Что оценивается по i предельному состоянию при расчете основания и фундаментов

Основы расчета оснований и фундаментов по предельным состояниям.

Основные положения. В основе современного подхода к проектированию всех строительных конструкций лежит принцип расчетов по предельным состояниям. Согласно этому принципу, действующие на конструкцию усилия или возникающие в ней напряжения, перемещения и деформации не должны превышать соответствующих предельных величин.

Расчеты по предельным состояниям подразделяются на две группы.

Первая группа – расчеты по несущей способности, призванные не допустить потери устойчивости формы или положения конструкции; хрупкое, вязкое или иного характера ее разрушение.

Вторая группа – расчеты по деформациям, обеспечивающие установление таких величин перемещений или деформаций конструкций (осадок, прогибов, подъемов, кренов и т.п.), при которых еще не возникнут затруднения в нормальной эксплуатации сооружений и не произойдет снижение их долговечности.

Отсюда целью расчетов оснований по предельным состояниям является выбор такого технического решения фундаментов, которое должно исключить достижение сооружением предельного состояния.

Согласно СНиП 2.02.01-83* необходимость расчетов оснований по I группе ПС (по несущей способности) возникает в тех случаях, если:

а) на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стенки, фундаменты распорных конструкций и т.п.), в том числе и сейсмические нагрузки;

б) сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;

в) основание сложено медленно уплотняющимися водонасыщенными глинистыми или биогенными грунтами при степени влажности Sr≥0,85 и коэффициенте консолидации Cν ≤ 107 см2/год;

г) основание сложено скальными грунтами.

Расчеты по II группе ПС (по деформациям) производятся во всех случаях, если основание сложено нескальными грунтами.

Допустим, потеря основанием несущей способности произойдет при давлении под подошвой фундамента p=pu. Однако может оказаться, что уже при меньших давлениях осадка фундамента превысит предельно допустимую величину. В этом случае нормальная эксплуатация сооружения будет определяться условиями расчетов по II группе предельных состояний.

С другой стороны, представим себе то же сооружение, расположенное на откосе. Пусть фундаменты сооружения запроектированы исходя из условий расчетов по II группе предельных состояний, и полностью обеспечена его нормальная эксплуатация. Однако если дополнительная нагрузка на основание от построенного сооружения приведет к потере устойчивости откоса, то и само сооружение окажется непригодным к эксплуатации. Здесь уже потребуется оценка устойчивости откоса вместе с сооружением с помощью расчетов по I группе предельных состояний.

Расчеты оснований по деформациям производятся исходя из условия

где S – совместная деформация основания и сооружения, устанавливаемая расчетом (например, методом послойного суммирования).;Su – предельное значение деформации основания сооружения, устанавливаемое нормами или заданием на проектирование.

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.

Источник

Расчет оснований по предельным состояниям

Расчет оснований производится по двум предельным состояниям:

по первому предельному состоянию – по несущей способности грунта, по второму предельному состоянию – по деформациям.

Расчет оснований по несущей способности производится в случаях, если:

1) на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки

2) фундамент расположен на откосе;

3) основание сложено слабыми водонасыщенными глинистыми и за-торфованными грунтами;

4) основание сложено скальными грунтами. В соответствии со СНиП 2.02.01.83* расчет оснований по несущей способности производится исходя из условий (пп. 2.57-2.62)

где F – расчетная нагрузка на основание, кПа;

F_v – несущая способность основания, кПа;

– коэффициент надежности;

– коэффициент условий работы.

В соответствии со СНиП 2.02.01.83* (П.2.34-2.55) расчет оснований по деформациям производится исходя из условия:

S S_пред, S_отн S_{отн.пред.} (5)

где S – величина совместной деформации основания и здания, определяемая расчетом, см;

S_пред – предельно-допустимая величина совместной деформации основания и здания, которая устанавливается по СНиП 2.02.01.83*, см.табл.4 стр. 38 – 8 – Виды деформации фундаментов:

1) абсолютная осадка S, см;

2) относительная осадка S/L

где S – разность осадок двух фундаментов, см;

L – расстояние между этими фундаментами, см;

3) относительный прогиб или выгиб f;

4) крен фундамента tg .

В данном курсовой работе необходимо произвести расчет по деформации 3 х фундаментов, отличающихся размером в плане и глубиной заложения.

Согласно П. 2.40 [7] расчет деформаций основания производится по двум схемам:

– линейно-деформируемого полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой толщи Н_с.

