Determinarea tensiunilor care acționează de-a lungul bazei fundației. Stresul vertical din greutatea proprie a solului la nivelul bazei de fundație Influența formei și suprafeței fundației în plan

480 de ruble. | 150 UAH | 7,5 USD ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Disertație - 480 RUR, livrare 10 minute, non-stop, șapte zile pe săptămână și sărbători

Ivanov, Anton Andreevici. Evaluarea capacității portante a fundațiilor fundațiilor cu fante pe baza unei analize a stării solicitate a masei solului și a datelor experimentale: teză... Candidat la științe tehnice: 23.05.02 / Ivanov Anton Andreevici; [Locul de protecție: Volgogr. stat arhitectural-construcţii. Universitatea].- Volgograd, 2013.- 164 p.: ill. RSL OD, 61 14-5/653

Introducere

Parametri de proiectare variabili .

Formularea scopurilor și stabilirea obiectivelor

Determinarea intervalelor de modificare a valorilor numerice ale parametrilor variabili de proiectare utilizați la calcularea capacității portante a fundațiilor fundațiilor cu fante

Enunțarea problemei capacității portante a unei fundații cu fante 12

Capitolul II. Calculul capacității portante a unei fundații fante pe baza unei analize a stării solicitate a solului de la baza bazei acestuia folosind metoda potențialelor complexe și a datelor experimentale 27

2.1. Câteva informații despre metoda potențialelor complexe. Funcția de afișare 27

2.2. Determinarea coeficienților de afișare

funcții 33

2.3. 48

2.4. Metoda de inginerie pentru calcularea capacității portante a bazei unei fundații cu fante 60

Concluzii la capitolul II 65

Capitolul III. Determinarea capacității portante a unei baze omogene a unei fundații cu două fante

3.1. Instrumente de cercetare matematică, descriere și caracteristici ale modelului mecanic și matematic și schemelor de calcul cu elemente finite pentru modelarea computerizată a procesului de formare și dezvoltare a zonelor de deformare plastică 67

3.2. Analiza stării de tensiune a unei baze omogene a unei fundații cu două fante

3.3. Analiza procesului de dezvoltare a zonelor de deformare plastică într-o bază omogenă a unei fundații cu două fante 77

3.4. Metoda de inginerie pentru calcularea capacității portante a unei baze omogene a unei fundații cu două fante 83

Concluzii la capitolul III 96

Capitolul IV. Studii experimentale ale procesului de generare a zonelor de deformare plastică la baza unei fundații cu fante folosind modele din materiale echivalente 98

4.1. Cerințe pentru material echivalent și determinarea proprietăților sale fizice și mecanice 99

4.2. Determinarea experimentală a primei sarcini critice pentru modelul de fundație a fantei 103

Constatări cheie 114

Lista literaturii folosite

Introducere în lucrare

Relevanța temei disertației. Capacitatea portantă a bazei unei fundații cu fante constă în capacitatea portantă de-a lungul bazei și de-a lungul suprafeței sale laterale. Pe lângă forțele de rezistență cauzate de frecarea internă și aderența solului, de-a lungul suprafeței laterale și de-a lungul bazei fundației acționează forțe de rezistență suplimentare, care decurg din: pătrunderea mortarului de ciment apă-coloidal adânc în sol și a acestuia. întărirea ulterioară cu formarea unui strat subțire de sol-ciment cu legături cristaline; expansiunea betonului care conține ciment Portland expansiv în timpul întăririi. Necesitatea de a lua în considerare aceste forțe face necesară îmbunătățirea metodelor de calcul a capacității portante a fundațiilor cu fante. relevante .

Scopul cercetării disertației formulat astfel:

Dezvoltarea unei metode de inginerie pentru calcularea capacității portante a unei fundații cu fante, bazată pe o analiză a stării solicitate a masei solului folosind metodele teoriei funcțiilor variabile și elementelor finite complexe și determinarea experimentală a forțelor totale de frecare și aderență între suprafața laterală a fundației și masa de sol înconjurătoare direct pe șantier în condiții inginerești-geologice reale .

Pentru a atinge acest obiectiv, este necesar să rezolvați următoarele sarcini:

Efectuați o analiză a metodelor existente pentru calcularea capacității portante a bazei fundațiilor cu fante și a literaturii tehnice, pe baza căreia să se determine intervalele de modificare a parametrilor variabili de proiectare pentru efectuarea unui experiment numeric.

Elaborați un model mecanic și matematic și determinați valorile numerice ale coeficienților funcției de mapare care asigură maparea conformă a unui semiplan cu o decupare la valori predeterminate ale raportului dintre lățimea bazei sale și adâncimea ( 2b/h).

Efectuați o simulare pe computer a procesului de formare și dezvoltare a zonelor de deformare plastică sub fundul unei fundații fante, pe baza căreia se obține dependențe grafice și aproximări analitice ale acestora care să permită determinarea valorii proiectului rezistenta si sarcina maxima admisa, cu conditia sa se ia in considerare doar baza fundatiei. Dezvoltați un program de calculator pentru a automatiza acest proces.

Să elaboreze și să obțină un titlu de titlu pentru un model de utilitate al unui dispozitiv pentru a determina în teren forțele totale de frecare și aderență care acționează de-a lungul „suprafaței laterale a unei fundații fante – masiv de sol” de contact.

Să elaboreze un model mecanic și matematic și să efectueze modelarea computerizată a procesului de transformare a stării de efort și de formare și dezvoltare a zonelor de deformare plastică la baza a două fundații cu fante folosind metoda elementelor finite. Obține dependențe grafice și analitice ale dimensiunilor OPD de proprietățile fizice și mecanice ale solului, dimensiunile fundației și intensitatea influenței externe. Să propună o metodă de inginerie pentru calcularea capacității portante a două fundații cu fante, formalizând-o într-un program de calculator - un calculator.

Efectuați studii experimentale ale procesului de formare și dezvoltare a zonelor de deformare plastică sub baza unei fundații cu fante și comparați rezultatele obținute cu rezultatele studiilor analitice.

Pentru a implementa rezultatele cercetării disertației în practica construcțiilor.

Fiabilitatea rezultatelor cercetarea disertației, concluziile și recomandările sale sunt justificate:

Ipoteze de lucru bazate pe principiile fundamentale ale teoriei liniare a elasticității (metode ale teoriei funcțiilor unei variabile complexe și elemente finite), teoria plasticității, geologia ingineriei, știința solului și mecanica solului;

Utilizarea programelor informatice verificate inregistrate in registrul software de stat ca instrumente de cercetare teoretica;

Convergența satisfăcătoare a rezultatelor experimentelor de determinare a sarcinilor critice pentru modelele de fundații ale fundațiilor fante din materiale echivalente cu rezultatele calculelor comparative ale maselor reale de sol cu valori adecvate ale coeficientului de presiune laterală a solului cu comportamentul acestor obiecte din natură.

Brevet RF pentru model de utilitate.

Noutatea științifică a lucrării de disertație este asta

Modelele de transformare a câmpurilor de stres și apariția procesului de origine și dezvoltare a zonelor de deformare plastică sub talpă și de-a lungul contactului „suprafața laterală a fundației fante - sol” în timpul încărcării fundației până la realizarea au fost stabilite și studiate sarcinile critice;

Dependențele grafice ale dimensiunilor (adâncimea de dezvoltare sub bază și în sus de-a lungul contactului fundație-sol) ale zonelor de deformare plastică de intensitatea influenței externe au fost construite pentru toate valorile numerice ale parametrilor variabili de proiectare considerați în disertație pentru o fundație cu dublă fante; aproximările analitice ale acestor dependențe au format o bază de date a unui program de calculator pentru calcularea capacității portante a unei fundații cu două fante;

Pentru a determina capacitatea portantă a fundului unei fundații cu fante, au fost utilizate metode ale teoriei funcțiilor unei variabile complexe, care au făcut posibilă excluderea completă a suprafeței laterale a fundației cu fante;

Pentru a determina capacitatea portantă a suprafeței laterale a unei fundații cu fante, a fost dezvoltat și patentat un model de utilitate al unui dispozitiv pentru determinarea forțelor totale de frecare și aderență care apar la contactul „suprafața laterală a unei fundații fante - sol” la turnarea betonului. fara cofraj;

A fost dezvoltată o metodă de inginerie pentru calcularea capacității portante a bazei unei fundații fante, bazată pe utilizarea unui dispozitiv patentat și a unui program de calculator pentru calcularea capacității portante a bazei unei fundații fante;

Semnificația practică a lucrării . Lucrarea de disertație face parte din cercetarea științifică desfășurată la departamentele „Matematică aplicată și informatică” și „Inginerie hidraulică și lucrări de pământ” ale Universității de Stat de Inginerie Civilă din Volga în perioada 2010-2013.

Rezultatele obţinute în timpul lucrului la disertaţie pot fi folosit pentru :

calcularea capacității portante a bazei unei fundații fante cu o gamă largă de modificări ale valorilor numerice ale parametrilor variabili de proiectare, inclusiv dimensiunile geometrice ale fundației și caracteristicile fizice și mecanice ale solurilor de fundație;

determinarea experimentală direct la șantier a forțelor totale de frecare și aderență care apar de-a lungul suprafeței sale laterale la betonarea prin surprindere a corpului de fundație fără cofraj;

calcularea capacității portante a bazei unei fundații cu dublă fante pentru diferite valori ale dimensiunilor sale geometrice și caracteristicilor fizice și mecanice ale masei de sol înconjurătoare;

evaluarea prealabilă a capacității portante a fundațiilor fundațiilor cu fante în faza de proiectare preliminară;

aprecierea posibilei erori în calcularea capacității portante pe suprafața laterală a unei fundații fante prin metode cunoscute folosind un dispozitiv patentat de autor.

Aprobarea lucrării. Principalele rezultate ale cercetării efectuate de autorul lucrării de disertație au fost raportate, discutate și publicate în materialele: conferințelor științifice și tehnice anuale ale profesorilor, studenților absolvenți și studenților Universității de Stat de Arhitectură și Inginerie Civilă din Volgograd (Volgograd). , VolgGASU, 2010-2013), Conferința științifică și tehnică din toată Rusia „Mecanica solului în geotehnică și ingineria fundațiilor” (Novocherkassk, SRSTU-NPI, 2012); III Conferință științifică și tehnică internațională „Probleme de inginerie ale științei materialelor de construcții, geotehnice și construcții de drumuri” (Volgograd, VolgGASU, 2012); Seminar științific și practic integral ucrainean cu participarea specialiștilor străini „Probleme moderne ale geotehnicii” (Ucraina, Poltava, PNTU numit după Yu. Kondratyuk, 2012); la seminariile științifice ale departamentelor „Matematică aplicată și informatică” și „Inginerie hidraulică și lucrări de pământ” ale VolgGASU (Volgograd, VolgGASU, 2010-2013).

elaborarea și compilarea modelelor mecanice și matematice și a schemelor de calcul ale metodelor teoriei funcțiilor unei variabile complexe și FEM a obiectelor studiate (coeficienți ai funcției de cartografiere, condiții la limită, dimensiuni, tip, grad de discretizare);

realizarea modelarii informatice a proceselor de formare si dezvoltare a zonelor de deformare plastica in bazele fundatiilor cu fanta si cu fanta dubla, prelucrarea, analizarea si sistematizarea rezultatelor obtinute, construirea dependentelor grafice si descrierea analitica a acestora;

efectuarea unei căutări de brevet, analizarea rezultatelor acesteia, elaborarea unui model de utilitate și brevetarea acestuia;

dezvoltarea metodelor de inginerie pentru calcularea capacității portante a fundațiilor cu fante și dublă fante;

Formarea bazelor de date și dezvoltarea de programe de calculator pentru calculatoare destinate evaluării capacității portante a fundațiilor cu fante;

implementarea rezultatelor lucrării de disertație în practica construcțiilor în faza de proiectare.

Depus spre apărare :

Modele mecanice și matematice și scheme de calcul ale metodelor teoriei funcțiilor unei variabile complexe și metoda elementelor finite a obiectelor studiate.

Modele stabilite ale procesului de formare și dezvoltare a zonelor de deformare plastică sub tălpi și de-a lungul suprafeței laterale a fundațiilor cu fante.

O tehnică pentru excluderea suprafeței laterale a unei fundații fante din luare în considerare, bazată pe utilizarea metodelor din teoria funcțiilor unei variabile complexe.

Un model util al unui dispozitiv pentru determinarea forțelor totale de frecare și aderență care apar la contactul „suprafața laterală a unei fundații fante - sol” la turnarea betonului fără cofraj;

O metodă de inginerie pentru calcularea capacității portante a unei fundații cu fante și un program de calculator pentru determinarea capacității portante a suprafeței sale laterale.

O metodă de inginerie pentru calcularea capacității portante a unei fundații cu două fante și un calculator-program-calculator care o formalizează.

Rezultatele implementării rezultatelor lucrării de disertație în practica construcțiilor.

Rezultatele cercetării științifice sunt implementate:

La determinarea capacității portante a bazei fundațiilor monolitice realizate împotriva solului la șantier: „Clădire cantină pe stradă. Barrikadnaya, casa 11, în sat. Baricade roșii din districtul Ikryaninsky din regiunea Astrakhan" la Centrul de inginerie LLC NPF "YUGSTROY".

La dezvoltarea proiectelor și la construirea părții subterane a clădirilor și a structurilor ridicate folosind tehnologia „zid în sol”, în special: la proiectarea complexului administrativ „Parcul de afaceri” din orașul Perm, împrejmuirea zonei de coastă a unei insule artificiale din zona de apă a râului. Kama (regiunea Perm).

În procesul de învățământ la departamentul „Hidraulic și Lucrări de pământ” al Universității de Stat de Arhitectură și Inginerie Civilă din Volgograd.

Publicații . Principalele prevederi ale disertației au fost publicate în 8 articole științifice, două dintre ele în publicații științifice de top evaluate de colegi și 1 brevet al Federației Ruse pentru un model de utilitate.

Structura și domeniul de activitate . Teza constă dintr-o introducere, patru capitole, concluzii generale, o listă de referințe de 113 titluri și anexe. Volumul total al lucrării este de 164 de pagini de text dactilografiat, inclusiv 114 de pagini de text principal care conține 145 de ilustrații și 14 tabele.

Caracteristici ale tehnologiei de construcție, exploatare și calcul a capacității portante a fundațiilor cu fante în soluri coezive

În mod obișnuit, dezvoltarea gropilor și șanțurilor pentru fundații prefabricate cu coloană și bandă este efectuată de un excavator, urmată de curățarea manuală a suprafețelor inferioare și laterale. Prin urmare, pentru aceste fundații, sarcina utilă calculată este transferată la fundația solului numai prin baza lor. Rezistența solului a umpluturii nu este luată în considerare în calcul.

Dimpotrivă, în solurile cu compoziție naturală, în special în solurile coezive cu umiditate scăzută, utilizarea fundațiilor monolitice cu fante cu o suprafață de lucru laterală dezvoltată este foarte promițătoare. La construirea unor astfel de fundații, nu este necesară umplerea șanțurilor și gropilor, ceea ce permite apariția unor forțe semnificative de frecare și aderență între masa de sol, ceea ce nu este posibil atunci când se construiesc fundații convenționale în cariere deschise.

Eficiența ridicată a aplicării este demonstrată de fundațiile cu fante, care sunt una sau un sistem de fisuri înguste paralele în pământ, umplute în spațiu cu beton, care sunt combinate printr-un grilaj într-o fundație comună pentru a absorbi sarcina din partea supraterană. A clădirii. Construcția fantelor poate fi realizată prin tăierea lor cu un burghiu sau un tăietor de fante, iar în cazul unei adâncimi mari a fundației fantelor, aceasta poate fi construită folosind metoda „perete în sol”.

Sarcina externă este transmisă la baza solului de-a lungul suprafeței laterale a fundației cu fante, de-a lungul bazei și de-a lungul bazei plăcii de grilaj, dacă există.

În cazul combinării a două sau mai multe fundații fante într-o singură fundație, în lucrare este inclusă și masa de sol închisă între pereți, datorită căreia sarcina este transmisă în plan la nivelul capetelor inferioare ale pereților.

Capacitatea portantă a unei astfel de fundații depinde în mod semnificativ de distanța dintre pereți. În acest caz, solul închis între pereți, pereții înșiși și grilajul împreună poate fi considerat ca o fundație de beton-sol pe o fundație naturală, a cărei înălțime este egală cu înălțimea pereților. Dacă orice parte a sarcinii exterioare este transmisă de pereții exteriori, atunci această circumstanță duce la o creștere a lățimii fundației convenționale din beton-sol care transferă sarcinile către solul de fundație.

O atenție deosebită trebuie acordată problemei transferului de sarcină de-a lungul suprafeței laterale a unei fundații izolate cu fante. Lucrarea prevede că fundațiile cu fante pe baza capacității portante a solurilor de fundație trebuie calculate pe baza expresiei N Fdlyk, (1.1) unde: Fd este capacitatea portantă a solului de fundație; y =1,2, dacă capacitatea portantă a fundației este determinată de rezultatele testelor pe teren în conformitate cu GOST și y =1,4, dacă capacitatea portantă este determinată prin calcul; N este sarcina de proiectare transferată la fundație, kN. Capacitatea portantă a unei fundații cu fante (SF) de secțiune transversală dreptunghiulară, care funcționează pe o sarcină de compresiune axială centrală și se sprijină pe o bază compresibilă, dacă suprafața ei laterală intersectează mai multe straturi paralele de pământ de fundație, poate fi determinată prin formula: unde : ус=1 - coeficient de stare lucrare de fundare; usg - coeficientul condițiilor de lucru al lirei sub baza fundației, luând valoarea 1,0; 0,9; 0,4 la dezvoltarea unui șanț uscat cu o găleată cu buldoexcavator, la dezvoltarea unui șanț cu o găleată plată uscată sau sub o soluție de argilă cu îndepărtarea nămolului de pe fundul șanțului și la dezvoltarea unui șanț cu o găleată plată sub lut soluție fără îndepărtarea nămolului de pe fundul șanțului, respectiv; R este rezistența calculată a unei lire sub baza fundației, (kPa), luată conform tabelului nr. 3.1 (pag. 63); A - suprafața bazei fundației, (m); U - perimetrul fundației, (m); yct este coeficientul de condiții de funcționare a lirei de-a lungul suprafeței laterale a fundației, luând valoarea 0,8; 0,7 și 0,6 la betonarea unui șanț uscat în lut, argile și la betonarea unui șanț sub protecția unei soluții de argilă pentru toate solurile, respectiv, sau este specificat experimental; /I - rezistența calculată a stratului i de liră pe suprafața laterală a fundației cu fante, (kPa), luată conform tabelului nr. 3.2 (p. 63), dar nu mai mult de bOkPa; h\ este grosimea stratului de i-a liră în contact cu suprafața laterală a fundației fantei, (m).

Formule și tabele similare sunt date în documentele elaborate la NIIOSP care poartă numele. N.M. Gersevanova. Formula (1.2) în sine pare convingătoare și utilizarea sa este destul de logică. Din această formulă este clar că sarcina utilă transmisă de fundația cu fante către fundație este împărțită în două părți: prima parte este transmisă prin baza fundației, iar a doua prin suprafața sa laterală. Literatura specială și de reglementare furnizează date despre distribuția fracționată a capacității portante a fundațiilor cu fante de-a lungul bazei și a suprafeței lor laterale.

Modelarea computerizată a procesului de origine și dezvoltare a zonelor de deformare plastică în fundație sub fundul unei fundații cu fante

Revenind la considerarea fig. 2.6, vedem că tehnica propusă dă rezultate adecvate: izoliniile tensiunilor normale az și ax la o anumită distanță de decupaj devin paralele cu suprafața de zi a masivului de sol; raportul valorilor numerice ale acestor tensiuni în punctele corespunzătoare, aproximativ, așa cum ar trebui să fie, este egal cu valoarea coeficientului de presiune laterală a solului (aJoz ", = 0,75); Izoliniile tensiunilor tangențiale tgx au forma clasică „fluture”, valorile lor numerice în punctele situate pe axa de simetrie a schemei de proiectare sunt egale cu zero.

Modelarea computerizată a procesului de origine și dezvoltare a zonelor de deformare plastică în fundație sub fundul unei fundații cu fante

Înainte de începerea studiului, au fost trecute în revistă numeroase surse literare, în special lucrări, iar conform datelor prezentate în acestea, s-a stabilit că adâncimea de așezare a fundațiilor fantelor poate varia în intervalul de 2m h 43m, iar cel mai mult. valorile tipice ale raportului dintre lățimea fundației fantei și adâncimea de așezare a acesteia sunt 2Mz = 0,03;0,13;0,27;0,4.

Conform datelor prezentate în primul capitol al tezei, care se bazează pe rezultatele unei analize a documentației de reglementare și a surselor literare, caracteristicile de rezistență ale solului coeziv variază în următoarele limite: unghiul de frecare internă p = kPa.

Luând în considerare aceste împrejurări, s-a dovedit că valoarea presiunii reduse de conectivitate, calculată prin formula din - C(yhtg(p) \ variază în intervalul ссв = .

Pentru ca funcția de mapare (2.5) să ofere un model matematic al fundației unei fundații cu fante cu o gamă largă de valori numerice pentru raportul dintre lățimea fundației și adâncimea acesteia 2b/h, vom folosi valorile numerice ale coeficienților funcției de mapare (2.6) date în Tabelul nr. 2.5.

Calculele pentru determinarea valorii rezistenței de proiectare a bazei unei fundații fante au fost efectuate cu ajutorul programelor de calculator ASV32 și „Stability. (Starea de stres-deformare)” dezvoltată la statul Volgograd

Zone de deformare plastică la baza unei fundații fante în timpul începerii (a), dezvoltării (b) și în momentul atingerii sarcinii maxime admisibile (închiderea sarcinii maxime admisibile) (c) Universitatea de Arhitectură și Construcții, pt. toate combinațiile posibile de valori numerice ale parametrilor de proiectare variabili 2b/h, osv și f. În fig. 2.10 prezintă, ca exemplu, zone de deformații plastice la baza unei fundații fante în timpul inițierii, dezvoltării lor și în momentul atingerii sarcinii maxime admisibile (închiderea sarcinii maxime admise).

În fig. 2.11 arată, ca fiind cele mai evidente, dependențe grafice de forma AZ=J, AZe.

Conform limitelor adoptate în Capitolul I pentru modificarea valorilor numerice ale parametrilor variabili de proiectare, pentru atingerea scopului stabilit în lucrarea de disertație, este necesar să se efectueze 1024 de operații de calcul pentru a determina dimensiunea zonelor de deformare plastică la baza unei fundații cu două fante.

