Stanovenie napätí pôsobiacich pozdĺž základne základu. Vertikálne napätie od vlastnej hmotnosti pôdy na úrovni základovej základne Vplyv tvaru a plochy základu v pôdoryse

480 rubľov. | 150 UAH | 7,5 $, MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Dizertačná práca - 480 RUR, dodávka 10 minút 24 hodín denne, sedem dní v týždni a sviatky

Ivanov, Anton Andrejevič. Posúdenie únosnosti základov štrbinových základov na základe analýzy namáhaného stavu zeminy a experimentálnych údajov: dizertačná práca... Kandidát technických vied: 23.05.2002 / Ivanov Anton Andreevich; [Miesto ochrany: Volgogr. štát architektonicko-stavby. Univerzita].- Volgograd, 2013.- 164 s.: chor. RSL OD, 61 14-5/653

Úvod

Variabilné konštrukčné parametre .

Formulácia cieľov a stanovenie cieľov

Stanovenie intervalov zmien číselných hodnôt premenných konštrukčných parametrov používaných pri výpočte únosnosti základov štrbinových základov

Vyjadrenie k problému únosnosti štrbinového základu 12

Kapitola II. Výpočet únosnosti štrbinového základu na základe analýzy namáhaného stavu zeminy v päte jej základu metódou komplexných potenciálov a experimentálnych údajov 27

2.1. Niekoľko informácií o metóde komplexných potenciálov. Funkcia displeja 27

2.2. Stanovenie koeficientov zobrazenia

funkcie 33

2.3. 48

2.4. Inžinierska metóda na výpočet únosnosti základne štrbinového základu 60

Závery ku kapitole II 65

Kapitola III. Stanovenie únosnosti homogénneho podkladu dvojštrbinového základu

3.1. Nástroje matematického výskumu, popis a charakteristika mechanického a matematického modelu a schém výpočtu konečných prvkov pre počítačové modelovanie procesu vzniku a vývoja oblastí plastickej deformácie 67

3.2. Analýza napätosti homogénneho podkladu dvojdrážkového základu

3.3. Analýza procesu vývoja oblastí plastickej deformácie v homogénnom základe dvojštrbinového základu 77

3.4. Inžinierska metóda na výpočet únosnosti homogénneho základu dvojštrbinového základu 83

Závery ku kapitole III 96

Kapitola IV. Experimentálne štúdie procesu vzniku oblastí plastickej deformácie na päte štrbinového základu pomocou modelov vyrobených z ekvivalentných materiálov 98

4.1. Požiadavky na ekvivalentný materiál a stanovenie jeho fyzikálnych a mechanických vlastností 99

4.2. Experimentálne stanovenie prvého kritického zaťaženia pre model štrbinového základu 103

Hlavné zistenia 114

Zoznam použitej literatúry

Úvod do práce

Relevantnosť témy dizertačnej práce. Únosnosť základne drážkového základu pozostáva z únosnosti pozdĺž základne a pozdĺž jej bočnej plochy. Okrem odporových síl spôsobených vnútorným trením a adhéziou zeminy pôsobia pozdĺž bočného povrchu a pozdĺž základu základu ďalšie odporové sily, ktoré vznikajú v dôsledku: prenikania vodno-koloidnej cementovej malty hlboko do pôdy a jej následné tvrdnutie s vytvorením tenkej zemino-cementovej vrstvy s kryštalickými väzbami; expanzia betónu obsahujúceho expanzívny portlandský cement počas tvrdnutia. Potreba zohľadniť tieto sily si vyžaduje zlepšenie metód výpočtu únosnosti štrbinových základov relevantné .

Cieľ výskumu dizertačnej práce formulované takto:

Vyvinúť inžiniersku metódu výpočtu únosnosti štrbinového základu založenú na analýze napätého stavu zemného masívu pomocou metód teórie komplexných funkcií premenných a konečných prvkov a experimentálneho stanovenia celkových trecích a adhéznych síl. medzi bočným povrchom základu a ohradným zemným masívom priamo na stavenisku v reálnych inžiniersko-geologických podmienkach .

Na dosiahnutie tohto cieľa je potrebné vyriešiť nasledujúce úlohy:

Uskutočniť analýzu existujúcich metód výpočtu únosnosti základov štrbinových základov a technickej literatúry, na základe ktorej určiť intervaly zmien premenných konštrukčných parametrov pre uskutočnenie numerického experimentu.

Vypracujte mechanický a matematický model a určte číselné hodnoty koeficientov mapovacej funkcie, ktoré zabezpečia konformné zobrazenie polroviny s výrezom pri vopred určených hodnotách pomeru šírky jej základne k hĺbke ( 2b/h).

Vykonajte počítačovú simuláciu procesu vzniku a vývoja oblastí plastickej deformácie pod dnom štrbinového základu, na základe výsledkov ktorej získate grafické závislosti a ich analytické aproximácie, ktoré umožňujú určiť hodnotu návrhu. odolnosť a maximálne prípustné zaťaženie za predpokladu, že sa berie do úvahy iba základňa základu. Vytvorte program počítačovej kalkulačky na automatizáciu tohto procesu.

Vypracovať a získať titul pre úžitkový vzor zariadenia na zisťovanie v teréne celkových trecích a adhéznych síl pôsobiacich pozdĺž stykovej „bočnej plochy štrbinového základu – zemného masívu“.

Vypracovať mechanický a matematický model a vykonať počítačové modelovanie procesu transformácie napätosti a vzniku a vývoja oblastí plastickej deformácie na báze dvoch štrbinových základov metódou konečných prvkov. Získajte grafické a analytické závislosti rozmerov OPD od fyzikálno-mechanických vlastností zeminy, rozmerov základu a intenzity vonkajšieho vplyvu. Navrhnúť inžiniersku metódu na výpočet únosnosti dvoch drážkových základov, formalizovať ju v počítačovom programe - kalkulačke.

Vykonajte experimentálne štúdie procesu tvorby a vývoja oblastí plastickej deformácie pod základom štrbinového základu a porovnajte získané výsledky s výsledkami analytických štúdií.

Implementovať výsledky výskumu dizertačnej práce do stavebnej praxe.

Spoľahlivosť výsledkov dizertačný výskum, jeho závery a odporúčania sú opodstatnené:

Pracovné hypotézy vychádzajúce zo základných princípov lineárnej teórie pružnosti (metódy teórie funkcií komplexnej premennej a konečných prvkov), teórie plasticity, inžinierskej geológie, pôdoznalectva a mechaniky pôd;

Používanie overených počítačových programov registrovaných v štátnom softvérovom registri ako nástrojov teoretického výskumu;

Uspokojivá konvergencia výsledkov experimentov na určenie kritických zaťažení pre modely základov štrbinových základov z ekvivalentných materiálov s výsledkami porovnávacích výpočtov skutočných pôdnych hmôt s adekvátnymi hodnotami koeficientu bočného tlaku pôdy so správaním sa týchto predmety v prírode.

RF patent na úžitkový vzor.

Vedecká novinka dizertačnej práce je to?

