Какие напряжения называются главными нормальными и какие главными касательными? Сколько главных напряжений в плоской и сколько в пространственной задачах?

Главные нормальные напряжения - это нормальные напряжения, действующие на площадки, на которых отсутствуют касательные напряжения. Главные касательные напряжения - это максимальные касательные напряжения. Если обозначить главные нормальные напряжения через σ₁, σ₂, σ₃,то главные касательные напряжения равны соответственно:

; ; ;

Главных нормальных напряжений в пространственной задаче - три, в плоской - два. Главных касательных напряжений в случае пространственной задачи - три, в случае плоской задачи - одно.

59. Какой вид имеют эпюры вертикальных нормальных напряжений σ_z, в случае плоской задачи, когда на участке границы приложена равномерно распределенная нагрузка?

Эпюры вертикальных нормальных напряжений σ_z изображены на рисунке:

60. Что такое изолинии напряжений и какой вид имеют изолинии главных напряжений в случае плоской задачи, когда на участке границы полуплоскости приложена равномерно распре­деленная нагрузка?

Изолинии напряжений - это линии, во всех точках которых соответствующие напряжения равны. Изолинии главных напряжений, как наибольшего, так и наименьшего, представляются дугами окружностей, проходящих через концевые точки загруженного участка.

61. Чему равны σ_z, σ_y и τ в случае действия равномерно распределённой нагрузки?

Из обозначений рисунка в вопросе 57 справедливы следующие выражения:

;

;

;
Приведенные выражения позволяют составить таблицу коэффициентов влияния К_z, К_y и К_yz (Н.А.Цытович, Механика грунтов, стр. 93) и введя следующие обозначения
;

;

,

построить эпюры распределения напряжений по горизонтальным и вертикальным сечениям массива грунта в случае плоской задачи (при полосовой равномерно распределённой нагрузке).

в)

а) изобыры σ_z б)распоры σ_y

в)сдвиги τ_zy
62. Какие напряжения считают главными?

Главные – это наибольшие и наименьшие нормальные напряжения для площадок, расположенных по вертикальной оси симметрии нагрузки.

Величину главных напряжений получим из выражений (вопрос 61) полагая в них β=0 ;
Эллипсы напряжений при действии равномерно распределённой

нагрузки в условиях плоской задачи

63. Какая задача называется контактной?

Вопрос о распределении давлений по подошве сооружений имеет большое практическое значение, особенно для гибких фундаментов, рассчитываемых на изгиб. Контактная задача- это решение вопросов о распределении давлений по подошве сооружений, опирающихся на грунт. Если известно реактивное давление по подошве фундамента, которое обычно и называют контактным, то, приложив к подошве фундамента его обратную величину находят величину расчетных изгибающих моментов и перерезывающих сил, применяя известные уравнения статики,

64. Какое исходное уравнение для решения контактной задачи? Какую роль играет жесткость фундамента?
Исходным уравнением для решения контактной задачи является формула Буссинеска для перемещений (см. вопрос 51). Выведены формулы перемещений для круглого жесткого и гибкого фундаментов и получены эпюры контактных давлений:

Рис.64.1.Эпюры контактных давлений

а)под абсолютно жестким фундаментом; б)под фундаментом различной гибкости

64.2. Изобары в грунте под фундаментами:

а) жестким; б) гибким.

По решениям, излагаемым в курсе сопротивление материалов, эпюра контактных давлений будут прямолинейна – равномерна или трапецеидальна, тогда как по строгому решению теории упругости для жестких фундаментов она всегда будет седлообразной, а для фундаментов конечной жесткости (гибких) эпюра может принимать очертание от седлообразного до параболического.

65. Что понимается под предельным напряженным состоянием грунта?

Предельное напряженное состояние грунта в данной точке соответствует такому напряженному состоянию, когда малейшее добавочное силовое воздействие нарушает существующее равновесие и приводит грунт в неустойчивоё состояние: в массиве грунта возникают поверхности скольжения, разрывы и нарушается прочность между его частицами и агрегатами. Такое напряженное состояние грунтов следует рассматривать как совершенно недопустимое при возведении на них сооружений.

66. Каков график деформаций грунта при действии на его поверхности возрастаю-щей ступенями нагрузки?

На рисунке а) приведена типичная кривая деформаций грунта при действии возрастающей нагрузки. Если нагрузка мала и грунт обладает связностью, то первые участки на кривой будут почти горизонтальны (начальный участок показан на рис.). На следующих ступенях нагружения происходит уплотнение грунта, уменьшение пористости. Конец фазы уплотнения (точка С) и начало зон сдвигов. Далее фаза сдвигов переходит в пластическое течение и недопустимые деформации основания (точка d ).

Зависимость между деформациями и напряжениями в этой фазе нелинейная.

На рисунке в) показан конец фазы уплотнения - начало фазы сдвигов

На рисунке г) – линии скольжения и уплотненное ядро при полном развитии зон предельного равновесия.

67. Условия предельного равновесия для сыпучих и связных грунтов?

а) б)
в)
На рисунке показаны круги предельных равновесий: а) схема напряжений в данной точке М;

б)диаграмма сдвига для сыпучих грунтов; в)то же, для связных грунтов.

б)-для сыпучих грунтов согласно диаграмме сдвига максимальное значение угла отклонения θ_max ,будет тогда, когда огибающая ОЕ коснется круга предельных

напряжений, и тогда: , ; после тригонометрических преобразований:

, или .

это и есть условие предельного равновесия для сыпучих (не связных) грунтов.

в)-для связных грунтов, подобно предыдущему, пользуясь диаграммой предельных напряжений, получим :

, откуда , (67.1)

а т.к. , где с- сцепление грунта, определяемое как начальный параметр

огибающей кругов предельных напряжений окончательно получим условие предельногоравновесия в в состовляющих напряжениях σ_z σ_y. τ для связных грунтов.