Расчет по первой группе предельных состояний

8.6.1 Расчет по первой группе предельных состояний (ULS) должен заключаться в проверке того, чтобы ни одно из предельных состояний, указанных в 7.2.2 не было достигнуто при всех проектных ситуациях и их сценариях.

В общем случае невозможность наступления предельных состояний первой группы для конструкции, взаимодействующей с основанием, следует проверять с помощью неравенства:

γ _nΣ E _d {γ _f y F _n; M _n/γ _m; X _n/γ _g; a _d} ≤ Σ γ _d R _d { γ _f y F _n; M _n/γ _m; X _n/γ _g; a _d}, (8.4)

а для элемента такой конструкции с помощью:

γ _nΣ E _d {γ _f y F _n; M _n/γ _m; X _n/γ _g; a _d} ≤ γ _d R _d { γ _f y F _n; M _n/γ _m; X _n/γ _g; a _d}, (8.4а)

где E _d – расчетное значение результата воздействия,

R _d – расчетное значение сопротивления воздействию,

γ _n, γ _f, γ _m, γ _g, γ _d – частные коэффициенты надежности по ответственности, по нагрузке, по материалу, по грунту, условий работы в соответствии с 7.3.3,

F _n, M _n, X _n – нормативные значения воздействий, характеристик материалов и грунтов в соответствии с 8.2-8.4;

y – коэффициенты сочетания нагрузок;

a _d – проектные значения геометрических параметров (см. 8.5).

П р и м е ч а н и е – Формулы (8.4) и (8.4а) включают отношение X _n/γ _g в расчет не только сопротивлений, но и воздействий, поскольку свойства грунтов могут в некоторых случаях влиять на значения геотехнических воздействий.

8.6.2 Проверку статического равновесия (EQU) подземного сооружения, рассматриваемого как жесткое тело, следует выполнять с целью исключения возможности превращения в механизм сооружения в целом или какой-либо из его частей. В этом случае можно считать, что результаты воздействий не зависят от характеристик материалов и грунтов, а предельные величины сопротивлений не зависят от воздействий и геометрических параметров:

γ _nΣ E _d {γ _f y F _n; a _d} ≤ Σ γ _d R _d { M _n/γ _m; X _n/γ _g }, (8.5)

Для жесткого тела или его фрагмента допускается рассматривать соблюдение условий равновесия:

γ _n(E _{dst, d} - E _{stb, d}) ≤ γ _d T _d, (8.6)

где E _{dst, d} - расчетное значение равнодействующей результата дестабилизирующих (сдвигающих, опрокидывающих и др.) воздействий;

E _{stb, d} - расчетное значение равнодействующей результата стабилизирующих (удерживающих) воздействий;

T _d - расчетное значение равнодействующей предельных сопротивлений.

П р и м е ч а н и я – 1. Проверка данного предельного состояния, как правило, является второстепенной при проектировании подземных сооружений. Ее следует использовать, например, для проверки возможности сдвига или поворота одной части сооружения относительно другой.

2. Не следует путать данную проверку равновесия с расчетом общей устойчивости и несущей способности основания или расчетом сооружения на всплытие.

8.6.3 Расчеты конструкций подземного сооружения и основания по предельным состояниям (STR) и (GEO) должны заключаться в проверке невозможности разрушения конструктивных элементов сооружения, разрушения основания или развития чрезмерных его деформаций, приводящих к разрушению конструкций. Эту проверку следует выполнять в соответствии с (8.4) и (8.4а).

В практике проектирования допускается применять несколько подходов, различающихся использованием в (8.4) и (8.4а) специфичных наборов частных коэффициентов надежности, в зависимости от рассматриваемых проектных ситуаций и используемых расчетных моделей.

Для проектных ситуаций, в которых результаты воздействий не зависят или незначительно зависят от характеристик грунтов, допускается в расчетах рассматривать:

E _d = E _d {γ _f y F _n; M _n/γ _m; X _n; a _d} или (8.7)

E _d = γ _Е E _d { y F _n; M _n/γ _m; X _n; a _d} или (8.7а)

E _d = γ _Е E _d { y F _n; M _n/γ _m; X _n/γ _g; a _d} = γ _Sd E _d { y F _n; M _n/γ _m; X _n; a _d}, (8.7б)

где γ _Е – частный коэффициент надежности для воздействия,

γ _Sd – частный коэффициент модели для результатов воздействий, учитывающий неопределенность при их моделировании.