Zákonitosti transformácie napäťových polí a vzniku procesu vzniku a rozvoja oblastí plastickej deformácie pod podrážkou a pozdĺž kontaktnej „bočnej plochy drážkového základu - zemina“ pri zaťažovaní základu až po dosiahnutie boli stanovené a študované kritické zaťaženia;

Pre všetky číselné hodnoty premenných návrhových parametrov uvažovaných v dizertačná práca pre dvojštrbinový základ; analytické aproximácie týchto závislostí tvorili databázu počítačového kalkulátorového programu na výpočet únosnosti dvojštrbinového základu;

Na určenie únosnosti dna štrbinového základu boli použité metódy teórie funkcií komplexnej premennej, ktoré umožnili úplne vylúčiť z úvahy bočnú plochu štrbinového základu;

Na určenie únosnosti bočnej plochy štrbinového základu bol vyvinutý a patentovaný úžitkový vzor zariadenia na určenie celkových trecích a adhéznych síl vznikajúcich na kontakte „bočná plocha štrbinového základu - zemina“ pri zalievaní betónom. bez debnenia;

Na výpočet únosnosti základu štrbinového základu bola vyvinutá inžinierska metóda založená na použití patentovaného zariadenia a počítačového kalkulačného programu na výpočet únosnosti základu štrbinového základu;

Praktický význam práce . Dizertačná práca je súčasťou vedeckého výskumu realizovaného na katedrách „Aplikovaná matematika a informatika“ a „Hydraulické inžinierstvo a zemné práce“ Štátnej stavebnej univerzity vo Volge v rokoch 2010-2013.

Výsledky získané pri práci na dizertačnej práci môžu byť používa :

výpočet únosnosti základne štrbinového základu so širokým rozsahom zmien v číselných hodnotách premenných konštrukčných parametrov vrátane geometrických rozmerov základu a fyzikálnych a mechanických charakteristík základových pôd;

experimentálne stanovenie priamo na stavbe celkových trecích a adhéznych síl, ktoré vznikajú po jeho bočnej ploche pri betónovaní základového telesa prekvapením bez debnenia;

výpočet únosnosti základne dvojštrbinového základu pre rôzne hodnoty jeho geometrických rozmerov a fyzikálnych a mechanických charakteristík obklopujúcej zeminy;

predbežné posúdenie únosnosti základov štrbinových základov v štádiu predbežného návrhu;

posúdenie možnej chyby pri výpočte únosnosti na bočnom povrchu štrbinového základu známymi metódami pomocou zariadenia patentovaného autorom.

Schválenie práce. Hlavné výsledky výskumu realizovaného autorom dizertačnej práce boli uvedené, prediskutované a publikované v materiáloch: výročných vedeckých a technických konferencií učiteľov, postgraduálnych študentov a študentov Volgogradskej štátnej univerzity architektúry a stavebníctva (Volgograd , VolgGASU, 2010-2013), celoruskú vedecko-technickú konferenciu „Mechanika pôd v geotechnike a zakladaní“ (Novocherkassk, SRSTU-NPI, 2012); III Medzinárodná vedecko-technická konferencia „Inžinierske problémy vedy o stavebných materiáloch, geotechniky a výstavby ciest“ (Volgograd, VolgGASU, 2012); Celoukrajinský vedecký a praktický seminár s účasťou zahraničných odborníkov „Moderné problémy geotechniky“ (Ukrajina, Poltava, PNTU pomenovaná po Yu. Kondratyukovi, 2012); na vedeckých seminároch katedier „Aplikovaná matematika a informatika“ a „Hydraulické inžinierstvo a zemné práce“ VolgGASU (Volgograd, VolgGASU, 2010-2013).

vývoj a zostavovanie mechanických a matematických modelov a výpočtových schém metód teórie funkcií komplexnej premennej a MKP skúmaných objektov (koeficienty mapovacej funkcie, okrajové podmienky, rozmery, typ, stupeň diskretizácie);

vykonávanie počítačového modelovania procesov vzniku a vývoja oblastí plastickej deformácie v základoch štrbinových a dvojdrážkových základov, spracovanie, analýza a systematizácia získaných výsledkov, vytváranie grafických závislostí a ich analytický popis;

vykonávanie patentovej rešerše, analýza jej výsledkov, vypracovanie úžitkového vzoru a jeho patentovanie;

vývoj inžinierskych metód na výpočet únosnosti štrbinových a dvojštrbinových základov;

Tvorba databáz a vývoj počítačových kalkulačných programov určených na hodnotenie únosnosti štrbinových základov;

implementácia výsledkov dizertačnej práce do stavebnej praxe v štádiu projektovania.

Predložené na obhajobu :

Mechanické a matematické modely a výpočtové schémy metód teórie funkcií komplexnej premennej a metódy konečných prvkov skúmaných objektov.

Zavedené vzory procesu tvorby a vývoja oblastí plastickej deformácie pod podrážkami a pozdĺž bočného povrchu štrbinových základov.

Technika na vylúčenie bočného povrchu štrbinového základu z úvahy založená na použití metód z teórie funkcií komplexnej premennej.

Užitočný model zariadenia na zisťovanie celkových trecích a adhéznych síl vznikajúcich na kontakte „bočná plocha štrbinového základu - zemina“ pri betonáži bez debnenia;

Inžiniersky spôsob výpočtu únosnosti štrbinového základu a počítačový kalkulačný program na určenie únosnosti jeho bočnej plochy.

Inžinierska metóda na výpočet únosnosti dvojdrážkového základu a počítačový program-kalkulátor, ktorý ju formalizuje.

Výsledky implementácie výsledkov dizertačnej práce do stavebnej praxe.

Výsledky vedeckého výskumu sa implementujú:

Pri určovaní únosnosti základne monolitických základov vyrobených proti pôde na mieste: „Budova jedálne na ulici. Barrikadnaya, dom 11, v obci. Červené barikády okresu Ikryaninsky v regióne Astrachaň" v inžinierskom centre LLC NPF "YUGSTROY".

Pri vývoji projektov a výstavbe podzemnej časti budov a stavieb postavených pomocou technológie „steny v pôde“, najmä: pri navrhovaní administratívneho komplexu „Business Park“ v meste Perm, oplotenie pobrežnej zóny umelého ostrova v vodná plocha rieky. Kama (oblasť Perm).

Vo vzdelávacom procese na katedre „Hydraulické a zemné práce“ Volgogradskej štátnej univerzity architektúry a stavebníctva.

Publikácie . Hlavné ustanovenia dizertačnej práce boli publikované v 8 vedeckých článkoch, z toho v dvoch v popredných recenzovaných vedeckých publikáciách a 1 patente Ruskej federácie na úžitkový vzor.

Štruktúra a rozsah prác . Dizertačná práca pozostáva z úvodu, štyroch kapitol, všeobecných záverov, zoznamu literatúry 113 titulov a príloh. Celkový objem práce je 164 strán strojom písaného textu, z toho 114 strán hlavného textu so 145 ilustráciami a 14 tabuľkami.

Vlastnosti technológie výstavby, prevádzky a výpočtu únosnosti štrbinových základov v súdržných zeminách

Spravidla sa budovanie jám a rýh pre stĺpové a pásové prefabrikované základy vykonáva rýpadlom, po ktorom nasleduje ručné čistenie spodných a bočných plôch. Preto sa pre tieto základy vypočítané užitočné zaťaženie prenáša do základu pôdy iba cez ich základňu. Pri výpočte sa nezohľadňuje odpor pôdy zásypu.

Naopak, v pôdach prírodného zloženia, najmä súdržných pôdach s nízkou vlhkosťou, je použitie monolitických štrbinových základov s rozvinutou bočnou pracovnou plochou veľmi perspektívne. Pri výstavbe takýchto základov nie je potrebné zasypávať výkopy a jamy, čo umožňuje vznik značných trecích a adhéznych síl medzi pôdnou hmotou, čo nie je možné pri výstavbe bežných základov v otvorených jamách.

Vysokú účinnosť aplikácie vykazujú štrbinové základy, ktoré sú jednou alebo sústavou rovnobežných úzkych trhlín v zemi, priestorovo vyplnených betónom, ktoré sú spojené mriežkou do spoločného základu na absorbovanie zaťaženia z nadzemnej časti budovy. Konštrukciu štrbín je možné vykonať ich vyrezaním vŕtačkou alebo frézou štrbín a v prípade veľkej hĺbky základu štrbiny je možné ju postaviť metódou „stena v pôde“.

