Расчет напряженно-деформированного состояния оснований фундаментов сооружений и их устойчивости
Определение вертикальных нормальных напряжений в плоскости подошвы фундамента сооружения. Расчет осадки сооружения. Проверка устойчивости сооружения по круглоцилиндрической поверхности скольжения. Определение активного давления на подпорную стену.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 25.01.2011 |
| Размер файла | 1,3 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Расчетное задание
По дисциплине: «Механика грунтов»
Тема
Расчет напряженно-деформированного состояния оснований фундаментов сооружений и их устойчивости
2009 г.
Исходные данные
Схемы сооружений
Раздел I.
1. Характеристики сооружений и действующих нагрузок
|
b, м |
d, м |
N, тс |
T, тс |
h, м |
|
|
15 |
2,2 |
315 |
35 |
2,0 |
2. Характеристика грунтов
|
№ слоя |
Плотность с, т/м3 |
Угол внутреннего трения ц, град. |
Сцепление с, тс/м2 |
Коэффициент бокового давления о |
|
|
1 |
1,61 |
19 |
0,1 |
||
|
2 |
1,73 |
16 |
0,8 |
0,63 |
Раздел II.
1. Характеристика действующих нагрузок
|
q, тс/м |
P, тс |
b1, м |
b2, м |
b3, м |
b4, м |
|
|
1,8 |
1,8 |
4,0 |
2. Характеристика грунтов
|
№ слоя |
Толщина слоя h, м |
Плотность частиц сs, т/м3 |
Плотность грунта с, т/м3 |
Влажность W |
Угол внутреннего трения, ц, град. |
Сцепление с, тс/м2 |
а, м |
|
|
1 |
9 |
2,69 |
1,60 |
0,12 |
22 |
0,2 |
||
|
2 |
12 |
2,74 |
1,73 |
0,11 |
17 |
1,2 |
15 |
Раздел I
1.1 Определение вертикальных нормальных напряжений в плоскости подошвы фундамента сооружения
Характеристики сооружений и действующих нагрузок
|
b, м |
d, м |
N, тс |
T, тс |
h, м |
|
|
15 |
2,2 |
315 |
35 |
2,0 |
Напряжение по подошве сооружения от сил и определяются по формулам внецентренного сжатия для случая плоской деформации.
где
Эпюра в виде реакции основания по подошве сооружения показана на рис.5.
1.2 Расчет осадки сооружения
1. Характеристики сооружений и действующих нагрузок
|
b, м |
d, м |
N, тс |
T, тс |
h, м |
|
|
15 |
2,2 |
315 |
35 |
2,0 |
2. Характеристика грунтов
|
№ слоя |
Плотность с, т/м3 |
Угол внутреннего трения ц, град. |
Сцепление с, тс/м2 |
Коэффициент бокового давления о |
|
|
1 |
1,61 |
19 |
0,1 |
||
|
2 |
1,73 |
16 |
0,8 |
0,63 |
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 , вызванного снятием нагрузки при отрытии котлована, и собственно осадки от части веса сооружения
()
В данном расчете величину разбухания не учитываем.
Определение осадки сооружения от нагрузки .
Начальное напряжение в основании сооружения до приложения нагрузки равно напряжению, существовавшему до отрытия котлована:
После приложения нагрузки напряжение увеличилось до:
,
где - напряжение от внешней нагрузки
.
Среднее значение распределенной нагрузки
;
тогда среднее значение
.
Строим эпюры напряжений от собственного веса грунта и приложенной нагрузки:
- от собственного веса грунта
-
() :
() :
- от приложенной нагрузки:
,
где принимаем из табл. 1.2.1.
Таблица 1.2.1
|
z/b |
0,00 |
0,25 |
0,5 |
0,75 |
1,00 |
1,25 |
1,50 |
1,75 |
2,00 |
|
|
kz |
1 |
0,96 |
0,82 |
0,67 |
0,55 |
0,46 |
0,40 |
0,35 |
0,31 |
Результаты представим в табл. 1.2.2
Таблица 1.2.2
|
z/b |
0,00 |
0,25 |
0,5 |
0,75 |
1,00 |
1,25 |
1,50 |
1,75 |
2,00 |
|
|
kz |
1 |
0,96 |
0,82 |
0,67 |
0,55 |
0,46 |
0,40 |
0,35 |
0,31 |
|
|
z, м |
0 |
3,75 |
7,5 |
11,25 |
15 |
18,75 |
22,5 |
26,25 |
30 |
|
|
, тс/м2 |
17,46 |
16,76 |
14,32 |
11,7 |
9,6 |
8,03 |
6,98 |
6,11 |
5,41 |
По результатам расчетов находим активную глубину сжатия, в пределах которой учитываются деформации, исходя из условия
1) 3,54*0,2=0,71
2) 55,44*0,2=11,09
Таблица 1.2.3
|
, м |
|||
|
3,54 |
16,515 |
||
|
0,71 |
3,303 |
Активная глубина сжатия
Осадка находится по зависимости
Результаты расчета представлены в табл. 1.2.4.
Таблица 1.2.4
|
№ слоя |
, м |
, тс/м2 |
,тс/м2 |
||||
|
1 |
3,31 |
6,4 |
23,705 |
0,608 |
0,592 |
0,0331 |
|
|
2 |
3,31 |
12,13 |
28,25 |
0,6 |
0,59 |
0,02085 |
|
|
3 |
3,31 |
17,845 |
31,59 |
0,596 |
0,589 |
0,014564 |
|
|
4 |
3,31 |
23,565 |
35,055 |
0,592 |
0,587 |
0,010261 |
|
|
5 |
3,31 |
29,285 |
39,015 |
0,589 |
0,586 |
0,006289 |
|
|
6 |
3,31 |
35,005 |
43,23 |
0,587 |
0,586 |
0,001986 |
|
|
0,087053 |
и находим по рис.7 в середине слоя.
- коэффициент пористости, соответствующий напряженному состоянию до приложения нагрузки;
- коэффициент пористости, соответствующий напряженному состоянию после приложения нагрузки;
Коэффициенты пористости определяем по компрессионной кривой (рис.2).
1.3 Проверка устойчивости сооружения по круглоцилиндрической поверхности скольжения
1. Характеристики сооружений и действующих нагрузок
|
b, м |
d, м |
N, тс |
T, тс |
h, м |
|
|
15 |
2,2 |
315 |
35 |
2,0 |
2. Характеристика грунтов
|
№ слоя |
Плотность с, т/м3 |
Угол внутреннего трения ц, град. |
Сцепление с, тс/м2 |
Коэффициент бокового давления о |
|
|
1 |
1,61 |
19 |
0,1 |
||
|
2 |
1,73 |
16 |
0,8 |
0,63 |
При поверке устойчивости для ряда возможных кривых скольжения определяем коэффициент запаса и находим наиболее опасную кривую скольжения с наименьшим коэффициентом запаса .
Коэффициент запаса для произвольной круглоцилиндрической поверхности скольжения определяем по формуле
где радиус дуги окружности поверхности скольжения;
ширина полосы, на которые разбивается сдвигаемый элемент основания;
номер полосы ( = 1, 2, 3, …, n);
давление на верх полосы;
давление от веса грунта столбика на основание полоски;
угол между вертикалью и радиус-вектором проведенным из центра вращения в середину подошвы полоски;
, характеристики прочности грунта под подошвой полоски;
давление в поровой воде в центре подошвы полоски, .
Давление на верх полосок с номерами 1, 2, 3, 4 будет равно и определяется графически.
тс/м2;
тс/м2;
тс/м2;
тс/м2.
Давление на верх полосок с номерами 5, 6, 7, 8, 9 будет равно .
Определяем давление от веса грунта столбика на основание полоски по следующей зависимости
для полосок с = 1, 2, 3, 4
где высота середины слоя столбика единичной ширины.
для полосок с = 5, 6, 7, 8, 9
Для 1 грунта , тс/м2.
Для 2 грунта , тс/м2.
момент активных сил.
, тогда
.
1. Проводим кривую скольжения радиусом м. Все вычисления сводим в таблицу 1.3.1, все построения на рис. 8. Получаем .
2. Проводим кривую скольжения радиусом м. Все вычисления сводим в таблицу 1.3.2, все построения на рис. 9. Получаем .
3. Проводим кривую скольжения радиусом м. Все вычисления сводим в таблицу 1.3.3, все построения на рис. 10. Получаем .
По найденным строим график (рис. 11).
Получаем .
Проверка устойчивости сооружения по круглоцилиндрической поверхности скольжения.
Таблица 1.3.1
|
№ полоски |
|||||||||||||
|
м |
м |
тс/м2 |
тс/м2 |
тс/м2 |
тс/м2 |
тс/м2 |
градусы |
м |
|||||
|
1 |
0 |
3,11 |
0 |
5,38 |
5,38 |
18,17 |
23,55 |
53 |
0,602 |
0,287 |
3,75 |
15,26 |
|
|
2 |
0 |
6,67 |
0 |
11,54 |
11,54 |
20,11 |
31,65 |
35 |
0,819 |
0,287 |
3,75 |
27,9 |
|
|
3 |
0 |
8,6 |
0 |
14,88 |
14,88 |
22,06 |
36,94 |
20 |
0,94 |
0,287 |
3,75 |
37,37 |
|
|
4 |
0 |
9,48 |
0 |
16,4 |
16,4 |
23,99 |
40,39 |
7 |
0,993 |
0,287 |
3,75 |
43,17 |
|
|
5 |
2,2 |
9,48 |
3,54 |
16,4 |
19,94 |
0 |
19,94 |
7 |
0,993 |
0,287 |
3,75 |
21,31 |
|
|
6 |
2,2 |
8,6 |
3,54 |
14,88 |
18,42 |
0 |
18,42 |
20 |
0,94 |
0,287 |
3,75 |
18,64 |
|
|
7 |
2,2 |
6,67 |
3,54 |
11,54 |
15,08 |
0 |
15,08 |
35 |
0,819 |
0,287 |
3,75 |
13,29 |
|
|
8 |
2,2 |
3,11 |
3,54 |
5,38 |
8,92 |
0 |
8,92 |
53 |
0,602 |
0,287 |
3,75 |
5,78 |
|
|
9 |
1,19 |
0 |
1,92 |
0 |
1,92 |
0 |
1,92 |
69 |
0,358 |
0,344 |
0,83 |
0,2 |
|
|
№ полоски |
||||||||||
|
1 |
0,8 |
4,98 |
0,8 |
266,79 |
||||||
|
2 |
0,8 |
3,66 |
0,57 |
407,74 |
||||||
|
3 |
0,8 |
3,19 |
0,34 |
313,61 |
||||||
|
4 |
0,8 |
3,02 |
0,12 |
121,99 |
||||||
|
5 |
0,8 |
3,02 |
0,12 |
148,32 |
||||||
|
6 |
0,8 |
3,19 |
0,34 |
388,22 |
||||||
|
7 |
0,8 |
3,66 |
0,57 |
532,82 |
||||||
|
8 |
0,8 |
4,98 |
0,8 |
442,34 |
||||||
|
9 |
0,1 |
0,23 |
0,93 |
24,5 |
||||||
Проверка устойчивости сооружения по круглоцилиндрической поверхности скольжения.
Таблица 1.3.2.
|
№ полоски |
|||||||||||||
|
м |
м |
тс/м2 |
тс/м2 |
тс/м2 |
тс/м2 |
тс/м2 |
градусы |
м |
|||||
|
1 |
0 |
2,51 |
0 |
4,34 |
4,34 |
18,17 |
22,51 |
48 |
0,669 |
0,287 |
3,75 |
16,21 |
|
|
2 |
0 |
5,67 |
0 |
9,81 |
9,81 |
20,11 |
29,92 |
32 |
0,848 |
0,287 |
3,75 |
27,31 |
|
|
3 |
0 |
7,45 |
0 |
12,89 |
12,89 |
22,06 |
34,95 |
19 |
0,946 |
0,287 |
3,75 |
35,58 |
|
|
4 |
0 |
8,27 |
0 |
14,31 |
14,31 |
23,99 |
38,3 |
6 |
0,995 |
0,287 |
3,75 |
41,01 |
|
|
5 |
2,2 |
8,27 |
3,54 |
14,31 |
17,85 |
0 |
17,85 |
6 |
0,995 |
0,287 |
3,75 |
19,12 |
|
|
6 |
2,2 |
7,45 |
3,54 |
12,89 |
16,43 |
0 |
16,43 |
19 |
0,946 |
0,287 |
3,75 |
16,73 |
|
|
7 |
2,2 |
5,67 |
3,54 |
9,81 |
13,35 |
0 |
13,35 |
32 |
0,848 |
0,287 |
3,75 |
12,18 |
|
|
8 |
2,2 |
2,51 |
3,54 |
4,34 |
7,88 |
0 |
7,88 |
48 |
0,669 |
0,287 |
3,75 |
5,67 |
|
|
9 |
1,19 |
0 |
1,92 |
0 |
1,92 |
0 |
1,92 |
62 |
0,469 |
0,344 |
1,15 |
0,36 |
|
|
№ полоски |
||||||||||
|
1 |
0,8 |
4,48 |
0,74 |
212,33 |
||||||
|
2 |
0,8 |
3,54 |
0,53 |
343,74 |
||||||
|
3 |
0,8 |
3,17 |
0,33 |
281,22 |
||||||
|
4 |
0,8 |
3,02 |
0,1 |
94,61 |
||||||
|
5 |
0,8 |
3,02 |
0,1 |
118,01 |
||||||
|
6 |
0,8 |
3,147 |
0,33 |
358,46 |
||||||
|
7 |
0,8 |
3,54 |
0,53 |
467,78 |
||||||
|
8 |
0,8 |
4,48 |
0,74 |
385,52 |
||||||
|
9 |
0,1 |
0,25 |
0,88 |
34,26 |
||||||
Проверка устойчивости сооружения по круглоцилиндрической поверхности скольжения.
