Приложение теории предельного равновесия к определению предельных нагрузок на основание. Возникновение и развитие пластических областей под краями фундамента. Критические кривые напряжений.

Модель теории предельного напряженного состояния грунта. Данная модель относится только к предельному состоянию, т.е. к такому напряженному состоянию, когда в массиве грунта от действующих нагрузок сформировались значительные по размерам замкнутые области, в каждой точке которых устанавливается состояние предельного равновесия. Потому теорию предельного напряженного состояния часто называют теорией предельного равновесия грунта.

Теория предельного равновесия  грунта позволяет определить предельную нагрузку на основание ( его предельная несущая способность), но при этом невозможно определять деформации грунта. Решения теории предельного равновесия используются также для общих расчетов устойчивости сооружений и оснований, откосов и склонов, определения давления грунта на ограждения. В основе современных решений теории предельного равновесия лежат фундаментальные работы В.В. Соколовского.

При возведении здания или сооружения наблюдается постоянное возрастание давления по подошве фундаментов. При таком характере воздействия в грунтовом основании, как и во всяком твердом теле, возникает напряженно-деформирующее состояние.

При деформации грунтов под нагрузкой выделяют три фазы НДС:

I — фаза нормального уплотнения;
II — фаза сдвигов;
III — фаза выпирания грунта.

Зависимость вертикальных перемещений фундамента от действующего давления по его подошве изображена на рис. 6.5.

Рис. 1. Зависимость осадки S от давления Р

На графике (см. рис. 1) участок оа соответствует фазе.

Из-за концентрации напряжений под краями фундамента в начале фазы сдвигов происходит разрушение грунта в локальных областях, т.е. происходят местные потери устойчивости.

Во второй фазе под краями фундамента формируются области пластических деформаций (разрушения грунта), которые развиваются в сторону и в глубину, Pcr,1 < Р < R.

Согласно СНиП 2.02.01—83 наибольшая глубина развития области пластических деформаций под краями фундамента не должна превышать zmax = 0,25b. Среднее давление под подошвой фундамента, при котором под его краями в основании формируются области пластических деформаций на глубину zmax = 0,25b, приравнивается к расчетному сопротивлению Р = R.