Vonkajšie zaťaženie sa prenáša na pôdny podklad pozdĺž bočného povrchu štrbinového základu, pozdĺž základne a pozdĺž základne roštovej dosky, ak existuje.

V prípade spojenia dvoch alebo viacerých štrbinových základov do jedného základu je do práce zahrnutá aj hmota pôdy uzavretá medzi stenami, vďaka čomu sa zaťaženie prenáša v rovine na úrovni spodných koncov stien.

Únosnosť takéhoto základu výrazne závisí od vzdialenosti medzi stenami. V tomto prípade možno pôdu uzavretú medzi stenami, samotnými stenami a mriežkou dohromady považovať za betónovo-zemný základ na prirodzenom základe, ktorého výška sa rovná výške stien. Ak je akákoľvek časť vonkajšieho zaťaženia prenášaná vonkajšími stenami, potom táto okolnosť vedie k zväčšeniu šírky bežného betónovo-zemného základu, ktorý prenáša zaťaženie na základové pôdy.

Osobitná pozornosť by sa mala venovať otázke prenosu zaťaženia pozdĺž bočného povrchu izolovaného štrbinového základu. V práci sa uvádza, že štrbinové základy na základe únosnosti základových pôd by sa mali vypočítať na základe výrazu N Fdlyk, (1.1) kde: Fd je únosnosť základovej pôdy; y = 1,2, ak je únosnosť základu určená výsledkami poľných skúšok v súlade s GOST a y = 1,4, ak je únosnosť určená výpočtom; N je návrhové zaťaženie prenášané na základ, kN. Únosnosť štrbinového základu (SF) obdĺžnikového prierezu, pôsobiaceho na stredové osové tlakové zaťaženie a spočívajúceho na stlačiteľnom podklade, ak jeho bočný povrch pretína niekoľko rovnobežných vrstiev základovej pôdy, možno určiť podľa vzorca: kde : ус=1 - koeficient stavu základové práce; usg - koeficient pracovných podmienok libry pod základňou nadácie s hodnotou 1,0; 0,9; 0,4 pri vytváraní výkopu na sucho s rýpadlom, pri vytváraní výkopu s plochým vedrom na sucho alebo pod hlineným roztokom s odstraňovaním kalu zo dna výkopu a pri vytváraní výkopu s plochým lopatkovým vedrom pod hlinou riešenie bez odstraňovania kalu zo dna výkopu; R je vypočítaný odpor 1 libry pod základňou základu (kPa) podľa tabuľky č. 3.1 (strana 63); A - plocha základovej základne, (m); U - obvod základu, (m); yct je koeficient prevádzkových podmienok libry pozdĺž bočného povrchu základu s hodnotou 0,8; 0,7 a 0,6 pri betonáži ryhy nasucho do hliny, hliny a pri betonáži ryhy pod ochranou ílového roztoku pre všetky zeminy, resp. /I - vypočítaný odpor i-tej vrstvy libier na bočnom povrchu drážkového základu, (kPa), braný podľa tabuľky č. 3.2 (str. 63), ale nie viac ako bOkPa; h\ je hrúbka vrstvy i-tej libry v kontakte s bočným povrchom základu drážky (m).

Podobné vzorce a tabuľky sú uvedené v dokumentoch vyvinutých v NIIOSP pomenovaných po ňom. N. M. Gersevanova. Samotná formula (1.2) vyzerá presvedčivo a jej použitie je celkom logické. Z tohto vzorca je zrejmé, že užitočné zaťaženie prenášané štrbinovým základom na základ je rozdelené na dve časti: prvá časť sa prenáša cez základňu základu a druhá cez jej bočnú plochu. Špeciálna a regulačná literatúra poskytuje údaje o zlomkovom rozdelení únosnosti štrbinových základov pozdĺž ich základne a bočného povrchu.

Počítačové modelovanie procesu vzniku a vývoja oblastí plastickej deformácie v základe pod dnom štrbinového základu

Vráťme sa k úvahe o obr. 2.6 vidíme, že navrhovaná technika poskytuje adekvátne výsledky: izočiary normálnych az a sekerových napätí v určitej vzdialenosti od výrezu sa stanú rovnobežnými s denným povrchom pôdneho masívu; pomer číselných hodnôt týchto napätí v zodpovedajúcich bodoch, približne, ako by mal byť, sa rovná hodnote koeficientu bočného tlaku pôdy (aJoz ", = 0,75); izočiary tangenciálnych napätí tgx majú klasický „motýľový“ tvar, ich číselné hodnoty v bodoch ležiacich na osi symetrie konštrukčnej schémy sú rovné nule.

Počítačové modelovanie procesu vzniku a vývoja oblastí plastickej deformácie v základe pod dnom štrbinového základu

Pred začatím štúdie boli preskúmané početné literárne zdroje, najmä diela, a podľa údajov v nich uvedených sa zistilo, že hĺbka uloženia štrbinových základov sa môže pohybovať v rozmedzí 2 m h 43 m, a to najviac typické hodnoty pomeru šírky základu drážky k hĺbke jej uloženia sú 2Mz = 0,03;0,13;0,27;0,4.

Podľa údajov uvedených v prvej kapitole dizertačnej práce, ktoré vychádzajú z výsledkov analýzy regulačnej dokumentácie a literárnych prameňov, sa pevnostné charakteristiky súdržnej zeminy pohybujú v nasledujúcich medziach: uhol vnútorného trenia p = kPa.

S prihliadnutím na tieto okolnosti sa ukázalo, že hodnota redukovaného konektivitného tlaku vypočítaná vzorcom z - C(yhtg(p) \ sa pohybuje v intervale ссв = .

Aby funkcia mapovania (2.5) poskytla matematický model základu štrbinového základu so širokým rozsahom číselných hodnôt pre pomer šírky základu k jeho hĺbke 2b/h, použijeme číselné hodnoty koeficientov mapovacej funkcie (2.6) uvedené v tabuľke č. 2.5.

Výpočty na určenie hodnoty návrhovej únosnosti základu štrbinového základu boli vykonané pomocou počítačových programov ASV32 a „Stability. (stav stresu a napätia)“ vyvinutý v štáte Volgograd

Oblasti plastickej deformácie v päte štrbinového základu pri vzniku (a), vývoji (b) a v momente dosiahnutia maximálneho prípustného zaťaženia (uzavretia maximálneho prípustného zaťaženia) (c) Vysoká škola architektúry a stavebníctva, pre všetky možné kombinácie číselných hodnôt premenných konštrukčných parametrov 2b/h, osv a f. Na obr. 2.10 sú ako príklad znázornené oblasti plastických deformácií na päte štrbinového základu pri ich iniciácii, vývoji a v momente dosiahnutia maximálneho prípustného zaťaženia (uzavretia maximálneho prípustného zaťaženia).

Na obr. 2.11 ukazuje, ako najzreteľnejšie, grafické závislosti tvaru AZ=J, AZe.

Podľa limitov prijatých v kapitole I pre zmenu číselných hodnôt premenných konštrukčných parametrov je na dosiahnutie cieľa stanoveného v dizertačnej práci potrebné vykonať 1024 výpočtových operácií na určenie veľkosti plôch plastickej deformácie pri základ dvojdrážkového základu.

Výsledkom tejto kapitoly by mala byť inžinierska metóda na výpočet únosnosti homogénneho základu dvojdrážkového základu, vyvinutá na základe výsledkov analýzy jeho napätosti a procesu vzniku a vývoja plôch plastická deformácia v aktívnej zóne základu.

Nižšie na obr. 3.3 3.5 sú uvedené obrázky bezrozmerných izočiar (v zlomkoch y/g) troch zložiek napätia az; ax a tzx v homogénnom základe dvojdrážkových základov rôznych šírok (2/ =0,8/g; 0,4/?; 0), ktoré majú rovnakú hĺbku v momente uzavretia oblastí plastickej deformácie, teda v momente intenzita vonkajšieho rovnomerne rozloženého zaťaženia jeho maximálnej prípustnej hodnoty (alebo v momente straty stability podkladu). Všimnite si, že v druhom prípade pri L=0 (pozri obr. 3.2) sa základ s dvoma drážkami zvrhne na základ s jednou drážkou (alebo jednoducho základ s drážkou) s dvojnásobnou šírkou.

Experimentálne stanovenie prvého kritického zaťaženia pre model štrbinového základu

Vonkajšie rozmery formy sú 30x30 cm, šírka je 3,4 cm. Vnútorné rozmery sú 28x28 cm, respektíve 2 cm. Forma je vyrobená z plexiskla s hrúbkou 7 mm a jej prvky sú spojené 13 kovovými skrutkami. Vložky-pečiatky z organického skla, predstavujúce 105 modelov štrbinových základov, sú vyrobené s výškou 15 cm, šírkou 1,2 cm a hrúbkou 2 cm, t.j. posledná veľkosť sa rovná hrúbke vyrábaného modelu. Modely boli vytvorené s premenlivou hĺbkou rezu tak, aby bolo možné simulovať založenie štrbiny s pomerom jej šírky k hĺbke založenia 2Mz3=0,l; 0,15; 0,2; 0,25 a 0,3.

Časť vkladacej pečiatky umiestnená nad povrchom modelu slúži na podopretie dynamometra DOSM-3-1, ktorý meria veľkosť sily prenášanej na základný model, vytvorenej vertikálne umiestnenou skrutkou.

Pred experimentom bola celá vložka-pečiatka starostlivo namazaná technickou vazelínou, aby sa eliminoval vplyv trecích síl.

Podstata experimentu bola nasledovná.

Z želatínového gélu CS s hmotnostnou koncentráciou želatíny rovnajúcou sa 15 %, 30 % a 45 % sa postupne vyrobili štyri šarže piatich modelov základových štrbinových základov (obr. 4.2a) s pomerom šírky 2&/A3=0. 1;0,15; 0,2; a 0,3.

Potom boli tieto modely zaťažené cez vložku známky zvislou, rovnomerne rozloženou záťažou, až kým na spodných okrajoch vložky známky nezačali byť zreteľne viditeľné drobné trhlinky – znak začiatku deštrukcie (obr. 4.4). Zodpovedajúce hodnoty zaťaženia boli zaznamenané a brané ako hodnota, pri ktorej sa začínajú vytvárať oblasti medzného stavu v materiáli modelu štrbinového základu, t.j. pre hodnotu prvého kritického zaťaženia.

Aritmetický priemer piatich (pre každú šaržu modelov s rovnakou hodnotou 2b/h3) hodnoty q3 bol braný ako výsledok experimentu pre túto šaržu. Bolo získaných päť takýchto experimentálnych hodnôt; sú uvedené v tabuľke č. 4.2.

V tej istej tabuľke sú uvedené hodnoty zodpovedajúcich zaťažení získané na základe výpočtov vykonaných pomocou počítačového programu „Stabilita. Stav stresu a napätia“, vyvinutý vo VolgGASU. Všimnite si, že všetky výpočty boli vykonané pri koeficiente bočného tlaku libra = 0,75, čo je priemerná hodnota pre ílovité pôdy.

Grafická interpretácia experimentálnych a teoretických údajov vo forme závislostí ako q3=f a metóda konečných prvkov.

Porovnanie plôch plastických deformácií zostrojených na základe výsledkov výpočtov (obr. 4.6) pre moment ich iniciácie a OPD pre tento uvažovaný prípad, znázornené na obr. 4.6c, vidíme ich praktickú identitu. opd- Obr. 4.6. Oblasti plastickej deformácie na základni modelu štrbinového základu, skonštruované z napätí vypočítaných pomocou MTFKP (a; b) a pomocou metódy konečných prvkov (c)

Následne možno tvrdiť, že získané experimentálne údaje sa zhodujú s údajmi získanými výpočtom s mierou presnosti dostatočnou pre inžiniersku prax. To dáva dôvod domnievať sa, že inžiniersku metódu na výpočet únosnosti štrbinového základu vyvinutú vo VolgGASU možno odporučiť na praktické použitie.

1. Únosnosť štrbinového základu na zemi je určená súčtom únosnosti na bočnej ploche a jej základni. Prvý člen je určený fyzikálno-mechanickými vlastnosťami ohradnej zeminy, hydrogeologickými pomermi staveniska, geometrickými rozmermi základu, fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami betónu, stupňom prieniku koloidnej vody. -cementový roztok do povrchových vrstiev zeminy svahov jamy (výkopu), technológia výstavby základov a pod. Druhý termín závisí od tvaru a veľkosti podrážky a FMSG. Preto je možné určiť únosnosť pozdĺž päty základu na základe analýzy napäto-deformačného stavu zemného masívu pomocou MKP a MTFKP a únosnosť pozdĺž bočného povrchu - prostredníctvom experimentálnych štúdií priamo na pôde. stavenisko.

2. Na základe metód teórie funkcií komplexnej premennej sa získajú grafické závislosti a zodpovedajúce analytické aproximácie, ktoré umožňujú určiť únosnosť pozdĺž základne drážkového základu pre všetky možné kombinácie číselných hodnôt. konštrukčných parametrov použitých v dizertačnej práci. Tieto výsledky vytvorili databázu programu počítačovej kalkulačky, ktorý umožňuje automatizovať proces výpočtu časti únosnosti pripadajúcej na základňu základu.

3. Bolo vyvinuté a patentované zariadenie, ktoré umožňuje v reálnych inžiniersko-geologických podmienkach konkrétneho staveniska určiť maximálne hodnoty špecifických trecích a adhéznych síl pôsobiacich na bočný povrch monolitických základov vyrobených bez debnenia proti pôda.

Napätia pôsobiace pozdĺž päty základu vypočítame pomocou vzorcov (4.1) – (4.3). Výpočty uvádzame v tabuľkovej forme (tabuľka 1).

V tabuľke 1 γ f = 1,1 – bezpečnostný faktor pre zaťaženie na hmotnosť steny;

γ f = 1,2 – to isté, k aktívnemu tlaku pôdy.

stôl 1

Štandardná sila, kN	Návrhová sila, kN	Rameno, m	Moment, kNm
G st = . . (6 – 1,5) . 24 = 175	G st = 1,1 . 175 = 192,5	0,1	- 19,3
Gf = (1,5,3 - 0,24 = 103,3).	G f= 1,1 . 103,3 = 113,6	0,05	+ 5,7
Eg = 267,8	Eg = 1,2. 267,8 = 321,4	2,4	+ 771,3
E priem = 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

Lineárna mierka: 1¸…..

Stupnica tlaku: 1...

Ryža. 9 Konštrukcia Ponceletu. Príklad výpočtu

Vypočítame momenty vzhľadom na osi prechádzajúce ťažiskom základovej základne (bod O na obr. 10). Výsledky aktívneho a pasívne E n Na stenu pôsobíme tlakom na úrovni ťažiska diagramov intenzity tlaku. Hmotnosť steny a základu je v ťažisku zodpovedajúceho prvku.

Ramená síl je možné zobrať v mierke podľa výkresu alebo ich nájsť analyticky.

Súčet vypočítaných vertikálnych síl N1= 192,5 + 113,6 + 61,6 = 367,7 kN.

