В Закладки

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

Почта


Поиск по сайту:

          


















Расчет напряженно-деформированного состояния оснований и устойчивости сооружений.

Санкт-Петербургский Государственный Технический Университет

Инженерно-строительный факультет

Кафедра подземных сооружений, оснований и фундаментов

Расчет напряженно-деформированного состояния оснований и устойчивости сооружений



Курсовая работа

Выполнил: студент группы 4011/1

Гиp*?:д)ов А.А.

Руководитель: Синяков Л.Н.

Санкт-Петербург

1999 г.

Содержание.

1. Расчет нормальных вертикальных напряжений в плоскости подошвы фундамента сооружения. 3

1.1. Расчет с использованием формул сопротивления материалов. 3

1.2. Расчет нормальных напряжений с использованием теории упругости. 3

2. Расчет напряжений в основании сооружения. 5

3. Определение контуров областей предельно-напряженного состояния. 5

4. Расчет осадки сооружения. 5

4.1. Определение величины взбухания. 6

4.2. Определение осадки от внешней нагрузки q'. 6

5. Расчет активного давления грунта на подпорную стенку. 6

5.1. Расчетная схема №1. Определение активного давления на подпорную стенку от собственного веса грунта. 7

5.2. Расчетная схема №2. Определение активного давления на подпорную стенку от неограниченной равномерно распределенной нагрузки. 7

5.3. Расчетная схема №3. Определение активного давления на подпорную стенку от ограниченной слева равномерно распределенной нагрузки. 8

5.4. Расчетная схема №4. Определение активного давления на подпорную стенку от полосовой равномерно распределенной нагрузки. 8

5.5. Расчетная схема №5. Определение активного давления на подпорную стенку от сосредоточенной силы Р=14тс, приложенной к условно невесомому грунту. 8

1. Расчет нормальных вертикальных напряжений в плоскости подошвы фундамента сооружения.

1.1. Расчет с использованием формул сопротивления материалов.

Схема сооружения, его размеры и действующие нагрузки представлены на рисунке 1.1. Расчет ведется для сооружения шириной 1 метр. Вычислим значения нагрузок, действующих на сооружение, в точках A и B.

На рисунке 1.2. представлена диаграмма напряжений в плоскости подошвы фундамента сооружения. Из теории СопроМата: напряжения распределяются по линейному закону. Из всего выше сказанного видно, что этот метод имеет то преимущество, что он очень прост, и недостаток в том, что он не учитывает свойств грунта, и, следовательно, является достаточно приближенным.

1.2. Расчет нормальных напряжений с использованием теории упругости.

Для расчета воспользуемся формулой Садовского: ,

где а=b/2=7.5м,

N=360 тс.

Расчет сведем в таблицу 1.1.



Для отрицательных значений 'х' эпюра симметрична. На рисунке 1.3. показана диаграмма напряжений. Как видно из формулы, в крайних точках (при х??а) ???. Для того, чтобы построить эпюру, похожую на действительную, достроим ее по приближенному способу исправления теории упругости. Для этого построим предельную эпюру напряжений, представив ее в виде трапеции. С одной стороны, предельная нейтральная нагрузка на полосу определяется по формуле:



а с другой стороны эта нагрузка равна площади эпюры предельных напряжений:



Отсюда определяем высоту прямоугольной части эпюры: м



На рисунке 1.3. представлена эпюра предельных напряжений. Исправим диаграмму напряжений теории упругости при помощи эпюры предельных напряжений, при этом будем считать, что эпюра напряжений не может выходить за границы диаграммы предельных напряжений. Но при таком построении не будет соблюдаться условие равновесия, так как площадь оставшейся части контактной эпюры теории упругости становится меньше нагрузки N. Поэтому необходимо добавить оставшуюся часть диаграммы путем умножения координат на коэффициент R:



Сведем результаты исправлений в таблицу 1.2. На рисунке 1.3 показана исправленная эпюра.



2. Расчет напряжений в основании сооружения. На рисунке 1.4. представлено приведение расчетной схемы сопротивления материалов к расчетной схеме для определения напряжений в основании сооружения. Окончательная схема представлена на рисунке 1.4.d).



3. Определение контуров областей предельно-напряженного состояния.



Условием предельного состояния является зависимость Кулона:

или:

Задача определения контуров областей предельно-напряженного состояния сводится к задачам определения в точках среды на какой-либо сетке Qmax и построения интерполяционной линии . Разбивку области принимаем такую же, как и в пункте 2.

