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 08.10.2013

  • Оценка 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 10.01.2014

  • Принципы 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 18.07.2011

  • Расчет 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 02.06.2012

  • Оценка 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 13.11.2012

  • Проект 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 05.04.2011

  • Определение 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 11.04.2013

  • Геологическое 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 17.01.2012

  • Расчет 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

  • Определение глубины заложения фундамента сооружения. Расчет осадки фундамента методами послойного суммирования и эквивалентного слоя. Проектирование свайного фундамента. Выбор глубины заложения ростверка, несущего слоя грунта, конструкции и числа свай.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 01.11.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.