Расчет оснований и фундаментов по несущей способности. Случаи когда необходим такой расчет. Учет внецентренности нагрузки.

Основания должны рассчитываться по двум группам предельных состояний: первой - по несущей способности и второй - по деформациям.
К первой группе предельных состояний относятся состояния, приводящие сооружение и основание к полной непригодности к эксплуатации (потеря устойчивости формы и положения; хрупкое, вязкое или иного характера разрушение; резонансные колебания; чрезмерные деформации основания и т.п.).
Ко второй группе предельных состояний относятся состояния, затрудняющие нормальную эксплуатацию сооружения или снижающие его долговечность вследствие недопустимых перемещений (осадок, подъемов, прогибов, кренов, углов поворота, колебаний, трещин и т.п.).

Согласно СП 22.13330.2010Основания зданий и сооружений 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) фундамент или сооружение в целом расположены на бровке откоса или вблизи крутопадающего слоя грунта;

в) основание сложено водонасыщенными глинистыми и заторфованными грунтами,

г) основание сложено скальными грунтами.

Расчет оснований по несущей способности производится исходя из условия:

, где F - расчетная нагрузка на основание;

F_u - сила предельного сопротивления основания;

γ_c - коэффициент условий работы, принимаемый (для разных видов грунтов принимается равной от 0,8 до 1,0)
γ_n - коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,2; 1,15 и 1,10 соответственно для зданий и сооружений I, II и III классов.

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

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

; ,здесь e_b и e _l - соответственно эксцентриситеты приложения равнодействующей нагрузок в направлении поперечной и продольной осей фундамента, м.

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

гдеφ_I и c_I- соответственно расчетные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта

Избыточное давление в поровой воде допускается определять методами фильтрационной консолидации грунтов с учетом скорости приложения нагрузки на основание.

Вертикальную составляющую силы предельного сопротивления N_u основания, сложенного нескальными грунтами в стабилизированном состоянии, допускается определять по формуле:

где b’ и l’ – соответственно ширина и длина фундамента N_γ, N_q, N_c, - безразмерные коэффициенты несущей способности, определяемые по таблице в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта φ_I и угла наклона к вертикали δ равнодействующей внешней нагрузки на основание F в уровне подошвы фундамента;
γ_Iи ϒ_I - расчетные значения удельного веса грунтов, кН/м (тс/м),
с_I - расчетное значение удельного сцепления грунта, кПа (тс/м);
d - глубина заложения фундамента, м
ε_γ, ε_q,ε_c, - коэффициенты формы фундамента
Для определения степени внецентренности загрузки фундамента требуется рассчитать эксцентриситет приложенной нагрузки по формуле

При: е > 0,033× b₀ – фундамент считать внецентренно нагруженным;

е < 0,033× b₀ – центрально нагруженным.

Для центрально нагруженного отдельного фундамента рациональной формой подошвы в плане является квадратная, а для внецентренно нагруженных – прямоугольная, вытянутая в плоскости действия момента М.

Виды свайных фундаментов, их применение. Конструкции свай, применяемых в промышленном и гражданском строительстве. Общая классификация свай, забивные и набивные сваи.

Свайный фундамент — не что иное, как комплекс свай, соединенных в единую конструкцию, передающую нагрузку от здания на основание.

Функция свай – передать нагрузки от дома или строения на основание (грунт).

Различают следующие виды свайных фундаментов:

1) одиночные сваи применяют под легкие сооружения в качестве опор (теплицы, склады), когда несущей способности одной сваи достаточно для передачи нагрузки на грунт.2)группы свай (свайный куст), устраивают под колонны или отдельные опоры конструкций, передающие значительные вертикальные нагрузки3) ленточные свайные фундаменты устраивают под стены зданий и другие протяженные конструкции. Сваи в таком фундаменте располагаются в один или несколько слоев.4) сплошные свайные поля устраивают под тяжелые сооружения башенного типа, имеющие ограниченные размеры в плане. Сваи располагаются в определенном порядке под всем сооружением

Сваи представляют собой погруженные в грунт или изготовленные в грунте стержни, передающие нагрузки от сооружения на более плотные слои грунта. В практике строительства известно более 150 видов свай, которые классифицируются:

по материалу: железобетонные, бетонные, деревянные, металлические;

по способу изготовления:

а) забивные железобетонные, стальные, деревянные, погружаемые в грунт без его выемки с помощью молотов, вибропогружателей, вибровдавливающих и вдавливающих устройств;

б) сваи-оболочки железобетонные, заглубляемые вибропогружателями с выемкой грунта и заполненные частично или полностью бетонной смесью;

в) набивные бетонные и железобетонные, песко- и грунтобетонные, устраиваемые в грунте путем укладки бетонной смеси в скважины, образованные в результате принудительного вытеснения грунта;

г) буровые железобетонные, бетонные, устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин грунтовой смесью