Поняття про активний та пасивний тиск на огорожу 2 страница

рівномірного завантаження методом кутових точок.

Для точок під центром завантаженого прямокутника максимальне стискаюче

напруження розраховується за формулою:

А для точок під кутами завантаженого прямокутника за формулою:

де К0 та К c – коефіцієнти з таблиці, P – інтенсивність рівномірно розподіленого

навантаження.

Значення коефіцієнтівК 0 K _с залежать від відносної глибини

співвідношення сторін прямокутної площини завантаження

Якщо точка знаходиться за межами прямокутника зовнішнього навантаження,

величина напруження визначається як алгебраїчна сума кутових напружень чотирьох

прямокутників завантаження

В певних межах для ґрунтів прийнятною є лінійна залежність між напруженнями та деформаціями. Проте, для визначення загальних деформацій (пружних та залишкових: ущільнення, пластичної течії, повзучості тощо) необхідно враховувати додаткові умови, які враховують фізичну природу ґрунтів, як дисперсних тіл, а саме їх стискання, водопроникнення, контактний опір здвигання, структурно-фазові деформації.

66. Побудова епюр розподілу стискаючих напружень по вертикальним перерізам та ізобар у випадку плоскої задачі при смужко подібному рівномірно розподіленому навантаженні.

Умови плоскої задачі матимуть місце у випадках, коли напруження розподіляються головним чином в одній площині, в напрямку перпендикулярному їй вони постійні, або рівні нулю. Такі умови характерні для витягнутих у плані споруд, наприклад стрічкових та стінових фундаментів, основ підпірних стінок, гребель та подібних споруд.

Стискаючі напруження розраховуються за формулою:

,

де: - коефіцієнт впливу, значення якого залежить від величини відносних координат по вертикалі та по горизонталі , тобто .

Значення коефіцієнта можна взяти з таблиці, складеної М.О.Цитовичем для визначення напружень в дослідних точках, розташованих на показових вертикальних перерізах ( = 0; = 0,25; = 0,5; = 1,0; =1,5; =2,0) та горизонтальних інтервалах ( 0;0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0), вибраних для зручності виконання розрахунків по координатних вісях та відповідно до ширини фундаменту .

Хід роботи

1.Для детального вивчення поля напружень в ґрунтовій основі від рівномірно розподіленого смужкоподібного навантаження за допомогою табличних коефіцієнтів впливу розраховуємо величину стискаючих напружень у всіх точках, розташованих на всіх показових перерізах і на всіх інтервалах справа і зліва від вертикальної вісі фундаменту (перерізу =0).

2. Для побудова епюр розподілу величин стискаючих напружень по вертикальним перерізам вибираємо, перш за все, масштаб, за яким будемо відкладати величину стискаючих напружень для точок, розміщених на вертикальних перерізах.

Оскільки найбільша величина стискаючого напруження є в точці на центральному перерізі на поверхні ґрунтового простору, тобто в точці з координатами (0;0), то масштабну лінійку доцільно побудувати від центрального перерізу так, щоб величина найбільшого напруження на лінійці містилася близько координати = (щоб наші епюри не були ні розтягнуті, ні стиснуті).

3. Користуючись масштабною лінійкою, відкладаємо величини стискаючих напружень для точок, розташованих на центральному перерізі на відповідних горизонтальних інтервалах. З’єднуючи плавною лінією відображення величин напружень в дослідних точках, отримуємо відповідну епюру розподілу стискаючих напружень.

4. Для побудови епюр величин стискаючих напружень для точок, розташованих на інших вертикальних перерізах необхідно: або добудовувати масштабну лінійку для кожного перерізу так, щоб нульова поділка містилася на рівні вертикального перерізу, або користуватися першою масштабною лінійкою, але при цьому робити перерахунок, який відображає взаєморозташування вертикальних перерізів.

Доцільніше виготовити додаткову копію масштабної лінійки, якою зручно користуватися, прикладаючи нульову поділку до рівня вертикального перерізу та відображаючи величини напружень для дослідних точок.

5. Побудову епюр величин стискаючих напружень достатньо виконати для перерізів, розташованих справа від центрального. Епюри з другого боку відносно центрального перерізу, як симетричні, можна побудувати спрощеним методом за допомогою циркуля переносимо величини напружень для певних точок, далі з’єднуємо плавною лінією відображення величини напружень і отримаємо епюри розподілу величин стискаючих напружень для перерізів, розташованих зліва від центрального.

Для правильного розуміння та аналізу напруженого стану грунтової основи необхідно підписати кожен вертикальний переріз та горизонтальний інтервал, крім того, різними кольорами треба позначити епюри величин стискаючих напружень.

67.Побудова ізобар стискаючих напружень по вертикальних перерізах у випадку плоскої задачі при смужко подібному рівномірному навантаженні.

Умови плоскої задачі мають місце у випадках, коли напруження розподіляється

у одній площині, а напрямку перпендикулярному вони або рівні нулю, або постійні.

Ця умова має місце для дуже витягнутих споруд (стрічкових фундаментів, основ

підпірних стінок тощо).

Ізолінії рівних величин стискаючих напружень або ізобари можна побудувати двома способами.

За першим способом напружений стан грунтової основи відображається у матричній формі, тобто біля всіх дослідних точок вписуються розраховані значення стискаючих напружень.

Точки на вертикальних перерізах, по яких будуються ізобари напружень(як правило ; ; ; ; ; ;

; ; ) знаходяться методом інтерполяції вписаних значень напружень у дослідних точках. За другим способом використовується вже побудоване графічне відображення напруженого стану грунтової основи у вигляді епюр величин стискаючих напружень. Для знаходження місцеположення на вертикальних перерізах точок з рівними напруженнями зручно користуватися додатковою масштабною лінійкою з відміченими на ній величинами напружень ( - ). Проводячи вздовж певного вертикального перерізу нульовою відміткою масштабної лінійки, і спостерігаючи при цьому зміну обрисів відповідної епюри, ми знаходимо ті рівні, на яких відстані між перерізом і епюрою збігаються з відмітками ( - ) на масштабній лінійці. За знайденими таким чином точками на вертикальних перерізах з рівними величинами напружень будуються ізобари (практична 3).

68. Побудова епюр стискаючих напружень в ґрунтовій товщі під дією нерівномірного трикутного навантаження.

Визначення величин стискаючих напружень в ґрунтовій товщі під дією нерівномірного трикутного навантаження, як одного з варіантів навантаження, що змінюється за законом прямої, можна виконати такими способами:

а) за формулою: ;причому вимірюється в радіанах.

б) за формулою через тангенси кутів та ;

в) за допомогою коефіцієнтів з таблиці, складеної М.О. Цитовичем.

г) за номограмою Остерберга для визначення дії навантаження, що змінюється за законом прямої. Знайшовши значення напруження у дослідних точках на кожному з перерізів будуються епюри.

69. побудова ізобар стискаючого напруження в грунтовій в грунтовій товщі під дією нерівномірного трикутного навантаження

5. Будуємо ізобари напружень в ґрунтовій основі.

5.1. Результати розрахунків величин стискаючих напружень в точках, розташованих на межах показових інтервалів ( 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0)

на вертикальних перерізах ; ; ; переносимо на рис.

5.2. Методом інтерполяції знаходимо місцеположення точок з напруженнями 0,1 - 1,0 і будуємо десять ізобар напружень.

70. Визначення величин стискаючих напружень, що змінюються за законом прямої.

Важливими випадками дії стрічкового навантаження буде також навантаження, котре змінюється по прямокутному і рівносторонньому трикутникам, трапеціям і т.д., яке змінюється за законом прямої. Окрім різних формул, можна користуватись універсальним для наведених вище видах навантаження, графіком Остерберга.

Стискаючі напруження в масиві грунту при навантаженні, котре змінюється за законами прямої, вираховують за формулою:

,

де: - функція відносних координат , що визначається за допомогою номограми ( - довжина трикутної епюри навантаження, - довжина прямокутної епюри навантаження, - глибина дослідної точки.

Величина І вираховується як алгебраїчна сума коєфіціентів, відповідаючи навантаженню зліва і справа від вертикалі, котра проходить крізь розглядаєму точку.

71. Побудова поверхні зсуву за діаграмою Янбу.

Положення центру обертання найнебезпечнішої поверхні ковзання можна визначати зручнішим способом, а саме за графіком Янбу. За вихідними даними (висотою та кутом природного схилу) будуємо розрахунковий переріз схилу. Розраховуємо значення показника і за графіком Янбу при певній величині кута природного схилу чи відкосу знаходимо величини і , необхідні для визначення координат центра обертання (точки ).Розраховуємо координати центру обертання за формулами: ; ;

Знаходимо центр поверхні ковзання, відкладаючи від підошви схилу вертикально відрізок довжиною і горизонтально відрізок довжиною . Із знайденого центра через підошву схилу проводимо дугу найнебезпечнішої поверхні ковзання.

72. Визначення коефіцієнта стійкості схилу, складеного одноріднм грунтом, методом кругло циліндричних поверхонь

Одним з найбільш поширених методів розрахунку стійкості схилів та відкосів, складених однорідними ґрунтами, є метод круглоциліндричних поверхонь, запропонований К.Терцагі. Особливістю розрахункової схеми, яка відповідає цьому методу, є припущенням, що стан граничної рівноваги спостерігається тільки в точках вздовж поверхні ковзання, а тіло зсуву є жорстким недеформованим тілом

К.Терцагі та В.Феленіус визначали стан рівноваги за рівністю величин моментів утримуючих та зсувних сил.

Умовою рівноваги потенційного тіла зсуву є рівність сум моментів утримуючих та зсувних сил:

= ;

Сума моментів утримуючих сил розраховується за формулою:

а сума моментів зсувних сил розраховується за формулою:

;

В стані граничної рівноваги коефіцієнт стійкості дорівнює одиниці, тобто:

;

де: - параметри міцності грунту, - вага - того розрахункового блоку тіла зсуву, - кут між вертикаллю і напрямом нормальної складової, - довжина поверхні ковзання в межах розрахункового блоку.

Положення центру обертання найнебезпечнішої поверхні ковзання можна визначати

за графіком Янбу За вихідними даними (висотою та кутом природного схилу) будуємо розрахунковий переріз схилу.Знаходимо центр поверхні ковзання, відкладаючи від підошви схилу вертикально відрізок довжиною і горизонтально відрізок довжиною . Із знайденого центра через підошву схилу проводимо дугу найнебезпечнішої поверхні ковзання Отримане тіло зсуву розбиваємо на блоки. Вертикальні межі блоків проводяться через 3 - 5 метрів. Нумеруємо блоки і визначаємо графічно, за масштабом рисунка параметри кожного блока, необхідні для виконання розрахунку стійкості: ширину блоку , висоту блоку зліва і справа , кут між вертикаллю і нормальною складовою , довжину поверхні сковзання в межах блоків . Розраховуємо об’єм і вагу блоків за формулами:

; ;

Підсумовуючи результати розрахунків по блокам, визначаємо величину коефіцієнта запасу стійкості схилу.

74.Побудова обрисів відкосу із заданими коефіцієнтом запасу стійкості графоаналітичним методом F_p.

Серед багатьох методів оцінки стійкості схилів та відкосів широко застосовується метод , запропонований М.М.Масловим у 1949 році і перевірений практикою інженерно-геологічних розрахунків, за яким оцінюється не тільки ступінь стійкості схилу або відкосу, але і міцність гірських порід у найслабкіших зонах. Критерієм міцності порід у схилах та відкосах при використанні цього методу є величина кута опору зсуву , значення якого можна розрахувати за формулою: , При проектуванні обрисів схилу графоаналітичним методом можна вибрати кілька варіантів з певними коефіцієнтами стійкості за формулою: . Потрібно побудувати геологічний переріз за результатами вишукувань на дослідній ділянці, поділяємо інженерно-геологічні елементи на шари потужністю 3 – 4 м і розраховуємо величини стискаючих напружень на підошвах шарів за формулою: ; Розраховуємо кути опору зсуву для кожного шару. Розраховуємо кути нахилу поверхні схилу в межах виділених шарів при певних значеннях коефіцієнту запасу стійкості за формулою: . За отриманими результатами будуємо обриси рівностійкого відкосу (за кутами ) та відкосу з певним коефіцієнтом запасу стійкості (за кутами ), починаючи з точки на підошві відкосу і відкладаючи відповідні кути в межах кожного розрахункового шару.

75. Визначення величини гідростатичного тиску.

Підземні води в більшості випадків мають визначальний вплив на стійкість схилів та відкосів. Він проявляється в розвитку гідростатичного виважування та гідродинамічного тиску, а також у погіршенні показників фізико-механічних властивостей ґрунтів. При розрахунку стійкості схилів гідростатичний тиск, направлений вертикально. Результуюча сила гідростатичного тиску направлена по нормалі до поверхні ковзання.

Визначення величини гідростатичного тиску в межах одного з розрахункових блоків виконуємо за формулою: ;

де: - питома вага води; - об‘єм частини виділеного блоку нижче рівня грунтових вод, що перебуває під дією гідростатичного тиску. _; де: - рівні ґрунтових вод на межах розрахункового блоку; – довжина лінії сковзання в межах розрахункового блоку; - кут між дотичною до лінії сковзання в межах розрахункового блоку та горизонталлю.

76.Фактори міцності та стійкості споруд.

Підземні води в більшості випадків мають визначальний вплив на стійкість схилів та відкосів. Він проявляється в розвитку гідростатичного виважування та гідродинамічного тиску. Ці сили необхідно враховувати при розрахунках стійкості схилів по найбільш ймовірним поверхням ковзання, а також при побудові обрисів схилу з певним коефіцієнтом запасу стійкості на основі теорії граничної рівноваги. При розрахунку стійкості схилів гідродинамічний тиск направлений паралельно лініям руху води, по своїй суті є об‘ємними силами і розглядаються як контурні. Результуюча сила гідростатичного та гідродинамічного тиску направлена по нормалі до поверхні ковзання. Визначення величини гідродинамічного тиску в цьому ж блоці виконуємо за формулою: ; де: - гідравлічний градієнт: ; - найвищий рівень грунтових вод в межах розрахункового блоку

- питома вага води, - об‘єм частини виділеного блоку нижче рівня грунтових вод, що перебуває під дією гідростатичного тиску, - найнижчий рівень грунтових вод в межах розрахункового блоку; - ширина розрахункового блоку. - кут між дотичною до лінії сковзання в межах розрахункового блоку та горизонталлю

77. Визначення величин результуючої гідростатичного і гідродинамічного тиску.

Розрахунок результуючої дії гідродинамічного та гідростатичного тиску виконуємо за формулою: , де: - рівень ґрунтових вод у середній частині блоку, відрахований від деякої умовної горизонтальної поверхні (підошви водотриву, якщо вона горизонтальна); - середня ордината від поверхні сковзання до цієї поверхні.

78.Розрахунок стійкості схилу із врахуванням сейсмічних сил

Для врахування сейсмічних сил при розрахунках стійкості схилів за Масловим у знаменнику додається добуток: ∑Gi*(a/g)

g-прискорення сили тяжіння

a-присорення яке залежить від сейсмічних хвиль

79.Розрахунок рівнодіючої активного тиску на гладку підпірну стінку від засипки з сипучого грунту. Розрахунки тиску на підпірну стінку сипучих і зв’язних грунтів суттєво відрізняються. Масив сипучого грунту, обмежений відкосом, буде знаходитися у рівновазі, якщо кут відкосу дорівнюватиме куту внутрішнього тертя грунту. При вертикальному відкосі для утримання масиву у рівновазі влаштовується підпірна стінка. Цей вираз може служити для визначення максимального активного тиску на вертикальну гладку стінку:

80.Розрахунок рівнодіючої активного тиску на гладку підпірну стінку від засипки із зв’язного грунту.

