Учебное пособие фмз правленное. Проектирование оснований фундаментов мелкого заложения
 Скачать 6.35 Mb.
| Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей |
Экспериментальные исследования. Для определения контактных давлений по подошве фундаментов используется специальное оборудование - тензометрические датчики (месдозы) с гидравлическим преобразователем конструкции ЦНИИСК и НИСгидропроекта [15]. Месдоза с гидравлическим преобразователем представляет собой металлический жесткий диск диаметром 70 и высотой 10,5 мм (рисунок 5). В диске имеются два чувствительных к давлению элемента - приемный поршень и измерительная мембрана, разделенные прослойкой жидкости. Давление грунта, действующее на приемный поршень, передается через тонкий слой жидкости (0,3 мм) на измерительную мембрану. Деформации мембраны измеряются с помощью фольговых тензорезисторов типа 2ФКМВ и передаются на тензостанцию. В  результате многочисленных экспериментов определены закономерности распределения давлений по подошве фундаментов. При небольших давлениях очертание эпюры давлений близко к теоретическому, но с конечными величинами по краям. С увеличением нагрузки (при зарождении областей предельно напряженного состояния грунтов под фундаментом) давления по краям уменьшаются, и эпюра контактных давлений приобретает седлообразное очертание. По мере увеличения нагрузки области предельно напряженного состояния развиваются, смещение частиц грунта из-под фундамента увеличивается, напряжения в средней части возрастают быстре, чем по краям, и эпюра контактных давлений постепенно теряет седлообразное и приобретает параболическое и даже колоколообразное очертание (рисунок 6). Переход от седлообразной эпюры к параболической происходит примерно при средних давлениях, близких к рcr [16]. И  нженерные расчеты. При проектировании оснований и фундаментов в инженерных расчетах делается допущение о линейном законе распределения контактных давлений по подошве отдельно стоящих и ленточных фундаментов. В общем случае давление в любой точке подошвы отдельно стоящего фундамента вычисляется по формуле
где N – равнодействующая вертикальных сил, кН, в уровне подошвы фундамента; А – площадь подошвы фундамента, м; Мх(у) – момент относительно главной центральной оси инерции площади подошвы х(у), кНм, приведенный в уровень подошвы фундамента; Iх(у) – момент инерции подошвы фундамента относительно оси х(у), м4; х(у) – расстояние от соответствующей оси до рассматриваемой точки, м.
При определении напряжений в грунтах грунты рассматриваются как линейно-деформируемые тела в стабилизированном состоянии, у которых вся нагрузка уже передалась на скелет грунта. Для определения напряжений в грунтах используется принцип линейной зависимости между напряжениями и деформациями с учетом добавочных условий, вытекающих из физической природы грунтов как дисперсных тел, например, изменения пористости при изменении давления по закону уплотнения и т. п. При определении напряжений в грунтах уравнения теории линейно-деформируемых тел будут справедливы для напряжений, при которых отсутствуют области пластических деформаций под фундаментами, или при условии, что эти области имеют незначительную величину по сравнению со всей площадью загрузки. Для оснований сооружений обычно и назначают такую величину напряжений, чтобы под подошвой фундаментов не возникало областей пластических деформаций. С учетом всех особенностей грунтовых оснований, при определении напряжений в массиве принимают, что грунт является сплошным линейно-деформируемым телом, испытывающим одноразовое загружение. При этих условиях для определения осредненных напряжений в точке массива грунта используют решения теории упругости. О  сновная задача — действие сосредоточенной силы приложенной перпендикулярно к поверхности линейно-деформируемого полупространства. Задача распределения напряжений в любой точке массива от действия сосредоточенной силы F (рисунок 7) является основной в теории распределения напряжений в грунтах, впервые решение ее дано Буссинеском. Составляющие напряжений в точке М для любой площадки, параллельной ограничивающей плоскости, при действии на поверхность линейно-деформируемого массива сосредоточенной силы (рисунок 8) определяются формулами
г  де R – расстояние от точки приложения силы F до рассматриваемой точки М; x, yи z – координаты точки М. В рассматриваемой задаче напряжения z на глубине z в точке М равны напряжениям z для любой точки расположенной на окружности радиуса r с координатой z (рисунок 7). Поэтому часто формулу для напряжений z записывают в виде
где  .Действие равномерно распределенной нагрузки. Если на поверхности грунтового массива приложено местное распределенное давление, то для определения напряжений в толще массива поступают следующим образом: выделяют бесконечно малый элемент загруженной площади и, считая нагрузку на этот элемент сосредоточенной, пользуясь формулами (22), определяют составляющие напряжений. Проинтегрировав полученные выражения в пределах всей площади получают формулы для составляющих напряжений от действия данной нагрузки. При равномерно распределенном давлении, после интегрирования по прямоугольной площади загружения (рисунок 9), вертикальные нормальные напряжения zр для точек, расположенных под центром прямоугольной площади загружения с координатой z, определяются выражением
где = l/b; =2z/b. П  ри равномерно распределенном давлении после интегрирования по полосовой площади загружения (ленточные фундаменты) вертикальные нормальные напряжения zр для точек, расположенных под центром полосовой площади загружения с координатой z, определяются выражением
где =2z/b. Поскольку напряжения zр зависят от р и безразмерных величин и , для удобства вычислений формулы (24) и (25) преобразованы к виду
где  для прямоугольной площадки и  для полосовой нагрузки.Коэффициенты в зависимости от размеров и сведены в таблицу 17.
Коэффициент для промежуточных значений и вычисляется линейной интерполяцией. Формула (26) является основной рабочей формулой для вычисления напряжений в толще грунтового основания от действия равномерно распределенных давлений по прямоугольной и полосовой площадям. Выражениями (24) и (25) пользуются в том случае, если размер превышает данные таблицы 17. Нормальные вертикальные напряжения на глубине z от прямоугольной площади загружения по вертикали, проходящей через угловую точку площади, например, точку С (рисунок 9), обозначаются zp,c и определяются по формуле
где - коэффициент, принимаемый по таблице 17 в зависимости от соотношения сторон прямоугольной площади и относительной глубины, равнойz/b. Нормальные вертикальные напряжения, получаемые по формулам (23)-(27) являются сжимающими напряжениями. В механике грунтов и при проектировании оснований фундаментов (но не самих конструкций фундаментов) нормальные вертикальные сжимающие напряжения считаются положительными.
Формула (27) используется для определения вертикальных нормальных напряжений zр в любой точке грунтового массива от действия равномерно распределенного давления приложенного по прямоугольной площади. Кроме этого, если произвольную площадь загружения, например, таврового вида, можно разбить на отдельные прямоугольные площади, то по формуле (27) возможно определить вертикальные нормальные напряжения zр в любой точке грунтового массива и для такой произвольной площади загружения. Р  ассмотрим в качестве примера определение вертикальных нормальных напряжений zр в точке М от равномерно распределенного давления по прямоугольной площади (рисунок 10).Прямоугольную площадь abcd разбиваем на четыре прямоугольные площади так, чтобы точка М была угловой для каждой из них. Тогда вертикальные нормальные напряжения zр в точке М можно найти суммированием напряжений под угловыми точками четырех площадей загружения
где I, II, III, IV– коэффициенты, принимаемые по таблице 17 в зависимости от отношения сторон площадей загружения I, II, III, IV и отношения z (глубины расположения точки М) к ширине каждой из этих площадей. Представленный способ вычисления напряжений называется методом угловых точек. Следует отметить, что результат вычислений напряжений по методу угловых точек должен быть положительным по знаку. Это следует из основной формулы (23) вычисления напряжений z от действия сосредоточенной силы. Конечный результат вычисления напряжений от давлений, приложенных по произвольной площади, определяется суммированием положительных напряжений от сосредоточенных сил, приложенных к элементарным площадкам, на которые разбита исходная площадь.
Решение. Заменяем заданную прямоугольную площадь четырьмя прямоугольными площадями I, II, III, IV (рисунок 11). По I и IV площадям напряжения вычисляем с положительным знаком, по II и III – с отрицательным. Напряжение в точке М вычисляем по формуле (27)  Прямоугольная площадь I: b= l= 4,8 м, = 4,8 /4,8 = 1, = z / b = 2 / 4,8 = 0,42, по таблице 17 находим I = 0,952,  0,952·200 / 4 = 47,6 кПа.Прямоугольная площадь II: b= 2 м, l= 4,8 м, = 4,8 /2 = 2,4, = z / b = 2 / 2 = 1, по таблице 17 находим II = 0,808  -0,808·200 / 4 = -40,4 кПа.Прямоугольная площадь III: b= 2 м, l= 4,8 м, = 4,8 /2 = 2,4, = z / b = 2 / 2 = 1, по таблице 17 находим III = 0,808  -0,808·200 / 4 = -40,4 кПа.Прямоугольная площадь IV: b= l= 2 м, = 2 /2 = 1, = z / b = 2 / 2 = 1, по таблице 17 находим IV = 0,703  0,703·200 / 4 = 35,2 кПа.В итоге получаем  47,6 - 40,4 - 40,4 + 35,2 = 2 кПа.
Вертикальные нормальные напряжения в грунте от веса лежащих выше грунтов называют природным или бытовым давлением и обозначают zg. Природное давление в однородном грунте на глубине h определяются по формуле
где – удельный вес грунта. Природное давление в неоднородном основании на кровле (n+1)-го слоя вычисляется по формуле
где iи hi– соответственно удельный вес и толщина i-го слоя грунта. У  дельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупора, должен приниматься с учетом взвешивающего действия воды по формуле (11). На кровлю водонепроницаемого слоя грунта (на водоупор) в этом случае действует дополнительное давление равное whw; здесь w = 10 кН/м3 – удельный вес воды, hw - разность отметок уровня грунтовых вод (WL) и кровли водоупора (рисунок 12). Е  сли под слоем водонепроницаемого грунта расположены грунтовые воды, то на кровлю грунта под водоупором действуют давления, уменьшенные на wh2; здесь w = 10 кН/м3 – удельный вес воды, h2 – толщина водонепроницаемого слоя грунта (рисунок 13). График напряжений от собственного веса грунта zg называется эпюрой напряжений от собственного веса грунта.
 перейти в каталог файлов | Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
,
,
,
,
,
,
,
,