В любой точке Qmax можно найти как:

где , а ?x, ?z и ?xz находятся аналогично п.2. Глубина области залегания , что говорит о недопустимости использования решения теории упругости. Необходимо использовать решения теории пластичности при проектировании. Как видно из рисунка 3.1. области пластических деформаций смыкаются, образуя замкнутый контур. По формуле Черканова можно определить критическую краевую нагрузку, при которой предельное состояние возникает только в точках под краями фундамента:



В данном случае, средняя нагрузка на сооружение равна:

Сравнивая qпр и qср видим, что .

4. Расчет осадки сооружения.

Определение осадки в средней части сооружения по оси z производится методом последовательного суммирования без учета боковых деформаций грунта. Метод заключается в деление сжимаемой толщи На на конечное число слоев и суммировании деформаций этих слоев. Полная осадка сооружения определяется выражением:



где r - величина погашения взбухания, численно равная величине взбухания;

S(q) – осадка от нагрузки

4.1. Определение величины взбухания.

Глубина активной зоны определяется методом, основанным на теории упругости. Из чего следует, что при Z=Ha выполняется равенство: ,

где (при z?0) – напряжения в грунте до отрытия котлована;

- напряжения в грунте после отрытия котлована.

Определение На произведено графически. На рисунке 4.1. построены линии напряжений и коэффициент kz соответственно [1, c243]. Пересечение указанных линий определяет глубину активной зоны. Разбиваем активную зону на 4 равные по толщине части и вычисляем деформации слоев ?i и величину разбухания ri:



где - начальный коэффициент пористости i-того слоя грунта;

- конечный коэффициент пористости i-того слоя грунта;

- толщина расчетного слоя грунта;

Вычисления сведем в таблицу 4.1.

Таблица 4.1.

Итого из таблицы 4.1. видно, что величина взбухания равна:

4.2. Определение осадки от внешней нагрузки q'.

Расчет аналогичен расчету в п. 4.1. В качестве ?'z , берем ?'z(q'), определенные в п.2.

Из расчета получаем:

Отсюда, полная осадка равна:

5. Расчет активного давления грунта на подпорную стенку. На рисунке 5.1. приведена схема подпорной стенки и характеристики действующих нагрузок. Для определения активного давления воспользуемся принципом неравномерности действия сил, разбив исходную систему на 5 расчетных схем.



Допущения: Считаем, что стенки идеально гладкая, т.е. на поверхности стенки касательные напряжения равны нулю.



5.1. Расчетная схема №1. Определение активного давления на подпорную стенку от собственного веса грунта. Выделим характерные точки по высоте стенки: А – точка на поверхности, B и B' – точки на границе грунтов, С – точка на уровне водоносного зеркала, D – точка на нижней отметки стенки.



Активное давление определяется по формуле:

Точка D:

На рисунке 5.1. показана эпюра активного давления на подпорную стенку от собственного веса грунта с учетом взвешивания водой.

5.2. Расчетная схема №2. Определение активного давления на подпорную стенку от неограниченной равномерно распределенной нагрузки.

На грунт действует равномерно распределенная нагрузка, интенсивностью тс/м. В данном случае в любой точке среды напряжение тс/м2. Следовательно, активное давление определяется по формуле:

Вычислим давление на участке A-C:

Для участка C-D:

Эпюра активного давления изображена на рисунке 5.2.

5.3. Расчетная схема №3. Определение активного давления на подпорную стенку от ограниченной слева равномерно распределенной нагрузки.



На грунт действует равномерно распределенная нагрузка, приложенная к условно невесомой среде, интенсивностью тс/м. Из опытов и теоретических исследований известно, что на глубине

Напряжения и , далее до глубины

Активное давление нарастает, достигая значения тс/м2. Ниже глубины 3.46м активное давление распределяется аналогично п.5.2. На рисунке 5.3. показана эпюра активного давления.

5.4. Расчетная схема №4. Определение активного давления на подпорную стенку от полосовой равномерно распределенной нагрузки.

На грунт действует равномерно распределенная нагрузка, приложенная к условно невесомой среде, интенсивностью тс/м. В данном случае эпюра активного давления аналогична эпюре расчетной схемы №3 до глубины м, а ниже 7,79м активное давление

5.5. Расчетная схема №5. Определение активного давления на подпорную стенку от сосредоточенной силы Р=14тс, приложенной к условно невесомому грунту. Считается, что при таком нагружении до глубины м активное давление . При больших глубинах м активное давление

Эпюра активного давления показана на рисунке 5.5.