ОиФ. 1. Виды оснований
 Скачать 9.63 Mb.
|
|
12.Виды предельных состояний. Под предельными состояниями подразумевают такие состояния, при которых конструкции перестают удовлетворять заданным эксплуатационным требованиям или требованиям при производстве работ. Основания должны рассчитываться по двум группам предельных состояний: первой - по несущей способности и второй - по деформациям. В расчетах конструкций на действие статических и динамических нагрузок и воздействий, которым они могут подвергаться в течение строительства и заданного срока службы, учитываются следующие предельные состояния: первой группы - по потере несущей способности и (или) полной непригодности к эксплуатации конструкций; второй группы - по затруднению нормальной эксплуатации сооружений. К предельным состояниям первой группы относятся: общая потеря устойчивости формы; потеря устойчивости положения; разрушение любого характера; переход конструкции в изменяемую систему; качественное изменение конфигурации; состояния, при которых возникает необходимость прекращения эксплуатации в результате текучести материала, сдвигов в соединениях, ползучести, недопустимых остаточных или полных перемещений или чрезмерного раскрытия трещин. Первая группа по характеру предельных состояний разделяется на две подгруппы: по потере несущей способности (первые пять состояний) и по непригодности к эксплуатации (шестое состояние) вследствие развития недопустимых по величине остаточных перемещений (деформаций). К предельным состояниям второй группы относятся состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию или снижающие долговечность вследствие появления недопустимых перемещений (прогибов, осадок, углов поворота, колебаний, трещин и т. п.). Предельные состояния первой группы проверяются расчетом на максимальные (расчетные) нагрузки и воздействия, возможные при нарушении нормальной эксплуатации, предельные состояния второй группы - на эксплуатационные (нормативные) нагрузки и воздействия, отвечающие нормальной эксплуатации конструкций. Надежность и гарантия от возникновения предельных состояний конструкции обеспечиваются надлежащим учетом возможных наиболее неблагоприятных характеристик материалов; перегрузок и наиболее невыгодного (но реально возможного) сочетания нагрузок и воздействий; условий и особенностей действительной работы конструкций и оснований; надлежащим выбором расчетных схем и предпосылок расчета, учетом в необходимых случаях пластических и реологических свойств материалов. Это условие для первой группы предельных состояний по несущей способности может быть записано в общем виде N≤Ф, (3.2) где N - усилие, действующее в рассчитываемом элементе конструкции (функция нагрузок и других воздействий); Ф-предельное усилие, которое может воспринять рассчитываемый элемент (функция физико-механических свойств материала, условий работы и размеров элементов). Предельные состояния первой группы, ведущие к полному прекращению эксплуатации и (или) обрушению конструкций, не должны быть нарушены ни разу за весь срок службы сооружения, т.е. усилие N следует рассматривать как максимальное за весь период эксплуатации, а несущую способность элемента Ф - как минимально возможную. Для второй группы предельных состояний, связанных, как правило, с перемещениями, также можно записать предельное неравенство: ƒ ≤ [ƒ], (3.3) где ƒ- перемещение конструкции (функция нагрузок): [ ƒ] - предельное перемещение, допустимое по условиям эксплуатации (функция конструкции и ее назначения). Предельные состояния второй группы, ведущие к нарушению нормальной эксплуатации, можно рассматривать как более мягкие. Поэтому расчет по второй группе предельных состояний следует выполнять на нагрузки, возникающие в процессе нормальной эксплуатации, без учета экстремальных ситуаций, приводящих к превышению этих нагрузок. В общем случае работа конструкций и переход их в предельное состояние зависят от нагрузок, свойств материала и условий работы. Основания рассчитываются по деформациям во всех случаях. В расчетах оснований следует учитывать совместное действие силовых факторов и неблагоприятных влияний внешней среды (например, влияние поверхностных или подземных вод на физико-механические свойства грунтов). Расчет оснований по несущей способности должен производиться в случаях, если: а) на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены), фундаменты распорных конструкций и т.