Постановка задачи

До 1962 г. фундаменты промышленных и гражданских зданий проектировали по допускаемым нагрузкам, а затем перешли к проектированию по предельным состояниям.

Сейчас в расчете оснований учитываются их предельные состояния по несущей способности (первое предельное состояние, согласно СНиП 2.02.01-83*) и по деформациям (второе предельное состояние). При этом оба вида указанных состояний между собой, как правило, не совпадают. Часто оказывается, что несущая способность грунтов по устойчивости еще далеко не исчерпана, а в осадках фундаментов уже достигнуто предельное состояние их развития.

Поэтому расчёт оснований по деформациям для зданий обычно считается основным, а расчёту устойчивости грунтов чаще придают проверочный характер.

Схема развития осадки фундамента от прикладываемого давления.

Р_пр – предельное давление на основание имеет большое значение и, как правило, не удовлетворяет величине предельно-допустимых осадок (см. график).

S≤S_u.s.

• S – ожидаемая совместная осадка сооружения и основания по расчету;
• S_u.s. – предельно допустимая осадка основания и сооружения.

Величина S_u.s. = f (чувствительности здания, технологических, архитектурных требований).

Пример технологических требований:

При проектировании фундамента под турбогенератор, его длина обычно составляет L= 40 – 50 м. Предельная допустимая осадка S_u.s. – для данного фундамента должна составлять несколько миллиметров. Но данная конструкция даже при толщине запроектированной плиты h =1 м и L = 50 м все равно остаётся гибкой, испытывая деформацию в виде возможного прогиба или выгиба (в зависимости от геологических условий). Однако даже минимальные деформации из условий технологии эксплуатации турбогенератора не допустимы, т.к. приводят к выводу машины из строя.

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

Под величиной осадки (S) – может быть:

• абсолютная осадка;
• средняя осадка S_ср = (a₁F₁S₁ + a₂F₂S₂ +...+ a_nF_nS_n )/( a₁F₁ + a₂F₂ +...+ a_nF_n);
• разность осадок (ΔS);
• крен;
• прогиб;
• выгиб, кривизна, угол закручивания;
• горизонтальные смещения.

где a₁, a₂, a_n - количество одинаковых фундаментов, имеющих площади F₁, F₂, F_n соответственно, S₁, S₂, S_n – подсчитанные осадки отдельных фундаментов.

Опыт строительства показывает, что легкие здания в однородных грунтах при согласованном залегании слоев, сжимаемость которых с глубиной уменьшается (см. схему), получают осадки в 2…3 раза меньше предельных, и тогда допускается не рассчитывать осадку.

Схема согласованного напластования слоёв грунта, сжимаемость которых с глубиной уменьшается.

Необходимым и достаточным условием в этом случае будет выполнение неравенства:

P ≤ R,

где Р – среднее фактическое давление грунта под фундаментом; R – расчётное сопротивление грунта основания (СНиП 2.02.01-83*).