Основания сооружений в ряде случаев рассчитывают по первому предельному состоянию—несущей способности.
Под действием внешней нагрузки в основании возникает напряженное состояние, которое характеризуется нормальными и касательными напряжениями.
- Разравнивание и уплотнение грунта.
При возрастании нагрузки в некоторых точках основания может возникнуть предельно напряженное состояние, при котором касательные напряжения в этих точках достигают сопротивления грунта сдвигу при действующих по этим площадкам нормальных напряжениях. Дальнейшее возрастание нагрузки будет вызывать в рассматриваемых точках развитие деформаций сдвигов, что приводит к перераспределению напряжений в массиве грунта. Когда предельное напряженное состояние охватит большую область и площадки сдвигов соседних точек образуют непрерывные поверхности скольжения, произойдет общее нарушение прочности (устойчивости) основания, сопровождающееся сдвигом фундамента совместно с массивом грунта основания.
В основании образуется поверхность скольжения, охватывающая всю подошву сооружения. По этой поверхности происходит сдвиг фундамента или массива фунта вместе с фундаментом. Так как нарушение прочности грунта сопровождается сдвигом по Поверхности скольжения, предельное состояние по прочности в Данной точке характеризуется равенством касательного напряжения, действующего по элементарной площадке скольжения, величине сопротивления грунта сдвигу на той же площадке. Таким образом, условие возникновения предельного состояния по несущей способности (устойчивости, прочности) представляет собой условие предельного равновесия при сдвиге.
Целью расчета оснований по несущей способности является обеспечение прочности оснований и устойчивости нескальных оснований, а также недопущение сдвига фундаментов или опрокидывания.
При составлении расчетной схемы и выборе исходных данных учитывают ряд обстоятельств, в частности, если грунт основания или подземная часть сооружения находятся ниже уровня подземных вод, учитывают взвешивающее действие воды, что значительно снижает устойчивость сооружений.
При слоистом основании расчетные схемы составляют с учетом наиболее опасных сочетаний условий: падения пластов в сторону возможного сдвига основания, наличия пластов с очень малым сопротивлением сдвигу и т.п. Необходимо также учитывать возможные неблагоприятные нагрузки и изменения в основании в период строительства и эксплуатации сооружения, например увлажнение грунта при подъеме уровня подземных вод, устройство глубоких выемок рядом с сооружением, значительные нагрузки на поверхности грунта и т.п.
При расчете устойчивости фундаментов ни сдвиг по подошве и с массивом грунта исходят из предельного значения коэффициента устойчивости кя . Сопротивление сдвигу по подошве оказывают силы трения.