Проектирование оснований по первой группе предельных состояний (по несущей способности)

Опыт строительства некоторых сооружений показывает, что иногда грунты в основании под действием нагрузки, переда­ваемой фундаментом, теряют устойчивость и выдавливаются из-под него в стороны и вверх.

Так, Трансконский элеватор в Канаде дал одним краем осадку более 8 м с выпором грунта из-под фундаментной плиты вверх.

Нарушение устойчивости (прочности) грунтов в основании возможно при передаче фундаментами горизонтальных и выдергивающих сил, при возведении сооружений на нисходящих откосах и при относительно неглубоком заложении фундаментов, в частности при наличии подвалов, а также при возведении фун­даментов на скальных породах. Для обеспечения прочности и устойчивости грунтов в основании его рассчитывают по несущей способности как на вертикальные нагрузки, так и на горизонтальные составляющие (на сдвиг по подошве или с основани­ем). Схема разрушения основания, принимаемая в расчете, в ус­ловиях предельного состояния должна быть статически и кине­матически возможна для данного сочетания воздействий и кон­струкции фундамента и сооружения.

Расчет основания по несущей способности производится по условию

F≤ γ _cF_u/ γ _n (9.13)

где F— расчетная сила, передаваемая на основание от основного и особого сочетаний нагрузок; у_с — коэффициент условий работы в зависимости от вида грунтов в основании (от 0, 8 до 1); F _и — сила предельного сопротивления основания, определяемая из условия предельного равновесия грунтов в осно­вании или прочности скальной породы по направлению, соответствующему направлению силы F;

у_п — коэффициент надежности в зависимости от класса сооружении (принимается 1, 1... 1, 2).

При нескальных грунтах силу F_и определяют по формулам механики грунтов, полученным для отдельных случаев загружения, исходя из условия предельного равновесия, обусловленного касательными напряжениями во всех точках поверхности сколь­жения, в соответствии с выражением

(9.14)

где c_Iи φ _I— расчетные значения соответственно удельного сцепления, кПа, и угла внутреннего трения с учетом коэффициента надежности по грунту; σ _I — нормальное напряжение к поверхности скольжения в точке проверки условия предельного равновесия от действия внешней силы заданного на­правления.

В более общем случае вертикальную составляющую предельной силы, действующей на основание, сложенное нескальными грунтами, в стабилизированном состоянии СНиП 2.02.01— 83 рекомендует определять по формуле

(9.15)

где b’и l’ — приведенные ширина и длина подошвы фундамента, вычис­ляемые по формулам (9.17); N_γ , N_q, N_c — безразмерные коэффициенты не­сущей способности, определяемые по таблице СНиП; γ _I и γ ’_I — расчетные значения удельного веса грунтов, кН/м³, находящиеся в возможной призме выпирания соответственно ниже и выше подошвы фундамента, принимаемые с учетом взвешивающего действия воды на глубинах ниже поверхности подземных вод; d— наименьшая глубина заложения фундамента, считая от проектной отметки поверхности планировки или пола подвала, м; ξ γ, ξ q, ξ c— коэффициенты, учитывающие форму подошвы фундамента:

ξ γ = 1 - 0.25/η; ξ q = 1 + 1.5/η; ξ c = 1 + 0.3/η (9.16)

η = l/b — отношение длины к ширине подошвы фундамента при наличии эксцентриситета

η =l’/b’; когда l’/b’< 1 в формулах (9.16) принимают η = 1.

Значения b’ и l’ определяются по формулам

b’=b-2e_b; l’=l-2e_l (9.17)

где b и l — ширина и длина подошвы фундамента, м; e_b и e_l — эксцентриси­теты равнодействующей силы относительно продольной и поперечной осей подошвы, м.