Розподіл напружень по підошві фундаментів.

Знання закономірностей розподілу напружень під підошвою фундаментів (контактних напружень) необхідне для розрахунків цих конструкцій. Якщо відомий розподіл " контакних напружень" по підошві фундаменту, то без особливих зусиль можна знайти величину розрахункових згинальних моментів і поперечних сил в тілі фундаменту за допомогою звичайних рівнянь статики. Величина " контакних напружень» суттєво залежить від жорсткості фундаменту. Наведені вище залежності будуть справедливі для визначення напружень у масиві грунту, починаючи з деякої, незначної, глибини нижче підошви фундамента. Ці залежності одержані з умови, що навантаження на грунт передається через гнучкий фундамент, тобто деформації цього фундаменту слідують за деформаціями грунту. Реальні фундаменти мають різний струпінь жорсткості. Тому одержані формули непридатні для визначення напружень безпосередньо під підошвою фундаменту.

Із сказаного випливає, що задача визначення контактних напружень не є окремою задачею, а входить до складу загальної задачі визначення напружень у грунтах при різній жорсткості фундаменту (споруди). Тобто розв’язок задачі може бути одержаний на основі вивчення напружено-деформованого стану системи “фундамент-основа”, або, точніше, - системи “споруда-фундамент-основа”. В результаті одержують загальну картину напружень у цих системах, серед яких можуть бути виділені контактні напруження.

Розглянемо якісну картину розподілу контактного тиску під фундаментами різної жорсткості (рис. 7.13). Якщо фундамент абсолютно гнучкий, то найбільші вертикальні напруження виникають під центром завантаженої площадки, внаслідок чого поверхня грунту отримує найбільші осідання в центрі, а найменші в кутових точках. В абсолютно жорсткому фундаменті навпаки концентра-ція напружень відбувається під краями (фази напружено-деформованого стану грунту п. 7.1). Із збільшенням тиску їх величина незрівнянно зростає. Проте такого тиску грунти сприймати не можуть і, внаслідок його перерозподілу, фактична епюра контактних напружень має сідлоподібний вигляд (рис. 7.13).

Виходячи з практичного досвіду і численних експериментальних досліджень епюри в більшості випадків приймають лінійними рис. 7.14

для центрально завантаженого фундаменту

(7.27)

для позацентрово завантаженого фундаменту

, де (7.28)

- усереднена питома вага фундаменту і грунту на його обрізах.