Определение напряжений в грунтах

3.1 Напряжение от собственного веса грунта

Вертикальное нормальное напряжение s_z определяется по формуле:

(1)

где n – число слоев грунта, расположенных выше рассматриваемой глубины; γ_i

удельный вес грунта i-го слоя; h_i – мощность i-го слоя грунта.

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупора (глины) определяют с учетом взвешивающего действия воды:

(2)

где γ_s – удельный вес частиц грунта; γ_w = 10 кН/м³ - удельный вес воды; е – коэффициент пористости грунта

Горизонтальное нормальное напряжение от собственного веса грунта:

(3)

где ξ = ν(1- ν) – коэффициент бокового давления грунта, принимаемый по табл. 1.15 [6], но в инженерных расчетах обычно принимают ξ=1.

В КР студентам необходимо построить эпюру от собственного веса грунтов рядом с инженерно-геологической колонкой в масштабе!

Необходимо построить эпюры напряжений от cилы, приложенной к поверхности грунта (P=200ּa(кН), где а – номер группы). Шаг сетки(см. рис. 8-9) – b=c/5(м) (C- последняя цифра зачетной книжки). В вертикальном направлении (см. рис. 8) эпюры строить под силой и на расстояниях b и 2b, в горизонтальном (см. рис. 9) эпюры строить на глубинах b, 2b и 3b.

3.3 Подбор размеров и конструирование фундамента:

При подборе размеров подошвы фундаментов по второй группе предельных состояний (по деформациям) необходимо соблюдать условие:

(4)

Здесь р – среднее давление под подошвой фундамента; N₀ – вертикальная нагрузка на фундамент (в соответствии со СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия) на уровне его обреза (отметки планировки); А – площадь подошвы фундамента; -среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его обрезах, принимаемое равным 20кН/м³; d – глубина заложения фундамента; R – расчетное значение сопротивления грунта основания (п. 2.41 [4]):

(5)

Тогда площадь подошвы фундамента:

(6)

Предварительные размеры фундамента назначают в соответствии с п. 2.42 [4].

По данному разделу студентам необходимо:1. Определить глубину заложения фундамента (в соответствии с выбранным ранее районом строительства)[4]; 2.Подобрать размеры (площадь) фундамента в зависимости от заданных нагрузок (согласовать с преподавателем)! 3.Построить эпюры вертикального нормального напряжения от заданных нагрузок в точках А,В,СиD (см. рис. 15) по вертикальным сечениям, и в точке А – по горизонтальным (см. рис. 16).

ПРИМЕР: Построить эпюры вертикальных нормальных напряжений σ_z по вертикалям, проходящим через центры двух смежных фундаментов Ф-1 и Ф-2 с учетом их взаимного влияния. Среднее давление под подошвами фундаментов р₀=300кПа.

Решение. Значения σ_z по оси фундамента Ф-1 получаем суммированием напряжений σ_z1 от давления р₀ под самим фундаментом и дополнительного напряжения σ_z2 от влияния фундамента Ф-2. Последнее определяем методом узловых точек, как сумму напряжений в угловой точке М четырех загруженных площадей (фиктивных фундаментов): MLAI и MNDL (η=l/b=10/2=5) с положительным давлением и MKBI и MNCK (η=l/b=6/2=3) с отрицательным.

Разбиваем основание на слои толщиной Δh=0,8м, при этом для фундаментов Ф-1 и Ф-2 ζ=2Δh/b=2ּ0,8/4=0,4; для фиктивных фундаментов ζ=Δh/b=0,8/2=0,4.

Вычисления сводим в таблицу, при этом коэффициент α₁ относится к фундаменту Ф-1; α₂ - к фиктивным фундаментам MLAI и MNDL; α₃ - к фиктивным фундаментам MKBI и MNCK; α₄ = 2 ּ 1/4 ּ(α₂ - α₃) – к фундаменту Ф-2.