57. Предельное напряжение состояний массива грунта . Фазы работы грунтового основания.

Предельное напряженное состоянием массива грунта, такое при котором малейшее добавочное силовое воздействие или малейшее уменьшение прочности грунта может привести к нарушению существующего равновесия – к потере устойчивости массива: возникновению в нем поверхности скольжения, развитию различных сдвиговых деформаций и нарушению природной структуры. Обычно нарушение равновесия приводит к выпору грунта из под фундамента, что сопровождается большой осадкой. Т.к. это не допустимо для большинства сооружений важно правильно определить максимальную возможную нагрузку на грунтовое основание.

Различают 3 фазы работы грунтового основания:

1 фаза. Осадки пропорциональны давлению сдвиговых деформаций в массиве. Эта фаза ограничивается Рнк (рассматривается по 2 группе предельных состояний по деформациям)

2 фаза. Фаза сдвигов – в массиве в отдельных точках появляются сдвиговые (пластические) деформации, которые с увеличением нагрузки растут а в конце фазы определяемом конечным критическим давлением – Ркк сдвиговые деформации сливаются, образуя поверхности скольжения в этот момент начинается потеря устойчивости всего массива.

3 фаза. Фаза сплошных сдвигов – характеризуется наличием сплошных поверхностей скольжения – полная потеря устойчивости основания (расчет по 1 группе предельных состояний на прочность занимается определением Ркк для данного массива).

58. Определение начального критического давления.

Условия равновесия внутри массива под нагрузкой.

Sinφ=(σ₁-σ₃)/(σ₁+σ₃+2C*ctgφ)

Выражения для главных напряжений в любой точке любого сечения массива:

σ₁=Р(α+sinα)/π; σ₂=Р(α-sinα)/π

При z_max=0 (z_max – максимальная глубина границы области предельного равновесия), т.е. при отсутствии зон предельного равновесия, получаем теоретическое значение начального критического давления Р_н.к.

Р_н.к.= (π(γ*h+с* ctgφ)/ ctgφ+φ-π/2)+γ*h-формула Пузыревского

59. Определение конечного критического давления.

При работе фундамента во II и III фазах возможно опрокидывание фундамента из-за появления сплошных поверхностей скольжения. При этом будет происходить сдвиг слоев грунта по плоскостям скольжения и выпор грунта на поверхность:

На основании опытных данных К.Терцаги предложил схему деформируемого грунта и на ее основе получил формулу:

^{Рк.к. = N}_γ^γ b₁ ^{+ N}_q^{q + N}_c^c

Где, Nγ;Nq;N_c - коэффициенты, зависящие от φ и определяются по таблицам;

b₁ - полуширина фундамента;

q= γН - боковая пригрузка;

С -удельное сцепление.

Наиболее полное решение получено в 1952 году В.В.Соколовским для случая плоской задачи при. действии на поверхности нагрузки, наклоненной под углом б к вертикали, изменяющейся по закону трапеции:

^{Рк.к = Аγх + Bq + Сс}

где, А, В, С - коэффициенты зависящие от φ и

60. Расчет осадок оснований

Различают два вида осадок:

1. Конечная осадка - осадка, рассчитываемая на основе модели линейно-деформируемого полупространства, когда все давление воспринимается скелетом грунта.

2. Осадка во времени - осадка, рассчитываемая на основе теории

фильтрационной консолидации (уплотнения)

Расчет конечных осадок.

Существует выражения для определения относительной вертикальной деформации при трехосном напряженном состоянии (теория упругости):

Единичный обьем:

Деформации единичного объема: ε_z=[σ_z-μ(σ_x-σ_y)]/E

Для вычисления осадки полупространства необходимо проинтегрировать последнее выражение

S=(Интеграл от 0 до ∞) ε_z dz

В случае сосредоточенной силы, приложенной к полупространству:

S_A=P(1-μ²)/πEr

где, Р - сосредоточенная сила;Е - модуль деформации; μ- коэффициент Пуассона;

r – расстояние от точки А до места приложения нагрузки

В случае равномерно распределенной нагрузки пользуются методом перехода к элементарным сосредоточенным силам и интегрированию по всех площади загружения. В результате получают формулу для определения осадки полупространства:

S=qbω(1-μ²)/E

где, q - распределенная нагрузка;

ω- коэффициент, зависящий от формы загруженной площади и местоположения

точки.

Для жесткого штампа наше решение принимает вид формулы Шлейхера:

E0=ω(1-μ₀²)Pb/S

S=Pbω(1-μ₀²)/E0

p- давление на подошву фундамента

b- диаметр или сторона фундамента;

E₀-модуль деформации грунта;

Этой формулой можно пользоваться для определения осадки основания фундамента в ограниченных случаях.