Расчёт напряженно-деформационного состояния оснований и устойчивости сооружений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

                

Дисциплина: Механика грунтов.

 

Тема: Расчёт напряженно-деформационного состояния оснований и устойчивости сооружений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт – Петербург

2012 г.

СОДЕРЖАНИЕ

 

Содержание 2

Исходные данные... 3

Раздел I 5

     1.1.Определение вертикальных нормальных напряжений в плоскости подошвы  фундамента сооружения 5

    1.2.  Расчет осадки сооружения………….. 6

    1.3. Проверка устойчивости сооружения по круглоцилиндрической поверхности                           скольжения 10

Раздел II. 19

 Определение активного давления на подпорную стену ..19

Использованная литература. . 26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Раздел I.

 

Часть 1.Определение напряженно-деформированного состояния оснований и сооружений и его устойчивости

 

1. 1.Определение вертикального нормального напряжения ( ) по подошве  фундамента сооружения.

Напряжение по подошве сооружения от сил N и Т определяется по формулам внецентренного сжатия для случая плоской деформации. Расчетная схема для определения представлена на рис.1, где

b,м	d,м	N, тс	T, тс	h, м
12	2,8	280	35	1,5

1. Характеристики сооружения  и действующих нагрузок

 

                    

 

Напряжение определяем по следующей формуле:

        (1.1)

 где  А – площадь подошвы; А=b*1м=12     

M – момент от силы Т относительно подошвы;

М=Т*(h+d)=35(2,8+1,5)=150,5 тс*м;

W – момент сопротивления;

Wу =1*b2 /6=122 /6=24м3

                                           

Эпюра напряжений в виде реакции основания по подошве сооружения представлена на рисунке 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2 Расчет осадки  сооружения

 

b,м	d,м	N, тс	T, тс	h, м
12	2,8	280	35	1,5

1. Характеристики сооружения и  действующих нагрузок

 

 

 

 

2.Характиристики грунтов

 

№ слоя	Плотность p,т/м3	Угол внутреннего трения   ,град.	Сцепление с, тс/м2	Коэффициент бокового давления
1	1,57	19	0,15
2	1,69	21	0,7	0,6

 

Расчет   осадки  сооружения  выполняем  методом  послойного  суммирования,   

который заключается в делении сжимаемой толщи на расчетные слои и    суммировании деформаций этих отдельных слоев.

 

 

 

d

 

 

 

 

Расчет   осадки  сооружения  выполняем  методом  послойного  суммирования,   

который заключается в делении сжимаемой толщи на расчетные слои и    суммировании деформаций этих отдельных слоев.

Полная   осадка   сооружения   равна   сумме осадки  погашения  разбухания  г,   вызванного снятием нагрузки γ1 *d при открытии котлована, и собственной осадки от части веса сооружения

(q-γ1* d):

  S=|r|+s

Определение осадки сооружения S от нагрузки q’

Начальное  напряжение  в  основании сооружения до приложения нагрузки равно напряжению, существовавшему до отрытия котлована:

s’=szб = γ 1d+ γ 2z.                                                                                                    (1.2)

После приложения нагрузки q’напряжения увеличилось до:

szi=szб +szq’                                                                                                                                                                                          (1.3)

где szq’-напряжение от внешней нагрузки q’=q- γ1*d                                             (1.4)

Среднее значение распределенной нагрузки q=N/A=280/12=23,3 тс/м2, тогда среднее значение

q’=q- γ1*d=23,3-1,57*2,8=18,9 тс/м2

Строим эпюры напряжений от собственного веса грунта и приложенной нагрузки: 

-от собственного веса грунта:

(.)А:szб= γ 1d =1,57 *2,8=4,4 тс/м2.

(.)В:szб= γ 1d+ γ 2z =1,57 *2,8+1,69*20=38,2 тс/м2.

-от приложенной нагрузки:

szq’= kz *q’

где кz берем из таблицы 1:

                                                                                                                                                                             Таблица 1                                 

z/b	0,00	0,25	0,5	0,75	1,00	1,25	1,5	1,75	2,0
kz	1,00	0,96	0,82	0,67	0,55	0,46	0,40	0,35	0,31

 Результаты представим в таблице 2.

 

                                                                                                         Таблица 2

z/b	0,00	0,25	0,5	0,75	1,00	1,25	1,5	1,75	2,0
kz	1,00	0,96	0,82	0,67	0,55	0,46	0,40	0,35	0,31
z	0,00	2,5	5	7,5	10	12,5	15,0	17,5	20,0
	18,9	18,14	15,5	12,66	10,39	8,69	7,56	6,62	5,86

 

По результатам расчетов находим активную глубину сжатия, в пределах которой учитываются деформации, исходя из условия 0,2*szб=szq’

1) 4,4*0,2=0,88

2) 38,2*0,2=7,64

Активная глубина сжатия На=18,9м (см.рис.)

 
Осадка S находится по зависимости: S= ∆Si                              (1.5)

 

№ слоя	∆zi			e’	e’’	S
1	2,5	8,56	26,7	0,595	0,580	0,023511
2	2,5	12,71	27,86	0,5875	0,579	0,013386
3	2,5	16,87	29,53	0,585	0,578	0,011041
4	2,5	21	31,4	0,582	0,577	0,007901
5	2,5	25,2	33,9	0,580	0,575	0,007911
6	2,5	29,34	36,9	0,578	0,574	0,006337
7	2,5	33,5	40,1	0,576	0,573	0,004759
					Сумма	0,7484

                                                                                  

e’-коэффициент пористости, соответствующий напряженному состоянию

до приложения нагрузки;

    е" - коэффициент пористости, соответствующий напряженному состоянию после приложения нагрузки;

Коэффициенты пористости определяем по компрессионной кривой, см. приложение к заданию.

Осадка центра подошвы сооружения от нагрузки q':

 

S ∆Si =0,7484м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3 Проверка устойчивости  основания фундамента (фундаментной  части) сооружения по круглоцилиндрической  поверхности скольжения.

 

1. Характеристики сооружения  и действующих нагрузок

 

b,м	d,м	N, тс	T, тс	h, м
12	2,8	280	35	1,5

 

 

 

2.Характиристики грунтов

 

№ слоя	Плотность p,т/м3	Угол внутреннего трения   ,град.	Сцепление с, тс/м2	Коэффициент бокового давления
1	1,57	19	0,15
2	1,69	21	0,7	0,6

 

При проверке устойчивости для ряда возможных кривых скольжения определяем коэффициент запаса Кз и находим наиболее опасную кривую скольжения с наименьшим коэффициентом запаса Кзмin.

Коэффициент запаса Кз для произвольной круглоцилиндрической поверхности скольжения определяем по формуле:

         Кз=R [∑(qi+grp.i-Pi) -bi cosai tgᵩi+∑ci*bi/cosai] / Makt.                                       (1.6)

Где R-радиус дуги окружности поверхности скольжения;

bi - ширина i полосы столбика на которые разбивается сдвигаемый элемент основания;

i - номер полосы (i =1,2,3……n);

qi- давление на верх i полосы;

 

gгрi-давление от веса грунта i столбика на его основание

ai- угол между вертикалью и радиус-вектором проведенным из центра вращения в середину подошвы i полоски;

ᵩi, ci - характеристики прочности грунта под подошвой i полоски;

Pi- давление в поровой воде в центре подошвы полоски столбика, Рi=0.

при R=13,4 м (рис.4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) q1=13,5 тс/м2

2)  q2=15 тс/м2

3)  q3=16,5 тс/м2