La determinarea tensiunilor din fundațiile unei structuri de masiv de sol, aceasta este de obicei considerată ca o jumătate de spațiu 0 ≤ z <∞, ограниченное горизонтальной плоскостью z = 0. Грунт считают находящимся в сложном напряженно-деформированном состоянии и линейно-деформированном, поэтому для него справедливо основное положение закона Гука — линейность связи между напряжениями и деформациями .
Cu toate acestea, atunci când forțele externe acționează cu presiuni care depășesc rezistența structurală a solului, deformările reziduale (plastic) apar nu numai elastice, ci și mult mai mari.
Stresurile din masa solului apar atât sub acțiunea sarcinilor externe, cât și pe baza greutății proprii a solului. Cunoașterea solicitărilor este necesară pentru calcularea deformărilor solului, provocând precipitații și mișcări ale clădirilor și structurilor pentru a evalua rezistența, stabilitatea solurilor și presiunea asupra gardurilor.
Fără a ține seama de distribuția stresului în sol, este imposibil, de exemplu, să se calculeze sedimente de terasamente, fundații de poduri, apeducte, tăvi, fundații de structuri artificiale și de altă natură.
Distribuția tensiunilor în grosimea solului depinde de următorii factori: natura și regimul de încărcare al masivului, caracteristicile inginerico-geologice și hidrogeologice ale șantierului, compoziția și proprietățile fizico-mecanice ale solurilor.
Presiunea din sarcina aplicată pe suprafața masivului sol este transmisă în sol prin particule sau agregate structurale prin punctele de contact distribuite pe măsură ce solul se adâncește într-o zonă din ce în ce mai mare.
Pentru a înțelege natura distribuției de stres, presupunând presupunerea, imaginați-vă un sol format din forme și dimensiuni identice ale particulelor solide (un model simplificator), stivuite în rânduri unul pe altul, așa cum se arată în Fig. 6.1.
Fig. 6.1. Un exemplu de model al unui mediu discret din sfere identice: a - o schemă de aspect; b - schema de transmitere (distribuție) a forței concentrate externe asupra particulelor de sol
Așa cum se poate vedea din fig. 6.1. greutatea particulelor din rândul I acționează asupra celui de-al doilea rând, iar particulele din seriile I și II din al treilea rând și așa mai departe. Conform Fig. 6.1b, forța concentrată externă acționează asupra unei particule din seria I, care la rândul ei afectează două particule P.
Astfel, cu o adâncime tot mai mare, cantitatea de particule solide la care se transferă presiunea crește și, la rândul ei, solicitările sunt disipate (vezi Fig. Tensiunea din forța externă aplicată este distribuită în matrice sub un anumit unghi.
La evaluarea tensiunilor care acționează în sol, forțele reale aplicate particulelor individuale de sol sunt înlocuite de forțe imaginare distribuite în întregul volum sau secțiune a masivului solului.
Mărimea acestor forțe, raportată la suprafața unitară a secțiunii din masiv, este presupusă condiționat pentru mărimea tensiunilor din sol.
Formarea tensiunilor în grosimea solului nu apare instantaneu atunci când se aplică sarcina, dar se poate dezvolta pentru o perioadă foarte lungă de timp. Acest lucru se datorează vitezei de deformare și designul este deosebit de pronunțată în solurile argiloase, unde procesele de consolidare filtrare (consolidare - procesul de compactare ca eliminarea apei din pori ai acestora) și evoluează foarte încet la fluaj.
Studiul stării stresate a solului poate fi realizat în două direcții:
- experimental, măsurând direct presiunea în pământ cu ajutorul unor echipamente speciale;
- teoretic, folosind metodele teoriei elasticității, deoarece aici avem de-a face cu stresul volumetric al solurilor.
Activitatea solului fundației diferă semnificativ de activitatea materialului din structura clădirii, a structurilor etc. Diferențele sunt după cum urmează:
- Solurile au o rezistență redusă și o deformabilitate mai mare în comparație cu materialele din structuri; Puterea lor este de zeci și sute de ori mai mare decât cea a bazei, iar deformabilitatea, dimpotrivă, este mai mică;
- deformarea solului în timp cu creșterea constantă a sarcinii (de exemplu, pentru solurile argiloase procesele de consolidare și fluaj) (figura 6.2).
Fig. 6.2. Deformarea solului în timp
După cum sa spus mai sus, deformarea solurilor argiloase poate dura ani și chiar zeci de ani; - heterogenitatea solurilor și proprietățile acestora la baza fundațiilor și, prin urmare, rezistența și deformabilitatea (noțiunea de anizotropie), adică Proprietăți inegale ale solurilor în diferite direcții;
- heterogenitatea tensiunilor în grosimea solului în condiții naturale și complexitatea schimbărilor lor sub influența unei sarcini externe;
- diferența de regularitate a modificărilor stării de stres a solurilor omogene în compoziție, dar pentru diferite valori ale încărcăturii externe (graficul lui Gersevanov).
Lucrarea fundațiilor structurilor este considerată ca fiind aplicată unei probleme plane, spațiale, axiometrice sau de contact, în funcție de schema de proiectare acceptată.
În Schema plane problemă calculate fundații benzi, ziduri de sprijin de bază, terasamente, diguri, fundații și stavilelor plăci, încuietori, docuri uscate, etc.
Astfel, în conformitate cu această schemă, tensiunile sunt distribuite într-un singur plan și în direcția perpendiculară vor fi egale cu zero sau constante (Figura 6.3).
Fig. 6.3. Schema la o problemă plată
În conformitate cu schema de simetrie axială (Figura 6.4), se calculează fundațiile turnurilor de apă, cuptoarelor de fabricație, țevilor din fabrică, fundul rezervoarelor, gașcașelor etc.
Fig. 6.4. Schema la o problemă axiometrică
Conform schemei problemei spațiale, fundațiile pentru coloanele individuale și plăcile de fundație solide sunt calculate pentru grila de coloane.
Trimiteți-le prietenilor: