Определение конечной осадки сооружения - раздел Механика, Механика грунтов курс лекций Исходные Положения Для Вычисления Осадки Сооружения.
В Зависи...
Исходные положения для вычисления осадки сооружения.
В зависимости от геологического строения грунтового основания применяют одну из следующих расчетных моделей:
- при более или менее однородном строении сжимающей толщи – модель однородного деформируемого полупространства;
- при наличии в нижней части сжимаемой толщи слоя грунта с модулем деформации более 100МПа – модель сжимающего слоя конечной толщины.
Исследование напряженно-деформированного состояния основания сооружений показали, что в отличии от поля сжимающих напряжений поле деформации не распространяется на значительную глубину. Поэтому при определении осадки сооружения выделяется сжимаемая (активная) зона основания.
Метод послойного суммирования. В основу метода послойного суммирования положены следующие допущения:
- осадка сооружения обусловлена действием только сжимающих нормальных напряжений Ϭz, остальные компоненты напряженного состояния не учитываются;
- деформации уплотнения происходят в условиях невозможности поперечных деформаций грунта;
- осадка определяется для наиболее напряженного вертикального сечения, совпадающего с осью симметрии сооружения, что компенсирует отсутствие учета влияния на осадку ограниченных поперечных деформаций;
- фундаменты не обладают жесткостью.
Рис. 6.2. Расчетная схема к расчету осадка ф**ундамента приведена на рисунке. Глубина активной зоны сжатия hа находится из условия … max Ϭz ≤0,2*γ Н, /по Н.А. Цытовичу/
Рис.6.3. Расчетная схема к определению осадки сооружения методом послойного суммирования. Глубина Рис. Расчетная схема к Ϭzр=0,2* Ϭzр /по Н.М. Глотову/ (активной) толщи Нс определяется из условия:
Последовательность расчета принимается следующей:
а) толща грунта ниже подошвы фундамента на глубину порядка 3в разбивается на слои высотой hi≤0,46в. При этом границы расчетных слоев совмещаются с границами геологических горизонтов;
б) для вертикали, совпадающей с осью симметрии сооружения строятся эпюры напряжений Ϭzg и 0,2zg от соответственного веса грунта с использованием выражения
Ϭzр= γ`,,d+Σn1* γi*hi,
Где γ`,,- осредненный удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента;
d – глубина заложения подошвы фундамента;
γi – удельный вес грунта i-го расчетного слоя толщиной hi (при необходимости – с учетом взвешивания грунта);
в) для точек, лежащих на оси симметрии посередине каждого расчетного слоя определяется сжимающее напряжение Ϭzрi, возникающее от нагрузки, передаваемой на основание сооружением по зависимости
Ϭzрi=аi*po=ai*(pср- γ`,,*d),
Где а – коэффициент рассеивания напряжений, определяемый по таблице в зависимости от ξz=z/в и η=l/в;
Zi – глубина погружения рассматриваемой точки относительно подошвы фундамента сооружения.
Строится эпюра Ϭzр=f(z)
г) определяется глубина сжимаемой (активной) толщи Нс, верхней границей которой является подошва фундамента, а нижней – горизонт, на котором выполняется условие
Ϭzрi=0,2Ϭzg
Нижняя граница определяется по пересечению эпюр Ϭzр и 0,2Ϭzg;
д) в пределах активной зоны определяется осадка отдельных слоев
Si=Ϭzрi*hi*β/Ei,
Где β – безразмерный коэффициент, равный 0,8;
Еi – модуль деформации i-го слоя;
е) осадка сооружения, определяется суммированием осадок отдельных слоев в пределах активной зоны:
S=ΣHcϬSi
Достоинство рассмотренного метода состоит в возможности учета слоистости основания и изменения модуля деформации по глубине таким образом удается учесть фактическую нелинейность между напряжениями и деформациями.
Метод слоя ограниченной мощности. В основу этого, решающего задачу о деформации упругого слоя грунта, лежащего на несжимаемом основании под действием местной нагрузки, положены следующие допущения.
1) грунт рассматриваемого слоя представляет собой линейно деформируемое тело;
2) деформации в слое грунта развиваются под действием всех компонентов напряжений;
3) осадка фундамента равна средней осадке поверхности слоя грунта под действием местной равномерно распределенной нагрузки;
4) фундамент не обладает жесткостью
5) распределение напряжений в слое грунта соответствует задаче однородного полупространства, а жесткость подстилающего слоя учитывается поправочными коэффициентами Кc и Кm
С учетом этих допущений формула для определения осадки поверхности слоя однородного грунта имеет вид
S=PвКс/Кm*Σni=1*Кi-Кi-1/Еi,
Где р – среднее давление под подошвой фундамента (шириной в˂10м принимается Р=Ро)
в – ширина фундамента (диаметр)
Кс – коэффициент, зависящий от относительной толщины слоя ξ`=2Н/в; Кс=1,5 при 0˂ξ`≤0,5; Кс=1,4 при 0,5˂ξ`≤1; Кс=1,3 при 1˂ξ`≤2; Кс=1,2 при 2˂ξ`≤3; Кс=1,1 при 3˂ξ`≤5.
Кm – коэффициент зависящий от среднего значения модуля деформации грунта основания Е ширины в: Кm=1 при Е˂10мПа при любом в; при Е˃10мПа Кm=1при в ˂10м; Кm=1,35 при 10 ≤в ≤15м; Кm=1,5 при в˃15м; n – число слоев в пределах толщины слоя Н; Кi, Кi-1 – коэффициенты, определяемые в зависимости от формы фундамента и относительной глубины подошвы и кровли i-го слоя;
Еi – модуль деформации i-го слоя.
Приведенную формулу следует (допускается) применять для определения осадки жестких фундаментов.
Метод эквивалентного слоя. Метод послойного суммировании основан на большом числе допущений к заметным неточностям кроме того, он трудоемок. В связи с этим во многих случаях осадки фундаментов можно рассчитывать простым методом эквивалентного слоя (по Н.А. Цытовичу)
Основные допущения этого метода следующие:
1) грунт однороден в пределах полупространства;
2) грунт представляет собой линейно-деформируемое тело, т.е. деформации его пропорциональны напряжениям;
3) деформации грунта в пределах полупространства принимаются по теории упругости.
По теории упругости осадка поверхности линейно деформируемого полупространства может быть определена по формуле
S=ω*в*(1-μо2)*Р/Ео,
Где ω – коэффициент формы площади загружения, жесткости фундамента; и места расположения точки поверхности грунта определения осадки
Р – среднее давление по подошве фундамента;
в – ширина подошвы фундамента;
Ео – модуль деформации грунта;
μо – коэффициент Пуассона для грунта.
В свою очередь Ео=В/mϑ,
Где mϑ=mо/(1+lo);
В=(1+μо)*(1-2 μо)/(1- μо2),
Отсюда S=(1- μо)2*ω*в* mϑ*р/(1-2*μо)
Обозначив (1- μо)2/(1-2*μо)=А, получим
S=A*ω*в* mϑ*р
С другой стороны осадка слоя грунта мощностью h с использованием компрессионных показателей определяется по формуле:
S=h* mϑ*p
При А*ω*в=h экв. Можно записать S=hэ* mϑ*р
Все темы данного раздела:
Основные задачи механики грунтов
Многообразие проблем, рассматриваемых в механике грунтов, можно свести к следующим основным задачам:
1. Исследование физико-механических свойств структурно-неустойчивых грунтов, т.е. проса
Грунт как многокомпанентная среда
Грунты состоят из отдельных минеральных частиц различной крупности и состава. однако минеральные зерна не занимают всего объёма грунта, между частицами остаются пустоты, которые в совокупности обра
Твердая фаза. Определение вида несвязных грунтов
Свойства твердой фазы (скелета грунта) зависят от гранулометрического, минералогического состава и формы частиц.
Гранулометрический состав в природных грунтах определяется размером
Жидкая фаза
Наличие жидкой фазы оказывает большое, часто определяющее влияние на свойства грунтов. Поровая жидкость преимущественно представлена водой. В зависимости от интенсивности электромалекулярных сил по
Газообразная фаза
Поровой газ подразделяют на свободный, защемлённый и растворённый.
Свободный газ через поровое пространство сообщается с атмосферой и не оказывает существенного влияния на механичес
Фазовые характеристики грунтов
Представляя трехкомпонентную или трехфазную среду, грунт имеет общую массу — m, массу частиц или массу скелета грунта — ms, массу воды — mω, общий объем грунта — V, объем
Основные фазовые характеристики и методы их определения
К основным фазовым характеристикам относятся: плотность грунта ρ, плотность частиц (скелета) грунта ρs, естественная (природная) влажность W.
Плотность грунта ρ
Производные фазовые характеристики
Производные фазовые характеристики рассчитываются по основным и служат для детальной характеристики и классификации грунтов. К ним относятся: плотность сухого грунта ρd, пористость
Фильтрация воды в грунтах. Закон Дарси.
Важной особенностью грунтов, как дисперсных (мелкораздробленных) пористых тел, является их водонепроницаемость, т.е. способность фильтровать воду.
В грунтах различают связанную и св
Начальный гидравлический градиент
Закон Дарси выполняется преимущественно для песков (рис 2.3.). в глинистых грунтах фильтрация может вообще не иметь место.
Движение воды в глинах начинается лишь после преодоления некоторо
Гидродинамическое давление. Суффозия и кальматаж.
Гидродинамическим давлением называется давление движущейся воды на скелет грунта. По величине гидродинамическое давление равно сопротивлению движению воды, а по направлению — противоположно ему. Ги
Деформационные характеристики
Деформационные свойства грунтов необходимы при изучении закономерностей, связывающих деформации с напряжениями
Изучение деформируемости обычных материалов производится при
Природа прочности горных пород (грунтов)
Под действием внешней нагрузки в отдельных точках (областях) грунта эффективные напряжения могут превзойти внутренние связи между частицами грунта, при этом возникнут сдвиги одних частиц или
Предельное сопротивление грунтов сдвигу. Закон Кулона.
Для изучения предельного сопротивления грунтов сдвигу, разработаны специальные приборы и методики испытаний. Наиболее распространенными в настоящее время являются сдвиговые приборы.
Испытание прочности грунтов по методу шарового штампа
Этот метод применяется для исследования дисперсных связных и вязких грунтов как в полевых, так и в лабораторных условиях. Метод основан на измерении осадки штампа сферической формы при некоторой по
Испытания грунтов на сдвиг при простом и трехосном сжатии
Испытание на простое (одноосное) сжатие возможно только для тугопластичных и твердых глинистых грунтов, из которых могут быть вырезаны образцы цилиндрической или призматической формы.
Фазы работы грунта в основаниях сооружений
Анализируя закономерности нарастания внешних воздействий (осадок штампа с ростом нагрузки), Н.М. Герсеванов в 1930году выделил три участка графика, соответствующие трем фазам работы грунта (рис 11.
Распределение напряжений в основании сооружений от сосредоточенной силы.
Существует два решения задачи для определения напряжений в линейно-деформируемом основании: Буссинеска и Миндлина.
Решение Буссинеска. При приложении вертикальной сосредоточенной си
Определение напряжений в основании сооружений от нагрузки, распределенной по площадке ограниченных размеров (прямоугольнику). Методом угловых точек.
Напряжение в любой точке, лежащей по вертикали под углом загруженного прямоугольника является сжимающим напряжением Ϭz, а точки, лежащие под центром тяжести загруженного пря
Особенности оценки напряженного состояния оснований железнодорожных насыпей.
Напряженное состояние основания железнодорожных насыпей может быть определенно различными способами. Если насыпь имеет относительно малую нагрузочную площадку и нагрузка от неё на основание может б
Влияние неоднородности основания на распределение напряжений.
При наличии в основании слоев с существенно разной сжимаемостью (различающейся в несколько раз) характер распределения напряжений изменяются.
1) при наличии жесткого подстилающего слоя нап
Распределение напряжений от собственного веса грунта.
Важным фактором для оценки работы грунтов основания является напряженное состояние, возникающее от их собственного веса.