Rezultatul acestui capitol ar trebui să fie o metodă de inginerie pentru calcularea capacității portante a unei baze omogene a unei fundații cu două fante, dezvoltată pe baza rezultatelor unei analize a stării sale de stres și a procesului de formare și dezvoltare a zonelor de deformare plastică în zona activă a fundației.

Mai jos în Fig. 3.3 Sunt prezentate 3.5 imagini ale izoliniilor adimensionale (în fracțiuni de y/g) a trei componente a tensiunii az; ax și tzx într-o bază omogenă de fundații cu două fante de diferite lățimi (2/ =0,8/g; 0,4/?; 0), având aceeași adâncime, în momentul închiderii zonelor de deformare plastică, adică la moment intensitatea sarcinii exterioare uniform distribuite a valorii sale maxime admisibile (sau în momentul pierderii stabilității bazei). Rețineți că în acest ultim caz, la L=0 (vezi Fig. 3.2), fundația cu două fante degenerează într-o singură fante (sau pur și simplu fundație cu fantă) de lățime dublă.

Determinarea experimentală a primei sarcini critice pentru modelul fundației slotului

Dimensiunile exterioare ale formularului sunt de 30x30 cm, iar latimea acestuia este de 3,4 cm. Dimensiunile interioare sunt 28x28 cm, respectiv 2 cm. Forma este realizată din plexiglas cu grosimea de 7 mm, iar elementele sale sunt prinse împreună cu 13 șuruburi metalice. Inserțiile-ștampile din sticlă organică, reprezentând 105 modele de fundații fante, sunt realizate cu o înălțime de 15 cm, o lățime de 1,2 cm și o grosime de 2 cm, i.e. ultima dimensiune este egală cu grosimea modelului care se fabrică. Modelele au fost formate cu o adâncime de tăiere variabilă, astfel încât să fie posibilă simularea unei fundații cu fante cu un raport dintre lățimea acesteia și adâncimea fundației 2Mz3=0,l; 0,15; 0,2; 0,25 și 0,3.

Partea ștampilei-inserție situată deasupra suprafeței modelului servește la susținerea dinamometrului DOSM-3-1, care măsoară mărimea forței transmise modelului de bază, creată de un șurub situat vertical.

Înainte de experiment, întreg ștampila-inserție a fost lubrifiată cu atenție cu vaselină tehnică pentru a elimina influența forțelor de frecare.

Esența experimentului a fost următoarea.

Din gelatină-gel CS cu concentrație în greutate gelatină egală cu 15%, 30% și 45%, s-au produs secvenţial patru loturi de cinci modele de baze de fundaţie cu fante (Fig. 4.2a), cu un raport de lățime de 2&/A3=0. l;0,15; 0,2; și 0,3.

Apoi, aceste modele au fost încărcate prin inserția de ștampilă cu o sarcină verticală, distribuită uniform, până când crăpăturile mici au început să fie clar vizibile la marginile inferioare ale inserției de ștampilă - un semn al începutului distrugerii (Fig. 4.4). Valorile de încărcare corespunzătoare au fost înregistrate și luate ca valoare la care încep să se formeze zonele de stare limită în materialul modelului de fundație a fantelor, de exemplu. pentru valoarea primei sarcini critice.

Media aritmetică a cinci (pentru fiecare lot de modele cu aceeași valoare de 2b/h3) valoare q3 a fost luată ca rezultat al experimentului pentru acest lot. Au fost obținute cinci astfel de valori experimentale; sunt prezentate în tabelul nr. 4.2.

Același tabel prezintă valorile sarcinilor corespunzătoare obținute pe baza calculelor efectuate cu ajutorul programului de calculator „Stability. Stare de stres-deformare”, dezvoltat la VolgGASU. Rețineți că toate calculele au fost efectuate la un coeficient de presiune laterală de lire = 0,75, care este valoarea medie pentru solurile argiloase.

Interpretarea grafică a datelor experimentale și teoretice sub formă de dependențe precum q3=f și metoda elementelor finite.

Comparând zonele de deformații plastice construite pe baza rezultatelor calculului (Fig. 4.6) pentru momentul inițierii lor, și OPD pentru acest caz luat în considerare, prezentat în Fig. 4.6c, vedem identitatea lor practică. opd- Fig. 4.6. Zone de deformare plastică la baza modelului de fundație cu fante, construite din tensiuni calculate folosind MTFKP (a; b) și folosind metoda elementelor finite (c)

În consecință, se poate argumenta că datele experimentale obținute coincid cu datele obținute prin calcul cu un grad de acuratețe suficient pentru practica inginerească. Acest lucru dă motive să credem că metoda de inginerie pentru calcularea capacității portante a unei fundații cu fante dezvoltată la VolgGASU poate fi recomandată pentru utilizare practică.

1. Capacitatea portantă a unei fundații cu fante pe sol este determinată de suma capacității portante pe suprafața laterală și baza acesteia. Primul termen este determinat de proprietățile fizice și mecanice ale masei de sol înconjurătoare, condițiile hidrogeologice ale șantierului, dimensiunile geometrice ale fundației, proprietățile fizice și chimice ale betonului, gradul de pătrundere a apei coloidale. -soluție de ciment în straturile de suprafață ale solului din pantele gropii (șanțului), tehnologia construcției fundației și așa mai departe. Al doilea termen depinde de forma și dimensiunea tălpii și de FMSG. Prin urmare, este posibil să se determine capacitatea portantă de-a lungul bazei fundației pe baza analizei stării de efort-deformare a masei solului folosind FEM și MTFKP și capacitatea portantă de-a lungul suprafeței laterale - prin studii experimentale direct la santier.

2. Pe baza metodelor teoriei funcțiilor unei variabile complexe, se obțin dependențe grafice și aproximări analitice corespunzătoare, care fac posibilă determinarea capacității portante de-a lungul bazei unei fundații fante pentru toate combinațiile posibile de valori numerice a parametrilor de proiectare utilizaţi în lucrarea de disertaţie. Aceste rezultate au format o bază de date a unui program de calculator de calculator care vă permite să automatizați procesul de calcul al părții din capacitatea portantă atribuită bazei fundației.

3. A fost dezvoltat și brevetat un dispozitiv care permite, în condiții reale inginerie-geologice ale unui anumit șantier, să se determine valorile maxime ale forțelor specifice de frecare și aderență care acționează pe suprafața laterală a fundațiilor monolitice fabricate fără cofraj împotriva pamantul.

Calculăm tensiunile care acționează de-a lungul bazei fundației folosind formulele (4.1) – (4.3). Prezentăm calculele sub formă tabelară (Tabelul 1).

În tabel 1 γ f = 1,1 – factor de siguranță pentru greutatea încărcăturii pe perete;

γ f = 1,2 – la fel, la presiunea activă a solului.

tabelul 1

Forța standard, kN	Forța de proiectare, kN	umăr, m	Moment, kNm
G st = . . (6 – 1,5) . 24 = 175	G st = 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 av = 51,3	E A V = 1,2 . 51,3 = 61,6	1,15	- 73,9
E n = 18,5	E n = 1. 18,5 = 18,5	0,5	- 9,3

Scară liniară: 1 ¸…..

Scara de presiune: 1…..

Orez. 9 Construcția Ponceletului. Exemplu de calcul

Se calculează momentele relativ la axele care trec prin centrul de greutate al bazei fundației (punctul O din Fig. 10). Rezultatele activelor și pasiv E n Aplicam presiune pe perete la nivelul centrului de greutate al diagramelor de intensitate a presiunii. Greutatea peretelui și a fundației se află în centrul de greutate al elementului corespunzător.

Armele de forță pot fi luate la scară în funcție de desen sau găsite analitic.

Suma forțelor verticale calculate N1 = 192,5 + 113,6 + 61,6 = 367,7 kN.

Suma momentelor forțelor de proiectare M 1= - 19,3 + 5,7 + 771,3 – 73,9 - 9,3 = 674,5 kNm.

Aria și momentul de rezistență al bazei fundației peretelui conform formulelor (4.4) și (4.5)

A = b . 1 = 3 . 1 = 3 m2;

W = = 1,5 m 3.

p avg= = = 122,6 kPa;

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

Orez. 10. Secțiunea transversală a peretelui, forțele care acționează asupra acestuia și diagrama tensiunilor de-a lungul bazei fundației

Diagramele de tensiuni de-a lungul bazei peretelui sunt prezentate în Fig. 10.

Să comparăm tensiunile găsite cu rezistența calculată:

p av = 122,6 < = 631,4 кПа;

p m ax = 572,3 < = 757,7 кПа;

р min =- 327,1 < 0

Dintre cele trei condiții, ultima nu este îndeplinită, adică. Tensiunile de tracțiune acționează de-a lungul marginii din spate a tălpii, ceea ce nu este permis.

Calculul stabilității peretelui împotriva răsturnării și deplasării de-a lungul bazei fundației

Calculul stabilității împotriva răsturnării se efectuează în conformitate cu formula (4.7). Calculăm momentele de reținere și de răsturnare sub formă tabelară (Tabelul 2).

masa 2

În tabel Se calculează 2 momente față de fața frontală a fundației peretelui (punctul O 1 din Fig. 10), γ f = 0,9 - factor de siguranță pentru greutatea încărcăturii pe perete.

1,38 > = 0,73,

acestea. condiția (4.7.) nu este îndeplinită.

Calculul stabilității peretelui la forfecare de-a lungul bazei fundației se efectuează în conformitate cu formula (4.8) folosind datele

Forța tăietoare r 1 = E ag – E p = 321,4 – 18,5 = 302,9 kN.

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

Aici Ψ = 0,3 este coeficientul de frecare al zidăriei pe sol (Tabelul 8, Anexa 2):

3,24 > = 0,82,

acestea. condiția (4.8) nu este îndeplinită.

Verificarea poziției rezultantei

Calculul M II și N II se efectuează conform formulei (4.9) cu factori de siguranță la sarcină = 1 utilizând datele din tabel. 1.

Excentricitate

e 0 = = = 1,68 m;

0,5 m;

3,36 > = 0,8

acestea. iar această verificare nu se efectuează.

Verificările efectuate au arătat că peretele de sprijin dat în atribuire nu îndeplinește majoritatea cerințelor stabilite de reglementările de construcție. Peretele trebuie reproiectat. Există mai multe modalități de a obține conformitatea cu cerințele standardelor:

Măriți lățimea bazei peretelui;

Schimbați panta și creșteți rugozitatea feței din spate a peretelui;

Faceți peretele mai masiv;

Reduceți presiunea activă prin înlocuirea umpluturii cu pământ cu un unghi mare de frecare internă etc.

APLICAȚII

Sarcina de curs

"Calculul unui perete de sprijin"

Explicații pentru alegerea unei sarcini

Profesorul dă elevului un cod de atribuire din patru cifre.

Primul număr indică opțiunea dimensiunilor peretelui (Tabelul 1).

A doua este o variantă a caracteristicilor solului de umplere (Tabelul 2).

A treia este o variantă a caracteristicilor solului aflat sub baza fundației (Tabelul 3).

A patra opțiune este o sarcină distribuită uniform pe suprafața umpluturii (Tabelul 4).

De exemplu, unui student i se dă codul 1234. Aceasta înseamnă că studentul, conform tabelului. 1 ia = 1 m; b = 3 m etc.; conform tabelului 2 γ сс = 19 ; φ = 29 grade etc.; conform tabelului 3 sol – nisip grosier, γ сс = 19,8; ω = 0,1 etc.; conform tabelului 4 q = 50 kPa.

În fig. Figura 11 arată secțiunea transversală a peretelui de sprijin cu denumiri de litere ale dimensiunilor, ale căror valori ar trebui luate din tabel. 1.

Orez. 11. Secțiune transversală a unui perete de sprijin

Date inițiale pentru munca de curs

tabelul 1

Dimensiunile peretelui

Nume	Denumiri	Dimensiune	Opțiuni

Lățimea de sus		m		1,2	1,4	1,6	0,8	1,0	1,2	1,4	1,4	1,6
Latimea talpii exterioare	b	m				5,5	2,5	3,5	4,5	5,5	3,5	4,5
Înălţime	N	m
Adâncimea de așezare	d	m	1,5		2,5		1,5		2,5		1,5
Pantă din spate	ε	grindină							- 2	- 4	-6	-8

Caracteristicile solului de rambleu

masa 2

Nume

Denumiri

Dimensiune

Opțiuni

Gravitație specifică

γ zas

kN/m3

Unghiul de frecare internă

grindină

Unghiul de frecare a solului față de partea din spate a peretelui

grindină

Panta suprafeței de umplere

grindină

- 2

- 4

- 6

- 8

- 10

Caracteristicile solului de sub baza fundației peretelui

Tabelul 3

Nume	Denumiri	Dimensiune	Opțiuni

Amorsare	-	-	nisip fin	nisip grosier	lut nisipos	lut	lut
Gravitație specifică	γ	kN/m3	18,5	19,2	19,8	19,0	20,2	20,1	18,3	21,4	21,0	21,8
Umiditate		-	0,2	0,23	0,1	0,19	0,2	0,2	0,45	0,16		0,14
Greutatea specifică a particulelor solide	γs	kN/m3	26,4	26,6	26,8	26,5	26,7	26,8	26,0	27,3	27,5	27,6
Rezistenta la curgere		-	-	-	-	-	0,24	0,24	0,54	0,24	0,33	0,34
Limită de rulare		-	-	-	-	-	0,19	0,19	0,38	0,14	0,15	0,16

Tabelul 4

Sarcina conține doar acele date inițiale care corespund codului primit de la profesor.

Peretele de sprijin este desenat la scară în conformitate cu dimensiunile specificate.

Sarcina de proiectare a peretelui de sprijin nu înlocuiește pagina de titlu a lucrării cursului.

Exemplu de design

Instituție de învățământ de stat de învățământ profesional superior

Să luăm în considerare, ca exemplu, calculul unei fundații de sine stătătoare încărcate excentric (vezi diagrama cu principalele notații acceptate).

Toate forțele care acționează de-a lungul marginii fundației sunt reduse la trei componente în planul bazei fundației N, T, M.

Acțiunile de calcul sunt efectuate în următoarea secvență:

1. Determinăm componentele N, T, M, care pot fi scrise în cazul cel mai general ca:

2. După ce s-au determinat dimensiunile fundației, ca pentru o fundație încărcată central - (aproximație I), și cunoscând aria sa - A, găsim tensiunile de margine ale acesteia P max, min. (Presumăm că fundația este stabilă la forfecare).

Din rezistența materialelor pentru structurile care suferă compresiune cu încovoiere, se știe că:

Pentru o fundație dreptunghiulară, talpa poate fi scrisă:

Apoi, înlocuind notația acceptată în formula forței rezistenței, obținem:

Unde ℓ este dimensiunea mai mare a fundației (partea fundației în planul căreia acționează momentul).

- pe baza datelor de calcul, nu este dificil să construiți diagrame ale tensiunilor de contact sub baza fundației, care sunt prezentate în general în diagramă.

Potrivit SNiP, au fost introduse restricții asupra valorilor tensiunilor de margine:

P min / P max ≥ 0,25 - în prezența unei sarcini de macara.
P min / P max ≥ 0 - pentru toate fundațiile, adică. ruperea tălpii este inacceptabilă.

În formă grafică, aceste restricții de tensiuni sub baza unei fundații încărcate excentric (1, 2) nu permit utilizarea ultimelor două diagrame de tensiuni de contact prezentate în diagramă. În astfel de cazuri, este necesară o recalculare a fundației cu o modificare a dimensiunilor acesteia.