Súčet momentov návrhových síl M 1= - 19,3 + 5,7 + 771,3 – 73,9 - 9,3 = 674,5 kNm.

Plocha a moment únosnosti základu steny podľa vzorcov (4.4) a (4.5)

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

W = = 1,5 m3.

p priem= = = 122,6 kPa;

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

Ryža. 10. Prierez steny, sily pôsobiace na ňu a diagram napätia pozdĺž základne základu

Diagramy napätia pozdĺž základne steny sú znázornené na obr. 10.

Porovnajme zistené napätia s vypočítaným odporom:

p av = 122,6 < = 631,4 кПа;

p m ax = 572,3 < = 757,7 кПа;

р min =- 327,1 < 0

Z troch podmienok nie je splnená posledná, t.j. Ťahové napätia pôsobia pozdĺž zadnej hrany podrážky, čo nie je dovolené.

Výpočet stability steny proti prevráteniu a posunutiu pozdĺž základne základu

Výpočet stability proti prevrhnutiu sa vykoná podľa vzorca (4.7). Prídržné a preklopné momenty vypočítame v tabuľkovej forme (tab. 2).

tabuľka 2

V tabuľke 2 momenty sú vypočítané vzhľadom na čelnú plochu základu steny (bod O 1 na obr. 10), γ f = 0,9 - bezpečnostný faktor pre zaťaženie na hmotnosť steny.

1,38 > = 0,73,

tie. podmienka (4.7.) nie je splnená.

Výpočet stability steny proti šmyku pozdĺž základne základu sa vykonáva podľa vzorca (4.8) s použitím údajov

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

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

Tu Ψ = 0,3 je koeficient trenia muriva na zemi (tabuľka 8, príloha 2):

3,24 > = 0,82,

tie. podmienka (4.8) nie je splnená.

Kontrola polohy výslednice

Výpočet M II a N II sa vykonáva podľa vzorca (4.9) so súčiniteľmi bezpečnosti zaťaženia = 1 s použitím údajov z tabuľky. 1.

Výstrednosť

e 0 = = = 1,68 m;

0,5 m;

3,36 > = 0,8

tie. a táto kontrola sa nevykonáva.

Vykonané kontroly ukázali, že oporná stena uvedená v zadaní nespĺňa väčšinu požiadaviek stanovených stavebnými predpismi. Stenu je potrebné prerobiť. Existuje niekoľko spôsobov, ako dosiahnuť súlad s požiadavkami noriem:

Zvýšte šírku základne steny;

Zmeňte sklon a zvýšte drsnosť zadnej strany steny;

Urobte stenu masívnejšou;

Znížte aktívny tlak nahradením zásypu zeminou s veľkým uhlom vnútorného trenia atď.

APLIKÁCIE

Zadanie ročníkovej práce

"Výpočet opornej steny"

Vysvetlenia pre výber úlohy

Učiteľ dá žiakovi štvormiestny priraďovací kód.

Prvé číslo označuje možnosť rozmerov steny (tabuľka 1).

Druhým je variant charakteristiky zásypovej pôdy (tab. 2).

Tretí je variant charakteristík pôdy ležiacej pod základňou základu (tabuľka 3).

Štvrtou možnosťou je rovnomerne rozložené zaťaženie povrchu zásypu (tabuľka 4).

Napríklad študent dostane kód 1234. To znamená, že študent podľa tabuľky. 1 trvá = 1 m; b = 3 m, atď.; podľa tabuľky 2 γ сс = 19; φ = 29 stupňov atď.; podľa tabuľky 3 pôda – hrubý piesok, γ сс = 19,8; ω = 0,1 atď.; podľa tabuľky 4 q = 50 kPa.

Na obr. Obrázok 11 zobrazuje prierez opornej steny s písmenovým označením rozmerov, ktorých hodnoty by sa mali prevziať z tabuľky. 1.

Ryža. 11. Priečny rez opornou stenou

Počiatočné údaje pre prácu v kurze

stôl 1

Rozmery steny

názov	Označenia	Rozmer	možnosti

Horná šírka		m		1,2	1,4	1,6	0,8	1,0	1,2	1,4	1,4	1,6
Šírka podrážky	b	m				5,5	2,5	3,5	4,5	5,5	3,5	4,5
Výška	N	m
Hĺbka kladenia	d	m	1,5		2,5		1,5		2,5		1,5
Zadný sklon	ε	krupobitie							- 2	- 4	-6	-8

Charakteristika zásypovej pôdy

tabuľka 2

názov

Označenia

Rozmer

možnosti

Špecifická hmotnosť

γ zas

kN/m3

Uhol vnútorného trenia

krupobitie

Uhol trenia pôdy o zadnú stranu steny

krupobitie

Sklon povrchu zásypu

krupobitie

- 2

- 4

- 6

- 8

- 10

Charakteristika pôdy pod základom steny

Tabuľka 3

názov	Označenia	Rozmer	možnosti

Priming	-	-	jemný piesok	Hrubý piesok	piesčitá hlina	hlina	hlina
Špecifická hmotnosť	γ	kN/m3	18,5	19,2	19,8	19,0	20,2	20,1	18,3	21,4	21,0	21,8
Vlhkosť		-	0,2	0,23	0,1	0,19	0,2	0,2	0,45	0,16		0,14
Špecifická hmotnosť pevných častíc	γs	kN/m3	26,4	26,6	26,8	26,5	26,7	26,8	26,0	27,3	27,5	27,6
Medza klzu		-	-	-	-	-	0,24	0,24	0,54	0,24	0,33	0,34
Rolovací limit		-	-	-	-	-	0,19	0,19	0,38	0,14	0,15	0,16

Tabuľka 4

Zadanie obsahuje len tie počiatočné údaje, ktoré zodpovedajú kódu prijatému od učiteľa.

Oporná stena je nakreslená v mierke v súlade so špecifikovanými rozmermi.

Zadanie návrhu opornej steny nenahrádza titulnú stranu práce v kurze.

Príklad dizajnu

Štátna vzdelávacia inštitúcia vyššieho odborného vzdelávania

Uvažujme ako príklad výpočet excentricky zaťaženého voľne stojaceho základu (pozri diagram s hlavnými akceptovanými označeniami).

Všetky sily pôsobiace pozdĺž okraja základu sa redukujú na tri zložky v rovine základne N, T, M.

Akcie výpočtu sa vykonávajú v nasledujúcom poradí:

1. Určíme zložky N, T, M, ktoré možno v najvšeobecnejšom prípade zapísať ako:

2. Po určení rozmerov základu ako pre centrálne zaťažený základ - (I aproximácia) a pri znalosti jeho plochy - A zistíme jeho okrajové napätia P max, min. (Predpokladáme, že základ je stabilný v šmyku).

Z odolnosti materiálov pre konštrukcie vystavené kompresii s ohybom je známe, že:

Pre obdĺžnikový základ môže byť podošva napísaná:

Potom nahradením akceptovaného zápisu do vzorca sily pevnosti získame:

Kde ℓ je väčšia veľkosť základu (strana základu, v rovine ktorej pôsobí moment).

- na základe výpočtových údajov nie je ťažké zostaviť diagramy kontaktných napätí pod základom základu, ktoré sú všeobecne prezentované v diagrame.

Podľa SNiP boli zavedené obmedzenia na hodnoty okrajových napätí:

P min / P max ≥ 0,25 - v prítomnosti zaťaženia žeriavom.
P min / P max ≥ 0 - pre všetky základy, t.j. odtrhnutie podrážky je neprijateľné.