В работе для определения осадок принимается схема, удовлетворяющая условиям П. 2.40 [7]. В проекте, как правило, определение осадки производится по схеме линейно-деформируемого полупространства с использованием метода послойного элементарного суммирования.

Порядок расчета осадки методом элементарного послойного суммирования

1. На геологический профиль наносится сечение фундамента.

2. Слева от оси фундамента строится эпюра природных давлений. При наличии грунтовой воды учитывается ее взвешивающее действие на грунты.

3. Каждый геологический сдой грунта разбивается на элементарные слои hi, см. мощность каждого элементарного слоя h_i 0,4b, где b – меньшая сторона фундамента в плане.

Порядок расчета дан в работах: ([9], с.117-130; [3], с. 225-243.)

При несоблюдении условий (5) необходимо увеличить размеры фундаментов (ширину иди глубину заложения) или перейти на другой тип фундамента, либо разработать мероприятия по улучшению свойств грунтов основания.

Источник

Проектирование оснований фундаментов

Основные положения по проектированию оснований фундаментов.

В соответствии со СНиП 2.02.01—83 проектирование оснований и фундаментов состоит из обоснованного соответствующим расчетом выбора типа основания (естественное или искусственное), фундамента (конструкции, материала и размеров, мелкого или глубокого заложения, ленточного, столбчатого, плитного и др.), мероприятий по уменьшению влияния деформаций здания или сооружения на эксплуатационную пригодность.

Предельные состояния оснований фундаментов, принципы их проектирования.

Основания рассчитываются по двум группам предельных состояний: первая — по несущей способности, вторая — по деформациям.

К первой группе предельных состояний оснований относятся деформации неустановившейся ползучести, чрезмерные пластические деформации, резонансные колебания, потеря устойчивости формы и положения, вязкое или хрупкое разрушение.

Ко второй группе предельных состояний относятся такие состояния оснований, при которых затрудняется нормальная эксплуатация здания или сооружения или снижается его долговечность в результате недопустимых осадок, прогибов углов поворота, а также колебаний, трещин и т. д.

Следует иметь в виду, что потеря несущей способности основания приводит чаще всего конструкции здания или сооружения в предельное состояние первой группы. В этом случае предельные состояния основания и конструкций здания или сооружения совпадают. Что касается деформаций основания, то они могут привести конструкции здания или сооружения в предельные состояния как второй, так и первой групп. В связи с этим предельные деформации основания могут ограничиваться прочностью, устойчивостью и трещиностойкостью, а также требованиями архитектурного, эксплуатационно-бытового и технологического характера.

Источник

§ 34. Общие положения расчета оснований и фундаментов по предельным состояниям

Общие сведения. Основания и фундаменты надлежит проектировать так, чтобы была надежно обеспечена возможность нормальной эксплуатации сооружений. Для этого они должны быть прочными и устойчивыми, т. е. обладать достаточной несущей способностью. Если это условие не выполнено, то несущая способность основания и фундамента может оказаться исчерпанной, в результате чего расположенное на них сооружение будет разрушено или деформировано в такой степени, что нормальная эксплуатация сооружения будет невозможна или значительно затруднена. Различают пять форм исчерпания несущей способности оснований и фундаментов:
1) исчерпание прочности фундамента (прочности материала фундамента), приводящее к его разрушению;
2) исчерпание устойчивости фундамента, приводящее к его опрокидыванию;
3) исчерпание устойчивости фундамента, вызывающее его сдвиг;
4) исчерпание прочности основания, приводящее к большим просадкам;
5) исчерпание устойчивости основания, сопровождающееся сдвигом массы грунта совместно с фундаментом по некоторой поверхности скольжения — глубокий сдвиг.

Наиболее характерные схемы потери устойчивости фундаментов: опрокидывание с поворотом; плоский сдвиг; глубокий сдвиг.

Расчеты, выполняемые с целью не допустить исчерпания несущей способности оснований и фундаментов, называют расчетами их на прочность и устойчивость.

Основания и фундаменты могут обладать достаточной несущей способностью, но под воздействием нагрузок получать значительные перемещения, недопустимые по условиям нормальной эксплуатации сооружений. Расчеты оснований и фундаментов, имеющие целью не допустить таких перемещений, называются расчетами по деформациям.

Железобетонные конструкции фундаментов рассчитывают также на трещиностойкость. Такие расчеты должны исключить возможность чрезмерного раскрытия трещин, при котором возникает опасность коррозии (ржавления) арматуры. На трещиностойкость фундаменты рассчитывают обычными методами расчета железобетонных конструкций, которые в настоящем курсе не рассматриваются.