Trebuie remarcat faptul că R este determinat pe baza stării de dezvoltare a zonelor de deformare plastică pe ambele părți ale fundației, în timp ce în prezența excentricității (e), se vor forma deformații plastice pe o parte. Prin urmare, se introduce o a treia limitare:

P max ≤1,2R - în timp ce P av ≤ R.

Dacă baza fundației este ruptă, de ex. Р min< 0, то такие условия работы основания не допустимы (см. нижний рисунок). В этом случае рекомендуется уменьшить эксцентриситет методом проектирования несимметричного фундамента (смещение подошвы фундамента).

Secțiuni

Adresa permanenta pentru acest capitol: website/learning/basesandfoundations/Open.aspx?id=Chapter3

Unde b- coeficient adimensional egal cu 0,8;

szp,i i al-lea strat de sol de la presiunea de-a lungul bazei fundației pII, egal cu jumătate din suma tensiunilor indicate în partea de sus zi- 1 și de jos zi

szу,i- valoarea medie a tensiunii normale verticale în i al-lea strat de sol din greutatea proprie selectat la excavarea unei gropi de fundație, egal cu jumătate din suma tensiunilor indicate în partea de sus zi- 1 și de jos zi limitele stratului care trec vertical prin centrul bazei fundației;

BunăȘi Еi- grosime şi respectiv modul de deformare eu- al-lea strat de sol;

Eei- modulul de deformare eu- al-lea strat de sol de-a lungul ramurii sarcinii secundare (în absența datelor, este permis să se ia egal Eei= = 5Еi);

n- numărul de straturi în care se împarte grosimea compresibilă a bazei.

În acest caz, distribuția tensiunilor verticale normale de-a lungul adâncimii fundației este luată în conformitate cu diagrama prezentată în Figura 15.

z de la baza fundației: szpȘi szу,i– trecând pe verticală prin centrul bazei fundației și szp,c– trecând pe verticală prin punctul de colț al unei fundații dreptunghiulare, determinată de formulele:

Unde A- coeficient luat conform tabelului 17 în funcție de forma bazei fundației, raportul de aspect al fundației dreptunghiulare și adâncimea relativă egală cu: X (X=2z/b– la determinarea szpȘi X=z/b– la determinarea szp,s);

pII- presiunea medie sub baza fundatiei;

szg,0 - la nivelul bazei fundației (la planificare se ia tăierea szg, 0 = d, in lipsa planificarii si planificarii cu asternuturi szg, 0 = = dn, Unde - greutatea specifică a solului situat deasupra bazei, dȘi dn– indicat în Figura 15).

Stresul vertical din greutatea proprie a solului szg z de la baza fondului de ten, determinată de formula

(35)

unde este greutatea specifică a solului situat deasupra bazei fundației (a se vedea clauza 3.2);

dn- adâncimea fundației de la marca naturală (vezi Figura 15);

gIIiȘi Bună- greutatea specifică și respectiv grosimea i al-lea strat de sol.

Greutatea specifică a solurilor situate sub nivelul apei subterane, dar deasupra aquitardului, trebuie luată în considerare ținând cont de efectul de cântărire al apei conform formulei (11).

La determinarea szgîn stratul impermeabil trebuie luată în considerare presiunea coloanei de apă situată deasupra adâncimii luate în considerare (vezi paragraful 3.6).

Limita inferioară a grosimii compresibile a bazei este luată la adâncime z= Hc, unde condiția este îndeplinită szр = k× szg(Aici szр– efort vertical suplimentar la o adâncime verticală care trece prin centrul bazei fundației; szg– stres vertical din greutatea proprie a solului), unde k= 0,2 pentru fundații cu b 5 milioane de lire sterline și k= 0,5 pentru fundații cu b> 20 m (la valori intermediare k determinată prin interpolare).

Tensiuni verticale suplimentare szp,d, kPa, la adâncime z de la baza fundației de-a lungul unei linii verticale care trece prin centrul bazei fundației în cauză de la presiunea de-a lungul bazei fundației adiacente sunt determinate de însumarea algebrică a tensiunilor szp,cj, kPa, la colțurile fundațiilor fictive (Figura 16) conform formulei

Cu o sarcină continuă, uniform distribuită pe suprafața pământului cu o intensitate q, valoarea kPa (de exemplu, din greutatea terasamentului de nivelare). szp,nf conform formulei (36) pentru orice adâncime z determinat de formula szp,nf = szp + q.

Exemplul 3. Determinați așezarea unei fundații de mică adâncime de sine stătătoare. Secțiunea geologică inginerească este prezentată în Figura 17. Dimensiuni fundație: înălțime hf= 3 m; unic b´ l= 3´3,6 m Presiunea de-a lungul bazei fundației pII= 173,2 kPa. Caracteristicile solului:

Strat - gII 1 = 19 kN/m3; E= 9000 kPa;

Strat - gII 2 = 19,6 kN/m3; gs= 26,6 kN/m3; e = 0,661; E= 14000 kPa;

Strat - gII 3 = 19,1 kN/m3; E= 18000 kPa.

Soluţie. Asezarea unei fundații de mică adâncime de sine stătătoare este determinată de formula (31).

Deoarece adâncimea fundației este mai mică de 5 m, al doilea termen din formulă nu este luat în considerare.

Cu lățimea bazei fundației b£ 5 m şi absenţa straturilor de sol cu E < 5 МПа суммирование проводится до тех пор, пока szр nu va deveni mai mic de 0,2× szg.

Fundația trece printr-un singur strat de sol - lut nisipos (Figura 17), prin urmare valoarea medie calculată a greutății specifice a solurilor situate deasupra bazei este, de asemenea, egală cu greutatea specifică reală a lutului nisipos 19 kN/m3.

Găsim szg, 0 = dn= 19×3,1 = 58,9 kPa; h= livre= 3,6/3 = 1,2; 0,4× b= 0,4×3 = 1,2 m Împărțim baza în straturi de cel mult 0,4× grosime b. Grosimea straturilor de sol situate sub baza fundației permite împărțirea bazei în straturi de 1,2 m grosime.

Tensiuni verticale la adâncime z de la baza fundației szpȘi szу determinată prin formulele (32) și (33).

Coeficient A găsim prin interpolare conform tabelului 17, în funcție de raportul de aspect al fundației dreptunghiulare h iar adâncimea relativă egală cu X=2z/b.

Stresul vertical din greutatea proprie a solului szg la limita unui strat situat la o adâncime z de la baza fundației, determinată prin formula (35).

Pentru nisipul mâlos situat sub nivelul apei subterane, la determinarea greutății specifice, luăm în considerare efectul de cântărire al apei.

Calculele tasării sunt rezumate în Tabelul 18. Parametrii care au determinat limita straturilor compresibile sunt prezentați cu caractere cursive aldine în linia de jos a tabelului.

Schema de calcul pentru determinarea tasării fundației este prezentată în Figura 17 (diagrama szу nu este prezentat în figură).

Tabelul 18

Nu. ige	z, m	X	A	h, m	szp, kPa	szg, kPa	g11, kN/m3	szg, kPa	0,2szg, kPa	kPa	kPa	E, kPa	m
			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
												S	0,0316

Aşezarea fundaţiei este S= 0,8×0,0316 = 0,025 m.

Determinarea tensiunilor în masele de sol

Tensiunile în masele de sol care servesc ca fundație, mediu sau material pentru o structură apar sub influența sarcinilor externe și a greutății proprii a solului.

