Во время оценки оснований учитывают два параметра – предельные деформации и давления. Базируются данные понятия на равновесии грунта, на нем же строится теория предельного напряженного состояния. Если прочность уменьшается, либо же происходит увеличение внешней нагрузки, соответственно, устойчивость теряется, что приводит к выпиранию грунта из-под подошвы фундамента. Также нарастает осадка.
Теория предельного состояния – зачем она нужна
В теории предельного состояния описываются задачи устойчивости. В случае нарушения в откосах осуществляется сползание массы грунта, что в свою очередь приводит к смещению возведенной на ней сверху конструкции. Следовательно, очень важно понять, с какого момента может возникнуть потеря устойчивости, и учитывать это в расчетах.
Теория предполагает рассмотрение следующих задач:
- Устойчивость в основании и откосах здания;
- Расчет давления на подпорные стенки и обделки тоннелей;
- Сопротивление перемещению конструкций ограждения.
Над данными решениями работали многие инженеры, взяв за основу теорию прочности Мора. При этом был сделан вывод, что деформация грунтов должна быть связана с нелинейностью зависимости между напряжениями.
Для наиболее простого примера служит осесимметричная пространственная задача. Согласно теории предельного состояния, считается, что меньшие главные напряжения идентичны. Фундамент приравнивается к бесконечной полосе, на которой нагрузка равномерно распределена. Вертикальная нагрузка прикладывается по сторонам. Соответственно, обозначается удельный вес грунта, находящегося в пределах глубины заложения основания. Оси координат имеют стандартное направление, вертикальное и горизонтальное.
Нормы проектирования предполагают, что напряжения по подошве оснований должны быть ограничены. Тогда учитывается расчетное сопротивление грунтов основания. Преследуемая цель состоит в том, чтобы достоверно определить осадку. А значит, должны быть приняты во внимание все расчеты, не только при незначительных осадках. Именно данный момент и считается минимальным значением. Тогда как максимальным показателем является нагрузка, при которой наблюдается потеря грунтом устойчивости. Грунт выпирается из-под подошвы фундамента.
Специалистами составляется расчетная схема, в которой выражается предельное значение давления, с учетом целого ряда показателей. А именно:
- Поверхность скольжения;
- Область пластического течения грунта;
- Зона уплотнения;
- Поверхность почвы.
В расчетной схеме отображается полоса, по которой, вероятно, будет проходить перемещение.
Необходимо четко рассчитать силу предельного сопротивления оснований. При этом учитываются условия работы и коэффициенты надежности, которые описываются в соответствующих нормативных актах. При предельных давлениях происходят осадки, кроме тех случаев, когда основаниями являются скальные породы.
Существуют определенные норм, в которых регламентируется максимальная деформация. Они составляются с учетом опыта эксплуатаций различных сооружений.
