Принципы линейной деформируемости грунтов.

В результате действия внешних сил в массиве пород происходит смещение точек массивов и его деформация. Деформация называется упругой, если она исчезает после удаления воздействия, и пластичной, если она не исчезает. Различают деформации растяжения, сжатия, вызываемые нормальными составляющими напряжений, и деформации сдвига, вызываемые касательными составляющими напряжений.

Компонентами деформаций являются три линейные деформации (относительные удлинения) – ε_x, ε_y, ε_z и три пары взаимно равных угловых деформаций – δ_xy=δ_yx; δ_zy=δ_yz; δ_xz=δ_zx.

Линейные деформации ε_x, ε_y, ε_z характеризуют относительное удлинение ребер элементарного блока. Положительные линейные деформации – укорочения, отрицательные – удлинения.

Основным законом линейно деформируемой среды является закон Гука, который характеризует линейную зависимость между относительной деформацией ε (в направлении действия напряжения) и напряжением σ, т. е. ε=σ/E (E-модуль упругости).

Принцип линейной деформируемости заключается в допущении линейной связи между напряжениями и деформациями и формулируется так: при небольших изменениях давлений можно рассматривать грунты, как линейно деформируемые тела, то есть с достаточной для практических целей точностью, можно принимать зависимость между деформациями и напряжениями грунтов – линейными. Это допущение позволяет использовать аппарат теории упругости внутри грунтового основания при условии р≤Р₁. Если разгрузить фундамент после уплотнения грунта основания нагрузкой N, еще не вызвавшей интенсивных местных сдвигов, то после полной разгрузки кривая никогда не возвратиться в начало координат, так как грунт получает остаточные деформации. Следовательно, грунт не является упругим телом. В следствии этого, решение теории упругости можно использовать лишь при однократном загружении основания.

Грунт обладает зернистостью и анизотропностью, поэтому принимается условно, что грунт является сплошным телом. Таким образом, при определении напряжений в грунтовом массиве принимают, что грунт является сплошным линейно деформируемым телом, испытывающим однократное загружение.

Жесткий фундамент

Если фундамент обладает жесткостью превосходящей жесткость пород основания, то такой фундамент по отношению к породе рассматривают как недеформируемый.

Жесткий фундамент – ф. напряжения в основании которого не полностью равны нагрузке, а деформации не соответствуют деформациям фундамента. Поэтому у жестких фундаметнтов в плоскости его соприкосновения с грунтом всегда возникают дополнительные напряжения, с помощью которых происходит перераспределение деформаций. Горбунов-Посадов предложил оценивать жесткость фунд по след. формуле:

Г = , где и μ₀ – модуль деформации и коэффициент поперечного расширения породы основания; E и μ – модульупругости и коэф Пуассона материала фундамента; l₁ – половина длины фундамента; h₁ – высота (толщина) фундамента; I – момент инерции сечения полосы.

Все фундаменты сооружения делятся на: абсолютно гибкие – земляные насыпи; практически гибкие – невысокие одноэтажные здания с разрезными балками покрытия; практически жесткие (большая часть зданий); абсолютно жесткие (элеваторы, печные трубы, доменные печи).

При Г<1 фундамент может считаться абсолютно жестким, при 1 Г 10 полоса рассчитывается как имеющая конечную жесткость.

Конструкции жестких фундаментов работают только на сжатие.

Если на жесткий фундамент действует вертикальная нагрузка, приложенная к центру, то вертикальные перемещения всех точек породы в контактной плоскости с фундаментом должны быть равны между собой. Деформации жестких фундаментов: