Лекция № 6.
Определение напряжений в массиве грунта
При определении напряжений в массиве грунта используются законы механики для упругого сплошного тела. На сколько грунты удовлетворяют данным требованиям?
1. Доказательство применимости теории упругости к грунтам (постулаты теории упругости).
а) Деформации пропорциональны напряжениям
б)Теория упругости рассматривает тела упругие.
в) Теория упругости рассматривает тела сплошные.
|
.
   
|
в точках контакта
частиц - огромно (до 200 МПа)
|
В расчетах допускается использовать sср.
- среднюю величину напряжений, действующих по определенной площадке.
В этом случае можно говорить о «сплошности» грунтов.
|
г)Теория упругости рассматривает тела изотропные
(Будем считать с известными допущениями, что грунт изотропное тело).
Следовательно, в расчётах механики грунтов, с учетом отмеченных допущений, можно использовать теорию упругости.
2. Определение напряжений в массиве грунта от сосредоточенной силы. (задача Буссинеско 1885 г.)
Задачу решаем в 3 этапа:
1) Определяем R
– в радиальном направлении R (в т. М)
2) Определяем – в радиальном направлении (приложенном к площадке, параллельной плоскости ограничивающей массив).
3) Определяем z ; ; 
1 этап:
Пусть под действием силы Р точка М – переместилась в точку М1
|
S – перемещение т. М
Можно записать
S =A ; S1=A
|
 cos 0° = 1 Smax R= 0
 cos 90° = 0 Smin R=
А – коэффициент пропорциональности
|
Относительное перемещение точки:
   еR =  = 
Согласно 1 постулата теории упругости между напряжениями и деформациями должна быть прямая зависимость, т.е.
 R = B еR =AB В – коэффициент пропорциональности
АВ ?
R
– определяется как в сопромате («метод сечений» мысленно разрезают
балку и оставшуюся часть уравновешивают).
|
Р
зз

R
 эп.
Z
|
Здесь поступаем также. Рассматриваем полушаровое сечение и заменяем отброшенное пространство напряжениями 
Рассмотрим изменение в пределах 
Составим уравнение равновесия на ось Z:
|


Отсюда тогда R =
2 этап:
3 этап:
; 
; 
 ; 
Зная, что , подставим и получим
; ; ; - опред. по таблице ; 
Определение напряжений в массиве грунта от действия нескольких сосредоточенных сил.
(принцип Сен-Венана – принцип независимости действия сил)
Определение напряжений при действии любой распределённой нагрузки (метод элементарного суммирования)
Ki=f ; Эта задача трудоёмкая, особенно при большом числе элементов
|
Достоинства:
1- способ универсален
|
Недостатки:
1- точность зависит от табличных данных
2- значительная трудоемкость
|
Определение – под центром прямоугольной площадки
загружения при равномерной нагрузке
|
Р
  Z M
в
  L
Z
|
– можно определить в интегральной форме
= - при разворачивании этого интеграла получается очень громоздкая формула, поэтому её приводят к элементарному (простейшему) виду:
 ; где = f 
- в табл. СНиП, справочниках, учебниках.
|
Определение напряжений – по методу угловых точек
(в любой точке под нагрузкой и на любой глубине)
|
    
|
Достраиваем площадь так, чтобы точка М была в центре, тогда видно, что

= , но ,
а не 2Z, т.к. в1=2в
Разбив площадь подобным образом, можно записать
=
Р – интенсивность давления
|
|
Данный способ находит применение при учете взаимного влияния фундаментов.
|
= 
Так мы сможем решить любую задачу по опред. – на любом расстоянии и на любой глубине.
|
Определение напряжений в массиве грунта при плоской задаче.
(Задача Фламана)


       Р
в – определяется интерполяцией
  

   
изобары
горизонтальные сечения, в результате можно найти такую систему точек, в которых равны – соединив их – получим линии равных напряжений (изобары).
Аналогичная картина - при разрезе луковицы. Поэтому часто линии равных напряжений (изобары) называют “луковицей напряжений”.
|