коэфф. формы фундамента по СНиП.

Угол наклона к вертикали нагрузки определяют из соотношения

tgd=F_h/F_V

где F_h и F_V – соответственно гориз. и вертик. составляющие нагрузки, действующей на основание в уровне подошвы фундамента.

Определение N_u по выше приведенной формуле разрешается производить при выполнении условия

tgd<sinj_I.

Если оно не выполняется следует производить расчет фундамента на сдвиг по его подошве. Кроме того, в случае неодинаковой пригрузки по разные стороны от фундамента в составе горизонтальных нагрузок следует учитывать активное давление грунта на фундамент.

Эту формулу допускается использовать, если грунты основания ниже подошвы однородны до глубины не менее чем ее ширина, а в случае различной вертикальной пригрузки с разных сторон фундамента интенсивность большей из них не превышает 0,5R.

Определение N_u основания ленточного фундамента, сложенного медленно уплотняющимися водонасыщенными пылеватоглинистыми биогенными грунтами, выполняется по формуле

n_u=b’[q+(1+p-a+cosa)c_I],

где q – пригрузка со стороны фундамента в направлении которой действует горизонтальная составляющая нагрузки; a - угол, вычисляемый по формуле

a=arcsin(f_h/b’c_I),

f_h – горизонтальная составляющая расчетной внешней нагрузки на погонный метр длины фундамента, вычисляемая с учетом активного давления грунта.

При использовании формулы n_u должно выполняться условие f_h£b’c_I.

Кроме того, необходимо, чтобы слой однородного грунта залегал до глубины не менее чем 0,75b.

Если на фундамент, расположенный на грунтах в нестабилизированном состоянии, действуют горизонтальные нагрузки, требуется проверка его устойчивости на сдвиг по подошве.

Лекция №4. Виды фундаментов и методы их расчета

Дата добавления: 2013-12-13