V grafickej forme tieto obmedzenia napätia pod základňou excentricky zaťaženého základu (1, 2) neumožňujú použitie posledných dvoch diagramov kontaktných napätí uvedených v diagrame. V takýchto prípadoch je potrebný prepočet základu so zmenou jeho rozmerov.

Je potrebné poznamenať, že R sa určuje na základe podmienky rozvoja zón plastickej deformácie na oboch stranách základu, zatiaľ čo v prítomnosti excentricity (e) sa na jednej strane vytvoria plastické deformácie. Preto sa zavádza tretie obmedzenie:

P max ≤ 1,2 R – zatiaľ čo P av ≤ R.

Ak dôjde k odtrhnutiu podkladu základu, t.j. 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).

Sekcie

Trvalá adresa pre túto kapitolu: website/learning/basesandfoundations/Open.aspx?id=Chapter3

Kde b- bezrozmerný koeficient rovný 0,8;

szp, i i vrstva pôdy od tlaku pozdĺž základne základu pII rovná polovici súčtu uvedených napätí v hornej časti zi- 1 a spodok zi

szу,i- priemerná hodnota zvislého normálového napätia v i vrstva zeminy z vlastnej hmotnosti vybraná pri hĺbení základovej jamy, ktorá sa rovná polovici súčtu uvedených napätí na vrchu zi- 1 a spodok zi hranice vrstvy vertikálne prechádzajúce stredom základne základu;

Ahoj A Еi- hrúbka a modul deformácie, resp ja- vrstva pôdy;

Eei- modul deformácie ja- vrstva pôdy pozdĺž vetvy sekundárneho zaťaženia (pri absencii údajov je dovolené brať rovnaké Eei= = 5Еi);

n- počet vrstiev, na ktoré sa delí stlačiteľná hrúbka podkladu.

V tomto prípade sa rozloženie vertikálnych normálových napätí pozdĺž hĺbky základu berie v súlade s diagramom znázorneným na obrázku 15.

z od základne: szp A szу,i– vertikálne prechádzajúce stredom základovej základne a szp,c– zvislo prechádzajúce cez rohový bod pravouhlého základu, určeného podľa vzorcov:

Kde a- koeficient podľa tabuľky 17 v závislosti od tvaru základovej základne, pomeru strán pravouhlého základu a relatívnej hĺbky rovný: X (X=2z/b– pri určovaní szp A X=z/b– pri určovaní szp,s);

pII- priemerný tlak pod základňou základu;

szg,0 - na úrovni základne nadácie (pri plánovaní sa vykonáva rezanie szg, 0 = d, pri absencii plánovania a plánovania s podstielkou szg, 0 = = dn, Kde - špecifická hmotnosť pôdy umiestnenej nad základňou, d A dn– znázornené na obrázku 15).

Vertikálne napätie od vlastnej hmotnosti pôdy szg z od základne nadácie, určenej vzorcom

(35)

kde je špecifická hmotnosť pôdy umiestnenej nad základňou základu (pozri odsek 3.2);

dn- hĺbka založenia od prirodzenej značky (pozri obrázok 15);

gIIi A Ahoj- merná hmotnosť a hrúbka, resp i vrstva pôdy.

Špecifická hmotnosť pôd ležiacich pod úrovňou podzemnej vody, ale nad aquitardom, by sa mala brať do úvahy pri zohľadnení vážiaceho účinku vody podľa vzorca (11).

Pri určovaní szg vo vodotesnej vrstve treba brať do úvahy tlak vodného stĺpca umiestneného nad uvažovanou hĺbkou (pozri odsek 3.6).

Spodná hranica stlačiteľnej hrúbky základne sa odoberá v hĺbke z= Hc, kde je podmienka splnená szр = k× szg(Tu szр– dodatočné vertikálne napätie vo vertikálnej hĺbke prechádzajúcej stredom základovej základne; szg– vertikálne napätie od vlastnej hmotnosti pôdy), kde k= 0,2 pre základy s b 5 miliónov £ a k= 0,5 pre základy s b> 20 m (pri stredných hodnotách k určené interpoláciou).

Dodatočné vertikálne napätia szp,d, kPa, v hĺbke z od základne základu pozdĺž zvislej čiary prechádzajúcej stredom základne predmetného základu od tlaku pozdĺž základne susedného základu sú určené algebraickým súčtom napätí szp,cj, kPa, v rohových bodoch fiktívnych základov (obrázok 16) podľa vzorca

S nepretržitým, rovnomerne rozloženým zaťažením na povrchu zeme s intenzitou q, kPa (napríklad z hmotnosti vyrovnávacieho násypu) hodnotu szp,nf podľa vzorca (36) pre akúkoľvek hĺbku z určený vzorcom szp,nf = szp + q.

Príklad 3 Určte sadnutie samostatne stojaceho plytkého základu. Inžinierskogeologický rez je znázornený na obrázku 17. Rozmery základu: výška hf= 3 m; jediným b´ l= 3´3,6 m pozdĺž základne pII= 173,2 kPa. Vlastnosti pôdy:

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

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

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

Riešenie. Sadnutie voľne stojaceho plytkého základu je určené vzorcom (31).

Pretože hĺbka základu je menšia ako 5 m, druhý člen vo vzorci sa neberie do úvahy.

So šírkou základovej základne b£ 5 m a neprítomnosť vrstiev pôdy s E < 5 МПа суммирование проводится до тех пор, пока szр nebude menšia ako 0,2× szg.

Základ prerezáva len jednu vrstvu zeminy - piesčitú hlinitú (obrázok 17), preto sa aj priemerná vypočítaná hodnota mernej hmotnosti zemin ležiacich nad základom rovná skutočnej mernej hmotnosti piesočnatej hliny 19 kN/m3.

nachádzame szg, 0 = dn= 19 x 3,1 = 58,9 kPa; h= l/b= 3,6/3 = 1,2; 0,4× b= 0,4×3 = 1,2 m Podklad rozdelíme na vrstvy s hrúbkou maximálne 0,4× b. Hrúbka vrstiev pôdy umiestnených pod základňou základu umožňuje rozdeliť základňu na vrstvy s hrúbkou 1,2 m.

Vertikálne napätia v hĺbke z od základne nadácie szp A szу určené vzorcami (32) a (33).

Koeficient a zistíme interpoláciou podľa tabuľky 17 v závislosti od pomeru strán pravouhlého základu h a relatívna hĺbka rovná X=2z/b.

Vertikálne napätie od vlastnej hmotnosti pôdy szg na hranici vrstvy umiestnenej v hĺbke z od základu nadácie, určeného vzorcom (35).

Pre bahnitý piesok nachádzajúci sa pod hladinou podzemnej vody pri určovaní mernej hmotnosti berieme do úvahy vplyv váženia vody

Výpočty sadnutia sú zhrnuté v tabuľke 18. Parametre, ktoré určovali hranicu stlačiteľných vrstiev, sú zobrazené hrubou kurzívou v spodnom riadku tabuľky.

Schéma výpočtu na určenie sadnutia základu je znázornená na obrázku 17 (schéma szу nie je znázornené na obrázku).

Tabuľka 18

č. 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

Nadačná osada je S= 0,8 x 0,0316 = 0,025 m.

Stanovenie napätí v pôdnych hmotách

Napätia v pôdnych hmotách, ktoré slúžia ako základ, médium alebo materiál pre konštrukciu, vznikajú pod vplyvom vonkajšieho zaťaženia a vlastnej hmotnosti pôdy.

Hlavné úlohy výpočtu stresu:

Rozloženie napätia pozdĺž základov a konštrukcií, ako aj pozdĺž povrchu interakcie štruktúr s pôdnymi masami, často tzv. kontaktné napätia;

Rozloženie napätí v pôdnej hmote v dôsledku pôsobenia lokálne zaťaženie, zodpovedajúce kontaktným napätiam;

Rozloženie napätí v pôdnej hmote v dôsledku pôsobenia vlastnej hmotnosti, často tzv prirodzený tlak.

3.1. Stanovenie kontaktných napätí pozdĺž základne konštrukcie

Keď základy a konštrukcie interagujú s pôdou, na kontaktnom povrchu sa objavia základy. kontaktné napätia.

Charakter rozloženia kontaktných napätí závisí od tuhosti, tvaru a veľkosti základu alebo konštrukcie a od tuhosti (poddajnosti) základových pôd.

3.1.1 Klasifikácia základov a konštrukcií podľa tuhosti

Existujú tri prípady, ktoré odrážajú schopnosť konštrukcie a základu spoločne sa deformovať:

Absolútne tuhé konštrukcie, kedy je deformovateľnosť konštrukcie oproti deformovateľnosti podkladu zanedbateľná a pri stanovení kontaktných napätí možno konštrukciu považovať za nedeformovateľnú;

Absolútne pružné konštrukcie, keď je deformovateľnosť konštrukcie taká veľká, že voľne nadväzuje na deformácie podkladu;

Konštrukcie s konečnou tuhosťou, keď je deformovateľnosť konštrukcie úmerná deformovateľnosti základne; v tomto prípade sú deformované spolu, čo spôsobuje prerozdelenie kontaktných napätí.

Kritériom hodnotenia tuhosti konštrukcie môže byť ukazovateľ flexibility podľa M. I. Gorbunova-Posadova

Kde A - deformačné moduly základovej pôdy a konštrukčného materiálu; A - dĺžka a hrúbka konštrukcie.

3.1.2. Model lokálnych elastických deformácií a elastického polopriestoru

Pri určovaní kontaktných napätí zohráva dôležitú úlohu výber výpočtového modelu základu a spôsobu riešenia kontaktného problému. Najpoužívanejšie modely základov v inžinierskej praxi sú:

Model elastických deformácií;

Elastický polopriestorový model.

Model lokálnych elastických deformácií.

Podľa tohto modelu je reaktívne napätie v každom bode styčnej plochy priamo úmerné sadnutiu základovej plochy v tom istom bode a nedochádza k sadnutiu základovej plochy mimo rozmerov základu (obr. 3.1. a.):

Kde – koeficient proporcionality¸ často nazývaný koeficient lôžka, Pa/m.

Elastický polopriestorový model.

V tomto prípade sa povrch zeminy usadzuje v ložnej ploche aj mimo nej a zakrivenie priehybu závisí od mechanických vlastností zeminy a hrúbky stlačiteľnej hrúbky v základni (obr. 3.1.b.):

kde je základný koeficient tuhosti, – súradnica povrchového bodu, v ktorom sa určuje osídlenie; - súradnica bodu pôsobenia sily ; – integračná konštanta.

3.1.3. Vplyv tuhosti základov na rozloženie kontaktných napätí

Teoreticky má diagram kontaktných napätí pod pevným základom sedlový vzhľad s nekonečne veľkými hodnotami napätia na okrajoch. V dôsledku plastických deformácií zeminy sa však v skutočnosti kontaktné napätia vyznačujú plochejšou krivkou a na okraji základu dosahujú hodnoty zodpovedajúce maximálnej únosnosti zeminy (bodkovaná krivka na obr. 3.2 .a.)

Zmena indexu flexibility výrazne ovplyvňuje zmenu charakteru diagramu kontaktného napätia. Na obr. 3.2.b. kontaktné diagramy sú prezentované pre prípad rovinného problému, keď sa index flexibility t zmení z 0 (absolútne tuhý základ) na 5.

3.2. Rozloženie napätí v pôdnych základoch v dôsledku vlastnej hmotnosti pôdy

Vertikálne napätia od vlastnej hmotnosti pôdy v hĺbke z od povrchu sú určené vzorcom:

a diagram prirodzených napätí bude vyzerať ako trojuholník (obr. 3.3.a)

V prípade heterogénneho podložia s horizontálnymi vrstvami bude tento diagram už obmedzený prerušovanou čiarou Oabv, kde sklon každého segmentu v rámci hrúbky vrstvy je určený hodnotou mernej hmotnosti zeminy tejto vrstvy (obr. 3.3.b).

Heterogenita podložia môže byť spôsobená nielen prítomnosťou vrstiev s rôznymi charakteristikami, ale aj prítomnosťou hladín podzemnej vody v rámci hrúbky pôdy (WL na obr. 3.3.c). V tomto prípade je potrebné vziať do úvahy zníženie špecifickej hmotnosti pôdy v dôsledku suspendovaného účinku vody na minerálne častice:

kde je špecifická hmotnosť pôdy v suspenzii; - merná hmotnosť pôdnych častíc; - merná hmotnosť vody rovná 10 kN/m3; – koeficient pórovitosti pôdy.

3. 3. Stanovenie napätí v hmote pôdy pôsobením lokálneho zaťaženia na jej povrch

Rozloženie napätí v základoch závisí od pôdorysného tvaru základu. V stavebníctve sú najbežnejšie pásové, obdĺžnikové a okrúhle základy. Hlavný praktický význam má teda výpočet napätí pre prípady rovinných, priestorových a osovo symetrických úloh.

Napätia v základoch sú určené metódami teórie pružnosti. V tomto prípade je základňa považovaná za elastický polopriestor, ktorý sa nekonečne rozprestiera vo všetkých smeroch od vodorovnej ložnej plochy.

3.3.1. Problém pôsobenia vertikálnej sústredenej sily

Riešenie problému pôsobenia vertikálnej sústredenej sily pôsobiacej na povrch pružného polopriestoru, získané v roku 1885 J. Boussinesqom, umožňuje určiť všetky zložky napätia a deformácie v ľubovoľnom bode polopriestoru. priestor v dôsledku pôsobenia sily (obr. 3.4.a).

Vertikálne napätia sa určujú podľa vzorca:

Pomocou princípu superpozície vieme určiť hodnotu zvislého tlakového napätia v bode pôsobením niekoľkých sústredených síl pôsobiacich na povrch (obr. 3.4.b):

V roku 1892 Flamand získal riešenie pre vertikálnu sústredenú silu v podmienkach rovinnej úlohy (obr. 3.4.c):

; ; , kde (3.8)

Poznaním zákona rozloženia zaťaženia na povrchu v rámci zaťažovacieho obrysu je možné integrovaním výrazu (3.6) do tohto obrysu určiť hodnoty napätia v ktoromkoľvek bode základne pre prípad osovo symetrického a priestorového zaťaženia ( Obr. 3.5) a integračným výrazom (3.8) - pre prípad plošného zaťaženia.

3.3.2. Plochý problém. Pôsobenie rovnomerne rozloženého zaťaženia

Schéma na výpočet napätí v základoch v prípade rovinného problému pri pôsobení rovnomerne rozloženého zaťaženia intenzity znázornené na obr. 3.6.a.

Presné výrazy na určenie zložiek napätia v ľubovoľnom bode elastického polpriestoru získal G.V.

kde, sú koeficienty vplyvu závislé od bezrozmerných parametrov a ; a – súradnicové body, v ktorých sa určujú napätia; – šírka nakladacej lišty.

Na obr. 3.7. a-c sú znázornené vo forme izolínií, rozloženie napätia v hmote pôdy pre prípad plochého problému.

V niektorých prípadoch je pri analýze namáhaného stavu základu vhodnejšie použiť hlavné napätia. Potom sa hodnoty hlavných napätí v ktoromkoľvek bode pružného polovičného priestoru pri pôsobení rovnomerne rozloženého zaťaženia pásu môžu určiť pomocou vzorcov I. H. Mitchella:

kde je uhol viditeľnosti, ktorý zvierajú lúče vychádzajúce z daného bodu k okrajom zaťaženého pásu (obr. 3.6.b).

3.3.3. Priestorová úloha. Pôsobenie rovnomerne rozloženého zaťaženia

V roku 1935 A. Love získal hodnoty vertikálnych tlakových napätí v ktoromkoľvek bode základne z pôsobenia zaťaženia intenzity , rovnomerne rozložené po ploche obdĺžnika veľkosti.

Prakticky zaujímavé sú zložky napätia súvisiace s vertikálou vedenou cez rohový bod tento obdĺžnik, a pôsobiace vertikálne prechádzajúce jeho stredom (obr. 3.8.).

Pomocou koeficientov vplyvu môžeme písať:

kde - a - sú koeficienty vplyvu pre uhlové a stredové napätia v závislosti od pomeru strán zaťaženého obdĺžnika a relatívnej hĺbky bodu, v ktorom sú napätia určené.

Existuje určitý vzťah medzi hodnotami a.

Potom sa ukáže, že je vhodné vyjadriť vzorce (3.11) prostredníctvom koeficientu všeobecného vplyvu a napísať ich vo forme:

Koeficient závisí od bezrozmerných parametrov a: , (pri určení uhlového napätia), (pri určení napätia pod stredom obdĺžnika).

3.3.4. Metóda rohového bodu

Metóda rohových bodov umožňuje určiť tlakové napätia v základni pozdĺž zvislej čiary prechádzajúcej cez ľubovoľný bod na povrchu. Sú tri možné riešenia (obr. 3.9.).

Nechajte kolmicu prechádzať cez bod , ležiaci na obryse obdĺžnika. Rozdelenie tohto obdĺžnika na dva tak, aby bod M bolo uhlové napätie pre každý z nich, napätia možno znázorniť ako súčet uhlových napätí obdĺžnikov I a II, t.j.

Ak bod leží vo vnútri obrysu obdĺžnika, potom by sa mal rozdeliť na štyri časti tak, aby tento bod bol rohovým bodom pre každý zložkový obdĺžnik. potom:

Nakoniec, ak bod leží mimo obrysu zaťaženého obdĺžnika, potom musí byť dokončený tak, aby sa tento bod opäť ukázal ako rohový bod.

3.3.5. Vplyv tvaru a plochy nadácie v pláne

Na obr. 3.10. Diagramy normálových napätí boli skonštruované pozdĺž vertikálnej osi prechádzajúcej stredom štvorcového základu v (krivka 1), pásového základu (krivka 2) a tiež so šírkou (krivka 3).

V prípade priestorového problému (krivka 1) klesajú napätia s hĺbkou oveľa rýchlejšie ako v prípade rovinného problému (krivka 2). Zväčšenie šírky a následne aj plochy základu (krivka 3) vedie k ešte pomalšiemu tlmeniu napätí s hĺbkou.

Modernými prieskumnými metódami nie je možné určiť skutočný stav napätosti základových pôd. Vo väčšine prípadov sa obmedzujú na výpočet vertikálnych napätí vznikajúcich od hmotnosti nadložných vrstiev pôdy. Diagram týchto napätí pozdĺž hĺbky homogénnej vrstvy pôdy bude vyzerať ako trojuholník. Pri vrstvenej podstielke je diagram ohraničený prerušovanou čiarou, ako je znázornené na obr. 9 (riadok abсde).

V hĺbke z bude vertikálne napätie rovné:

kde γ0i je objemová hmotnosť pôdy i-tej vrstvy v t/m3; hi je hrúbka i-tej vrstvy vm; n je počet heterogénnych vrstiev podľa objemovej hmotnosti v rámci uvažovanej hĺbky z. Objemová hmotnosť priepustných zemín ležiacich pod hladinou podzemnej vody sa berie do úvahy s ohľadom na váženie vody:

tu γу je merná hmotnosť pevných častíc pôdy v t/m3; ε je koeficient pórovitosti prírodnej pôdy.

Pri monolitických, prakticky vodotesných íloch a hlinitách sa v prípadoch, keď sú podložené vrstvou priepustnej zeminy, ktorá má podzemnú vodu s piezometrickou hladinou pod hladinou podzemnej vody horných vrstiev, neberie do úvahy váživosť vody. Ak je v pôdnom podloží znázornenom na obr. 9, štvrtá vrstva bola monolitická hustá hlina a v podložnej zvodnenej vrstve by mala podzemná voda piezometrickú hladinu pod úrovňou podzemnej vody hornej vrstvy, potom by povrch ílovej vrstvy bol zvodnený, prijímajúci tlak z vodnej vrstvy. V tomto prípade by bol diagram vertikálnych napätí reprezentovaný prerušovanou čiarou abcdmn, ako je znázornené na obr. 9 bodkovaná čiara.

Treba poznamenať, že pod vplyvom napätí od vlastnej hmotnosti prírodnej pôdy sa deformácie základu (s výnimkou čerstvo nasypaných násypov) považujú za dávno odumreté. Pri veľkej hrúbke vodou nasýtených, vysoko stlačiteľných zemín, ktoré vykazujú dotvarovanie, treba niekedy počítať s neúplnou filtračnou konsolidáciou a dotvarovaním. V tomto prípade nemožno zaťaženie z násypu považovať za zaťaženie vlastnou váhou pôdy.

Hlavná podmienka, ktorá musí byť splnená pri navrhovaní základov, je:

kde: P je priemerný tlak pod základňou základu akceptovaných rozmerov

kde: - návrhové zaťaženie na okraji základu v danom úseku, kN/m;

Hmotnosť základu na 1 bežný meter, kN/m;

Hmotnosť zeminy na základových rímsach, kN/m;

b - šírka základovej základne, m;

R - vypočítaný odpor pôdy pod základňou základu, kPa

kde: - hmotnosť dosky na 1p. m., kN/m;

Hmotnosť základových blokov na 1 bežný meter, kN/m;

Hmotnosť muriva na 1 bm, kN/m;

kde: - hmotnosť zeminy na 1 rímse (bez betónu), kN/m;

Hmotnosť zeminy na 2. rímse (s betónom), kN/m;

kde: - šírka pôdy na rímse, m;

Výška pôdy na rímse, m;

g"II - priemerná hodnota špecifickej hmotnosti pôdy ležiacej nad základňou základu;

kde gсf = 22 kN/m.

Sekcia 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.

Časť 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.

Časť 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.

Časť 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.

Časť 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.

Časť 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.

STANOVENIE SADNUTIA PÔDNYCH ZÁKLADOV SÚHRNNOU METÓDOU VRSTVA PO VRSTVE

Za najvyťaženejší považujeme úsek 2-2.

1. Hrúbka zeminy pod základom základu do hĺbky najmenej 4b = 4 · 1,6 = 6,4 m je rozdelená na elementárne vrstvy s hrúbkou nie viac.

hi = 0,4 b = 0,4 · 1,6 = 0,64 m.

2. Určite vzdialenosť od základu základu po hornú hranicu každej elementárnej vrstvy zi (m).
3. Určte napätia z vlastnej hmotnosti pôdy pôsobiace na úrovni základne základu:

4. Určte napätie z vlastnej hmotnosti pôdy na spodnej hranici každej elementárnej vrstvy pomocou vzorca:

5. Určte napätie z vlastnej hmotnosti pôdy na rozhraní hlavných vrstiev:

6. Zostrojíme diagramy napätia z vlastnej hmotnosti zeminy vľavo od osi základu na hranici hlavných vrstiev - .
7. Z konštrukcie určíme dodatočné tlakové napätia na hornej hranici každej elementárnej vrstvy