В Закладки

Главная
Официальная
Новости
Курсовые работы
Дипломные проекты
Лекции и конспекты
Рефераты
Софт
Ссылки
Справочник Студента
Гостевая

Почта


Поиск по сайту:

          


















Курсовой проект по механике грунтов.

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

Инженерно-строительный факультет

Курсовой проект

По механике грунтов



Выполнил:

Раздел 1.

1.1. Определение вертикальных нормальных напряжений в плоскости по- дошвы фундамента.

Будем решать плоскую задачу и считать, что сооружение абсолютно жесткое. Для определения вертикальных нормальных напряжений в плоскости подошвы фундамента применяют два способа:

1) с использование формулы для случая внецентренного нагружения;

2) с использованием решения теории упругости и последующим исправлением по- строенной по этой теории эпюры.



1.1.1 Расчет по формулам для случая внецентренного сжатия.

b = 13 м

d = 3 м

N = 450 т

T = 50 т

h = 3 м





Напряжения определяем по следующей формуле:



A – площадь подошвы, A = b*1 = 13 м2;

М – момент от силы Т относительно подошвы, М = Т*(h + d) = 50*(3 + 3) = 300 т*м;

W – момент сопротивления, м3.

Эпюра напряжений представлена на рис. 1.1.1.

1.1.2 Расчет по формулам теории упругости. Используем формулу Садовского, по которой:

Для построения эпюры возьмем несколько точек и составим таблицу.

Таблица 1.1.

Исправления проводят на основе сопоставления эпюры, полученной при расчете по формулам теории упругости и эпюры предельного состояния основания, при этом окончательную эпюру строят с учетом экспериментально установленной формы эпюры контактных напряжений в грунте под подошвой штампа.

Для исправления эпюры ограничим напряжения под краями сооружения напряже- нием qкрит, которое определяется по формуле:

= ?1 – плотность грунта, ?1 = 1,7 т/м3;

c – сцепление, с = 1,7 МПа (тс/м2);

? – угол внутреннего трения, ? = 19°

Величина D определяется из уравнения равновесия:

Pпред = qкрит*b + 0,5*D*b (1.4)

Pпред определяется по формуле:

где

?1, ?2 – плотность грунта, ?1 = 1,7 т/м3, ?2 = 1,79 т/м3; ?

= tg(45? - 0,5*?) = tg(45? - 0,5*19?) = 0,7133

т/м2 Подставляя Pпред в уравнение (1.4) находим значение D

Вычисляем поправочный коэффициент k:

Откуда k = 1,868

Находим новые значения "y" с учетом поправочного коэффициента:

y'1 = k*y1 = 68,61

y'2 = k*y2 = 51,46

y'3 = k*y3 = 44,91

y'4 = k*y4 = 42,01

y'5 = k*y5 = 41,16

По этим значениям "у" строим окончательную эпюру (см. рис. 1.1.1)

1.2. Определение напряжений в основании сооружения.

Расчетная схема

q'max = qmax - ?1*d;

q'min = qmin - ?1*d;

где

qmax = ?max;

qmin = ?min.

При определении напряженного состояния в основании сооружения вычисляют на- пряжения от собственного веса грунта (выше и ниже подошвы сооружения) и веса соору- жения.



Для определения напряжений в основании от веса сооружения (внешней нагрузки q' = q - ?1*d) применяют решение теории упругости – случай распределенной нагрузки. Основание представляют в виде расчетной сетки, в узлах которой определяются напря- жения. В любой точке основания напряженное состояние состоит из:

- напряжения от собственного веса грунта ?1*z;

- напряжения от нагрузки ?1*d;

- напряжения от внешней нагрузки q'.

Напряжения в узлах определяются по следующим формулам:

По результатам расчета строим линии равных нормальных ?z, ?x и касательных ?xz напряжений в основании от действия внешней нагрузки (см рис. 1.2.1 - 1.2.5).



1.3. Определение контуров области предельного напряженного состояния.

Определение контуров областей предельного напряженного состояния (областей пластических деформаций) сводится к установлению точек среды основания, в которых выполняется условие предельного состояния – зависимость Кулона. Принимаемая в этом случае форма записи зависимости Qmax = ?. Грунтовое основание разбивается сеткой. В узлах координатной сетки определяем суммарные напряжения, которые будут равны:



Зная значение угла внутреннего трения ? грунта основания, строим контур облас- тей предельного напряженного состояния грунта на расчетной сетке (рис. 1.3.1).

1.4. Расчет осадки сооружения.

Расчет осадки сооружения выполняем методом послойного суммирования, кото- рый заключается в делении сжимаемой толщи на расчетные слои и суммировании деформаций этих отдельных слоев. Полная осадка сооружения равна сумме осадки погашения разбухания r, вызван- ного снятием нагрузки ?1*d при отрытии котлована, и собственно осадки от части веса сооружения (q - ?1*d):

S = |r| + s

1.4.1. Определение величины разбухания r.

Суммарное значение r определяется по формуле:

е1 – коэффициент пористости, соответствующий напряженному состоянию ?1 до при- ложения нагрузки;

е2 – коэффициент пористости, соответствующий напряженному состоянию ?2 после приложения нагрузки;

На – активная глубина сжатия, в пределах которой учитываются деформации;

?z – толщина расчетного слоя.

Для определения величины разбухания заменим внешнее отрытие котлована на напряженное состояние основания приложением нагрузки q' = ?1*d. Рассмотрим напря- женное состояние в какой-либо точке сжимаемой толщи до и после приложения нагрузки. До отрытия котлована было напряженное состояние, определяемое собственным весом грунта:

После приложения нагрузки напряжение в скелете грунта будет:

Строим эпюры напряжений от собственного веса грунта и приложенной нагрузки: - от собственного веса грунта:

- от приложенной нагрузки:

где kz берется из таблицы.

Таблица 1.4.1

По результатам расчетов строим эпюры напряжений (рис. 1.4.1)

Ha = 7,88 м (см. рис. 1.4.1)

Вся активная глубина делится на элементарные слои толщиной ?z, в середине ка-

ждого из них определяем ?1 и ?2 (см. рис. 1.4.1).

Расчет по определению величины разбухания r ведется в табличной форме.

Таблица 1.4.2

Коэффициенты пористости определяем по рис. 1.4.2.

Величина разбухания:

1.4.2. Определение осадки сооружения s от веса сооружения.

Принимаем приближенно, что начальное напряжение в основании сооружения до приложения нагрузки равно напряжению, существовавшему до отрытия котлована:

После приложения нагрузки q' напряжение увеличилось до:

Строим эпюры напряжений и . Значения берем из п. 1.4.1, - из п. 1.2

Определяем значения Ha1 и Ha2 (см. рис. 1.4.3):

Ha1 = 21,79 м; Ha2 = 22,8 м

Таблица 1.4.3

Осадка левой грани: м

Полная осадка левой грани: Sлев = Sл + r = 1,073 + 0,245 = 1,318 м

Таблица 1.4.4

Осадка правой грани: м

Полная осадка левой грани: Sпр = Sп + r = 1,448 + 0,245 = 1,693 м

Раздел 2.

Определение активного давления грунта на подпорную стену.

Определение активного давления грунта на подпорную стену заключается в расче- те и построении эпюры активного давления на стенку от действия собственного веса грунта и внешних нагрузок. Для решения этой задачи устанавливаем характерные точки по высоте стенки:



1) на уровне поверхности грунта;

2) на границе грунтов;

3) на уровне горизонта грунтовых вод;



4) на уровне нижней отметки стенки. Затем вычисляем значения активного давления в каждой точке и строим эпюру (рис. 2.1).

Определяем напряжения от внешних нагрузок.

1-ая схема нагружения (рис. 2.2)

Первый слой грунта:

Второй слой грунта:

2-ая схема нагружения (рис. 2.3)

Первый слой грунта:

Второй слой грунта:

3-ая схема нагружения (рис. 2.4)

Первый слой грунта:

Второй слой грунта:

4-ая схема нагружения (рис. 2.5)

Суммарная эпюра представлена на рис. 2.6.

Раздел 3.

Проверка устойчивости откоса грунтового сооружения по круглоцилиндрической поверхности скольжения.



Проверку устойчивости откоса грунтового сооружения выполняют в предположении возможности нарушения его устойчивости по круглоцилиндрической поверхности сколь- жения. Устойчивость откоса оценивается коэффициентом запаса устойчивости, опреде- ляемым по формуле:

При решении задачи об устойчивости откоса, заключающейся в поиске минималь- ного значения коэффициента запаса устойчивости, который соответствует наиболее опасной поверхности скольжения, построим 3 кривые скольжения, расположив центры вращения на одной прямой. Определяем для этих случаев коэффициенты запаса устой- чивости.

Проводим кривую скольжения радиусом R1 = 65 м. Затем область грунта, находя- щуюся выше кривой скольжения, разбиваем на элементарные столбики толщиной b = 9,53 м (см. рис. 3.1).

Определяем все величины, входящие в формулу (3.1)

Расчеты ведем в табличной форме.

Таблица 3.1.

По формуле (3.10) определяем Mакт:

Mакт = 65*9,53*68,53 - 50*44 = 44650 т*м

По формуле (3.1) определяем K:

Проводим вторую кривую скольжения радиусом R = 63 м.

Толщина столбика b = 9,34 м.

Таблица 3.1.

По формуле (3.10) определяем Mакт:

Mакт = 63*9,34*66,82 - 50*42 = 41420 т*м

По формуле (3.1) определяем K:

Проводим третью кривую скольжения радиусом R = 67 м.

Толщина столбика b = 9,72 м.

Таблица 3.1.

По формуле (3.10) определяем Mакт:

Mакт = 67*9,72*68,57 - 50*46 = 46960 т*м

По формуле (3.1) определяем K:

Строим кривую изменения значений коэффициентов запаса. На ней находим точку, соот- ветствующую минимальному значению коэффициента запаса (см. рис. 3.4) Kmin = 1,242.



Список литературы.

1. Иванов П. Л. «Грунты и основания гидротехнических сооружений» - М., «Высшая школа», 1991 г.



2. Методические указания по оформлению пояснительных записок к курсовым и дипломным проектам – Л., ЛПИ, 1985 г.