Расчеты оснований и фундаментов на прочность, устойчивость по деформациям и на трещиностойкость, как и других строительных конструкций, выполняют по методу предельных состояний. Под предельным состоянием подразумевается такое напряженное состояние конструкций или оснований, когда при самом незначительном увеличении нагрузок они перестают удовлетворять предъявляемым к ним требованиям: наступает их разрушение, возникают недопустимые деформации, происходит потеря устойчивости и т. п.

Основания и фундаменты мостов и труб под насыпями рассчитывают по двум группам предельных состояний:
по первой группе — по несущей способности оснований, устойчивости фундаментов против опрокидывания и сдвига, устойчивости фундаментов при действии сил морозного пучения грунтов, прочности и устойчивости конструкций фундаментов;
по второй группе — по деформациям оснований и фундаментов (осадкам, кренам, горизонтальным перемещениям), трещиностойкости железобетонных конструкций фундаментов.

Расчет по первой группе предельных состояний выполняют с целью не допустить исчерпания несущей способности и устойчивости оснований и фундаментов. Расчет производят исходя из условия
F≤Fu, (6.1)
где F — силовое воздействие (нагрузка) на основание или на фундамент; Fu — несущая способность (сила предельного сопротивления) основания или фундамента.

Цель расчета по второй группе предельных состояний — исключить возможность возникновения недопустимых по условиям нормальной эксплуатации сооружения деформаций (осадок, кренов, сдвигов) оснований и фундаментов. Расчет производят, исходя из соблюдения условия s ✖

Источник

ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения (Переиздание)

5 Предельные состояния

5.1 Общие положения

5.1.1 Строительные объекты должны удовлетворять требованиям (критериям), соответствующим следующим предельным состояниям:

5.1.2 К первой группе предельных состояний следует относить:

— разрушение любого характера (например, пластическое, хрупкое, усталостное);

— потерю устойчивости отдельных конструктивных элементов или сооружения в целом;

— условия, при которых возникает необходимость прекращения эксплуатации (например, чрезмерные деформации в результате деградации свойств материала, пластичности, сдвига в соединениях, а также чрезмерное раскрытие трещин).

5.1.3 Ко второй группе предельных состояний следует относить:

— достижение предельных деформаций конструкций (например, предельных прогибов, углов поворота) или предельных деформаций оснований, устанавливаемых исходя из технологических, конструктивных или эстетико-психологических требований;

— достижение предельных уровней колебаний конструкций или оснований, нарушающих нормальную работу оборудования или вызывающих вредные для здоровья людей физиологические воздействия;

— образование трещин, не нарушающих нормальную эксплуатацию строительного объекта;

— достижение предельной ширины раскрытия трещин;

— другие явления, при которых возникает необходимость ограничения во времени эксплуатации сооружения из-за нарушения работы оборудования, неприемлемого снижения эксплуатационных качеств или расчетного срока службы сооружения (например, коррозионные повреждения).

5.1.4 Перечень предельных состояний и соответствующих критериев, которые необходимо учитывать при проектировании строительного объекта, устанавливают в нормах проектирования и (или) в задании на проектирование.

Предельные состояния могут быть отнесены как к конструкции в целом, так и к отдельным элементам и их соединениям.

5.1.5 Для каждого предельного состояния, которое необходимо учитывать при проектировании, должны быть установлены соответствующие расчетные значения нагрузок и воздействий, характеристик материалов и грунтов, а также геометрические параметры конструкций сооружений (с учетом их возможных наиболее неблагоприятных отклонений), коэффициенты надежности, предельные значения усилий, напряжений, прогибов, перемещений и осадки фундаментов.

5.1.6 Для каждого учитываемого предельного состояния должны быть установлены расчетные модели сооружения, его конструктивных элементов и оснований, описывающие их поведение при наиболее неблагоприятных условиях их возведения и эксплуатации.

Допущения, принятые при выборе расчетных моделей, должны быть учтены при расчете строительных объектов по предельным состояниям.

5.2 Расчет по предельным состояниям

5.2.1 Расчет строительных объектов по предельным состояниям следует проводить с учетом:

— их расчетного срока службы;

— наиболее неблагоприятных вариантов распределения нагрузок, воздействий и их сочетаний, которые могут возникнуть при возведении и эксплуатации сооружений;

Источник