7159

МИНОБРНАУКИРОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

К.П. Жегалова

Определение напряженно-деформированного состояния грунтового массива

Учебно-методическое пособие

по выполнению курсовой работы для обучающихсяпо дисциплине Геотехника

направлению подготовки / специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений

направленность (профиль) / специализация Строительство гидротехнических сооружений повышенной готовности

Нижний Новгород ННГАСУ

2022

2

УДК 624.15(075)

К.П. Жегалова. Определение напряженно-деформированного состояния грунтового массива: учебно-

методическое пособие / К.П. Жегалова; Нижегородский государственный архитектурностроительный университет. – Нижний Новгород: ННГАСУ, 2022. – __с. – Текст: электронный.

В пособии приведены указания по выполнению курсовой работы по дисциплине Геотехника, рассмотрены вопросы расчёта напряженно-деформированного состояния грунтового массива.

Предназначено обучающимся в ННГАСУ для выполнения курсовой работы по направлению подготовки 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений, направленность (профиль) Строительство гидротехническихсооружений повышенной готовности

© К.П.Жегалова, 2022

© ННГАСУ, 2022

3

4

Определение напряжений в грунтовых массивах.

Напряжения в грунтовых массивах возникают:

-от собственного веса грунта

-от внешних нагрузок.

Под внешними нагрузками понимаются нагрузки, возникающие от веса зданий и сооружений для которых грунтовый массив, служит основанием.

Характер распределения напряжений в грунтовых массивах зависит от: - инженерно-геологических гидрогеологических условий участка

застройки

-физико-механических свойств грунтов, слагающих основание

-конструктивных особенностей сооружений

-скорости строительства

-режима эксплуатации здания.

Напряжение в грунтовых массивах от внешних нагрузок.

1. Определение напряжений в массиве грунта от сосредоточенной силы. (задача Буссинеска)

Если на поверхности массива грунта приложена сосредоточенная сила Р, то вертикальное сжимающее напряжения σZ, определяется по формуле:

=

где: k=f(r/z), определяется по табл.1

r – расстояние по горизонтальной оси от рассматриваемой точки до оси z, проходящей через точку приложения сосредоточенной силы P;

z – глубина рассматриваемой точки от плоскости приложения сосредоточенной силы P.

2. Определение сжимающих напряжений методом угловых точек. Пространственная задача.

Вертикальные сжимающие напряжения σz в любой точке массива грунта, от действия равномерно распределенной нагрузки в пределах или за пределами площадок нагружения определяется методом угловых точек по формуле:

=

k– коэффициент, определяемый табл.2

для точек, расположенных под центром загруженной площади k0 =f ( ;ℓ)

5

ℓ – длинная сторона загружаемой площади, b – короткая, независимо от направления сторон

z– глубина, на которой определяется напряжение σz;

для точек, расположенных под углом или за пределами загруженной площади kc = 0,25f ( ;ℓ)

p – интенсивность равномерно распределенной нагрузки.

3. Определение сжимающих напряжений от равномерно распределенной полосообразной нагрузки (плоская задача).

Условия плоской задачи будут иметь место тогда, когда напряжения распределяются в одной плоскости, в направлении же перпендикулярном они или будут равны нулю, или постоянны. Это условие имеет место для очень вытянутых в плане сооружений, например, ленточных и стеновых фундаментов, оснований подпорных стенок, насыпей, дамб и подобных сооружений.

В условиях плоской задачи определяются три составляющие напряжений:

=

=

=

где: kz, ky, kyz – коэффициенты влияния соответствующих напряжений, значения которых приведены в табл.3, в зависимости от величины относительных координат z/b и y/b;

р– интенсивность равномерно распределенной полосовой нагрузки, кПа.

4.Определение напряжений от действия собственного веса грунта.

Напряжением от собственного веса грунта (природным) называют напряжение от веса лежащих выше грунтов в естественных условиях.

Напряжение от собственного веса грунта при однородном напластовании грунтов рис.1:

σzg =γ·z

Напряжение от собственного веса грунта при многослойном основании

рис.2:

σzg1=γ1h1 σzg2= σzg1+γ2h2

6

3. в виде перемещения конструкций, взаимодействующих с грунтом.

Решение:

1.Начальное критическое давление на грунт основания можно определить по формуле Н.П. Пузыревского:

Р = ∙( ∙ + ∙ )+ ∙

КР

+ − 2

Принимаем h=d.

Расчет ведем по первой группе предельных состояний.

2. Расчетное давление на грунт основания определяется по формуле 5.7 [2].

= ∙ ( ∙ ∙ ∙ + ∙ ∙ | + ∙ )

, – коэффициенты условий работы грунта, зависят от типа грунта и от конструктивных особенностей здания, определяются по табл.4;

- коэффициент, принимаемый равным: =1,0 если прочностные характеристики грунта определены непосредственным испытанием грунтов; =1,1если они определены по таблицам [2];

, , - коэффициенты, принимаемые по табл.5. в зависимости от угла внутреннего трения φII;

=1 при b<10м;

,| - удельный вес грунта расположенного ниже и выше подошвы

фундамента;

-глубина заложения подошвы фундамента

-ширина подошвы фундамента;

с– удельное сцепление грунта основания.

3.Для определения предельного давления под полосообразным малозаглубленным фундаментом (при h/b≤0,5) с известным приближением может быть использовано решение В.В.Соколовского

(формула 4.7 [1].).

пред.Ркр = ∙ ∙ + ∙ + ∙

8

, , - коэффициенты несущей способности грунта, определяемые по табл.6, в зависимости от угла внутреннего трения φI и угла наклона нагрузки δ;

=∙ – боковая пригрузка (заменяющая заглубление фундамента),

кПа;

c=cI – расчетное значение удельного сцепления грунта, кПа.

Найдем пред.Ркр для краевых точек фундамента:

Тогда средняя величина предельного давления на грунт (вертикальная составляющая):

пред.Ркр.=0,5*( пред.Ркр.0+ пред.Ркр.b)

4. Для определения предельного давления под жестким полосообразым малозаглубленным фундаментом (при h/b≤0,5) получено решение В.Г.Березанцева, учитывающее влияние уплотненного ядра (формула 4.7||

[1].)

пред.Ркр = П ∙ ∙ + П ∙ + П ∙

П, П, П - коэффициенты несущей способности для плоской задачи, принимаемые в зависимости от расчетного угла внутреннего трения φI по табл.7;

-полуширина полосообразной нагрузки, м;

5.Вертикальная составляющая силы предельного сопротивления Nu основания, сложенного дисперсными грунтами в стабилизированном состоянии, определяется по формуле 5.32 [2].

/ иℓ/ - приведенная ширина и длина фундамента, определяются по формуле

5.29 [2].

,, - безразмерные коэффициенты несущей способности, определяемые

по табл.5.12 [2]. в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения φI и угла наклона к вертикали δ равнодействующей внешней нагрузки на основание F в уровне подошвы фундамента.

9

,/ - расчетные значения удельного веса грунтов, находящихся в пределах

возможной призмы выпирания соответственно ниже и выше подошвы фундамента

-расчетное значение удельного сцепления грунта, кПа

-глубина заложения фундамента.

, , - коэффициенты формы фундамента, определяемые по формулам

5.33[2].

10