9.Розподіл напружень по підошві фундаментів.

Знання закономірностей розподілу напружень під підошвою фундаментів (контактних напружень) необхідне для розрахунків цих конструкцій. Якщо відомий розподіл "контакних напружень" по підошві фундаменту, то без особливих зусиль можна знайти величину розрахункових згинальних моментів і поперечних сил в тілі фундаменту за допомогою звичайних рівнянь статики. Величина "контакних напружень» суттєво залежить від жорсткості фундаменту. Наведені вище залежності будуть справедливі для визначення напружень у масиві грунту, починаючи з деякої, незначної, глибини нижче підошви фундамента. Ці залежності одержані з умови, що навантаження на грунт передається через гнучкий фундамент, тобто деформації цього фундаменту слідують за деформаціями грунту. Реальні фундаменти мають різний струпінь жорсткості. Тому одержані формули непридатні для визначення напружень безпосередньо під підошвою фундаменту.

Із сказаного випливає, що задача визначення контактних напружень не є окремою задачею, а входить до складу загальної задачі визначення напружень у грунтах при різній жорсткості фундаменту (споруди). Тобто розв’язок задачі може бути одержаний на основі вивчення напружено-деформованого стану системи “фундамент-основа”, або, точніше, - с истеми “споруда-фундамент-основа”. В результаті одержують загальну картину напружень у цих системах, серед яких можуть бути виділені контактні напруження.

Р озглянемо якісну картину розподілу контактного тиску під фундаментами різної жорсткості (рис. 7.13). Якщо фундамент абсолютно гнучкий, то найбільші вертикальні напруження виникають під центром завантаженої площадки, внаслідок чого поверхня грунту отримує найбільші осідання в центрі, а найменші в кутових точках. В абсолютно жорсткому фундаменті навпаки концентра-ція напружень відбувається під краями (фази напружено-деформованого стану грунту п. 7.1). Із збільшенням тиску їх величина незрівнянно зростає. Проте такого тиску грунти сприймати не можуть і, внаслідок його перерозподілу, фактична епюра контактних напружень має сідлоподібний вигляд (рис. 7.13).

Виходячи з практичного досвіду і численних експериментальних досліджень епюри в більшості випадків приймають лінійними рис. 7.14

для центрально завантаженого фундаменту

(7.27)

для позацентрово завантаженого фундаменту

, де (7.28)

- усереднена питома вага фундаменту і грунту на його обрізах.

10. Види деформацій грунтових основ та фактори,що їх обумовлюють.

Велике значення для проектування фундаментів споруд має визначення деформації фунтів у основах. Надійність і довговічність споруд, власне кажу­чи, визначається не напругами в ґрунті (якщо вони не досягають граничних значень), а деформаціями основ.

Деформації фунтів основи складаються з пружних і залишкових

(7.30)

Пружні деформації залежать від пружних властивостей мінеральних частинок і води в порах фунту, а також від харакгеру структурних зв'язків між частинками. Пружні деформації складають незначну частину в загальній вели­чині осідання, і в більшості практичних розрахунків ними нехтують (за винят­ком розрахунків на динамічні навантаження). Тому в подальшому треба мати на увазі, що мова йде про залишкові деформації .

В основах будівель та споруд головним чином виникає вертикальна де формація від зовнішнього навантаження, яка має назву - осідання. Повне осідання може бути визначене за таким виразом:

. де S - осідання за рахунок ущільнення фунту природної (неиорушеної) струк­тури; - осідання за рахунок впливу випинання дна котловану під час роз­робки (пружна віддача, набрякання); - осідання за рахунок випадкових фак­торів руйнування фунту, в тому числі й виробничих.

Головною складовою частиною є осідання S. Складові S_w і S_d залежать переважно від способу виконання робіт при спорудженні фундаменту. Якщо спосіб виконання робіт вибраний правильно, вилив цих факторів практично не відчувається.

Залежно від фізичних причин виникнення розрізняють такі види дефор­мацій:

осідання - викликається ущільненням фунту від дії зовнішніх наванта­жень і не супроводжується істотними змінами структури;

просідання - виникає через різні порушення природної структури фунту під час замочування або розмерзання;

набухання - викликається розклинюючою дією зв'язаної води, що потра­пляє в недостатньо зволожені щільні глинисті фунти;

усадка - є результатом зменшення об'єму фунту під час випаровування надмірної кількості води;

осідання денної поверхні - викликається розробленням корисних копалин.