5.4.Грунтты негізге түсетін алғашқы қауіпті жүкті анықтау

Жоғарыда айтылғандай, іргетастың негізіне жүкті уақыт бойынша үнемі ұлғайтып түсірген жағдайда грунтқа мынадай екі қауіпті жүк әсер етуі мүмкін: біріншісі P_kp- алғашқы қауіпті жүк алғ.және екіншісі – шекті қауіпті жүк шек P_kp (5.1 г сурет)

Грунтқа түсетін алғашқы қауіпті жүкті анықтау үшін жер бетінен h тереңдікте ені b жолақ бойынша біркелкі таралған жүктің р әсерін қарастырамыз(5.3 а -сурет). Жолақ жүктің екі жағындағы қалыңдығы h грунтының салмақ күшін деп ескереміз, мұнда – грунттың үлесті салмағы. Енді шартты түрде жолақ жүкті алғашқы қауіпті жүкке теңестіріліп (p= алғp_kp), оның шамасын анықтауға арналаған есепті шығарайық.

М нүктесіндегі грунттың салмағынан тіуындайтын тік кернеу былай табылады (5.3.а сурет)

Есептің шешілуін оңайлату үшін грунт салмағынан туындайтын кернеулер гидростатикалық заңдылық бойынша таралады деп жорамал қабылдаймыз. Сонда:

Мұнда : – грунт салмағынан туындайтын көлденең бағыттағы кернеулер.

Енді есепті шешу үшін мынадай талаптарды қоямыз. Жолақ жүктің шамасы алғашқы қауіпті жүкке тең болған жағдайда грунттың жергілікті ығысу аймақтары 1 (5.1, а- сурет) жоққа тән, яғни өте аз мөлшерде дамиды . Мұндай аймақтар бірінші кезекте жолақ жүктің р шеткі бұрышында пайда болады, өйткені бұл жерлерде жанама кернеулер шоғырланған.

Алғашқы қауіпті жүкті алғ.P_kp Анықтау үшін иленгіш (байланысқан) грунттардың белгілі шекті тепе-теңдік шартын(5.9) қолданамыз:

Енді М нүктесінде (5.3, а- сурет) жолақ жүкпен р грунт қабатының салмағынан – жазық есеп жағдайында туындайтын бас кернеулерді белгілі (3.17) формулалары арқалы табамыз:

(5.16) өрнегіне - және мәндерін (5.17) теңдеулерінен алып қойсақ , сондай- ақ екенін ескерсек:

Бұл теңдеудің шектік тепе-теңдік күйдегі аймақтың шекарасының теңдеуі болып табылады, ал z осы аймақтың ординатасы (шамасы) болады, яғни грунттың жергілікті ығысу аймақтары қандай мөлшерде дамитынын көрсетеді.

(5.18) теңдеуін z-ке қатысты шешеміз:

Енді осы теңдеуден – (ең үлкен) мәнін табамыз. Ол үшін фөның экстримум шартын ескереміз (бірінші туындысын нольге теңейміз ). Сонда:

Осы теңдеуден немесе екенін білуге болады. Ал (5.19) өрнегіне мәндерін қойсақ:

Енді есептің алғашқы шарты ретінде қойылған талаптарды ескерсек: болғанда грунттың шекті тепе-теңдік күйіндегі аймағының (жергілікті ығысу аймағының ) шамасы жоққа тең, яғниz=z_max=0 . Демек осы шартты ескерсек (5.21) теңдеуінен іздестіріліп отырған жүктің мәнін табуға болады екен( профессор Н.П.Пузыревский бойынша):

Сөйтіп іргетастардың негізіне шамасы алғP_kp тең жүк түсірілгенде грунттың ешқандайда нүктесінде шекті тепе-теңдік күйдегі аймақтары (жергілікті ығысу аймақтары 1, 5.1, а- сурет) пайда болмайды, яғни z_max=0 . Демек мұндай жүк үйлер мен ғимараттардың грунтты негіздері үшін мүлде қауіпсіз болып саналады. Алайда іргетастарды жобалау барысында олардың табаныңдағы тірек қысымын алғ P_kp шамасымен шектесе, грунтты негіздің көтергіштік (беріктік) қабілеті толық мөлшерде пайдаланылмайтындықтан, үнемділік (экономикалық) көрсеткіштері төмен , ұтымсыз шешімдер қабылдануы мүмкін. Сондықтан жобалау тәжірибесінде көптеген эксперименттердің нәтижелеріне негізделегн мынадай әдістеме қолданылады. Егер іргетастардың тірек қысымын алғ- шамасынан сәл асырып, белгілі бір шамаға R дейін жеткізсе, грунтты негізде туындайтын жергілікті ығысу аймақтары (шекті тепе-теңдік күйдегі аймақтар) мөлшерінде болып, үйдің немесе ғимараттың негізінің орнықтылығына қауіп төңдірмейді.Мұнда b- іргетастың ені, R- құрылыс нормалары мен ережелері бойынша анықталатын іргетастың табанындағы грунт қабатының есептік кедергісі(5.1, а,г-сурет)