Расчет оснований должен производиться по второму предельному состоянию (т. е. по деформациям) для всех зданий и сооружений, если основание сложено нескальными грунтами, и по первому предельному состоянию (т. е. по несущей способности) в случаях, если на основание передаются регулярно действующие горизонтальные нагрузки (подпорные стенки и др.) и если основания ограничены откосами, подошва которых расположена ниже подошвы фундаментов, или основания сложены скальными грунтами.
Таким образом, основания и фундаменты промышленных зданий в подавляющем большинстве случаев следует рассчитывать по деформациям, так как в массовом промышленном строительстве постоянно действующие горизонтальные нагрузки и скальные основания встречаются сравнительно редко. При необходимости расчета по первому предельному состоянию определение несущей способности оснований производится на основе теории предельно напряженного состояния грунтовой среды по методам и формулам, изложенным в руководствах по механике грунтов.
Для определения осадок используется теория однородного изотропного линейно-деформируемого тела, причем допускается осадки отдельных слоев основания определять по модулям деформации, установленным для каждого слоя, и по напряжениям, вычисленным исходя из схемы однородного основания. Такие упрощения возможны при условии, если среднее давление по подошве фундамента от нормативных нагрузок не будет превышать нормативного давления на основание
где A, B и D — безразмерные коэффициенты, зависящие от нормативного угла внутреннего трения, принимаемые по табл. 2 (табл. 7 СНиП);
b — меньшая сторона прямоугольной подошвы фундамента или ширина подошвы ленточного фундамента в м;
h — глубина заложения фундамента от природного уровня грунта или от планировки срезкой в м;
γ — объемный вес грунта, залегающего выше отметки подошвы фундамента, в т/м3;
сн — нормативное удельное сцепление для глинистых грунтов или нормативный параметр линейности для песков, залегающих непосредственно под подошвой фундамента, в т/м2.
Таким образом, величина нормативного давления на основание Rн, характеризующая предел применимости теории линейно-деформируемой среды для расчета оснований по деформациям, зависит .не только от характеристик грунта γ, φн и сн, но и от размеров и глубины заложения фундаментов.
При применении формулы (1) следует иметь в виду, что нормативные давления при условии полного насыщения водой мелких песков принимаются с учетом коэффициента условий работы m = 0,8; для пылеватых песков m = 0,6.
Формулой (1) можно пользоваться и при внецентренном давлении на подошву фундамента, если равнодействующая не выходит за пределы ядра сечения; в противном случае, нормативное давление следует определять по фактически нагруженной площади фундамента.
Распределение давления в сечениях ниже подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы, принимается по схеме, изображенной на рис. 3.
В этой схеме и приведенных формулах приняты следующие обозначения:
b — меньшая сторона прямоугольной подошвы фундамента в см;
l — большая сторона прямоугольной подошвы фундамента в см;
Н — глубина заложения фундамента от отметки планировки в см;
h — глубина заложения фундамента от отметки поверхности природного рельефа в см;
р — среднее фактическое давление на грунт под подошвой фундамента от нормативных нагрузок в кг/см2;
pб — природное (бытовое) давление в .грунте на отметке подошвы фундамента в кг/см2;
рбz — природное давление в грунте на глубине z ниже подошвы фундамента в кг/см2;
рz — дополнительное (к природному) давление в грунте на глубине z ниже подошвы фундамента.
Величина
где α — коэффициент изменения дополнительного давления в грунте, учитывающий форму подошвы фундамента;
р — pб — дополнительное ,к природному давление в грунте на отметке подошвы, которое и вызывает осадку фундамента.
В табл. 3 (табл. 8 СНиП) приведены значения а в зависимости от отношений
Для определения величины деформации основания нижняя граница сжимаемой толщи грунта принимается на глубине z’ от подошвы фундамента (рис. 3), где дополнительное к природному давление в грунте составляет 20% от него (с точностью до + 0,05 кг/см2)
Сжимаемая толща грунта разделяется на горизонтальные слои, однородные по сжимаемости, толщина которых не должна превышать 0,4 минимальной ширины рассчитываемого фундамента. На границах указанных слоев вычисляются нормальные давления рг по формуле (2).
Величина осадки отдельного фундамента
где
n — число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания;
pi — полусумма вертикальных нормальных давлений, возникающих на верхней и нижней границах i-ro слоя грунта и вычисленных по формуле (2), вкг/см2;
hi — толщина i-ro слоя грунта в см;
Ei — модуль деформации i-ro слоя в кг/см2;
β — безразмерный коэффициент, корректирующий упрощенную схему расчета, принимаемый равным 0,8 для всех видов грунтов.