4.1.3. Предельная критическая нагрузка

Предельная критическая нагрузка р_и соответствует напряжению под подошвой фундамента, при котором происходит исчерпание несущей способности грунтов основания (рис. 4.1), что приводит к выдавливанию грунта из под фундамента и его огромнейшей осадке (рис. 4.2). Нагрузка, соответствующая р_и приводит к полной потере устойчивости грунта основания и является абсолютно недопустимой для проектируемого сооружения.

Решением этой задачи занимались Л. Прандль, К. Терцачи, В. В. Соколовский, М. В. Малышев.

На рис. 4.3. представлена одна (левая) область предельного равновесия и два «семейства» линий скольжении, которые образуют ромбы скольжения с определенными углами наклона линий.

Н аиболее полное решение этой задачи получено в 1952 году В.В.Соколовским.

; ,

(4.12)

где N_γ, N_q, N _c= f(φ, δ) – затабулированные безразмерные коэффициенты.

Приведенные выше решения справедливы при относительно небольших глубинах заложения фундаментов и однородном строении основания, поэтому в практических расчетах обычно используют инженерные способы, в той или иной мере учитывающие строгие решения теории предельного равновесия.

4.2. Практические способы расчета несущей способности и устойчивости оснований.

Принципы расчета оснований фундаментов по I предельному состоянию (по прочности и несущей способности грунтов).

Согласно СНиП 2.02.01-83* несущая способность основания считается обеспеченной при выполнении условия:

(4.13)

где:

F – равнодействующая расчетной силы (нагрузки), приложенной к основанию;

F_u – сила предельного сопротивления (равнодействующая предельной нагрузки);

γ_с – коэффициент условий работы, зависящий от вида грунта.

γ_n – коэффициент надежности по назначению сооружения.

5.1. Теоретические основы расчета стабилизированных деформаций оснований.

5.1.1. Постановка задачи.

Расчетные схемы к задаче определения конечной стабилизированной осадки основания от действия нагрузки, передаваемой на грунты через подошву фундамента, представлены на рис. 5.1.

О садку поверхности основания в уровне подошвы фундамента будет вызывать не полное давление р(х), возникшее после строительства, а приращение давления, равное р(х)-q. Где q=γd – природное давление на глубине заложения фундамента.

Прогиб поверхности основания будет иметь криволинейное очертание, которое зависит от жесткости фундамента. Для абсолютно жестких фундаментов характер осадок поверхности будет соответствовать пунктирным линиям на рис.5.1

При практических расчётах прибегают к упрощению задачи.

Для центрально нагруженных фундаментов определяется максимальная осадка s по оси z, которая принимается как величина совместной деформации основания и фундамента.

Для внецентренно нагруженных фундаментов определяется величина средней осадки и крена подошвы фундамента.

Различают две группы методов расчёта осадок: основанные на строгих решениях и дополнительных упрощающих предпосылках (приближенные решения).

5.1.2. Определение осадок линейно-деформируемого полупространства или слоя грунта ограниченной мощности.

Используются строгие решения о распределении напряжений в однородном изотропном массиве грунтов от нагрузок, приложенных на его поверхности. Зависимость между осадкой подошвы центрально-нагруженного фундамента s, площадью фундамента A=bl, и средним значением дополнительного давления p₀=p-γd имеет вид:

,

(1)

где ω – коэф., зависит от формы площади и жесткости фундамента, ν, Е – коэф. Пуассона и модуль деформации грунта основания.

Данное решение применимо только для однородного напластования грунтов на значительную глубину ниже подошвы фундамента. Не учитывается изменение природного напряженного состояния грунтов основания с глубиной, при значительных размерах фундаментов расчётные значения осадок завышенные. Решение используется при небольших размерах фундаментов на однородных основаниях и для определения модуля деформации по данным опытов с пробной нагрузкой.