Определяне на напреженията, действащи по дължината на основата на основата. Вертикално напрежение от собственото тегло на почвата на нивото на основата на основата Влияние на формата и площта на основата в план

480 търкайте. | 150 UAH | $7,5 ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Дисертация - 480 RUR, доставка 10 минути, денонощно, седем дни в седмицата и празници

Иванов, Антон Андреевич. Оценка на носещата способност на фундаменти от шлицови фундаменти въз основа на анализ на напрегнатото състояние на почвената маса и експериментални данни: дисертация... Кандидат на техническите науки: 05.23.02 / Иванов Антон Андреевич; [Място на защита: Волгогр. състояние архитектурно-строи. университет].- Волгоград, 2013.- 164 с.: ил. РГБ ОД, 61 14-5/653

Въведение

Променливи параметри на дизайна .

Формулиране на цели и поставяне на задачи

Определяне на интервалите на промяна в числените стойности на променливите проектни параметри, използвани при изчисляване на носещата способност на основите на шлицовите основи

Постановка на проблема за носещата способност на шлицова основа 12

Глава II. Изчисляване на носещата способност на шлицова основа въз основа на анализ на напрегнатото състояние на почвата в основата на нейната основа, използвайки метода на комплексните потенциали и експериментални данни 27

2.1. Малко информация за метода на комплексните потенциали. Функция на дисплея 27

2.2. Определяне на коефициентите на показване

функции 33

2.3. 48

2.4. Инженерен метод за изчисляване на носещата способност на основата на шлицова основа 60

Заключения по глава II 65

Глава III. Определяне на носещата способност на хомогенна основа на фундамент с двоен процеп

3.1. Инструменти за математически изследвания, описание и характеристики на механичния и математическия модел и изчислителните схеми на крайните елементи за компютърно моделиране на процеса на формиране и развитие на области на пластична деформация 67

3.2. Анализ на напрегнатото състояние на хомогенна основа на двуслоен фундамент

3.3. Анализ на процеса на развитие на зони на пластична деформация в хомогенна основа на двупрорезна основа 77

3.4. Инженерен метод за изчисляване на носещата способност на хомогенна основа на фундамент с двоен процеп 83

Заключения по глава III 96

Глава IV. Експериментални изследвания на процеса на възникване на области на пластична деформация в основата на шлицова основа с помощта на модели, изработени от еквивалентни материали 98

4.1. Изисквания за еквивалентен материал и определяне на неговите физични и механични свойства 99

4.2. Експериментално определяне на първото критично натоварване за шлицова основа модел 103

Ключови констатации 114

Списък на използваната литература

Въведение в работата

Актуалност на темата на дисертацията. Носещата способност на основата на шлицова основа се състои от носещата способност по дължината на основата и по страничната повърхност. В допълнение към силите на съпротивление, причинени от вътрешно триене и сцепление на почвата, по страничната повърхност и по дължината на основата на основата действат допълнителни сили на съпротивление, възникващи поради: проникване на водоколоидния циментов разтвор дълбоко в почвата и неговата последващо втвърдяване с образуване на тънък почвено-циментов слой с кристални връзки; разширяване на бетон, съдържащ експанзивен портланд цимент по време на втвърдяване. Необходимостта да се вземат предвид тези сили налага подобряването на методите за изчисляване на носещата способност на основите с шлицови основи релевантни .

Цел на дисертационното изследване формулиран по следния начин:

Да се разработи инженерен метод за изчисляване на носещата способност на шлицова основа, базиран на анализ на напрегнатото състояние на почвената маса, като се използват методите на теорията на сложните променливи и функциите на крайните елементи и експериментално определяне на общите сили на триене и сцепление между страничната повърхност на основата и ограждащата почвена маса директно на строителната площадка в реални инженерно-геоложки условия.

За постигането на тази цел е необходимо да се решат следните задачи:

Извършете анализ на съществуващите методи за изчисляване на носещата способност на основата на шлицови основи и техническа литература, въз основа на които да определите интервалите на промяна на променливите проектни параметри за провеждане на числен експеримент.

Разработете механичен и математически модел и определете числените стойности на коефициентите на функцията за картографиране, които осигуряват конформно картографиране на полуравнина с изрез при предварително определени стойности на съотношението на ширината на нейната основа към дълбочината ( 2b/h).

Извършете компютърна симулация на процеса на формиране и развитие на зони на пластична деформация под дъното на шлицова основа, въз основа на резултатите от която да получите графични зависимости и техните аналитични приближения, които позволяват да се определи стойността на дизайна устойчивост и максимално допустимото натоварване, при условие че се вземе предвид само основата на основата. Разработете програма за компютърен калкулатор, за да автоматизирате този процес.

Да се разработи и получи заглавие за полезен модел на устройство за определяне на полето на общите сили на триене и сцепление, действащи по протежение на контакта „странична повърхност на шлицова основа - почвен масив“.

Да се разработи механичен и математически модел и да се извърши компютърно моделиране на процеса на трансформация на напрегнатото състояние и формирането и развитието на области на пластична деформация в основата на две шлицови основи по метода на крайните елементи. Получаване на графични и аналитични зависимости на размерите на OPD от физичните и механичните свойства на почвата, размерите на основата и интензивността на външното въздействие. Да предложи инженерен метод за изчисляване на носещата способност на две шлицови основи, като го формализира в компютърна програма - калкулатор.

Провеждане на експериментални изследвания на процеса на образуване и развитие на зони на пластична деформация под основата на прорезна основа и сравняване на получените резултати с резултатите от аналитичните изследвания.

Да внедри резултатите от дисертационното изследване в строителната практика.

Надеждност на резултатите дисертационното изследване, неговите заключения и препоръки са обосновани:

Работни хипотези, базирани на основните принципи на линейната теория на еластичността (методи на теорията на функциите на комплексната променлива и крайните елементи), теорията на пластичността, инженерната геология, почвознанието и механиката на почвата;

Използване на проверени компютърни програми, регистрирани в държавния софтуерен регистър като инструменти за теоретични изследвания;

Задоволително сближаване на резултатите от експериментите за определяне на критичните натоварвания за модели на основи на шлицови основи, изработени от еквивалентни материали с резултатите от сравнителни изчисления на реални почвени маси с адекватни стойности на коефициента на страничен натиск на почвата с поведението на тези обекти в природата.

RF патент за полезен модел.

Научна новост на дисертационния труд е това

Моделите на трансформация на полетата на напрежение и възникването на процеса на възникване и развитие на зони на пластична деформация под подметката и по протежение на контакта „странична повърхност на шлицовата основа - почвата“ по време на натоварването на основата до постигане на установени и изследвани са критичните натоварвания;

Построени са графични зависимости на размерите (дълбочината на развитие под основата и нагоре по протежение на контакта основа-почва) на зоните на пластична деформация от интензивността на външното въздействие за всички числени стойности на променливите проектни параметри, разгледани в дисертация за двупрорезна основа; аналитични приближения на тези зависимости формираха база данни на компютърна калкулаторна програма за изчисляване на носещата способност на фундамент с двоен процеп;

За определяне на носещата способност на дъното на основата с прорези бяха използвани методи на теорията на функциите на комплексна променлива, което позволи напълно да се изключи страничната повърхност на основата с прорези от разглеждане;

За определяне на носещата способност на страничната повърхност на шлицова основа е разработен и патентован полезен модел на устройство за определяне на общите сили на триене и сцепление, възникващи при контакта "странична повърхност на шлицова основа - почва" при изливане на бетон без кофраж;

Разработен е инженерен метод за изчисляване на носещата способност на основата на шлицова основа, базирана на използването на патентовано устройство и компютърна калкулаторна програма за изчисляване на носимоспособността на основата на шлицова основа;

Практическо значение на работата . Дисертационният труд е част от научни изследвания, проведени в катедрите „Приложна математика и компютърни науки“ и „Хидротехника и земни работи“ на Волжския държавен строителен университет през 2010-2013 г.

Резултатите, получени при работата върху дисертацията, могат да бъдат използвани за :

изчисляване на носещата способност на основата на шлицова основа с широк диапазон от промени в числените стойности на променливи проектни параметри, включително геометричните размери на основата и физико-механичните характеристики на фундаментните почви;

експериментално определяне директно на строителната площадка на общите сили на триене и сцепление, възникващи по неговата странична повърхност при внезапно бетониране на фундаментното тяло без кофраж;

изчисляване на носещата способност на основата на двуслойна основа за различни стойности на нейните геометрични размери и физико-механични характеристики на ограждащата почвена маса;

предварителна оценка на носещата способност на фундаменти от шлицови фундаменти на етапа на предварителния проект;

оценка на възможната грешка при изчисляване на носещата способност на страничната повърхност на шлицова основа по известни методи с помощта на устройство, патентовано от автора.

Апробация на работата. Основните резултати от изследването, извършено от автора на дисертационния труд, бяха докладвани, обсъдени и публикувани в материалите на: годишни научно-технически конференции на преподаватели, аспиранти и студенти от Волгоградския държавен университет по архитектура и строителство (Волгоград , VolgGASU, 2010-2013), Всеруската научно-техническа конференция „Механика на почвата в геотехниката и фундаментното инженерство“ (Новочеркаск, SRSTU-NPI, 2012); III Международна научно-техническа конференция „Инженерни проблеми на строителното материалознание, геотехниката и пътното строителство“ (Волгоград, VolgGASU, 2012); Всеукраински научен и практически семинар с участието на чуждестранни специалисти „Съвременни проблеми на геотехниката” (Украйна, Полтава, ПНТУ на името на Ю. Кондратюк, 2012 г.); в научни семинари на катедрите „Приложна математика и компютърни науки“ и „Хидротехника и земни работи“ на VolgGASU (Волгоград, VolgGASU, 2010-2013).

разработване и компилиране на механични и математически модели и изчислителни схеми на методите на теорията на функциите на комплексната променлива и FEM на изследваните обекти (коефициенти на функцията за картографиране, гранични условия, размери, тип, степен на дискретизация);

извършване на компютърно моделиране на процесите на формиране и развитие на области на пластична деформация в основите на шлицови и двуслойни фундаменти, обработка, анализ и систематизиране на получените резултати, изграждане на графични зависимости и тяхното аналитично описание;

провеждане на патентно търсене, анализиране на резултатите от него, разработване на полезен модел и патентоването му;

разработване на инженерни методи за изчисляване на носещата способност на шлицови и двупрорезни основи;

формиране на бази данни и разработване на компютърни калкулаторни програми, предназначени за оценка на носещата способност на шлицови основи;

внедряване на резултатите от дисертационния труд в строителната практика на етапа на проектиране.

Предава се на защита :

Механични и математически модели и изчислителни схеми на методите на теорията на функциите на комплексната променлива и метода на крайните елементи на изследваните обекти.

Установени модели на процеса на образуване и развитие на зони на пластична деформация под подметките и по протежение на страничната повърхност на шлицови основи.

Техника за изключване на страничната повърхност на шлицова основа от разглеждане, базирана на използването на методи на теорията на функциите на комплексна променлива.

Полезен модел на устройство за определяне на общите сили на триене и сцепление, възникващи при контакта "странична повърхност на шлицова основа - почва" при изливане на бетон без кофраж;

Инженерен метод за изчисляване на носещата способност на шлицова основа и компютърна калкулаторна програма за определяне на носимоспособността на страничната й повърхност.

Инженерен метод за изчисляване на носещата способност на двуслотова основа и компютърна програма-калкулатор, която го формализира.

Резултати от внедряването на резултатите от дисертационния труд в строителната практика.

Резултатите от научните изследвания се прилагат:

При определяне на носещата способност на основата на монолитни основи, направени срещу почвата на обекта: „Сграда на столова на ул. Барикадная, къща 11, в селото. Червени барикади на Икрянинския район на Астраханска област" в Инженерен център на ОИП "ЮГСТРОЙ".

При разработване на проекти и изграждане на подземната част на сгради и съоръжения, издигнати по технологията „стена в почвата“, по-специално: при проектиране на административен комплекс „Бизнес парк“ в град Перм, ограждане на крайбрежната зона на изкуствен остров в акватория на реката. Кама (регион Перм).

В учебния процес в катедра „Хидравлични и земни работи“ на Волгоградския държавен университет по архитектура и строителство.

Публикации . Основните положения на дисертацията са публикувани в 8 научни статии, две от които във водещи рецензирани научни публикации и 1 патент на Руската федерация за полезен модел.

Структура и обхват на работата . Дисертацията се състои от увод, четири глави, общи изводи, списък с литература от 113 заглавия и приложения. Общият обем на работата е 164 страници машинописен текст, включително 114 страници основен текст, съдържащ 145 илюстрации и 14 таблици.

Характеристики на технологията на изграждане, експлоатация и изчисляване на носещата способност на шлицови основи в кохезионни почви

Обикновено разработването на ями и траншеи за колонни и лентови сглобяеми основи се извършва от багер, последвано от ръчно почистване на дъното и страничните повърхности. Следователно за тези фундаменти изчисленият полезен товар се прехвърля върху почвената основа само през тяхната основа. Устойчивостта на почвата на обратния насип не се взема предвид при изчислението.

Напротив, в почви с естествен състав, особено кохезионни почви с ниска влага, използването на монолитни шлицови основи с развита странична работна повърхност е много обещаващо. При изграждането на такива основи не е необходимо да се засипват окопи и ями, което позволява възникването на значителни сили на триене и сцепление между почвената маса, което е невъзможно при изграждането на конвенционални основи в открити ями.

Висока ефективност на приложение показват шлицовите основи, които представляват една или система от успоредни тесни пукнатини в земята, запълнени в пространството с бетон, които са обединени от скара в обща основа за поемане на натоварването от надземната част на сградата. Изграждането на шлици може да се извърши чрез изрязване с бормашина или фреза, а при голяма дълбочина на основата на шлица може да се изпълни по метода „стена в почвата“.

Външното натоварване се предава на почвената основа по страничната повърхност на шлицовата основа, по основата и по основата на решетната плоча, ако има такава.

В случай на комбиниране на две или повече шлицови основи в една основа, почвената маса, затворена между стените, също се включва в работата, поради което натоварването се предава в равнина на нивото на долните краища на стените.

Носещата способност на такава основа зависи значително от разстоянието между стените. В този случай почвата, затворена между стените, самите стени и скарата заедно, могат да се разглеждат като бетонно-почвена основа върху естествена основа, чиято височина е равна на височината на стените. Ако някаква част от външното натоварване се предава от външните стени, това обстоятелство води до увеличаване на ширината на конвенционалната бетонно-почвена основа, която пренася натоварванията върху фундаментните почви.

Особено внимание трябва да се обърне на въпроса за прехвърляне на товара по страничната повърхност на изолирана основа с прорези. В работата се посочва, че шлицовите основи въз основа на носещата способност на фундаментните почви трябва да се изчисляват въз основа на израза N Fdlyk, (1.1) където: Fd е носимоспособността на фундаментните почви; y = 1,2, ако носещата способност на основата се определя от резултатите от полеви тестове в съответствие с GOST и y = 1,4, ако носещата способност се определя чрез изчисление; N е проектното натоварване, прехвърлено към основата, kN. Носещата способност на шлицова основа (SF) с правоъгълно напречно сечение, действаща върху централно аксиално натискно натоварване и лежаща върху свиваема основа, ако нейната странична повърхност пресича няколко успоредни слоя фундаментна почва, може да се определи по формулата: където : ус=1 - коефициент на състояние на основата; usg - коефициент на работни условия на паунда под основата на фундамента, приемащ стойност 1,0; 0,9; 0,4 при разработване на траншея суха с багерна кофа, при разработване на траншея с плоска кофа кофа суха или под глинен разтвор с отстраняване на утайката от дъното на изкопа и при разработване на траншея с плоска кофа под глина разтвор без отстраняване на утайката съответно от дъното на изкопа; R е изчисленото съпротивление на фунт под основата на фундамента (kPa), взето съгласно таблица № 3.1 (стр. 63); A - площ на фундаментната основа, (m); U - периметър на основата, (m); yct е коефициентът на работните условия на паунда по страничната повърхност на основата, приемащ стойност 0,8; 0,7 и 0,6 при бетониране на изкоп сух в глинести, глинести и при бетониране на изкоп под защитата на глинен разтвор съответно за всички почви или се определя експериментално; /I - изчисленото съпротивление на i-тия слой лира върху страничната повърхност на шлицовата основа, (kPa), взето съгласно таблица № 3.2 (стр. 63), но не повече от bOkPa; h\ е дебелината на i-тия паундов слой в контакт със страничната повърхност на основата на шлица, (m).

Подобни формули и таблици са дадени в документи, разработени в NIIOSP на име. Н. М. Герсеванова. Самата формула (1.2) изглежда убедителна и използването й е съвсем логично. От тази формула става ясно, че полезният товар, предаван от шлицовата основа към основата, е разделен на две части: първата част се предава през основата на основата, а втората през страничната повърхност. Специалната и нормативната литература предоставя данни за фракционното разпределение на носещата способност на шлицовите основи по тяхната основа и странична повърхност.

Компютърно моделиране на процеса на възникване и развитие на зони на пластична деформация в основата под дъното на шлицова основа

Връщайки се към разглеждането на фиг. 2.6 виждаме, че предложената техника дава адекватни резултати: изолиниите на нормалните az и осови напрежения на известно разстояние от изреза стават успоредни на дневната повърхност на почвения масив; съотношението на числените стойности на тези напрежения в съответните точки, приблизително, както трябва да бъде, е равно на стойността на коефициента на странично налягане на почвата (aJoz ", =0,75); изолиниите на тангенциалните напрежения tgx имат класическата форма на "пеперуда", техните числени стойности в точки, лежащи на оста на симетрия на проектната схема, са равни на нула.

Компютърно моделиране на процеса на възникване и развитие на зони на пластична деформация в основата под дъното на шлицова основа

Преди началото на проучването бяха прегледани многобройни литературни източници, по-специално произведения, и според представените в тях данни беше установено, че дълбочината на полагане на основите на прореза може да варира в диапазона от 2m h 43m, а най-много характеристичните стойности на съотношението на ширината на основата на прореза към дълбочината на нейното полагане са 2Mz = 0,03; 0,13; 0,27; 0,4.

Според данните, представени в първа глава на дисертацията, които се основават на резултатите от анализ на нормативна документация и литературни източници, якостните характеристики на кохезионната почва варират в следните граници: ъгъл на вътрешно триене p = kPa.

Отчитайки тези обстоятелства се оказва, че стойността на намаленото напрежение на свързаност, изчислена по формулата от - C(yhtg(p) \ варира в интервала ссв = .

За да може функцията за картографиране (2.5) да осигури математически модел на основата на основа с шлици с широк диапазон от числени стойности за съотношението на ширината на основата към нейната дълбочина 2b/h, ще използваме числени стойности на коефициентите на функцията за картографиране (2.6), дадени в таблица № 2.5.

Изчисленията за определяне на стойността на проектното съпротивление на основата на шлицова основа са извършени с помощта на компютърни програми ASV32 и „Стабилност. (Напрегнато-деформирано състояние)", разработена във Волгоградския щат

Зони на пластична деформация в основата на шлицова основа при зараждане (а), развитие (б) и в момента на достигане на максимално допустимото натоварване (закриване на максимално допустимото натоварване) (в) Университет по архитектура и строителство, за всички възможни комбинации от числени стойности на променливи проектни параметри 2b/h, osv и f. На фиг. 2.10 показва, като пример, области на пластични деформации в основата на шлицова основа по време на тяхното възникване, развитие и в момента на достигане на максимално допустимото натоварване (затваряне на максимално допустимото натоварване).

На фиг. 2.11 показва, като най-очевидни, графични зависимости от вида AZ=J, AZe.

Съгласно ограниченията, приети в глава I за промяна на числените стойности на променливите параметри на дизайна, за постигане на целта, поставена в дисертационния труд, е необходимо да се извършат 1024 изчислителни операции за определяне на размера на зоните на пластична деформация при основата на двуслотова основа.

Резултатът от тази глава трябва да бъде инженерен метод за изчисляване на носещата способност на хомогенна основа на двуслойна основа, разработена въз основа на резултатите от анализ на нейното напрегнато състояние и процеса на формиране и развитие на зони на пластична деформация в активната зона на основата.

По-долу на фиг. 3.3 3.5 са представени снимки на безразмерни изолинии (в части от y/g) на три компонента на напрежението az; ax и tzx в хомогенна основа от двуслойни фундаменти с различна ширина (2/ =0,8/g; 0,4/?; 0), имащи еднаква дълбочина, в момента на затваряне на зоните на пластична деформация, т.е. момент интензивността на външното равномерно разпределено натоварване на неговата максимално допустима стойност (или в момента на загуба на устойчивост на основата). Обърнете внимание, че в последния случай, при L=0 (виж Фиг. 3.2), основата с двоен шлиц се изражда в еднослотова основа (или просто основа с шлиц) с двойна ширина.

Експериментално определяне на първото критично натоварване за модела на шлицевата основа

Външните размери на формата са 30х30 см, а ширината е 3,4 см. Вътрешните размери са съответно 28х28 см и 2 см. Формата е изработена от плексиглас с дебелина 7 мм, а елементите й са закрепени с 13 метални болта. Вложките-щампи от органично стъкло, представляващи 105 модела шлицови основи, са изработени с височина 15 см, ширина 1,2 см и дебелина 2 см, т.е. последният размер е равен на дебелината на произвеждания модел. Моделите са оформени с променлива дълбочина на рязане, така че да може да се симулира шлицова основа с отношение на ширината й към дълбочината на фундиране 2Mz3=0,l; 0,15; 0,2; 0,25 и 0,3.

Частта от вложката-щампа, разположена над повърхността на модела, служи за поддържане на динамометър DOSM-3-1, който измерва големината на силата, предавана на основния модел, създадена от вертикално разположен винт.

Преди експеримента цялата вложка-печат беше внимателно смазана с технически вазелин, за да се елиминира влиянието на силите на триене.

Същността на експеримента беше следната.

От желатин-гел CS с тегловна концентрация на желатин, равна на 15%, 30% и 45%, бяха последователно произведени четири партиди от пет модела фундаментни основи с прорези (фиг. 4.2a), със съотношение на ширина 2&/A3=0. l;0,15; 0,2; и 0,3.

След това тези модели бяха заредени през вложката за печат с вертикален, равномерно разпределен товар, докато малки пукнатини започнаха да се виждат ясно в долните ръбове на вложката за печат - знак за началото на разрушаването (фиг. 4.4). Съответните стойности на натоварването бяха записани и взети като стойност, при която зоните на гранично състояние започват да се формират в материала на модела на основата на прореза, т.е. за стойността на първото критично натоварване.

Средната аритметична стойност от пет (за всяка партида от модели с еднаква стойност от 2b/h3) стойност q3 беше взета като резултат от експеримента за тази партида. Бяха получени пет такива експериментални стойности; те са представени в таблица № 4.2.

В същата таблица са показани стойностите на съответните натоварвания, получени въз основа на изчисления, извършени с помощта на компютърната програма „Стабилност. Напрегнато-деформирано състояние”, разработена във ВолгГАСУ. Имайте предвид, че всички изчисления са извършени с коефициент на странично налягане от паунд = 0,75, което е средната стойност за глинести почви.

Графична интерпретация на експериментални и теоретични данни под формата на зависимости като q3=f и метода на крайните елементи.

Сравнявайки областите на пластичните деформации, конструирани въз основа на резултатите от изчислението (фиг. 4.6) за момента на тяхното възникване, и OPD за този разглеждан случай, показан на фиг. 4.6c, виждаме тяхната практическа идентичност. opd- Фиг. 4.6. Области на пластична деформация в основата на модела на основата на прореза, конструирани от напрежения, изчислени с помощта на MTFKP (a; b) и с помощта на метода на крайните елементи (c)

Следователно може да се твърди, че получените експериментални данни съвпадат с данните, получени чрез изчисление, с достатъчна за инженерната практика степен на точност. Това дава основание да се смята, че инженерният метод за изчисляване на носещата способност на шлицова основа, разработен във VolgGASU, може да бъде препоръчан за практическа употреба.

1. Носещата способност на шлицова основа върху земята се определя от сумата от носещата способност на страничната повърхност и нейната основа. Първият член се определя от физико-механичните свойства на вграждащата почвена маса, хидрогеоложките условия на строителната площадка, геометричните размери на основата, физико-химичните свойства на бетона, степента на проникване на колоидната вода -циментов разтвор в повърхностните слоеве на почвата на склоновете на ямата (траншеята), технологията на изграждане на фундамента и др. Вторият термин зависи от формата и размера на подметката и FMSG. Следователно е възможно да се определи носещата способност по основата на основата въз основа на анализа на напрегнатото състояние на почвената маса с помощта на FEM и MTFKP, а носещата способност по страничната повърхност - чрез експериментални изследвания директно на строителна площадка.

2. Въз основа на методите на теорията на функциите на сложна променлива се получават графични зависимости и съответните аналитични приближения, които позволяват да се определи носещата способност по протежение на основата на шлицова основа за всички възможни комбинации от числени стойности на проектните параметри, използвани в дисертационния труд. Тези резултати формираха база данни на програма за компютърен калкулатор, която ви позволява да автоматизирате процеса на изчисляване на частта от носещата способност, която се приписва на основата на основата.

3. Разработено и патентовано е устройство, което позволява в реални инженерно-геоложки условия на конкретен строителен обект да се определят максималните стойности на специфичните сили на триене и адхезия, действащи върху страничната повърхност на монолитни основи, произведени без кофраж срещу почвата.

Изчисляваме напреженията, действащи по дължината на основата на основата, като използваме формули (4.1) – (4.3). Представяме изчисленията в табличен вид (Таблица 1).

В табл 1 γ f = 1,1 – коефициент на сигурност за натоварване спрямо тегло на стената;

γ f = 1,2 – същото, спрямо активния почвен натиск.

маса 1

Стандартна сила, kN	Проектна сила, kN	Рамо, m	Момент, kNm
G st = . . (6 – 1,5) . 24 = 175	Г ст = 1,1 . 175 = 192,5	0,1	- 19,3
G f = (1.5.3 -.24 = 103.3	G f= 1,1 . 103,3 = 113,6	0,05	+ 5,7
E ag = 267.8	E ag =1,2. 267,8 = 321,4	2,4	+ 771,3
E ср = 51,3	дА V = 1,2 . 51,3 = 61,6	1,15	- 73,9
д n = 18,5	д n = 1. 18,5 = 18,5	0,5	- 9,3

Линеен мащаб: 1 ¸…..

Скала за налягане: 1…..

Ориз. 9 Изграждане на Poncelet. Пример за изчисление

Изчисляваме моментите спрямо осите, минаващи през центъра на тежестта на фундаментната основа (точка O на фиг. 10). Резултати от активни и пасивни E nПрилагаме натиск върху стената на нивото на центъра на тежестта на диаграмите на интензитета на натиска. Тежестта на стената и основата е в центъра на тежестта на съответния елемент.

Рамената на силите могат да бъдат взети в мащаб според чертежа или намерени аналитично.

Сума от изчислените вертикални сили N 1 = 192,5 + 113,6 + 61,6 = 367,7 kN.

Сума от моментите на проектните сили М 1= - 19,3 + 5,7 + 771,3 – 73,9 - 9,3 = 674,5 kNm.

Площ и момент на съпротивление на основата на основата на стената съгласно формули (4.4) и (4.5)

А = б . 1 = 3 . 1 = 3 m2;

W = = 1,5 m 3.

p ср= = = 122,6 kPa;

р ma x = 572,3 kPa, р min =- 327,1 kPa.

Ориз. 10. Напречно сечение на стената, силите, действащи върху нея, и диаграма на напрежението по основата на основата

Диаграмите на напрежението по протежение на основата на стената са показани на фиг. 10.

Нека сравним намерените напрежения с изчисленото съпротивление:

p av = 122,6 < = 631,4 кПа;

p m ax = 572,3 < = 757,7 кПа;

р min =- 327,1 < 0

От трите условия последното не е изпълнено, т.е. Напреженията на опън действат по задния ръб на подметката, което не е позволено.

Изчисляване на устойчивостта на стената срещу преобръщане и изместване по основата на основата

Изчисляването на устойчивостта срещу преобръщане се извършва в съответствие с формула (4.7). Изчисляваме моментите на задържане и преобръщане в таблична форма (Таблица 2).

таблица 2

В табл 2 момента се изчисляват спрямо челната страна на основата на стената (точка O 1 на фиг. 10), γ f = 0,9 е коефициентът на безопасност за натоварването спрямо теглото на стената.

1,38 > = 0,73,

тези. условие (4.7.) не е изпълнено.

Изчисляването на устойчивостта на стената срещу срязване по протежение на основата на основата се извършва в съответствие с формула (4.8), като се използват данните

Сила на срязване r 1 = E ag – E p = 321,4 – 18,5 = 302,9 kN.

Задържаща сила z 1 = Ψ (G c t + G f + E aw) = 0,3 . (157,5 + 93 + 61,6) = 93,6 kN.

Тук Ψ = 0,3 е коефициентът на триене на зидарията върху земята (Таблица 8, Приложение 2):

3,24 > = 0,82,

тези. условие (4.8) не е изпълнено.

Проверка на позицията на резултата

Изчисляването на M II и N II се извършва по формула (4.9) с коефициенти на безопасност при натоварване = 1, като се използват данните от табл. 1.

Ексцентричност

e 0 = = = 1,68 м;

0,5 м;

3,36 > = 0,8

тези. и тази проверка не се извършва.

Извършените проверки показаха, че подпорната стена, дадена в заданието, не отговаря на повечето изисквания на строителните норми. Стената трябва да бъде преработена. Има няколко начина за постигане на съответствие с изискванията на стандартите:

Увеличете ширината на основата на стената;

Промяна на наклона и увеличаване на грапавостта на задната повърхност на стената;

Направете стената по-масивна;

Намалете активния натиск чрез замяна на засипката с почва с голям ъгъл на вътрешно триене и др.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Курсова работа

"Изчисляване на подпорна стена"

Обяснения за избор на задача

Учителят дава на ученика четирицифрен код на задачата.

Първото число показва опцията за размери на стената (Таблица 1).

Вторият е вариант на характеристиките на почвата за обратен насип (Таблица 2).

Третият е вариант на характеристиките на почвата, лежаща под основата на основата (Таблица 3).

Четвъртият вариант е равномерно разпределено натоварване върху повърхността на запълването (Таблица 4).

Например, на студент е даден код 1234. Това означава, че студентът, според табл. 1 отнема = 1 m; b = 3 m и т.н.; според табл 2 γ сс = 19 ; φ = 29 градуса и т.н.; според табл 3 почва – едър пясък, γ сс = 19,8; ω = 0,1 и т.н.; според табл 4 q = 50 kPa.

На фиг. Фигура 11 показва напречното сечение на подпорната стена с буквени обозначения на размерите, чиито стойности трябва да бъдат взети от таблицата. 1.

Ориз. 11. Напречно сечение на подпорна стена

Изходни данни за курсова работа

маса 1

Размери на стените

Име	Наименования	Измерение	Настроики

Горна ширина		м		1,2	1,4	1,6	0,8	1,0	1,2	1,4	1,4	1,6
Широчина на подметката	b	м				5,5	2,5	3,5	4,5	5,5	3,5	4,5
Височина	н	м
Дълбочина на полагане	д	м	1,5		2,5		1,5		2,5		1,5
Заден наклон	ε	градушка							- 2	- 4	-6	-8

Характеристики на почвата за обратен насип

таблица 2

Име

Наименования

Измерение

Настроики

Специфично тегло

γ зас

kN/m 3

Ъгъл на вътрешно триене

градушка

Ъгъл на триене на почвата срещу задната страна на стената

градушка

Наклон на повърхността на обратния насип

градушка

- 2

- 4

- 6

- 8

- 10

Характеристики на почвата под основата на основата на стената

Таблица 3

Име	Наименования	Измерение	Настроики

Грундиране	-	-	фин пясък	едър пясък	пясъчна глинеста почва	глинеста почва	глина
Специфично тегло	γ	kN/m 3	18,5	19,2	19,8	19,0	20,2	20,1	18,3	21,4	21,0	21,8
Влажност		-	0,2	0,23	0,1	0,19	0,2	0,2	0,45	0,16		0,14
Относително тегло на твърдите частици	γs	kN/m 3	26,4	26,6	26,8	26,5	26,7	26,8	26,0	27,3	27,5	27,6
Провлачване		-	-	-	-	-	0,24	0,24	0,54	0,24	0,33	0,34
Ограничение на търкаляне		-	-	-	-	-	0,19	0,19	0,38	0,14	0,15	0,16

Таблица 4

Задачата съдържа само тези изходни данни, които отговарят на кода, получен от учителя.

Подпорната стена се изчертава в мащаб в съответствие с посочените размери.

Заданието за проектиране на подпорна стена не замества заглавната страница на курсовата работа.

Примерен дизайн

Държавна образователна институция за висше професионално образование

Нека разгледаме като пример изчисляването на ексцентрично натоварена свободностояща основа (вижте диаграмата с основните приети обозначения).

Всички сили, действащи по ръба на основата, се свеждат до три компонента в равнината на основата на основата N, T, M.

Изчислителните действия се извършват в следната последователност:

1. Определяме компонентите N, T, M, които в най-общ случай могат да бъдат записани като:

2. След като определихме размерите на основата, както за централно натоварена основа - (I приближение), и знаейки нейната площ - A, намираме нейните ръбови напрежения P max, min. (Приемаме, че основата е стабилна на срязване).

От съпротивлението на материалите за конструкции, изпитващи компресия с огъване, е известно, че:

За правоъгълна основа подметката може да бъде написана:

След това, замествайки приетото обозначение във формулата за якост на силата, получаваме:

Където ℓ е по-големият размер на основата (страната на основата, в равнината на която действа моментът).

- въз основа на изчислителните данни не е трудно да се изградят диаграми на контактните напрежения под основата на основата, които най-общо са представени на диаграмата.

Според SNiP са въведени ограничения върху стойностите на крайните напрежения:

P min / P max ≥ 0,25 - при наличие на товар от кран.
P min / P max ≥ 0 - за всички основи, т.е. откъсването на подметката е неприемливо.

В графична форма, тези ограничения на напрежението под основата на ексцентрично натоварена основа (1, 2) не позволяват използването на последните две диаграми на контактните напрежения, показани на диаграмата. В такива случаи е необходимо преизчисляване на основата с промяна на нейните размери.

Трябва да се отбележи, че R се определя въз основа на състоянието на развитие на зони на пластична деформация от двете страни на основата, докато при наличие на ексцентричност (e) ще се образуват пластични деформации от едната страна. Следователно се въвежда трето ограничение:

P max ≤1,2R - докато P av ≤ R.

Ако основата на основата е откъсната, т.е. Р мин< 0, то такие условия работы основания не допустимы (см. нижний рисунок). В этом случае рекомендуется уменьшить эксцентриситет методом проектирования несимметричного фундамента (смещение подошвы фундамента).

Раздели

Постоянен адрес на тази глава: website/learning/basesandfoundations/Open.aspx?id=Chapter3

Където b- безразмерен коефициент равен на 0,8;

szp,i азслой почва от натиск по протежение на основата на основата pII, равно на половината от сумата на посочените напрежения в горната част зи- 1 и отдолу зи

szу,i- средна стойност на вертикалното нормално напрежение в азти слой почва от собственото си тегло, избран при изкопаване на фундаментна яма, равен на половината от сумата на посочените напрежения на върха зи- 1 и отдолу зиграниците на слоя, вертикално преминаващи през центъра на основата на основата;

здрастиИ Еi- съответно дебелина и модул на деформация аз-ти слой почва;

Еей- модул на деформация аз-ти слой почва по клона на вторичното натоварване (при липса на данни е позволено да се вземе равно Еей= = 5Еi);

н- броя на слоевете, на които е разделена компресируемата дебелина на основата.

В този случай разпределението на вертикалните нормални напрежения по дълбочината на основата се взема в съответствие с диаграмата, показана на фигура 15.

zот основата на основата: szpИ szу,i– вертикално минаваща през центъра на основата на основата, и szp,° С– вертикално преминаваща през ъгловата точка на правоъгълна основа, определена по формулите:

Където а- коефициент, взет съгласно таблица 17 в зависимост от формата на фундаментната основа, аспектното съотношение на правоъгълната основа и относителната дълбочина, равна на: х (х=2z/b– при определяне szpИ х=z/b– при определяне szp,s);

pII- средно налягане под основата на основата;

szg,0 - на нивото на основата на основата (при планиране се взема рязане szg, 0 = д, при липса на планиране и планиране с постелки szg, 0 = = дн, Където - специфично тегло на почвата, разположена над основата, дИ дн– показано на фигура 15).

Вертикално напрежение от собственото тегло на почвата szg zот основата на основата, определена по формулата

(35)

където е специфичното тегло на почвата, разположена над основата на основата (виж точка 3.2);

дн- дълбочина на фундиране от естествена маркировка (виж фигура 15);

gIIiИ здрасти- съответно специфично тегло и дебелина азти слой почва.

Специфичното тегло на почвите, разположени под нивото на подпочвените води, но над водната повърхност, трябва да се вземе предвид тегловния ефект на водата съгласно формула (11).

При определяне szgвъв водоустойчивия слой трябва да се вземе предвид налягането на водния стълб, разположен над разглежданата дълбочина (виж параграф 3.6).

Долната граница на свиваемата дебелина на основата се взема на дълбочина z= Hc, където условието е изпълнено szр = к× szg(Тук szр– допълнително вертикално напрежение на вертикална дълбочина, минаваща през центъра на фундаментната основа; szg– вертикално напрежение от собственото тегло на почвата), където к= 0,2 за основи с b£5 милиона и к= 0,5 за основи с b> 20 m (при междинни стойности копределен чрез интерполация).

Допълнителни вертикални напрежения szp,d, kPa, на дълбочина zот основата на основата по вертикална линия, минаваща през центъра на основата на въпросната основа от натиска по основата на съседната основа се определят чрез алгебричното сумиране на напреженията szp,cj, kPa, в ъгловите точки на фиктивни основи (Фигура 16) съгласно формулата

С непрекъснато, равномерно разпределено натоварване върху повърхността на земята с интензитет р, стойност на kPa (например от теглото на изравнителния насип). szp,nfсъгласно формула (36) за произволна дълбочина zопределена по формулата szp,nf = szp + р.

Пример 3.Определете слягането на свободно стояща плитка основа. Инженерногеоложкият разрез е показан на фигура 17. Размери на фундамента: вис hf= 3 m; подметка b´ л= 3´3,6 m. Натиск по основата на фундамента pII= 173,2 kPa. Характеристики на почвата:

Слой - gII 1 = 19 kN/m3; д= 9000 kPa;

Слой - gII 2 = 19,6 kN/m3; gs= 26,6 kN/m3; д = 0,661; д= 14000 kPa;

Слой - gII 3 = 19,1 kN/m3; д= 18000 kPa.

Решение.Слягането на свободностояща плитка основа се определя по формула (31).

защото дълбочината на основата е по-малка от 5 m, вторият член във формулата не се взема предвид.

С ширината на фундаментната основа b£ 5 m и липсата на почвени слоеве с д < 5 МПа суммирование проводится до тех пор, пока szрняма да стане по-малко от 0,2× szg.

Фундаментът пресича само един слой почва - пясъчна глина (Фигура 17), поради което средната изчислена стойност на специфичното тегло на почвите, лежащи над основата, също е равна на действителното специфично тегло на пясъчната глина 19 kN/m3.

Намираме szg, 0 = дн= 19 × 3,1 = 58,9 kPa; ч= л/б= 3,6/3 =1,2; 0,4× b= 0,4 × 3 = 1,2 m, разделете основата на слоеве с дебелина не повече от 0,4 × b.Дебелината на почвените слоеве, разположени под основата на основата, позволява основата да бъде разделена на слоеве с дебелина 1,2 m.

Вертикални напрежения в дълбочина zот основата на основата szpИ szуопределя се по формули (32) и (33).

Коефициент анамираме чрез интерполация съгласно таблица 17, в зависимост от аспектното съотношение на правоъгълната основа чи относителна дълбочина, равна на х=2z/b.

Вертикално напрежение от собственото тегло на почвата szgна границата на пласт, разположен на дълб zот основата на основата, определена по формула (35).

За тинестия пясък, разположен под нивото на подпочвените води, при определяне на специфичното тегло вземаме предвид тегловния ефект на водата

Изчисленията на слягането са обобщени в Таблица 18. Параметрите, които определят границата на свиваемите слоеве, са показани с получер курсив в долния ред на таблицата.

Изчислителната схема за определяне на слягането на основата е показана на фигура 17 (диаграма szуне е показано на фигурата).

Таблица 18

№ ige	z, m	х	а	ч,м	szp, kPa	szg, kPa	g11, kN/m3	szg, kPa	0,2szg, kPa	kPa	kPa	д, kPa	м
			1,000		173,2	58,9		58,9	11,8	114,31
1,2	0,8	0,824	1,2	142,7	48,53		81,7	16,3	94,19	104,3		0,0139
2,4	1,6	0,491	1,2	84,96	28,89		104,5	20,9	56,07	75,1		0,0100
	3,6	2,4	0,291	1,2	50,40	17,14	9,99	116,5	23,3	33,26	44,7		0,0038
4,8	3,2	0,185	1,2	32,04	10,9	9,99	128,5	25,7	21,15	27,2		0,0023
		0,127	1,2	21,91	7,45	9,99	140,5	28,1	14,46	17,8		0,0015
												С	0,0316

Основното селище е С= 0,8×0,0316 = 0,025 m.

Определяне на напреженията в почвените масиви

Напреженията в почвените масиви, които служат като основа, среда или материал за конструкцията, възникват под въздействието на външни натоварвания и собственото тегло на почвата.

Основни задачи за изчисляване на напрежението:

Разпределението на напреженията по основата на основите и конструкциите, както и по повърхността на взаимодействие на конструкциите с почвените маси, често наричани контактни напрежения;

Разпределение на напреженията в почвената маса вследствие на действие локално натоварване, съответстващи на контактните напрежения;

Разпределение на напреженията в почвен масив поради действието на собственото тегло, често наричано естествено налягане.

3.1. Определяне на контактните напрежения по основата на конструкцията

Когато основите и конструкциите взаимодействат с почвите, върху контактната повърхност се появяват основи. контактен стрес.

Характерът на разпределението на контактните напрежения зависи от твърдостта, формата и размера на основата или конструкцията и от твърдостта (съответствието) на фундаментните почви.

3.1.1 Класификация на основите и конструкциите по твърдост

Има три случая, които отразяват способността на конструкцията и основата да се деформират съвместно:

Абсолютно твърди конструкции, когато деформируемостта на конструкцията е незначителна в сравнение с деформируемостта на основата и при определяне на контактните напрежения конструкцията може да се счита за недеформируема;

Абсолютно гъвкави конструкции, когато деформируемостта на конструкцията е толкова голяма, че тя свободно следва деформациите на основата;

Конструкции с ограничена коравина, когато деформируемостта на конструкцията е съизмерима с деформируемостта на основата; в този случай те се деформират заедно, което води до преразпределение на контактните напрежения.

Критерий за оценка на твърдостта на конструкцията може да бъде показателят за гъвкавост според М. И. Горбунов-Посадов

Където И - деформационни модули на основната почва и строителния материал; И – дължина и дебелина на конструкцията.

3.1.2. Модел на локални еластични деформации и еластично полупространство

При определяне на контактните напрежения важна роля играе изборът на изчислителен модел на основата и методът за решаване на проблема с контакта. Следните модели на фундаменти са най-разпространени в инженерната практика:

Модел на еластични деформации;

Еластичен полупространствен модел.

Модел на локални еластични деформации.

Според този модел, реактивното напрежение във всяка точка на контактната повърхност е право пропорционално на слягането на основната повърхност в същата точка и няма слягане на основната повърхност извън размерите на основата (фиг. 3.1. а.):

Където – коефициент на пропорционалност¸ често наричан коефициент на легло, Pa/m.

Еластичен полупространствен модел.

В този случай повърхността на почвата се утаява както в зоната на натоварване, така и извън нея, а кривината на деформацията зависи от механичните свойства на почвата и дебелината на свиваемата дебелина в основата (фиг. 3.1.b.):

където е основният коефициент на коравина, – координата на повърхностната точка, в която се определя населеното място; - координата на точката на прилагане на силата ; – интеграционна константа.

3.1.3. Влиянието на твърдостта на основата върху разпределението на контактните напрежения

Теоретично, диаграмата на контактните напрежения под твърда основа има вид на седло с безкрайно големи стойности на напрежението в краищата. Въпреки това, поради пластични деформации на почвата, в действителност контактните напрежения се характеризират с по-плоска крива и на ръба на основата достигат стойности, съответстващи на максималната носимоспособност на почвата (пунктирана крива на фиг. 3.2 .a.)

Промяната в индекса на гъвкавост значително влияе върху промяната в характера на диаграмата на контактното напрежение. На фиг. 3.2.б. представени са контактни диаграми за случай на равнинна задача, когато индексът на гъвкавост t се променя от 0 (абсолютно твърда основа) до 5.

3.2. Разпределение на напреженията в почвените основи поради собственото тегло на почвата

Вертикалните напрежения от собственото тегло на почвата на дълбочина z от повърхността се определят по формулата:

и диаграмата на естествените напрежения ще изглежда като триъгълник (фиг. 3.3.a)

В случай на хетерогенно легло с хоризонтални слоеве, тази диаграма вече ще бъде ограничена от прекъснатата линия Oabv, където наклонът на всеки сегмент в рамките на дебелината на слоя се определя от стойността на специфичното тегло на почвата на този слой (фиг. 3.3.б).

Хетерогенността на леглата може да бъде причинена не само от наличието на слоеве с различни характеристики, но и от наличието на нива на подпочвените води в дебелината на почвата (WL на фиг. 3.3.c). В този случай трябва да се вземе предвид намаляването на специфичното тегло на почвата поради суспендирания ефект на водата върху минералните частици:

където е специфичното тегло на почвата в суспензия; - специфично тегло на почвените частици; - специфично тегло на водата, взето равно на 10 kN/m3; – коефициент на порьозност на почвата.

3. 3. Определяне на напреженията в почвен масив от действието на локално натоварване върху повърхността му

Разпределението на напреженията в основата зависи от формата на основата в план. В строителството най-разпространени са лентовите, правоъгълни и кръгли фундаменти. По този начин основното практическо значение е изчисляването на напреженията за случаите на равнинни, пространствени и осесиметрични задачи.

Напреженията в основата се определят по методите на теорията на еластичността. В този случай основата се разглежда като еластично полупространство, безкрайно простиращо се във всички посоки от хоризонталната натоварваща повърхност.

3.3.1. Проблемът за действието на вертикална концентрирана сила

Решението на проблема за действието на вертикална концентрирана сила, приложена към повърхността на еластично полупространство, получено през 1885 г. от J. Boussinesq, дава възможност да се определят всички компоненти на напрежението и деформацията във всяка точка на полупространството пространство поради действието на силата (фиг. 3.4.а).

Вертикалните напрежения се определят по формулата:

Използвайки принципа на суперпозицията, можем да определим стойността на вертикалното напрежение на натиск в точката под действието на няколко концентрирани сили, приложени върху повърхността (фиг. 3.4.b):

През 1892 г. Flamand получава решение за вертикална концентрирана сила при условията на равнинна задача (фиг. 3.4.c):

; ; , където (3.8)

Познавайки закона за разпределение на натоварването върху повърхността в рамките на контура на натоварване, е възможно чрез интегриране на израз (3.6) в рамките на този контур да се определят стойностите на напрежението във всяка точка на основата за случай на осесиметрично и пространствено натоварване ( Фиг. 3.5), а чрез интегриране на израза (3.8) - за случая на плосък товар.

3.3.2. Плосък проблем. Действие на равномерно разпределен товар

Схема за изчисляване на напреженията в основата в случай на равнинна задача под действието на равномерно разпределено натоварване на интензивност показано на фиг. 3.6.а.

Точните изрази за определяне на компонентите на напрежението във всяка точка на еластичното полупространство са получени от Г.В.Колосов под формата:

където са коефициенти на влияние в зависимост от безразмерните параметри и ; и – координатни точки, в които се определят напреженията; – ширина на товарната лента.

На фиг. 3.7. a-c са показани под формата на изолинии, разпределението на напрежението в почвената маса за случай на плосък проблем.

В някои случаи, когато се анализира напрегнатото състояние на основа, е по-удобно да се използват главни напрежения. Тогава стойностите на главните напрежения във всяка точка на еластичното полупространство под действието на равномерно разпределено натоварване на лентата могат да бъдат определени с помощта на формулите на I. H. Mitchell:

където е ъгълът на видимост, образуван от лъчите, излизащи от дадена точка към ръбовете на натоварената лента (фиг. 3.6.б).

3.3.3. Пространствена задача. Действие на равномерно разпределен товар

През 1935 г. А. Лав получава стойностите на вертикалните напрежения на натиск във всяка точка на основата от действието на натоварване с интензитет , равномерно разпределени върху площта на правоъгълник с размер.

Практически интерес представляват компонентите на напрежението, свързани с вертикалата, прекарана през ъгловата точка този правоъгълник, и действащ вертикално, минаващ през неговия център (фиг. 3.8.).

Използвайки коефициенти на влияние, можем да запишем:

където - и - са съответно коефициенти на влияние за ъглови и централни напрежения, в зависимост от аспектното съотношение на натоварения правоъгълник и относителната дълбочина на точката, в която се определят напреженията.

Има определена връзка между стойностите и.

Тогава се оказва удобно формулите (3.11) да се изразят чрез общия коефициент на влияние и да се запишат във формата:

Коефициентът зависи от безразмерните параметри и: , (при определяне на ъгловото напрежение), (при определяне на напрежението под центъра на правоъгълника).

3.3.4. Метод на ъгловата точка

Методът на ъгловата точка ви позволява да определите напреженията на натиск в основата по вертикална линия, минаваща през всяка точка на повърхността. Има три възможни решения (фиг. 3.9.).

Нека вертикалата минава през точката , лежащ на контура на правоъгълника. Разделяйки този правоъгълник на две, така че точката Мбеше ъгловото напрежение за всеки от тях, напреженията могат да бъдат представени като сбор от ъгловите напрежения на правоъгълници I и II, т.е.

Ако точката лежи вътре в контура на правоъгълника, тогава той трябва да бъде разделен на четири части, така че тази точка да е ъгловата точка за всеки съставен правоъгълник. Тогава:

И накрая, ако точката лежи извън контура на заредения правоъгълник, тогава той трябва да бъде завършен така, че тази точка отново да се окаже ъглова точка.

3.3.5. Влияние на формата и площта на основата в план

На фиг. 3.10. Построени са диаграми на нормалните напрежения по вертикалната ос, минаваща през центъра на квадратната основа при (крива 1), лентова основа (крива 2), а също и с ширина (крива 3).

В случай на пространствен проблем (крива 1), напреженията намаляват с дълбочина много по-бързо, отколкото при равнинен проблем (крива 2). Увеличаването на ширината и следователно площта на основата (крива 3) води до още по-бавно отслабване на напреженията с дълбочина.

Не е възможно да се определи действителното напрегнато състояние на фундаментните почви с помощта на съвременни методи за изследване. В повечето случаи те са ограничени до изчисляване на вертикални напрежения, произтичащи от теглото на горните слоеве почва. Диаграмата на тези напрежения по дълбочината на хомогенен почвен слой ще изглежда като триъгълник. При слоесто легло диаграмата е ограничена от прекъсната линия, както е показано на фиг. 9 (ред отдолу).

На дълбочина z вертикалното напрежение ще бъде равно на:

където γ0i е обемното тегло на почвата на i-тия слой в t/m3; hi е дебелината на i-тия слой в m; n е броят на хетерогенните слоеве по обемно тегло в рамките на разглежданата дълбочина z. Обемното тегло на пропускливите почви, разположени под нивото на подземните води, се взема, като се вземе предвид тегловният ефект на водата:

тук γу е специфичното тегло на твърдите почвени частици в t/m3; ε е коефициентът на порьозност на естествената почва.

При монолитни, практически водоустойчиви глини и глини, в случаите, когато те са подложени от слой пропусклива почва, която има подземни води с пиезометрично ниво под нивото на подземните води на горните слоеве, тегловният ефект на водата не се взема предвид. Ако в почвената постеля, показана на фиг. 9, четвъртият слой беше монолитна плътна глина и в подлежащия водоносен хоризонт подземните води ще имат пиезометрично ниво под нивото на подземните води на горния слой, тогава повърхността на глинестия слой ще бъде водоносен хоризонт, получаващ натиск от водния слой. В този случай диаграмата на вертикалните напрежения ще бъде представена с прекъсната линия abcdmn, както е показано на фиг. 9 пунктирана линия.

Трябва да се отбележи, че под въздействието на напрежения от собственото тегло на естествената почва, деформациите на основата (с изключение на прясно излятите насипи) се считат за отдавна изчезнали. При голяма дебелина на водонаситени, силно свиваеми почви, които проявяват пълзене, понякога трябва да се съобразявате с непълна филтрационна консолидация и пълзеща консолидация. В този случай натоварването от насипа не може да се счита за натоварване от собственото тегло на почвата.

Основното условие, което трябва да се спазва при проектирането на основите, е:

където: P - средно налягане под основата на основата на приетите размери

където: - проектно натоварване на ръба на фундамента в дадено сечение, kN/m;

Тегло на основата на 1 текущ метър, kN/m;

Тегло на почвата върху фундаментните первази, kN/m;

b - ширина на фундаментната основа, m;

R - изчислено съпротивление на почвата под основата на основата, kPa

където: - тегло на плочата за 1p. m., kN/m;

Тегло на фундаментни блокове на 1 текущ метър, kN/m;

Тегло на тухлена зидария на 1 линеен метър, kN/m;

където: - тегло на почвата на 1 перваза (без бетон), kN/m;

Тегло на почвата на 2-ри перваз (с бетон), kN/m;

където: - ширина на почвата на перваза, m;

Височина на почвата на перваза, m;

g"II - средна стойност на специфичното тегло на почвата, разположена над основата на основата;

където gсf =22 kN/m.

Раздел 1 -1

n"g= n""g=0,6 1 0,62 16,7+0,6 0,08 1 22=7,2684 kN/m

349,52 kPa< 365,163 кПа, проходит по напряжениям - принимаем.

Раздел 2 -2

n"g=0,75 1 1,1 16,7=13,78 kN/m

n""g=0,75 1 0,62 16,7+0,75 0,08 1 22=9,0855 kN/m

272,888 kPa< 362,437 кПа, проходит по напряжениям - принимаем.

Раздел 3 -3

n"g=0,25 1 1,1 16,7=4,5925 kN/m

n""g=0,25 1 0,62 16,7+0,25 0,08 1 22=3,0285 kN/m

307,2028 kPa< 347,0977 кПа, проходит по напряжениям - принимаем.

Раздел 4-4

n"g= n""g=0,2 1 0,62 16,7+0,2 0,08 1 22=2,4228 kN/m

352,7268 kPa< 462,89 кПа, проходит по напряжениям - принимаем.

Раздел 5 -5

n"g=0,4 1 1,1 16,7= 7,348 kN/m

n""g=0,4 1 0,62 16,7+0,4 0,08 1 22=4,8456 kN/m

335,29 kPa< 359,0549 кПа, проходит по напряжениям - принимаем.

Раздел 6-6

n"g= n""g=0,2 1 0,62 16,7+0,2 0,08 1 22=2,43 kN/m

275,2525 kPa< 352,95кПа, проходит по напряжениям - принимаем.

ОПРЕДЕЛЯНЕ НА СЛЕДВАНЕТО НА ПОЧВЕНИТЕ ФОНДАТИ ПО ОБОБЩЕН МЕТОД СЛОЙ ПО СЛОЙ

Считаме за най-натоварен участък 2-2.

1. Дебелината на почвата под основата на основата до дълбочина най-малко 4b = 4 · 1,6 = 6,4 m се разделя на елементарни слоеве с дебелина не повече

hi = 0,4 b = 0,4·1,6=0,64 m.

2. Определете разстоянието от основата на основата до горната граница на всеки елементарен слой zi (m).
3. Определете напреженията от собственото тегло на почвата, действащи на нивото на основата на основата:

4. Определете напрежението от собственото тегло на почвата на долната граница на всеки елементарен слой, като използвате формулата:

5. Определете напрежението от собственото тегло на почвата на границата на основните слоеве:

6. Изграждаме диаграми на напрежение от собственото тегло на почвата вляво от оста на основата на границата на основните слоеве - .
7. Определяме допълнителни напрежения на натиск на горната граница на всеки елементарен слой от конструкцията

където: p0 - допълнително налягане на нивото на основата на основата

където: p - средно действително налягане под основата на фундамента;

I - коефициент (Таблица 5.1 [1]),

където: - характеризира формата и размерите на фундаментната основа,

r - относителна дълбочина, .

8. Изграждаме диаграми на допълнителни напрежения.

9. Определете долната граница на свиваемата дебелина на почвената основа. Точката на пресичане на диаграмите и се приема като долна граница на свиваемата дебелина на почвената основа.

За да направим това, изграждаме диаграма вдясно от оста z. Hc= m

10. Определете средното напрежение в елементарни слоеве от натоварването на конструкцията: