Расчет оснований по несущей способности

2.57. 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.

2.58. Расчет оснований по несущей способности производится исходя из условия

 

, (11)

 

где F - расчетная нагрузка на основание, определяемая по указаниям пп. 2.5-2.8;

- сила предельного сопротивления основания;

- коэффициент условий работы, принимаемый:

 

для песков, кроме пылеватых = 1,0

для песков пылеватых, а также пылевато-глинистых грунтов

в стабилизированном состоянии = 0,9

для пылевато-глинистых грунтов в нестабилизированном состоянии = 0,85

для скальных грунтов:

невыветрелых и слабовыветрелых = 1,0

выветрелых = 0,9

сильновыветрелых = 0,8

 

- коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,2; 1,15 и 1,10 соответственно для зданий и сооружений I, II и III классов.

2.59. Вертикальная составляющая силы предельного сопротивления основания, сложенного скальными грунтами , кН (тс), независимо от глубины заложения фундамента вычисляется по формуле

 

(12)

 

где Rc	-	расчетное значение предела прочности на одноосное сжатие скального грунта, кПа (тс/м^2);
и	-	соответственно приведенные ширина и длина фундамента, м, вычисляемые по формулам:

(13)

 

здесь и

-

соответственно эксцентриситеты приложения равнодействующей нагрузок в направлении поперечной и продольной осей фундамента, м.

2.60. Сила предельного сопротивления основания, сложенного нескальными грунтами в стабилизированном состоянии, должна определяться исходя из условия, что соотношение между нормальными s и касательными напряжениями t по всем поверхностям скольжения, соответствующее предельному состоянию основания, подчиняется зависимости

 

, (14)

 

где и

-

соответственно расчетные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта (пп. 2.12-2.14).

2.61. Сила предельного сопротивления основания, сложенного медленно уплотняющимися водонасыщенными пылевато-глинистыми и биогенными грунтами (при степени влажности ³ 0,85 и коэффициенте консолидации с_n £ 10⁷ см²/год), должна определяться с учетом возможного нестабилизированного состояния грунтов основания за счет избыточного давления в поровой воде u. При этом соотношение между нормальными s и касательными напряжениями tпринимается по зависимости

 

, (15)

 

где и - соответствуют стабилизированному состоянию грунтов основания.

Избыточное давление в поровой воде допускается определять методами фильтрационной консолидации грунтов с учетом скорости приложения нагрузки на основание. При соответствующем обосновании (высокие темпы возведения сооружения или нагружения его эксплуатационными нагрузками, отсутствие в основании дренирующих слоев грунта или дренирующих устройств) допускается в запас надежности принимать избыточное давление в поровой воде равным нормальному напряжению по площадкам скольжения (u = s) или принимать значения и соответствующими нестабилизированному состоянию грунтов основания.

2.62. Вертикальную составляющую силы предельного сопротивления основания, сложенного нескальными грунтами в стабилизированном состоянии, допускается определять по формуле (16), если фундамент имеет плоскую подошву и грунты основания ниже подошвы однородны до глубины не менее ее ширины, а в случае различной вертикальной пригрузки с разных сторон фундамента интенсивность большей из них не превышает 0,5 R (R – расчетное сопротивление грунта основания, определяемое в соответствии с пп.2.41.-2.48):

 

(16)

 

где и	-	обозначения те же, что в формуле (12), причем символом b обозначена сторона фундамента, в направлении которой предполагается потеря устойчивости основания;
, ,	-	безразмерные коэффициенты несущей способности, определяемые по табл.7 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта j Iи угла наклона к вертикали d равнодействующей внешней нагрузки на основание F в уровне подошвы фундамента;
и	-	расчетные значения удельного веса грунтов, кН/м^3(тс/м^3), находящихся в пределах возможной призмы выпирания соответственно ниже и выше подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяются с учетом взвешивающего действия воды);
	-	расчетное значение удельного сцепления грунта, кПа (тс/м^2);
d	-	глубина заложения фундамента, м (в случае неодинаковой вертикальной пригрузки с разных сторон фундамента принимается значение d, соответствующее наименьшей пригрузке, например, со стороны подвала);
, ,	-	коэффициенты формы фундамента, определяемые по формулам:

; ; , (17)

здесь h = l / b;

 

l и b

-

соответственно длина и ширина подошвы фундамента, принимаемые в случае внецентренного приложения равнодействующей нагрузки равными приведенным значениям, определяемым по формулам (13).

Если h = l / b < 1, в формулах (17) следует принимать h =1.

Угол наклона к вертикали d равнодействующей внешней нагрузки на основание определяется из условия

(18)

 

где и

-

соответственно горизонтальная и вертикальная составляющие внешней нагрузки на основание F в уровне подошвы фундамента.

