Ф.12.3. В чем отличие гибких фундаментов от жестких фундаментов?

К категории жестких относятся фундаменты, которые вследствие своих конструктивных особенностей практически не изгибаются под действием внешних нагрузок. Принимается, что реактивное давление по подошве жестких фундаментов определяется без учета их изгиба и изменяется по линейному закону (рис.Ф.12.3,а) как по длине, так и ширине фундамента.

Гибкие фундаменты обладают способностью изгибаться в одном или обоих направлениях подошвы. Реактивные давления по подошве определяются исходя из совместной работы фундамента и основания и зависят от прогиба фундамента (рис.Ф.12.3,б).

Рис.Ф.12.3. Распределение реактивных давлений по подошве фундаментов: а - жесткие фундаменты; б - гибкие фундаменты

Ф.12.4. Какие типы фундаментов относятся к категории гибких?

К гибким могут быть отнесены фундаменты, у которых отношение высоты к их длине слставляет менее 1/3. Такими фундаментами являются:

  ленточные фундаменты под колонны гражданских и промышленных зданий (см.рис.Ф.9.12,е);

  сплошные железобетонные плиты высотных зданий, элеваторов, градирен, атомных и тепловых электростанций (рис.Ф.9.12,о,р);

  фундаменты из перекрестных лент (рис.Ф.9.12,ж);

  коробчатые фундаменты (рис.Ф.9.12,н);

  кольцевые фундаменты дымовых труб (рис.Ф.9.12,п).

Ф.12.5. Как определяются предварительные размеры гибких фундаментов?

Предварительные размеры фундаментов в плане и по высоте находят как для жесткой фундаментной балки шириной b= 1 м и длиной 2lисходя из линейного распределения реактивных давлений по подошве фундамента (рис.Ф.12.5).

где Nсумма всех вертикальных нагрузок на фундамент;Aплощадь подошвы фундамента;Mмомент всех сил относительно центра тяжести подошвы фундамента.

Определив реактивное давление, находим изгибающий момент в каждом сечении фундамента.

По величине найденного максимального момента определяют необходимый по условию прочности момент сопротивления фундамента, а по нему требуемые сечение и жесткостьE_I.

Ф.12.6. Какие теории применяются при расчете гибких фундаментов?

При расчете гибких фундаментов совместно с грунтовым основанием применяются две теории:

  теория местных упругих деформаций, основанная на гипотезе Винклера-Циммермана;

  теория общих упругих деформаций, основанная на гипотезе упругого полупространства.

Теория местных упругих деформаций основана на гипотезе прямой пропорциональности между давлением и местной осадкой:

где sупругая осадка грунта в месте приложения давления интенсивностьюpв рассматриваемой точке;k_sкоэффициент упругости основания, именуемый "коэффициентом постели".

Из приведенного выражения следует, что осадка поверхности основания возникает только в месте приложения давления pи поэтому модель грунта можно представить в виде совокупности отдельно стоящих пружин (рис.Ф.12.6,а).

В действительности на реальном грунтовом основании понижение поверхности наблюдается и за пределами нагруженного участка (рис.Ф.12.6,б), образуя упругую лунку. Кроме того, коэффициент постели не учитывает размеров подошвы фундамента и не является постоянной величиной для данного грунта. Как показали исследования, данная гипотеза дает достаточно достоверные результаты для слабых грунтовых оснований.

Рис.Ф.12.6. Деформация поверхности грунта основания: а - по теории местных упругих деформаций; б - по теории общих упругих деформаций

Теория общих упругих деформаций основана на гипотезе упругого полупространства, согласно которой основание работает как сплошная однородная упругая среда, ограниченная сверху плоскостью и бесконечно простирающаяся вниз и в стороны. Деформационные свойства упругой среды характеризуются величиной модуля деформации, который не зависит от величины нагрузки под подошвой фундамента, в отличие от коэффициента постели. При нагружении такого упругого основания деформации имеют место не только в месте приложения нагрузки, но и за ее пределами (рис.Ф.12.6,б), что и наблюдается под реальными фундаментами.

Деформация упругого основания по теории общих упругих деформаций определяется с использованием решений теории упругости.