Проектирование гибких фундаментов

Фундаменты по характеру работы делятся на жесткие и гибкие. Гибкие фундаменты в основном работают на изгиб. Это сплошные фундаментные плиты, ленточные фундаменты под колонны. Жесткие фундаменты работают на сжатие, изгибающие моменты в них незначительные. При проектировании жестких фундаментов предполагается линейное изменение реактивных давлений. На самом деле эпюра контактивных давлений по подошве фундамента не будет линейной, а будет определяться жесткостью самого фундамента и податливостью грунта основания.

При расчете небольших фундаментов замена реальной эпюры контактивных давлений линейно распределенной не приведет к серьезным погрешностям в определении усилий в фундаменте. Для гибких фундаментов предположение о линейном распределении не допускается, так как вызывает ошибки в изгибающих моментах и силах. Реальные грунтовые условия представляются в виде механической линейно деформированной модели. В зависимости от принятой модели грунтового основания, наибольшее распространение получили следующие гипотезы:

1) теория местных деформаций;

2) теория упругого полупространства;

3) теория линейно деформированного слоя конечной толщины.

1. Теория местных деформаций построена на основе теории Винклера. Гипотеза этой модели заключается в следующем: реакция грунта основания в каждой точке подошвы фундамента прямо пропорциональна осадке этой точки:

,

где

- коэффициент упругого сжатия основания;

- осадка в месте определения реакций грунта.

Модель Винклера можно представить как набор несвязанных между собой пружин.

За пределами балки поверхность грунта не деформируется. Такие условия работы не подтверждаются экспериментальными данными, которые показывают, что в реальных условиях оседает не только нагруженная поверхность, но и соседние участки грунта. Эта модель применяется для расчета плит и балок на слабых грунтах, для которых можно не учитывать вне зоны приложения внешней нагрузки или в случае незначительной мощности деформированного грунта, подстилаемого скальным основанием при Н l/16.

2. Теория упругого полупространства. Основание работает как однородное, изотропное, линейно деформированное полупространство. Распределение напряжения описывает точка напряжения для упругого полупространства. Деформированные свойства определяются коэффициентом Пуассона. По этой теории осадка основания происходит не только на участке под гибким фундаментом, но и за его пределами. А область напряжений бесконечна.

Недостатки этого метода: наблюдения показывают, что осадки за пределами фундамента затухают значительно быстрее, чем это происходит согласно теории упругого полупространства.

3. Теория линейно деформированного слоя конечной толщины. Наблюдения за деформациями сооружений показывают, что основные деформации уплотнения происходят в пределах относительно небольшой глубины, ниже которой деформации практически отсутствуют, т.е. в основании деформируется слой грунта, подстилаемый несжимаемым основанием. Поэтому для расчета гибких фундаментов разработана модель линейно деформированного слоя конечной толщины.

Основные трудности при использовании модели: неопределенность сжимаемой толщи, сложное определение деформации.

Данный метод применяется при толщине слоя от Н l/16(теория местных деформаций) до Н 2l (теория упругого полупространства). В этих пределах применяется этот метод.