Для разных проектных ситуаций, расчетные значения сопротивления воздействиям могут как зависеть, так и нет, от характеристик грунтов. В расчетах допускается рассматривать:

R _d = γ _d R _d { γ _f y F _n; M _n/γ _m; X _n/γ _g; a _d} или (8.8)

R _d = (γ _d/γ _R) R _d { γ _f y F _n; M _n/γ _m; X _n; a _d} = γ _Rd R _d { γ _f y F _n; M _n/γ _m; X _n; a _d}, (8.8а)

где γ _R – частный коэффициент надежности по сопротивлению,

γ _Rd = (γ _d/γ _R) – частный коэффициент модели для сопротивления.

Для проверки предельных состояний (STR) и (GEO) рекомендуется использовать один из вариантов выбора наборов частных коэффициентов надежности в табл. 8.1 в зависимости от рассматриваемых проектных ситуаций.

Таблица 8.1

П р и м е ч а н и я – 1. Минимальные значения коэффициентов надежности по нагрузкам или для воздействий приведены в приложении Ж.

2. В российских нормативных документах используются различные наборы частных коэффициентов надежности в соответствии с разными проектными подходами. В таблице указаны примеры использования того или иного проектного подхода. Пояснения к выбору частных коэффициентов надежности для используемых проектных подходов даны в приложении З.

8.6.4 Расчеты конструкций подземного сооружения и основания по аварийным предельным состояниям (EXD) следует выполнять аналогично расчетам для (STR) и (GEO) в соответствии с 8.6.1 и 8.6.3 с учетом следующих указаний:

- в рассматриваемом сочетании нагрузок следует рассматривать только постоянные и длительные нагрузки совместно с аварийным воздействием;

- значения всех частных коэффициентов надежности принимаются равными 1, 0.

8.6.5 Проверка возможности потери равновесия сооружением или основанием от всплытия (UPL) заключается в проверке того, что расчетное сочетание постоянных и временных направленных вверх дестабилизирующих воздействий V _{dst, d} меньше или равно сумме расчетных значений постоянных и длительных удерживающих нагрузок и сил сопротивления всплытию:

γ _n V _{dst, d} ≤ γ _f1Σ G _{stb, c} + γ _f2Σ G _{stb, t} + (Σ R _stb)/γ _R, (8.9)

где G _{stb, c} – нормативное значение постоянной удерживающей нагрузки,

G _{stb, t} – нормативное значение длительной удерживающей нагрузки,

R _stb – нормативное значение силы сопротивления всплытию,

γ _f1, γ _f2, γ _R – коэффициенты надежности, значения которых следует устанавливать в соответствии с СП 22.13330.2011 и СП 24.13330.2011,

γ _n – коэффициент надежности по ответственности сооружения, принимаемый равным 1, 0 для кратковременных проектных ситуаций и устанавливаемый в соответствии с ГОСТ Р 54257-2010 для долговременных ситуаций.

8.6.6 При рассмотрении предельного состояния (HYD), связанного с разрушением основания из-за восходящей фильтрацией подземных вод для каждого характерного вертикального элемента (столба) грунта следует проверить, чтобы расчетная величина дестабилизирующего полного порового давления u _{dst, d} по низу элемента или расчетная величина фильтрационной силы в элементе грунта S _{dst, d} была меньше или равна удерживающему полному вертикальному напряжению σ _{stb, d} по низу элемента или весу столба во взвешенном состоянии G’ _{stb, d}:

u _{dst, d} ≤ σ _{stb, d}, (8.10а)

S _{dst, d} ≤ G’ _{stb, d}, (8.10б)

В формулах (8.10а) и (8.10б) для постоянных и временных воздействий следует использовать частные коэффициенты надежности по нагрузке γ _f в соответствии с табл. 8.2.

Таблица 8.2