Расчет по формуле (16) допускается выполнять, если соблюдается условие

 

, (19)

 

Примечания: 1. При использовании формулы (16) в случае неодинаковой пригрузки с разных сторон фундамента в составе горизонтальных нагрузок следует учитывать активное давление грунта.

2. Если условие (19) не выполняется, следует производить расчет фундамента на сдвиг по подошве (п.2.63).

 

2.63. Расчет фундамента на сдвиг по подошве производится исходя из условия

 

(20)

 

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).

2.64. Расчет оснований по несущей способности допускается выполнять графоаналитическими методами (круглоцилиндрических или ломаных поверхностей скольжения), если:

а) основание не однородно по глубине;

б) пригрузка основания с разных сторон фундамента не одинакова, причем интенсивность большей из них превышает 0,5 R (R- расчетное сопротивление грунта основания, определяемое в соответствии с пп.2.41-2.48);

в) сооружение расположено на откосе или в близи откоса;

г) возможно возникновение нестабилизированного состояния грунтов основания, за исключением случаев, указанных в п.2.65.

Таблица 7

 

Угол внутреннего	Обозначение	Коэффициенты несущей способности Ng, Nq, Nc при углах наклона к вертикали равнодействующей внешней нагрузки d, град, равных
грунта j I, град	коэффициентов
	Ng Nq Nc	1,00 5,14	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	Ng Nq Nc	0,20 1,57 6,49		d ^/=4,9	-	-	-	-	-	-	-
	Ng Nq Nc	0,60 2,47 8,34	0,42 2,16 6,57		d ^/=9,8	-	-	-	-	-	-
	Ng Nq Nc	1,35 3,94 10,98	1,02 3,45 9,13	0,61 2,84 6,88		d ^/=14,5	-	-	-	-	-
	Ng Nq Nc	2,88 6,40 14,84	2,18 5,56 12,53	1,47 4,64 10,02	0,82 3,64 7,26		d ^/=18,9	-	-	-	-
	Ng Nq Nc	5,87 10,66 20,72	4,50 9,17 17,53	3,18 7,65 14,26	2,00 6,13 10,99	1,05 4,58 7,68		d ^/=22,9	-	-	-
	Ng Nq Nc	12,39 18,40 30,14	9,43 15,63 25,34	6,72 12,94 20,68	4,44 10,37 16,23	2,63 7,96 12,05	1,29 5,67 8,09		d ^/=26,5	-	-
	Ng Nq Nc	27,50 33,30 46,12	20,58 27,86 38,36	14,63 22,77 31,09	9,79 18,12 24,45	6,08 13,94 18,48	3,38 10,24 13,19		d ^/=29,8	-	-
	Ng Nq Nc	66,01 64,19 75,31	48,30 52,71 61,63	33,84 42,37 49,31	22,56 33,26 38,45	14,18 25,39 29,07	8,26 18,70 21,10	4,30 13,11 14,43		d ^/=32,7	-
	Ng Nq Nc	177,61 134,87 133,87	126,09 108,24 107,23	86,20 85,16 84,16	56,50 65,58 64,58	32,26 49,26 48,26	20,73 35,93 34,93	11,26 25,24 24,24	5,45 16,42 15,82		d ^/=35,2
Примечания: 1. При промежуточных значениях j I и d коэффициенты Ng, Nq, Nc допускается определять по интерполяции. 2. В фигурных скобках приведены значения коэффициентов несущей способности, соответствующие предельному значению угла наклона нагрузки d ^/, исходя из условия (19).

 

2.65. Предельное сопротивление основания (однородного ниже подошвы фундамента до глубины не менее 0,75 b), сложенного медленно уплотняющимися водонасыщенными грунтами (п.2.61), допускается определять следующим образом.

Вертикальную составляющую силы предельного сопротивления основания ленточного фундамента , кН/м (тс/м), - по формуле

 

(21)

 

где b’	-	обозначение то же, что в формуле (12), м;
q	-	пригрузка с той стороны фундамента, в направлении которой действует горизонтальная составляющая нагрузки, кПа (тс/м^2);
	-	обозначение то же, что в формуле (14), кПа (тс/м^2);
p = 3,14;
a	-	угол, рад, определяемый по формуле

, (22)

 

здесь

-

горизонтальная составляющая расчетной нагрузки на 1 м длины фундамента, определяемая с учетом активного давления грунта, кН/м (тс/м).

Формулу (21) допускается использовать, если выполняется условие

 

. (23)

 

Силу предельного сопротивления основания прямоугольного фундамента (l £ 3 b) при действии на него вертикальной нагрузки допускается определять по формуле (16), полагая = 0 и x_c = 1 + 0,11 h.

Во всех случаях, если на фундамент действуют горизонтальные нагрузки и основание сложено грунтами в нестабилизированном состоянии, следует производить расчет фундамента на сдвиг по подошве (п.2.63).

2.66. Устойчивость фундаментов на действие сил морозного пучения грунтов необходимо проверять, если основание сложено пучинистыми грунтами.