Принципиальный характер распределения бытовых и дополнительных напряжений в основании.
Бытовые напряжения это напряжения, возникающие в основании только от действия собственного веса грунта веса вышележащих слоев. Обозначаются индексом «g», например, zg.
Дополнительные напряжения это напряжения, возникающие в основании только от действия внешней нагрузки. Обозначаются индексом «p», например, zp.
Пусть на поверхности действует нагрузка p, не обязательно равномерная. Установим качественный характер распределения бытовых zg и дополнительных zp вертикальных напряжений в основании.
Бытовые напряжения с глубиной всегда увеличиваются. Действительно, чем глубже находится точка, тем большее количество слоев грунта оказывают на нее силовое воздействие.
Заметим, что эта формула является полным аналогом известной из школьного курса «Физики» формулы давления в жидкости p gh, где g. Разница в том, что в жидкости давление p действует на точку по закону Паскаля со всех сторон одинаково, а в грунтах боковое давление равно x z , где коэффициент бокового давления.
Дополнительные вертикальные напряжения с глубиной рассеиваются. Следовательно, по мере «погружения» на каждую отдельную точку воздействие от внешнего давления p уменьшается. Если с ростом z давление от собственного веса грунта увеличивается, то внешняя нагрузка действует только на небольшом участке поверхности основания, а с глубиной все больший объем грунта будет включаться в работу по восприятию усилий от этой внешней нагрузки. В результате по мере увеличения глубины ее воздействие постепенно перестает «ощущаться».
где (r) коэффициент рассеивания напряжений, r – радиус-вектор точки.
Расчет осадок основания методом послойного суммирования.
Метод расчета осадок, который позволяет весьма просто учесть напластование грунтов, обладающих разной сжимаемостью называется методом послойного суммирования, или методом линейно-деформируемого полупространства.
Гипотезы метода:
при определении дополнительных напряжений неоднородность основания не учитывается;
дополнительные напряжения определяются из решения Лява-Короткина, при необходимости с применением метода угловых точек;
деформируются лишь верхние слои основания, которые образуют активную зону сжатия;
грунт работает в условиях, близких к компрессионным;
деформации от бытовых напряжений zg уже полностью реализовались в процессе формирования данной территории, а интересующие нас деформации основания будут определяться только дополнительными напряжениями zp;
при разработке котлована под фундамент произойдет разгрузка основания, напряжения уменьшатся на величину z, и до тех пор, пока дополнительные напряжения от веса возводимого сооружения не превысят напряжений z от веса вынутого при разработке котлована грунта, деформируемость основания будет определяться как при вторичной компрессии и характеризоваться модулем деформации Ee вторичного нагружения;
часть дополнительных напряжений, превышающая значение z, будет вызвать деформации основания как при первичном нагружении и характеризоваться «обычным» модулем деформации E первичного нагружения.
Фундамент шириной b передает на основание давление p, приложенное в уровне подошвы фундамента FL. Уровень поверхности природного рельефа (до начала строительства) грунта обозначим через NL и будем считать, что он сохранится таким же и на период эксплуатации сооружения.
Последовательность расчета.
1. Ниже подошвы фундамента основание разбивают на условные слои мощностью hi . По рекомендациям нормативных документов, hi должно быть не больше, чем 0,4b. При этом границы условных слоев должны совпадать с границами реальных инженерно-геологических элементов (ИГЭ). Например, на схеме такая граница указана между ИГЭ №1 и ИГЭ №2 (см. рис. 4.6). Заметим, что на этом этапе количество условных i-ых слоев пока не известно – оно определится позднее.
