Учение о фазах напряженного состояния грунта и представление о пластических зонах в основаниях сооружений.
При возведении здания или сооружения наблюдается постоянное возрастание давления по подошве фундаментов. При таком характере воздействия в грунтовом основании, как и во всяком твердом теле, возникает напряженно-деформирующее состояние, которое адекватно интенсивности приложенной внешней нагрузки, причем возникает оно не только в точках контакта подошвы фундамента сооружения и грунта основания, но и на значительной глубине.
Распределение напряжений как под подошвой фундамента, так и на значительной глубине необходимо знать, так как прочность и устойчивость сооружений зависит от сопротивления (R) грунта, не только примыкающей к подошве, но и глубоколежащего.
I — фаза нормального уплотнения (линейной деформации) (уплотнение грунта);
II — фаза сдвигов (пластических деформация) (сдвиг);
III — фаза выпирания грунта (Течение грунта).
Т.е. выделяют 2 состояния грунта:
1-Допредельное состояние (до Рпр)
От Рнач до Ркрит – фазы сдвига.
При предельном состоянии грунт теряет свою несущую способность.
R – Расчетное сопротивление основания
Из-за концентрации напряжений под краями фундамента в начале фазы сдвигов (II) происходит разрушение грунта в локальных областях, т.е. происходят местные потери устойчивости. По мере роста внешней нагрузки нарушается линейная зависимость между осадкой и давлением. При дальнейшем возрастании давления под подошвой фундамента формируется уплотненное ядро и при малейшем увеличении внешней нагрузки приведет к исчерпанию несущей способности, т.е. при дальнейшем увеличении нагрузки давления под подошвой штампа превысят значение структурной прочности, а под краями штампа будут образовываться пластические зоны деформации или деформации сдвигов.
Фазы напряженно-деформированного состояния в основании фундамента при возрастании давления по подошве: а — уплотнение; б, в — сдвиг; г — выпор грунта.
Во второй фазе под краями фундамента формируются области пластических деформаций (разрушения грунта), которые развиваются в сторону и в глубину (см. рис. 6.6,б), Pcr,1 R области (зоны) локального разрушения грунта развиваются в ширину и в глубину основания, при этом под подошвой фундамента формируется уплотненное ядро в виде клина (см. рис. 6.6,г). В определенный момент времени краевые области разрушения грунта основания смыкаются на глубине и в результате расклинивающего действия уплотненного ядра устанавливается такое состояние, при котором малейшее увеличение нагрузки приводит к потере несущей способности.
Под большими напряжениями возникают пластические деформации (происходит перераспределение напряжений), так как материал в этом месте будет обладать большей податливостью. Эпюра напряжений под штампом начнет изменяться, почти до треугольной эпюры. Зоны пластических деформаций возникают в крайних точках нагрузки. Затем увеличивая нагрузку Р, зоны пластических деформация (Тау) будут развиваться.
Момент, когда при дальнейшем нагружении зоны пластических деформаций сольются в одной точке. При этом напряженном состоянии грунта преобладают боковые смещения частиц и формируются непрерывные поверхности скольжения, в результате толща грунта теряет устойчивость. (II фаза на графике).
При Рпр происходит выпор грунта из-под подошвы фундамента, т.е. развитие пластических деформаций в огромной области.
Т.е. При некотором предельном для данного грунта значения Тау, возникает состояние неограниченного пластического деформирования, что называется течением грунта.
Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
Источник
Развитие зон пластических деформаций и перераспределение давления по подошве фундамента.
|
|
|
Ранее рассматривали распределение давления под подошвой жесткого штампа. Но может ли грунт воспринять ¥ большие напряжения? Конечно, нет! Как и для любого материала.
| |
Под большими напряжениями возникают пластические деформации (происходит перераспределение напряжений) так как материал в этом месте будет обладать большей податливостью. Эпюра напряжений под штампом начнет изменяться (почти до треугольной эпюры).
Как же развиваются при этом зоны сдвигов, зоны пластических деформаций?
Возникает момент, когда при дальнейшем нагружении зоны пластических деформаций сольются в одной точке. При этом напряженном состоянии грунта преобладают боковые смещения частиц и формируются непрерывные поверхности скольжения, в результате толща грунта теряет устойчивость. (II фаза на графике). (Выпор грунта).
Поверхность скольжения.
В зависимости от глубины заложения фундамента различают несколько основных случаев с характерными поверхностями скольжения.
а) Фундаменты мелкого заложения
|
|
|
|
выпирание грунта с провальными осадками, часто при эксцентрической нагрузке – выпирание грунта в одну сторону.
б) Фундаменты средней глубины заложения.
| |
|
| |
| |
в) Фундамент глубокого заложения
|
1 С увеличением
2 Для фундаментов мелкого заложения требуется больший коэффициент запаса –поэтому они рассчитываются по I-му предельному состоянию (устойчивости), а фундаменты глубокого заложения по II-му предельному состоянию (деформациям).
Таким образом, при возрастании нагрузки на грунт необходимо различать, по крайней мере, две характерные ее величины, при достижении которых резко меняется поведение грунта: первую, соответствующую началу перехода фазы уплотнения в фазу сдвигов ( т. е. в фазу зарождения и развития зон предельного напряженного состояния), и вторую, когда исчерпывается несущая способность грунтового основания, заканчивается формирование жесткого ядра и наблюдается полное развитие зон предельного равновесия, при котором даже весьма незначительное увеличение нагрузки приводит грунт к потере прочности и устойчивости или к развитию прогрессирующего течения.
Источник