Вертикальные силы с учетом каменной постели.

1) Ширина подошвы каменной постели b, передающей нагрузку от опорной плиты массива-гиганта на грунт основания:

где – угол распределения каменной постелью давления от сооружения на основание: .

2) Вес каменной постели на 1 п.м. длины сооружения с учетом взвешивания водой:

3) Пригрузка от грунта засыпки на каменную постель

Результаты вычислений заносятся в таблицу II.2.

Пригрузка от воды на каменную постель уравновешивается взвешивающим противодавлением воды в пределах ширины:

Сила взвешивающего противодавления воды учитывается в пределах ширины сооружения В, так как вес каменной постели и пригрузки ее грунтом засыпки вычислен с учетом взвешивания водой.

Таблица II.3.

Нагрузки, действующие на 1 пог.м. сооружения на контакте с несущим слоем грунта основания (с учетом веса каменной постели и пригрузок на ней).

II.3. Расчет эпюры контактных напряжений.

Цель сбора нагрузок, как указывалось в начале настоящего раздела,– вычисление эпюры контактных напряжений под подошвой сооружения:

1. на контакте сооружения с каменной постелью;

2. на контакте каменной постели с несущим слоем грунта основания.

К эпюре б) предъявляются определенные требования:

σ псредн.≤ R; σ пmax ≤ 1,2R; σ пmax/σ пmin ≤ 5для песчаных грунтов; σ пmax/σ пmin≤ 3 для глинистых грунтов.

(II.3.1)

где: R – расчетное сопротивление, определяемое по формуле (II.4.1).

Вычисление производится по известной из курса «Сопротивление материалов» формуле внецентренного сжатия:

,

(II.3.2)

где: P - сумма всех вертикальных сил [кН];

M – суммарный момент [кН∙м];

А = BL– площадь подошвы [м²]; L– длина, в данном случае L= 1 пог.м,

B – ширина сооружения [м],

W – момент сопротивления сечения, вычисляется в данном случае по формуле:

(II.3.3)

Вычисленные значения и позволяют построить простейшую линейную эпюру контактных напряжений, которая имеет вид трапеции (рис.II.1в, г). Так как суммарный момент обычно действует в направлении от обратной засыпки – тыловой грани в сторону лицевой грани набережной, то максимальная ордината эпюры σ_max преимущественно располагается под лицевой гранью сооружения (со стороны акватории).

а) Определение напряжений, действующих на контакте сооружения с каменной постелью (Таблица II.2).

б) Определение напряжения на контакте каменной постели с грунтом основания (Таблица II.3).

II.4. Сравнение полученных значений контактных напряжений с характерными напряжениями кривой s=f(p): нач.р_кр, R и р_u.²

В приведенных выше требованиях (II.3.3) R – расчетное сопротивление грунта, определяемое по формуле (7) СНиП 2.02.01-83* (здесь – формула II.4.1):

(II.4.1)

где: γ_с1, γ_с2 – коэффициенты условий работы грунтового основания и сооружения во взаимодействии с основанием (Приложение, табл. 9);

k – коэффициент, принимаемый равным 1, так как характеристики φ и с, помещённые в Задании, табл. 1 и используемые в курсовой работе, определены непосредственными испытаниями;

b – ширина подошвы каменной постели, передающей нагрузку от опорной плиты массива-гиганта на грунт основания: ,

где – угол распределения каменной постелью давления от сооружения на основание: .

к_z– коэффициент, зависящий от ширины фундамента, при b>10 м, вычисляется по формуле: к_z = z₀/b+0,2, где z₀=8 м, если к_z=1. В данном случае, ширина опорной плиты поэтому к_z=1.

– глубина заложения фундамента (в данном случае толщина постели): =h^п.

– расстояние от отметки планировки набережной до верха каменной постели, для сооружений шириной и глубиной свыше 2 м принимается .

– осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента и находящихся во взвешенном состоянии;

– то же, залегающих выше подошвы фундамента;

c_II – удельное сцепление (Задание, табл. 1).

– безразмерные табличные коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения φ_II грунта, принимаемые по табл.4 СНиП 2.02.01-83*(Приложение, табл. 8)

В данном примере:

γ_с1=1,4, γ_с2=1,2, k=1, к_z=1, ,

=h^п = 1,0 м, ,

Несущий грунт основания – песок крупный плотный, , тогда

;

Вывод. Условие II.3.3 удовлетворяется, следовательно размеры сооружения выбраны правильно. Можно продолжить расчеты.

Если требования условия (II.3.3) не выполняются, студенту необходимо в пояснительной записке изложить свои соображения по выходу из сложившейся ситуации.

С целью более полного представления о работе основания гидротехнического сооружения полезно также вычислить начальную критическую нач.р_кр и предельную р_u нагрузки.

Начальная р_кр вычисляется по формуле Пузыревского:

(II.4.2)

где: удельный вес грунта выше подошвы фундамента

d – глубина заложения фундамента, в данном случае d=h^п.

Предельная нагрузка р_u определяется по формуле:

,

(II.4.3)

где - безразмерные табличные коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения φ_I грунта основания и от угла отклонения δ предельной нагрузки p_u от вертикали. Принимаются по таблице СНиП 2.02.02-85 стр. 34 [4].(Приложение, табл. 10). Так как предельная нагрузка p_u [кПа] сравнивается со средним вертикальным сжимающим напряжением [кПа] под подошвой сооружения, то коэффициенты принимаются при δ=0.

γ_I – удельный вес грунта основания ниже подошвы фундамента:

( );.

b – ширина нагрузки ( );

q – пригрузка на поверхности III зоны потенциальной призмы выпирания учитывается от давления связности n, если вся призма выпирания или ее основная верхняя часть формируется в глинистом грунте: ;

c_I – удельное сцепление [кПа].

В нашем примере потенциальная призма выпирания формируется в песчаном грунте и пригрузка на поверхности III зоны призмы выпирания отсутствует, поэтому в формуле (II.4.3) остается только первое слагаемое:

Для

кПа