Виды предельных состояний

Напряженно-деформированные состояния, при которых конструкции сооружений и их оснований перестают удовлетворять установленным нормативными документами требованиям, в результате чего становятся непригодными к эксплуатации, называют предельными состояниями и подразделяют на две группы.

Вторая группа по непригодности к нормальной эксплуатации — недопустимые перемещения трещины, колебания, затрудняющие нормальную эксплуатацию всего здания и сооружения или отдельных участков.

Расчет по деформациям(2 группа) заключается в выполнении

условия

s<s_U

S – ожидаемая совместная осадка сооружения и основания по расчету;

S_U – предельно допустимая осадка основания и сооружения.

На величину S – влияет жесткость сооружения, уменьшая неравномерные осадки, однако до настоящего времени жесткость сооружения в расчет обычно не учитывается – что идет в запас расчета.

Под S – может быть: - абсолютная осадка;

- средняя осадка; (S_ср)

- разность осадок; (ΔS)

- крен;

- прогиб

- выгиб; кривизна; угол закручивания;

- горизонтальные смещения.

S_ср = (a₁F₁S₁ + a₂F₂S₂ +...+ a_nF_nS_n)/(a₁F₁ + a₂F₂ +...+ a_nF_n)

где a₁,a₂,a_n - количество одинаковых фундаментов, имеющих площади F₁,F₂,F_n - соответственно.

S₁,S₂,S_n – подсчитанные осадки.

Опыт строительства показывает, что легкие здания в однородных грунтах при согласованном залегании слоев, сжимаемость которых с глубиной уменьшается, получают осадки в 2-3 раза меньше предельных, и тогда нет необходимости рассчитывать осадку.

Напомним также, что важнейшей предпосылкой применения методов расчета осадок, основанных на использовании положений теории линейного деформирования грунта, является ограничение среднего давления под подошвой фундамента р условием p≤R, где R— расчетное сопротивление грунтов основания.

Очевидно, что чем больше при прочих равных условиях будет величина R, тем большее давление под подошвой фундамента р может быть допущено. При постоянной нагрузке от сооружения на фундамент это приведет к уменьшению площади его подошвы, т. е. позволит принять более экономичное решение. Поэтому совершенствованию способов определения расчетного сопротивления грунтов основания в практике фундаментостроения уделяется большое значение.

R = (γ_c1 γ_c2 / k) [M_γk_zb_γII + M_qd₁ γ_II' + (M_q – 1)d_b γ_II'+M_cc_II] (1)

где, γ_c1 – коэффициент работы грунтового основания (1,1 – 1,4)

γ_c2 - коэффициент работы здания или сооружения во взаимодействии с основанием (1,1…1,4 для здания с жесткой конструктивной схемой; 1 – для здания с гибкой конструктивной схемой).

k – коэффициент надежности (1,1 – при определение характеристик грунтов по косвенным данным); (1 – при определение характеристик грунтов по непосредственным данным).

M_γ; M_q; M_c - эмпирические коэффициенты, зависящие от φII (расчетное значение угла внутреннего трения).

b – меньшая сторона подошвы фундамента (м);

γ_II'- осредненное (по слоям) расчетное значение удельного веса грунта, залегающего выше отметки подошвы фундамента;

γ_II – то же, но залегающего ниже подошвы фундамента;

c_II – расчетное значение удельного сцепления;

d_b – глубина подвала (м);

d₁ –глубина заложения фундаментов без подвальных сооружений; приведенная глубина заложения для зданий с подвалом.

R – расчетное сопротивление грунта основания, это такое давление, при котором глубина зон пластических деформаций (t) равна 1/4b.

Для зданий III и IV класса можно не вычислять R, а принимать это значение по таблице СНБ. Там собраны и обобщены опытные данные, начиная с Российской империи.

В таблицах СНБ R₀ – называется условным расчетным сопротивлением (обычно используется для зданий с _b = 0,6…1,5 м и d = 1…2,5 м для грунтов, у которых сжимаемость с глубиной не увеличивается и пласты залегают горизонтально).

Первая группа — расчеты по несущей способности, призванные не допустить потери устойчивости формы или положения конструкции; хрупкое, вязкое или иного характера ее разрушение; возникновение резонансных колебании при динамических воздействиях; чрезмерные пластические деформации или деформации неустановившейся ползучести.

Проектирование по предельному состоянию по устойчивости, несущей способности (первое предельное состояние)

Условия расчета

1. Наличие постоянно действующей горизонтальной составляющей

2. Основание ограничено нисходящими откосами

3.При проектировании анкерных фундаментов, работающих на выдергивание

4.При наличии в основании скальных пород