Вопрос № 23. Распределение контактных давлений по подошве фундаментов.

Напряжения, возникающие по подошве фундамента, являются силами взаимодействия между сооружением и его основанием. С одной стороны их можно рассматривать как нагрузку, передающуюся от сооружения на основание, и тогда закон изменения этой нагрузки имеет существенное значение для расчета напряжений и деформаций в основании. С другой стороны их рассматривают как реактивные силы, представляющие собой воздействие основания на сооружение. В этом случае закон распределения реактивных сил имеет большое практическое значение при расчете фундаментов по прочности и деформациям. В связи с этим важно оценить, как жесткость фундамента сказывается на распределении контактных давлений и давлений в массиве грунта.

Если фундамент абсолютно жесткий, то все точки его площади подошвы будут иметь при центральной нагрузке одну и ту же вертикальную деформацию.

Характер эпюры контактных давлений для жестких круглого и полосового штампов будет иметь вид, приведенный на схеме.

 

Концентрация напряжений у краев штампа в целом мало

мало влияет на полную осад ку, так как в массиве грунта

распространяется лишь на небольшую глубину от подош-

вы штампа. На схеме пунктиром показана эпюра с учетом

реальных свойств грунта (ползучесть скелета, изменение

Рxy модуля деформации с глубиной.

 

При практических расчетах допускается пренебрегать

концентрацией напряжений у краев штампа и выполнять расчет на основе формул центрального и внецентренного сжатия. Вид эпюр контактных давлений при центральном и внецентренном загружении жесткого штампа:

 

N N

 

 

Y

Pmin

P Pmax

 

Действующие по подошве штампа давления определяются по формулам:

; ± , где

А, Iх– площади и момент инерции площади подошвы штампа.

При определении эпюры контактного давления штампа необходимо учитывать его изгибную деформцию. В зависимости от жесткости распределительной конструкции контактное давление может иметь очертание от седлообразного до параболического.

 

Для гибких фундаментных балок гибкость учитывается по формуле: , где Ео– модуль деформируемости грунта основания; Е – модуль деформируемости балки; h1и l – высота и полудлина балки.

l l

 

 

Г=5

 

 

Г=0

 

Г=1

Помимо гибкости на форму эпюры контактных давлений влияют глубина заложения штампа, величина внешней нагрузки, обуславливающей развитие пластических деформаций в грунте, а следовательно, и от прочностных свойств грунта.

Вопрос № 24. Механические модели грунтов для определения деформации грунтов.

Основная задача при определении деформаций грунтов заключается в расчетах напряженно-деформируемого состояния грунтов, оценка прочности и устойчивости. Для решения этой задачи возникает необходимость разработки такой модели грунта, которая учитывала бы основные особенности его деформирования. Для этой цели могут быть использованы:

1.Модель дискретной среды. В этом случае делается попытка отобразить в расчетной модели физические особенности грунта как дискретного материала, представляя его в виде совокупности отдельных частиц. Но это направление не привело к созданию законченной теории деформирования грунта.

2.Современная механик грунтов основывается на представлении о грунте как о сплошной однородной среде. Модель сплошной среды потребовала введения понятий, упрощающих реальное строение грунта. Во-первых, это элементарный объем грунта. В объеме грунта линейные размеры которого во много раз превышают размеры частиц. Во-вторых, применение механики сплошной среды для расчета деформаций в массиве грунта справедливо только тогда, когда размеры массива и площадок, через которые передается нагрузка, больше размеров элементарного объема грунта.

Другое упрощение реального строения грунта – представление его в виде изотропного тела, у которого свойства образцов, вырезанных по любому направлению, одинаковы. Это условие применимо не ко всем грунтам.

3.При проектировании ответственных сооружений используется модель двухком- понентного грунта. Модель грунтовой массы, когда все поры практически заполнены водой и содержание газа в грунте относительно невелико.

4.Модель трехкомпонентного грунта – когда в грунте присутствуют твердые частицы, жидкость и газы. Здесь принимается во внимание различность деформирования каждого компонента, взаимодействие их между собой и изменение содержания каждого компонента в объеме грунта в процессе деформации.