3.8. Распределение напряжений в грунте от нагрузки, приложенной внутри массива

Нагрузка от свайных фундаментов и опор глубокого заложения действует внутри массива. При расчете полных осадок и осадок во времени, учете взаимного влияния фундаментов, оценке прочности грунтов, проверке напряжений в слое грунта, более слабом по несущей способности, чем вышележащие слои, необходимо знать и учитывать распределение напряжений в массиве под свайными фундаментами и на различном расстоянии от него во всей активной зоне. В работе [6] приведены решения пространственной и плоской задач для определения напряжений по оси куста свай и ленточных свайных фундаментов, а также решение краевых задач для определения напряжений в любой точке активной зоны при центральном и внецентренном приложении нагрузки с учетом закономерностей передачи нагрузки по боковой поверхности и в плоскости острия свай, параметров фундамента, физико-механических свойств грунтов.

При решении пространственной задачи для кустов свай использована формула Р.Миндлина (1936), а при решении плоской задачи для определения напряжений в активной зоне ленточных свайных фундаментов – формула Е.Мелана (1932) для вертикальных сжимающих напряжений от ряда сосредоточенных сил Р, приложенных на глубине h.

Для практических расчетов формула для определения напряжений в активной зоне кустов свай приведена к виду

, (3.37)

где P – нагрузка на свайный фундамент; l – длина свай; – безразмерный коэффциент, табулированный в зависимости от коэффициента Пуассона, отношения сторон фундамента, относительной глубины рассматриваемой точки и расстояния рассматриваемой точки от оси, а для внецентренно загруженных фундаментов и с учетом эксцентриситета приложения нагрузки (табл.II.6, II.7, II.8, II.9 приложения II).

Для ленточных свайных фундаментов формула для определения напряжений в активной зоне имеет вид

, (3.38)

где P – нагрузка на свайный фундамент, Н/см; l – длина сваи; ₀ – безразмерный коэффициент, принимаемый по таблицам в зависимости от характера передачи нагрузки по боковой поверхности и в плоскости острия свай, приведенной ширины свайного фундамента, коэффициента бокового расширения грунта (табл.II.10, II.11 приложения II).

3.9. Распределение напряжений от собственного веса грунта

Нами были рассмотрены напряжения, возникающие в массиве грунта от действия внешней нагрузки, приложенной на поверхности. Очевидно, что к этим напряжениям прибавятся напряжения от собственного веса грунта, величина которых для однородных грунтов возрастает по линейному закону и на глубине z от поверхности составит

, , (3.39)

где  – плотность грунта; ₀ – коэффициент бокового давления грунта, равный (₀ – коэффициент Пуассона).

При постоянном весе грунта _z = z.

При неоднородном напластовании с горизонтальным залеганием пластов эта эпюра имеет вид ломаной линии. Наличие уровня грунтовых вод также существенно влияет на вид эпюр напряжений от собственного веса. В данном случае необходимо учитывать взвешивающее действие воды (рис.3.28).

,

где ' – вес грунта с учетом взвешивающего действия воды,

, (3.40)

здесь _W – удельный вес воды; e – коэффициент пористости, тогда

. (3.41)

При расположении уровня грунтовых вод в пределах рассматриваемой глубины z на расстоянии h от поверхности и наличии грунтовой массы напряжение на глубине z будет

. (3.42)

Давление от собственного веса грунта называется бытовым давлением.

Рис.3.28. Характерные эпюры распределения напряжений

от собственного веса грунта

В настоящее время в механике грунтов широко применяют теорию линейно деформируемых тел. Учет нелинейной зависимости между напряжениями и деформациями производится лишь в особых случаях.