Распределение напряжений по подошве жестких сооружений

Теория линейно-деформируемых тел для случая очень жестких фундаментов дает седлообразный характер распределения контактных напряжений, причем абсолютная величина напряжений по краям фундамента стремится к бесконечности.

Закон распределения напряжений ау по подошве круглого центрально нагруженного фундамента, определенный в соответствии с решениями теории упругости, имеет вид

В зависимости от величины нагрузки, эпюры могут приобретать различные очертания. Показаны три характерные эпюры: а — для малых нагрузок; б — для средних нагрузок; в — для больших нагрузок.

Учет пластических зон по краям фундамента для малых и средних нагрузок на основание не меняет седлообразной формы эпюры контактных напряжений независимо от того, является грунт сыпучим или связным. Возможность такого вида эпюры контактных напряжений при песчаных основаниях длительные время оспаривалась рядом исследователей, получавших при модельных испытаниях на песках параболические (или вообще выпуклые) эпюры напряжений. Однако в этих испытаниях имело место значительное развитие областей предельного равновесия, что не могло не отразиться на результатах и выводах.

В последнее время произведены широкие натурные исследования контактных напряжений по подошве жестких сооружений, возведенных на песчаных грунтах. В графической форме приведены некоторые результаты этих исследований. Эпюры имеют ярко выраженный седлообразный характер, при соотношении крайней ординаты давления к средней 4:1. Эти результаты убедительно подтверждают возможность применения теории упругости к задаче определения контактных напряжений по подошве заглубленных фундаментов, возведенных на песчаных основаниях. Отличие осредненной эпюры напряжений по данным наблюдений от расчетной по их общему объему объясняется погрешностями, неизбежными при использовании электротензометрических датчиков. Значительная деформируемость таких датчиков под нагрузкой вызывает сводо-образование в грунте над мембраной датчика, искажающее конечные результаты.

В специальной литературе приводятся решения контактной задачи для внецентренно загруженных фундаментов, решения, учитывающие силы трения по подошве, решения, учитывающие наличие на некоторой глубине несжимаемого слоя, и т. д. Следует, однако, помнить, что любые решения, базирующиеся на теории упругости, неприменимы для случаев, характеризуемых значительным развитием областей предельного напряженного состояния.