п.), в том числе сейсмические; б) сооружение расположено на откосе или вблизи откоса; в) основание сложено грунтами, медленно уплотняющимися водонасыщенными пылевато-глинистыми и биогенными грунтами (при степени влажности  0,85 и коэффициенте консолидации с 107 см2/год);г) основание сложено скальными грунтами. Расчет оснований по несущей способности в случаях, перечисленных в подпунктах «а» и «б», допускается не производить, если конструктивными мероприятиями обеспечена невозможность смещения проектируемого фундамента. Если проектом предусматривается возможность возведения сооружения непосредственно после устройства фундаментов до обратной засыпки грунтом пазух котлованов, следует производить проверку несущей способности основания, учитывая нагрузки, действующие в процессе строительства. Расчетная схема системы сооружение - основание - или фундамент - основание должна выбираться с учетом наиболее существенных факторов, определяющих напряженное состояние и деформации основания и конструкций сооружения (статической схемы сооружения, особенностей его возведения, характера грунтовых напластований, свойств грунтов основания, возможности их изменения в процессе строительства и эксплуатации сооружения и т.д.). Рекомендуется учитывать пространственную работу конструкций, геометрическую и физическую нелинейность, анизотропность, пластические и реологические свойства материалов и грунтов. Допускается использовать вероятностные методы расчета, учитывающие статистическую неоднородность оснований, случайную природу нагрузок, воздействий и свойств материалов конструкций. СНиП 2.02.01-83*, п.п.2.1 – 2.4. 21. Виды расчётов по I предельному состоянию. К предельным состояниям первой группы относятся: общая потеря устойчивости формы; потеря устойчивости положения; разрушение любого характера; переход конструкции в изменяемую систему; качественное изменение конфигурации; состояния, при которых возникает необходимость прекращения эксплуатации в результате текучести материала, сдвигов в соединениях, ползучести, недопустимых остаточных или полных перемещений или чрезмерного раскрытия трещин. Первая группа по характеру предельных состояний разделяется на две подгруппы: по потере несущей способности (первые пять состояний) и по непригодности к эксплуатации (шестое состояние) вследствие развития недопустимых по величине остаточных перемещений (деформаций). 1. Определение прочности и несущей способности тела фундамента (расчёт на изгиб для подбора арматуры плитной части фундамента, расчёт на продавливание для столбчатых фундаментов); 2. Расчёт несущей способности основания отдельного фундамента. 3.Расчёт устойчивости грунтового массива. СНиП 2.02.01-83* п.2.3 Целью расчета оснований по несущей способности являются обеспечение прочности и устойчивости оснований, а также недопущение сдвига фундамента по подошве и его опрокидывания. Принимаемая в расчете схема разрушения основания (при достижении им предельного состояния) должна быть как статически, так и кинематически возможна для данного воздействия и конструкции фундамента или сооружения. Расчет оснований по несущей способности производится исходя из условия F cFu/n где F - расчетная нагрузка на основание; Fu - сила предельного сопротивления основания; с - коэффициент условий работы При большой глубине подвала стены испытывают значительное давление грунта засыпки с внешней стороны здания. Потеря устойчивости может иметь форму поворота фундамента вокруг некоторого центра вращения.  Исходя из кинематических условий в качестве центра вращения принимается точка О, лежащая на краю верхнего обреза фундамента. Примем, что след Мsa, стремящихся повернуть этот отсек относительно  поверхности рисунка соответствует части окружности радиусом r, выходящей из точки, лежащей на противоположном краю подошвы фундамента, и заканчивается в точке пересения ее с основанием. Фундамент и прилегающий к нему грунт выше поверхности скольжения называют отсеком обрушения. Коэффициент устойчивости определяется как отношение момента сил, удерживающих отсек обрушения Мsr, к моменту сил точки О: Кst= Мsr/ Мsa 26.Выбор глубины заложения фундаментов на естественном основании. Факторы, влияющие на выбор глубины заложения: - материал фундамента; - величина и характер нагрузок, действующих на фундамент; - конструктивные особенности здания; - наличие фундаментов рядом расположенных зданий и сооружений; - геологические условия площадки строительства (структурные свойства грунтов, характер на пластование, их неоднородность. Минимальная глубина заложения фундаментов 0,5 м. Конструкция фундамента должна быть скрыта под полом. Минимальная глубина заложения в несущий слой грунта 20-50 см.Минимальное расстояние от подошвы до оровии подстилающего слоя 50-100 см). Фундамент необходимо закладывать выше уровня грунтовых вод, либо использовать мероприятия для понижения грунтовых вод (устройство дренажных систем). Расчетная глубина сезонного промерзания грунта  , м, определяется по формуле
СНиП 2.02.01-83* п.п.2.25, 2.26, 2.28. 
