Распределение напряжений в грунте по подошве фундамента сооружения.

Напряжения в грунте от вертикальной равномерно распределенной полосовой нагрузки.

Метод угловых точек.

В результате сравнения численных решений, оказалось, что напряжение под центром и под углом площадки связаны следующим образом:

При использовании метода угловых точек для определения напряжений σ_z напряжения под центом площадки загружения (подошвы фундамента) находят по той же таблице СНиП, но коэффициент берут в виде:

где b – ширина подошвы фундамента;

коэффициент η – не меняется.

Пример:

Коэффициент α₁ находим, пользуясь соотношениями:

и

Коэффициент α₂ находим, пользуясь соотношениями:

и

Напряжения σ_z на горизонтальной площадке под углом А на любой глубине можно определять из простого соотношения:

Пользуясь методом угловых точек можно находить вертикальные нормальные напряжения σ_z в любой точке углового массива:

Направление главного напряжения σ₁ соответствует направлению биссектрисы угла α; направление σ₃ перпендикулярно σ₁.

Линии равных напряжений в линейно деформируемом массиве при действии полосовой вертикальной нагрузки рисунок 4.7.1:

Рисунок 4.7.1. – линии равных напряжений:
а) - линии равных вертикальных напряжений σ_z (изобары);
б) - линии равных горизонтальных напряжений σ_x;
в) - линии равных касательных напряжений.

Выражения для определения главных напряжений:

Эпюры вертикальных сжимающих напряжений σ_z при действии полосовой равномерно распределенной нагрузки рисунок 4.7.2

Рисунок 4.7.2. – эпюры вертикальных сжимающих напряжений:
а) - по вертикальным сечениям; б) - по горизонтальным сечениям массива грунта

Различают:

- жесткие фундаменты (у которых отношение высоты к их длине <1/3) – не изгибаются под действием внешних нагрузок; реактивное давление по подошве жестких фундаментов определяется без учета их изгиба и изменяется по линейному закону, как по длине, так и по ширине фундамента.

- гибкие фундаменты (у которых отношение высоты к длине составляет <1/3) – реактивное давление по подошве определяется, исходя из совместной работы фундамента и основания, и зависит от прогиба фундамента.

При проектировании жестких фундаментов (небольших размеров в плане) можно допустить, что нормальные напряжения в грунте по подошве фундамента (площадью до 50 м² ) могут быть определены так же, как и в случае центрального или внецентренного сжатия конструкций из материала, подчиняющегося закону Гука.

Реакция грунта по подошве фундамента при центрально приложенной нагрузке определяется по формуле простого сжатия:

где σ – напряжение в грунте в уровне подошвы фундамента;

P - равнодействующая всех вертикальных сил в плоскости подошвы фндамента;

А_ф – площадь подошвы фундамента;

Результаты многочисленных исследований свидетельствуют о том, что эпюры нормальных напряжений по подошве фундаментов не являются прямолинейными.

При относительно небольших средних удельных нагрузках на грунт в уровне подошвы жесткого фундамента, когда по краям зоны предельных пластических деформаций (зоны сдвигов) еще не образовались или развились незначительно, эпюры нормальных напряжений в любых грунтах имеют вид седла (рис. а). По мере возрастания нагрузки на фундамент две волны седла сближаются (рис. б) и в результате сливаются, превращаясь в параболическую эпюру (рис. в). Дальнейшее нарастание нагрузки приводит к возникновению колоколообразной эпюры (рис. г) и завершается выпором грунта из-под подошвы фундамента.

При решении контактной задачи для абсолютно жесткого фундамента исходят из положения теории линейно деформируемой среды о том, что при центральной нагрузке все точки в зоне контакта перемещаются одинаково.

Общий случай действия вертикальной и горизонтальной сил, а также изгибающего момента рассмотрен В.А.Флориным. По подошве жестких фундаментов получается седлообразная эпюра напряжений в грунте. Силы трения по подошве фундамента оказывают незначительное влияние на характер эпюры напряжений. Поэтому действие вертикальных и горизонтальных сил можно учитывать раздельно.

Теоретическое распределение контактных напряжений по подошве жесткого ленточного фундамента.	Распределение напряжений в грунте и крен внецентренно нагруженного жесткого ленточного фундамента

Дата добавления: 2014-01-05