Таблица 1.3.3
|
№ полоски |
|||||||||||||
|
м |
м |
тс/м2 |
тс/м2 |
тс/м2 |
тс/м2 |
тс/м2 |
градусы |
м |
|||||
|
1 |
0 |
0,9 |
0 |
1,56 |
1,56 |
18,17 |
19,73 |
24 |
0,914 |
0,287 |
3,75 |
19,41 |
|
|
2 |
0 |
2,3 |
0 |
3,98 |
3,98 |
20,11 |
24,09 |
17 |
0,956 |
0,287 |
3,75 |
24,79 |
|
|
3 |
0 |
3,19 |
0 |
5,52 |
5,52 |
22,06 |
27,58 |
10 |
0,985 |
0,287 |
3,75 |
29,24 |
|
|
4 |
0 |
3,63 |
0 |
6,28 |
6,28 |
23,99 |
30,27 |
3 |
0,999 |
0,287 |
3,75 |
32,55 |
|
|
5 |
2,2 |
3,63 |
3,54 |
6,28 |
9,82 |
0 |
9,82 |
3 |
0,999 |
0,287 |
3,75 |
10,56 |
|
|
6 |
2,2 |
3,19 |
3,54 |
5,52 |
9,06 |
0 |
9,06 |
10 |
0,985 |
0,287 |
3,75 |
9,6 |
|
|
7 |
2,2 |
2,3 |
3,54 |
3,98 |
7,52 |
0 |
7,52 |
17 |
0,956 |
0,287 |
3,75 |
7,74 |
|
|
8 |
2,2 |
0,9 |
3,54 |
1,56 |
5,1 |
0 |
5,1 |
24 |
0,914 |
0,287 |
3,75 |
5,02 |
|
|
9 |
1,18 |
0 |
1,9 |
0 |
1,9 |
0 |
1,9 |
31 |
0,857 |
0,344 |
3,62 |
2,03 |
|
|
№ полоски |
||||||||||
|
1 |
0,8 |
3,28 |
0,41 |
77,71 |
||||||
|
2 |
0,8 |
3,14 |
0,29 |
140,24 |
||||||
|
3 |
0,8 |
3,05 |
0,17 |
114,02 |
||||||
|
4 |
0,8 |
3,00 |
0,05 |
38,15 |
||||||
|
5 |
0,8 |
3,00 |
0,05 |
59,66 |
||||||
|
6 |
0,8 |
3,05 |
0,17 |
187,13 |
||||||
|
7 |
0,8 |
3,14 |
0,29 |
264,97 |
||||||
|
8 |
0,8 |
3,28 |
0,41 |
254,06 |
||||||
|
9 |
0,1 |
0,42 |
0,36 |
115,88 |
||||||
Раздел II
Определение активного давления на подпорную стену.
1. Характеристика действующих нагрузок
|
q, тс/м |
P, тс |
b1, м |
b2, м |
b3, м |
b4, м |
|
|
1,8 |
1,8 |
4,0 |
2. Характеристика грунтов
|
№ слоя |
Толщина слоя h, м |
Плотность частиц сs, т/м3 |
Плотность грунта с, т/м3 |
Влажность W |
Угол внутреннего трения, ц, град. |
Сцепление с, тс/м2 |
а, м |
|
|
1 |
9 |
2,69 |
1,60 |
0,12 |
22 |
0,2 |
||
|
2 |
12 |
2,74 |
1,73 |
0,11 |
17 |
1,2 |
15 |
Определение активного давления грунта на подпорную стену заключается в расчете и построении эпюры активного давления на стенку от действия собственно 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
Определение выполняется по формуле:
Расчет активного давления.
1. Определение интенсивности активного давления от собственного веса грунта.
Точка a
;
;
;
тс/м2.
Точка b
тс/м2
тс/м2
Точка d:
Т.к. точка d находится на границе грунтов, то выделим точки и , находящиеся бесконечно близко к границе раздела грунтов.
Где удельный вес грунта во взвешенном состоянии, которое определяется по зависимости: , удельный вес скелета грунта.
тс/м2;
пористость
тс/м2
Тогда
тс/м2
тс/м2
тс/м2
Давление в точке определяется по зависимости
тс/м2
тс/м2.
Точка e
тс/м2;
тс/м2;
Тогда
тс/м2;
тс/м2;
тс/м2
По найденным значениям строим эпюру активного давления (рис. 13).
2. Определение активного давления от нагрузки .
.
.
По найденным значениям строим эпюру активного давления (рис. 14).
3. Определение активного давления от нагрузки .
.
.
По найденным значениям строим эпюру активного давления (рис. 15).
4. Построение суммарной эпюры давления от всех нагрузок.
Для построения суммарной эпюры давления суммируем значения по всем эпюрам в характерных точках (рис. 16).
Использованная литература
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.
Подобные документы
Расчет горизонтального давления грунта на сооружение. Расчеты устойчивости сооружения против сдвига в плоскости подошвы и против опрокидывания. Расчет устойчивости основания сооружения против сдвига по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения.
курсовая работа [67,8 K], добавлен 08.10.2013Оценка грунтовых условий и обстановки. Назначение глубины заложения фундаментов. Проверка подлинности напряжений фундамента под колонну. Определение осадки и других возможных для данного сооружения деформаций, сравнивание с предельными. Расчет осадки.
курсовая работа [413,5 K], добавлен 10.01.2014Принципы и методика расчета устойчивости склона по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения. Определение длины заделки свай за линию скольжения и расчет устойчивости грунтового основания. Вычисление элементов противооползневого сооружения.
курсовая работа [122,0 K], добавлен 18.07.2011Расчет нагрузки на шпунтовое ограждение с обеспечением устойчивости шпунта. Определение нагрузок, действующих на подпорную стену и ее устойчивости на сдвиг и опрокидывание; нормальных напряжений по подошве стены; сваи по несущей способности грунтов.
курсовая работа [85,3 K], добавлен 02.06.2012Оценка инженерно-геологических условий и физического состояния грунтов. Определение расчетного давления на грунты оснований. Расчет площади подошвы фундамента и его осадки методом послойного суммирования. Определение несущей способности основания.
контрольная работа [716,4 K], добавлен 13.11.2012Проектирование железобетонных фундаментов стаканного типа под колонны крайнего ряда. Расчет осадки основания фундамента методом послойного суммирования. Проектирование ленточных фундаментов в завершенном строительстве. Проверка устойчивости фундамента.
курсовая работа [953,8 K], добавлен 18.05.2021Проект фундаментов административного здания в 10 этажей: конструкция сооружения, нагрузки; привязка к инженерно-геологическому разрезу. Определение основных размеров, разработка конструкций свайных фундаментов; расчет стабилизационной осадки оснований.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 05.04.2011Определение активного давления на подпорную стену несвязного грунта нарушенного сложения. Расчет фундамента мелкого заложения по второй группе предельных состояний. Определение глубины заложения фундамента. Расчетное давление грунта по деформациям.
курсовая работа [720,0 K], добавлен 11.04.2013Геологическое строение оснований. Форма и размеры геологических тел в основании сооружений. Определение напряжений в массивах грунтов, служащих основанием или средой для сооружения. Практические методы расчета конечных деформаций оснований фундаментов.
контрольная работа [26,4 K], добавлен 17.01.2012Расчет величин вертикальных составляющих напряжений в любой точке массива грунта; равнодействующих активного и пассивного давлений грунта на подпорную стенку; величины полной стабилизированной осадки грунтов. Построение эпюр распределения напряжений.
контрольная работа [601,0 K], добавлен 18.06.2012