Глубина заложения фундамента из условия промерзания грунтов назначается в зависимости от их вида, состояния, начальной влажности и уровня подземных вод в период промерзания. Проблема состоит в том, что промерзание водонасыщенных грунтов сопровождается образованием в них прослоек льда, толщина которых увеличивается по мере миграции воды из слоев, расположенных ниже уровня подземных вод. Это приводит к возникновению сил пучения по подошве фундамента, которые могут вызвать подъем сооружения. Последующее оттаивание таких грунтов приводит к резкому снижению их несущей способности и просадкам сооружения. Глубина заложения внутренних фундаментов отапливаемых зданий назначается независимо от глубины промерзания, если во время строительства и эксплуатации возле фундаментов исключено промерзание грунтов. В неотапливаемых зданиях глубина заложения фундаментов для пучинистых грунтов принимается не менее расчетной глубины промерзания. 33.Подбор площади подошвы внецентренно – нагруженного ленточного фундамента. Определяем требуемую площадь подошвы фундамента:   где  - суммарная расчетная нагрузка на фундамент по II п.с.  -значение расчетного сопротивления грунта, усредненное значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах,Определяем требуемые размеры подошвы фундамента:  Уточняем размеры фундамента:   Находим значение расчетного сопротивления грунтов основания:  где  - коэффициенты условий работы грунтового основания и здания во взаимодействии с основанием. - коэффициент надежности - коэффициенты, принимаемые в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения  грунта находящегося непосредственно под подошвой фундамента; - коэффициент, при  ;   кН/м 3- осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;СII ; кПа - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента; d. м - глубина заложения подошвы фундамента бесподвальных зданий от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола. Определяем среднее давление, действующее под подошвой фундамента:    Проверяем условие  Проверяем экономичность принятого решения:   38. Расчёт устойчивости фундамента по схеме плоского сдвига. Расчет фундамента на сдвиг по подошве производится исходя из условия  где  и  - суммы проекций на плоскость скольжения соответственно расчетных сдвигающих и удерживающих сил, определяемых с учетом активного и пассивного давлений грунта на боковые грани фундамента; и  - обозначения те же, что в формуле (11).РАСЧЕТ ФМЗ НА СДВИГ ПО ПОДОШВЕ Несущая способность принимает вид:  Где:ΣFsa и ΣFsr – соответственно суммы проекций на плоскость скольжения расчетных сдвигающих и удерживающих сил.  Применительно к расчетной схеме рис. 6.7.эти величины можно выразить формулами:   где: Fh и Fv –касательная и нормальная составляющие равнодействующей F в уровне подошвы фундамента; W – взвешивающее давление воды на подошву фундамента при высоком залегании УПВ; А- площадь подошвы фундамента; Еа и Еп – равнодействующие активного и пассивного давления грунта определенные с помощью параметров λр и λа:где:  Активное давление с учетом вида грунта обратной засыпки:  РАСЧЕТ ФМЗ ПО СХЕМЕ ГЛУБИННОГО СДВИГАПри большой глубине подвала стены испытывают значительное давление грунта засыпки с внешней стороны здания. Потеря устойчивости может иметь форму поворота фундамента вокруг некоторого центра вращения. Исходя из кинематических условий в качестве центра вращения принимается точка О, лежащая на краю верхнего обреза фундамента. Примем, что след поверхности рисунка соответствует части окружности радиусом r, выходящей из точки, лежащей на противоположном краю подошвы фундамента, и заканчивается в точке пересения ее с основанием. Фундамент и прилегающий к нему грунт выше поверхности скольжения называют отсеком обрушения. Коэффициент устойчивости определяется как отношение момента сил, удерживающих отсек обрушения Мsr, к моменту сил Мsa, стремящихся повернуть этот отсек относительно точки О: Кst= Мsr/ Мsa
|
- нормативная глубина промерзания
- коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения.