Контактная задача теории линейно деформируемого основания. Распределение контактных давлений по подошве сооружений конечной жесткости. Метод Б.П.Жемочкина расчета балок на упругом основании

необходимость определения эпюр моментов и поперечных сил для подбора процента армирования гибкой конструкции, а также для оценки возможности трещинообразования.

Поэтому определение эпюры контактных напряжений при взаимодействии гибких конструкций и сооружений является основной задачей. Сложность решения такой задачи заключается в том, что на характер формирования и трансформации эпюры контактных напряжений существенное влияние оказывают многочисленные факторы:

-  гибкость конструкции, ее формы и размеры в плане;

-  размеры и форма расчетной области основания, глубина и ширина котлована, толщина слоя и его ширина, наличие наклонных пластов и др;

-  характер производства работ;

Учет этих и других факторов в расчете балок и плит конечной жесткости в настоящее время стал возможным благодаря численным методам МКЭ, МКР и МГЭ. Отметим лишь, что наиболее слабым местом в этих методах расчета контактных напряжений является выбор расчетной модели основания и выбор расчетной модели грунтов основания. Это обусловлено тем, что разработчиками программ численного моделирования являются инженеры машин и оборудования различного направления, конструкторы, имеющие дело в основном с конструкционными материалами (сталь, бетон, дерево), механические свойства которых существенно отличаются от механических свойств грунтовых сред. Поэтому чаще всего в этих программах основания моделируются эквивалентной жесткостью пружин, что может привести к ошибочным результатам.

Расчетные модели основания

Из вышеизложенного следует, что одним из основных факторов, влияющих на характер распределения контактных напряжений между массивом грунта и конструкциями конечной жесткости,  является расчетная модель массива (основания) грунта. К ним относятся:

-  полупространство ли полуплоскость,

-  слой ограниченной толщины,

-  слой ограниченной толщины и ширины,

-  анизотропное полупространство или полуплоскость,

-  модель местных упругих деформаций,

-  модель местных упругих деформаций сжатия и сдвига.

Эти модели совершенно по-разному распределяют приложенные напряжения и тем самым совершенно по-разному влияют на контактные напряжения. Очевидно, что в рамках этих же моделей массива (основания) следует также уточнить и механическую модель грунтов, слагающих рассматриваемый массив. Часто путают понятия модели основания с моделью грунта, что приводит к ошибочным результатам. В каждом конкретном случае, очевидно, следует выбрать и геомеханическую модель основания и механическую модель грунтов основания в соответствии с инженерно-геологическими условиями строительной площадки и конструктивными особенностями фундаментов. Подавляющее большинство специалистов предпочитают использовать при расчете конструкций конечной жесткости модели местных деформаций с одной характеристикой основания – коэффициента постели. Тем более, что в этом случае расчет плитного фундамента значительно упрощается, становится возможным решать не плоский разрез плиты, а плиту в целом и т.д. Использование геомеханической модели основания в виде полупространства или массива ограниченных размеров в включение его в расчетную область при взаимодействии с плитными фундаментами решает много вопросов, в том числе влияние на окружающие здания. Кроме того, в этом случае появляется возможность смоделировать НДС основания, начиная с исходного природного состояния и последующего строительства нулевого цикла.

При возможности выбора геомеханической модели основания следует