При горизонтальной поверхности грунта вертикальное напряжение
Понятие о прочности устойчивости оснований.
Известно, что работа основания сооружения характеризуется темя фазами работы грунта:
- I фазой уплотнения;
- II фазой локального нарушения прочности;
- III фазой нарушени
Оценка прочности грунтов основания без учета нормальных напряжений.
Прочность грунта основания без учета нормальных напряжений оценивается при сложении основания грунтами, сопротивляемость сдвигу которых не зависит от нормальных напряжений. К таким грунтам относят
Оценка прочности грунтов с учетом нормальных напряжений
С учетом нормальных напряжений, прочность грунтов оценивается в случае залегания в основании сыпучих грунтов (у которых Spn=p*tgφn+cn, или Spn=p*tg&
Первая критическая нагрузка. Расчетное сопротивление грунта.
Первая критическая нагрузка для связных грунтов
Нагрузка, являющаяся границей между I и II фазами работы грунта основания (первая критическая нагрузка), соответствует появлению пред
Вторая критическая нагрузка по условию обеспечения общей устойчивости основания сооружений.
Переходу от II к III фазе работы грунта основания соответствуют формированию уплотненного грунтового ядра и поверхностей скольжения в основании, в результате чего сооружение приобретает неравномерн
Виды деформации грунтов и причины их обусловливающие.
Определение деформаций грунтов под действием внешних сил имеет огромное значение для практики проектирования фундаментов сооружений.
Факторами, определяющими долговечность сооружений, явля
Упругие деформации грунтов и методы их определения.
Грунты, представляющие собой сложные дисперсные природные образования, можно рассматривать как упругие тела лишь при определенных условиях.
При действии местной нагрузки (большей структурн
Определение хода осадок во времени
Достижение конечной осадки может быть растянуто во времени на десятки, сотни лет. Длительность хода осадки связано со многими факторами и прежде всего с водопроницаемостью водонасыщенных грунтов.
Учет влияния на осадку сооружения соседних фундаментов.
При возведении сооружений в условиях существующей застройки осадки сооружений старой застройки возобновляется. Это происходит в связи с повышением сжимающих напряжений в толще основания от нагрузки
Виды сопротивления основания.
Если увеличить общую нагрузку Р на фундамент, его осадка S будет возрастать. График зависимости осадки (рис 6.1) от равномерного давления Р на основание называется кривой осадки:
Р=Р/F,
Расчет несущей способности основания.
Общую максимальную нагрузку от фундамента, которую может выдержать основание без разрушения, называют его несущей способностью (Ф). несущая способность основания зависит от размеров его площ
Грунтовые откосы
Грунтовые откосы являются наиболее сложными искусственно-естественными образованиями, которые нередко обрушаются и приводят к авариям. При проектировании железнодорожной линии важно учитывать не то
Сопротивление грунта сдвигу.
Грунт обладает на откосе значительной потенциальной энергией. Она переходит в кинетическую энергию движения грунта под действием многих факторов, главным из которых является предельное равновесие.
Временные откосы
Откосы котлованов и траншей имеют временное значение и находятся в состоянии непрерывного медленного движения грунта на склонах, которые делятся на сезонные, захватывающие поверхностные слои грунта
Методы расчета устойчивости откосов.
На практике в нашей стране чаще всего применяют метод круглоцилиндрической поверхности скольжения. Наиболее широко применяемые методы расчета устойчивости склонов (откосов) основаны на так называем
Общее понятие.
Скальные откосы являются непременной конструкцией железнодорожного пути в горных странах. От их устойчивости зависит нормальное функционирование железной дороги.
Устойчивостью скальных отк
Подпорные стены.
7.3.1. Общие понятия. Типы подпорных стенок
Подпорные стенки представляют собой искусственные инженерные сооружения, позволяющие сопрягать различные
Оценка устойчивости подпорной стенки
Оценка устойчивости подпорной стены включает в себя определение давления грунта, проверку стены на прочность и устойчивость против опрокидывания и плоского сдвига. (М.Н. Гольдштейн)
Уст
Новости и инфо для студентов