У випадку коли використовується для засипки зв’язний грунт(суглинок,глина) напруження і тиск на підпірну стінку зменшується

У випадку розрахунку тиску грунту засипки і у випадку оцінки стійкості схилу треба приймати до уваги,що зв’язні грунти до певної глибини самі утримують себе,про це свідчить наявність вертикальної зони у верхній частині поверхні зсуву. Можна зробити висновок,що при використанні при засипці зв’язних грунтів до певної глибини на стінку тиску не буде. h_c залежить від питомої ваги грунту і кута внутрішнього тертя.

Отже при використанні зв’язного грунту засипки треба враховувати,що тиск на стінку буде менший.

82. Визначення величини заглиблення підпірної стінки шляхом порівняння активного і пасивного тиску.

Питання тиску ґрунтів на підпірні стінки та інші огорожуючі конструкції (жорсткі та гнучкі підпірні стінки, кріплення стінок кар’єрів, котлованів, тонелей, гірничих виробок, тощо) є дуже важливим в інженерних розрахунках. Як показують дослідження, тиск ґрунтів на підпірні стінки визначається:властивостями ґрунтів засипки, змінами властивостей ґрунтів у часі, розмірами та конструкціями підпірних стінок, величиною можливих переміщень стінок.

У певних умовах стінка повертається від ґрунту засипки, при певній величині повороту грунт за стінкою переходить у граничний напружений стан і як результат виникає криволінійна поверхня ковзання. Тиск ґрунту засипки на підпірну стінку називається активним тиском, а якщо стінка у випадку податливості основи повертається в сторону ґрунту засипки, то вона зустрічає опір ґрунту, який називається пасивним. Розрахунки тиску на підпірну стінку сипучих і зв’язних грунтів суттєво відрізняються. Масив сипучого грунту, обмежений відкосом, буде знаходитися у рівновазі, якщо кут відкосу дорівнюватиме куту внутрішнього тертя грунту. При вертикальному відкосі для утримання масиву у рівновазі влаштовується підпірна стінка. Цей вираз може служити для визначення максимального активного тиску на

вертикальну гладку стінку: . Якщо грунт має зчеплення, то замінюємо дію сил зчеплення рівномірним тиском зв’язності, прикладеним до вільних граней грунту. Порівнюючи його дію з дією еквівалентного шару грунту і враховуючи протилежний напрям дії тиску зв’язності, отримаємо: .

У інженерній практиці зустрічаються різноманітні варіанти розрахунків активного і пасивного тиску в залежності від характеристик ґрунтів, гідрогеологічних умов, рельєфу денної поверхні, величини привантаження схилу, видів підпірних стінок та інших факторів. (У інженерній практиці зустрічаються різноманітні варіанти розрахунків активного і пасивного тиску в залежності від характеристик ґрунтів, гідрогеологічних умов, рельєфу денної поверхні, величини привантаження схилу, видів підпірних стінок та інших факторів. (практична 6)

83. Розрахунок осідання споруди методом еквівалентного шару.

Метод еквівалентного шару, запропонований М.О. Цитови-чем в 1934 році, базується на теорії лінійно деформованих тіл і значно спрощує розрахунок осідання грунтової основи, приво- дячи складну просторову теорію консолідації ґрунтів до еквівалентної одномірної. Еквівалентним. є шар грунту такої потужності, при якій осідання суцільного, необмеженого за площею фундаменту дорівнює осіданню фундаменту заданих розмірів і форми, спорудженого на ґрунтах необмеженої потужності. Для отримання потужності еквівалентного шару необхідно з таблиці взяти корегуючий коефіцієнт в залежності від співвідношення довжини і ширини прямокутного фундаменту і коефіцієнт Пуассона, обраховується за формулою . Потужність еквівалентного шару грунту залежить від бічного розширення грунту (коефіцієнт ), від форми та жорсткості фундаменту (коефіцієнт ) і пропорційна ширині підошви фундаменту . Дослідна точка розглядається як кутова одного із прямокутників на які ділиться фундаментне поле. Отриманий коефіцієнт потрібно помножити на ширину прямокутника. Розрахунок осідання фундаментів певних розмірів і форми виконується за формулою: ; де: - коефіцієнт відносного стискання грунту, ; - питоме навантаження на грунт, .

Дата добавления: 2015-05-08