Sarcinile principale ale calculului stresului:

Distribuția tensiunilor de-a lungul bazei fundațiilor și structurilor, precum și de-a lungul suprafeței de interacțiune a structurilor cu masele de sol, adesea numite tensiuni de contact;

Distribuția tensiunilor în masa solului datorită acțiunii sarcina locala, corespunzătoare tensiunilor de contact;

Distribuția tensiunilor într-o masă de sol datorită acțiunii propriei greutăți, numită adesea presiune naturală.

3.1. Determinarea tensiunilor de contact de-a lungul bazei unei structuri

Atunci când fundațiile și structurile interacționează cu solul, fundațiile apar pe suprafața de contact. tensiuni de contact.

Natura distribuției tensiunilor de contact depinde de rigiditatea, forma și dimensiunea fundației sau structurii și de rigiditatea (conformitatea) solurilor de fundație.

3.1.1 Clasificarea fundațiilor și structurilor după rigiditate

Există trei cazuri care reflectă capacitatea structurii și a fundației de a se deforma împreună:

Structuri absolut rigide, când deformabilitatea structurii este neglijabilă în comparație cu deformabilitatea bazei și la determinarea tensiunilor de contact structura poate fi considerată nedeformabilă;

Structuri absolut flexibile, când deformabilitatea structurii este atât de mare încât urmărește liber deformațiile bazei;

Structuri de rigiditate finită, când deformabilitatea structurii este proporțională cu deformabilitatea bazei; în acest caz, ele sunt deformate împreună, ceea ce determină o redistribuire a tensiunilor de contact.

Un criteriu de apreciere a rigidității unei structuri poate fi indicatorul de flexibilitate conform lui M. I. Gorbunov-Posadov

Unde Și - module de deformare a solului de bază și a materialului structural; Și – lungimea si grosimea structurii.

3.1.2. Modelul deformațiilor elastice locale și semispațiul elastic

La determinarea tensiunilor de contact, un rol important îl joacă alegerea modelului de calcul al fundației și a metodei de rezolvare a problemei de contact. Cele mai utilizate modele de fundație în practica ingineriei sunt:

Modelul deformațiilor elastice;

Model cu semi-spațiu elastic.

Modelul deformațiilor elastice locale.

Conform acestui model, tensiunea reactivă în fiecare punct al suprafeței de contact este direct proporțională cu tasarea suprafeței de bază în același punct și nu există nicio tasare a suprafeței de bază în afara dimensiunilor fundației (Fig. 3.1. A.):

Unde – coeficient de proporționalitate¸ numit adesea coeficient de pat, Pa/m.

Model cu semi-spațiu elastic.

În acest caz, suprafața solului se stabilește atât în zona de încărcare, cât și dincolo, iar curbura deformarii depinde de proprietățile mecanice ale solului și de grosimea grosimii compresibile la bază (Fig. 3.1.b.):

unde este coeficientul de rigiditate de bază, – coordonata punctului de suprafata la care se determina tasarea; - coordonata punctului de aplicare a fortei ; – constanta de integrare.

3.1.3. Influența rigidității fundației asupra distribuției tensiunilor de contact

Teoretic, diagrama tensiunilor de contact sub o fundație rigidă are un aspect în formă de șa cu valori infinit de mari ale tensiunilor la margini. Totuși, din cauza deformațiilor plastice ale solului, în realitate tensiunile de contact sunt caracterizate printr-o curbă mai plată și la marginea fundației atinge valori corespunzătoare capacității portante maxime a solului (curba punctată în Fig. 3.2). .A.)

O modificare a indicelui de flexibilitate afectează semnificativ modificarea naturii diagramei tensiunii de contact. În fig. 3.2.b. Diagramele de contact sunt prezentate pentru cazul unei probleme plane când indicele de flexibilitate t se modifică de la 0 (fundație absolut rigidă) la 5.

3.2. Distribuția tensiunilor în fundațiile solului datorită greutății proprii a solului

Tensiunile verticale din greutatea proprie a solului la adâncimea z de la suprafață sunt determinate de formula:

iar diagrama tensiunilor naturale va arăta ca un triunghi (Fig. 3.3.a)

În cazul așternuturilor eterogene cu straturi orizontale, această diagramă va fi deja limitată de linia întreruptă Oabv, unde panta fiecărui segment din grosimea stratului este determinată de valoarea greutății specifice a solului acestui strat (Fig. 3.3.b).

Eterogenitatea stratului de așternut poate fi cauzată nu numai de prezența straturilor cu caracteristici diferite, ci și de prezența nivelurilor apelor subterane în grosimea solului (WL în Fig. 3.3.c). În acest caz, ar trebui să se țină cont de scăderea greutății specifice a solului din cauza efectului de suspendare al apei asupra particulelor minerale:

unde este greutatea specifică a solului în suspensie; - greutatea specifică a particulelor de sol; - greutatea specifică a apei, luată egală cu 10 kN/m3; – coeficientul de porozitate a solului.

3. 3. Determinarea tensiunilor într-o masă de sol datorită acțiunii sarcinii locale pe suprafața acestuia

Distribuția tensiunilor în fundație depinde de forma fundației în plan. În construcții, fundațiile în bandă, dreptunghiulare și rotunde sunt cele mai comune. Astfel, principala semnificație practică este calculul tensiunilor pentru cazurile de probleme plane, spațiale și axisimetrice.

Tensiunile din fundație sunt determinate prin metode ale teoriei elasticității. În acest caz, baza este considerată ca un semispațiu elastic, extinzându-se la nesfârșit în toate direcțiile de la suprafața orizontală de încărcare.

3.3.1. Problema acțiunii unei forțe concentrate verticale

Soluția problemei acțiunii unei forțe verticale concentrate aplicată pe suprafața unui semi-spațiu elastic, obținută în 1885 de J. Boussinesq, face posibilă determinarea tuturor componentelor tensiunii și deformarii în orice punct al semi-spațiului. spaţiu datorită acţiunii forţei (Fig. 3.4.a).

Tensiunile verticale sunt determinate de formula:

Folosind principiul suprapunerii, putem determina valoarea tensiunii verticale de compresiune în punct sub acțiunea mai multor forțe concentrate aplicate pe suprafață (Fig. 3.4.b):

În 1892, Flamand a obținut o soluție pentru o forță concentrată verticală în condițiile unei probleme plane (Fig. 3.4.c):

; ; , unde (3,8)

Cunoscând legea distribuției sarcinii pe suprafață în cadrul conturului de încărcare, este posibil, prin integrarea expresiei (3.6) în acest contur, să se determine valorile tensiunilor în orice punct al bazei pentru cazul sarcinii axisimetrice și spațială ( Fig. 3.5), iar prin integrarea expresiei (3.8) - pentru cazul sarcinii plate.

3.3.2. Problemă plată. Acțiunea unei sarcini uniform distribuite

Schema de calcul a tensiunilor in fundatie in cazul unei probleme plane sub actiunea unei sarcini de intensitate uniform distribuite prezentată în fig. 3.6.a.

Expresiile exacte pentru determinarea componentelor tensiunii în orice punct din semi-spațiul elastic au fost obținute de G.V Kolosov sub forma:

unde, sunt coeficienți de influență în funcție de parametrii adimensionali și ; și – punctele de coordonare la care sunt determinate tensiunile; – latimea benzii de incarcare.

În fig. 3.7. a-c sunt prezentate sub formă de izolinii, distribuția tensiunilor în masa solului pentru cazul unei probleme plane.

În unele cazuri, atunci când se analizează starea tensionată a unei fundații, este mai convenabil să se utilizeze tensiunile principale. Apoi, valorile tensiunilor principale în orice punct al semi-spațiului elastic sub acțiunea unei sarcini de bandă distribuite uniform pot fi determinate folosind formulele lui I. H. Mitchell:

unde este unghiul de vizibilitate format de razele emanate dintr-un punct dat spre marginile benzii încărcate (Fig. 3.6.b).

3.3.3. Sarcina spațială. Acțiunea unei sarcini uniform distribuite

În 1935, A. Love a obținut valorile tensiunilor verticale de compresiune în orice punct al bazei din acțiunea unei sarcini de intensitate. , distribuit uniform pe suprafața unui dreptunghi de dimensiune.

De interes practic sunt componentele tensiunii legate de verticala trasă prin punctul de colț acest dreptunghi, și acționând vertical trecând prin centrul său (Fig. 3.8.).

Folosind coeficienții de influență putem scrie:

unde - și - sunt, respectiv, coeficienți de influență pentru tensiunile unghiulare și centrale, în funcție de raportul de aspect al dreptunghiului încărcat și de adâncimea relativă a punctului în care sunt determinate tensiunile.

Există o anumită relație între valori și.

Apoi se dovedește a fi convenabil să exprimați formulele (3.11) prin coeficientul de influență general și să le scrieți sub forma:

Coeficientul depinde de parametrii adimensionali și: , (la determinarea tensiunii unghiulare), (la determinarea tensiunii sub centrul dreptunghiului).

3.3.4. Metoda punctului de colț

Metoda punctului de colț vă permite să determinați tensiunile de compresiune în bază de-a lungul unei linii verticale care trece prin orice punct de pe suprafață. Există trei soluții posibile (Fig. 3.9.).

Lasă verticala să treacă prin punct , întins pe conturul dreptunghiului. Împărțind acest dreptunghi în două astfel încât punctul M a fost solicitarea unghiulară pentru fiecare dintre ele, tensiunile pot fi reprezentate ca suma tensiunilor unghiulare ale dreptunghiurilor I și II, adică.

Dacă punctul se află în interiorul conturului dreptunghiului, apoi ar trebui să fie împărțit în patru părți, astfel încât acest punct să fie punctul de colț pentru fiecare dreptunghi component. Apoi:

În cele din urmă, dacă punctul se află în afara conturului dreptunghiului încărcat, apoi trebuie completat astfel încât acest punct să se dovedească din nou a fi un punct de colț.

3.3.5. Influența formei și a ariei fundației în plan

În fig. 3.10. Diagramele tensiunilor normale au fost construite de-a lungul axei verticale care trece prin centrul fundației pătrate la (curba 1), fundația benzii (curba 2) și, de asemenea, cu lățimea (curba 3).

În cazul unei probleme spațiale (curba 1), tensiunile se degradează cu adâncimea mult mai rapid decât în cazul unei probleme plane (curba 2). O creștere a lățimii și, în consecință, a zonei fundației (curba 3) duce la o atenuare și mai lentă a tensiunilor cu adâncimea.

Nu este posibil să se determine starea reală de stres a solurilor de fundație folosind metode moderne de cercetare. În cele mai multe cazuri, acestea se limitează la calcularea tensiunilor verticale care decurg din greutatea straturilor de sol supraiacente. Diagrama acestor tensiuni de-a lungul adâncimii unui strat omogen de sol va arăta ca un triunghi. În cazul așternutului stratificat, diagrama este limitată de o linie întreruptă, așa cum se arată în Fig. 9 (linia abсde).

La adâncimea z, tensiunea verticală va fi egală cu:

unde γ0i este greutatea volumetrică a solului stratului i în t/m3; hi este grosimea stratului i în m; n este numărul de straturi eterogene după greutatea volumetrică din adâncimea considerată z. Greutatea volumetrică a solurilor permeabile aflate sub nivelul apei subterane este luată în considerare ținând cont de efectul de cântărire al apei:

aici γу este greutatea specifică a particulelor solide de sol în t/m3; ε este coeficientul de porozitate al solului natural.

Cu argile și argile monolitice, practic impermeabile, în cazurile în care acestea sunt acoperite de un strat de sol permeabil care are ape subterane cu un nivel piezometric sub nivelul freatic al straturilor superioare, efectul de cântărire al apei nu este luat în considerare. Dacă în așternutul de sol prezentat în Fig. 9, al patrulea strat era o argilă densă monolitică iar în acviferul subiacent apele subterane ar avea un nivel piezometric sub nivelul apei subterane ale stratului superior, apoi suprafața stratului de argilă ar fi un acvifer, primind presiune din stratul de apă. În acest caz, diagrama tensiunilor verticale ar fi reprezentată printr-o linie întreruptă abcdmn, așa cum se arată în Fig. 9 linie punctată.

De remarcat că sub influența tensiunilor din greutatea proprie a solului natural, deformațiile fundației (cu excepția terasamentelor proaspăt turnate) sunt considerate a fi dispărute de mult. Cu o grosime mare a solurilor saturate cu apă, foarte comprimabile, care prezintă fluaj, uneori trebuie să luați în considerare consolidarea incompletă a filtrării și consolidarea fluajului. În acest caz, sarcina de la terasament nu poate fi considerată sarcină din greutatea proprie a solului.

Principala condiție care trebuie îndeplinită la proiectarea fundațiilor este:

unde: P este presiunea medie sub baza fundației dimensiunilor acceptate

unde: - sarcina de proiectare pe marginea fundației într-o secțiune dată, kN/m;

Greutatea fundației pe 1 metru de rulare, kN/m;

Greutatea solului pe marginile de fundație, kN/m;

b - latimea bazei fundatiei, m;

R - rezistența solului calculată sub baza fundației, kPa

unde: - greutatea plăcii la 1p. m., kN/m;

Greutatea blocurilor de fundație pe 1 metru rulant, kN/m;

Greutatea zidăriei pe 1 metru liniar, kN/m;

unde: - greutatea solului pe 1 cornisa (fara beton), kN/m;

Greutatea solului pe marginea a 2-a (cu beton), kN/m;

unde: - lăţimea solului de pe margine, m;

Înălțimea solului pe margine, m;

g"II - valoarea medie a greutății specifice a solului situat deasupra bazei fundației;

unde gсf =22 kN/m.

Secțiunea 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.

Secțiunea 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.

Secțiunea 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.

Secțiunea 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.

Secțiunea 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.

Secțiunea 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.

DETERMINAREA ASEMĂRII FUNDĂRII SOLULUI PE METODA REZUMATĂ STRAT CU STRAT

Considerăm cea mai aglomerată secțiune 2-2.

1. Grosimea solului de sub baza fundației la o adâncime de cel puțin 4b = 4 · 1,6 = 6,4 m este împărțită în straturi elementare cu o grosime de nu mai mult.

hi = 0,4 b = 0,4·1,6=0,64 m.

2. Determinați distanța de la baza fundației până la limita superioară a fiecărui strat elementar zi (m).
3. Determinați tensiunile din greutatea proprie a solului care acționează la nivelul bazei fundației:

4. Determinați stresul din greutatea proprie a solului la limita inferioară a fiecărui strat elementar folosind formula:

5. Determinați stresul din greutatea proprie a solului la limita straturilor principale:

6. Construim diagrame de tensiuni din greutatea proprie a solului la stânga axei de fundație la limita straturilor principale - .
7. Determinăm tensiuni suplimentare de compresiune la limita superioară a fiecărui strat elementar din structură

unde: p0 - presiune suplimentară la nivelul bazei fundației

unde: p - presiunea reală medie sub baza fundației;

I - coeficient (Tabelul 5.1 [1]),

unde: - caracterizează forma și dimensiunile bazei fundației,

r - adâncimea relativă, .

8. Construim diagrame ale tensiunilor suplimentare.

9. Determinați limita inferioară a grosimii compresibile a bazei solului. Punctul de intersecție al diagramelor și este luat ca limită inferioară a grosimii compresibile a fundației solului.

Pentru a face acest lucru, construim o diagramă în dreapta axei z. Hc= m

10. Determinați tensiunea medie în straturile elementare din sarcina structurii: