Пример расчета

Длина фундамента l = 2,7 м

Ширина фундамента b = 2,7 м

Глубина фундамента d = 3,75 м

Сила N = 2361,91 кН

Схема для расчета осадки фундаментов мелкого заложения (рис. 13).

1. Расчет природного напряжения (от собственного веса грунта) _zg.

Мощность 1 слоя h1, м:	3,25	Удельный вес грунта 1 слоя 1, кН/м3:	18,64
Мощность 2 слоя h2, м:	3,90	Удельный вес грунта 2 слоя 2, кН/м3:	19,62
Мощность 3 слоя h3, м:	7,40	Удельный вес грунта 3 слоя 3, кН/м3:	19,42
Мощность слоя h4, м:	0,80	Удельный вес, взвешенного в воде sb1, кН/м3	9,31

1.1 Расчет вертикального напряжения в точке 1:

_zq1 =   h; _zq1 = 0.

1.2 Расчет вертикального напряжения в точке 2:

_zq2 = ₁ ( h₁ – h₁^׳); _zq2 = 18,64 (3,25 - 0,80) = 45,67 кПа.

1.3 Расчет вертикального напряжения в точке 3:

_zq3 = ₁ ( h₁ – h₁^׳) + _sb1  h₁^׳; _zq3 = 45,67 + 9,31  0,80 = 53,12 кПа.

1.4 Расчет вертикального напряжения в точке 3':

_zq3 = ₁ ( h₁ – h₁^׳) + _sb1 h₁^’ + _w  h₁^’; _zq3 = 53,12 + 10,00  0,80 = 61,12 кПа.

1.5 Расчет вертикального напряжения в точке 4:

_zq4 = ₁ ( h₁ – h₁^׳) + _sb1 h₁^’ + _w  h₁^’ + ₂  h₂;

_zq4 = 61,12 + 19,62  3,90 = 137,63 кПа.

1.6 Расчет вертикального напряжения в точке 5:

_zq5 = ₁ ( h₁ – h₁^׳) + _sb1 h₁^’ + _w  h₁^’ + ₂  h₂ + ₃ h₃;

_zq5 = 137,63 + 19,42  7,40 = 281,34 кПа.

2. Строим эпюру 0,2_zg^’

_zg^’ = 0,2  _zg

 _{zg 1}^’ = 0,2  0,00 = 0,00 кПа

 _{zg 2}^’ = 0,2  45,67 = 9,13 кПа

 _{zg 3}^’ = 0,2  50,31 = 10,62 кПа

 _{zg 4}^’ = 0,2  61,12 = 12,22 кПа

 _{zg 5}^’ = 0,2  137,63 = 27,53 кПа

 _{zg 6}^’ = 0,2  281,34 = 56,27 кПа

3. Расчет вертикального напряжения _ZP (табл. 16)

3.1 Расчет дополнительного среднего давления

Ро = N/A - γ  d ; А= b∙l =2,7∙2,7=7,29 м².

Ро = 2361,91/7,29 - 19,62  4,29 м = 239,82 кПа

 = l/b

 = 2,7/2,7 м = 1

Рис. 13 - Схема для расчета осадки фундамента

мелкого заложения М 1:200

Таблица 16 – Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования

№ точки	Глубина точки z= 0,2b, м	 = 2·z/b	Коэффициент 	Вертикальное напряжение zp = ·P0, кПа	№ слоя	Вертикальное среднее напряжение zpi cp = (zpi-1 + + zpi)/2 , кПа	Высота слоя hi, м	Коэффициент 	Модуль деформации Ei, кПа	Осадка фундамента Si= =zpicphi/Ei, м
1	0,00	0,00	1,000	239,82
2	0,54	0,40	0,960	230,23	1	235,024	0,54	0,40	18000	0,0028
3	1,08	0,80	0,800	191,86	2	211,042	0,54	0,40	18000	0,0025
4	1,62	1,20	0,606	145,33	3	168,593	0,54	0,40	18000	0,0020
5	2,16	1,60	0,449	107,68	4	126,505	0,54	0,40	18000	0,0015
6	2,70	2,00	0,366	87,77	5	97,727	0,54	0,40	18000	0,0012
7	3,24	2,40	0,257	61,63	6	74,704	0,54	0,62	17000	0,0015
8	3,78	2,80	0,201	48,20	7	54,919	0,54	0,62	17000	0,0011
9	4,32	3,20	0,160	38,37	8	43,288	0,54	0,62	17000	0,0009
10	4,86	3,60	0,131	31,42	9	34,894	0,54	0,62	17000	0,0007
11	5,40	4,00	0,108	25,90	10	28,658	0,54	0,62	17000	0,0006
									Si=	0,0147
										1,5 см

Лабораторная работа № 8

Определение механических характеристик грунта

в приборе трехосного сжатия.

Цель работы: определение механических характеристик грунта.

Приборы и материалы: образец глинистого грунта; рабочая камера стабилометра; устройство силового нагружения; резиновая оболочка; измерительно-вычислительный комплекс АСИС ООО «Геотехника» на базе ПК.

Основные понятия

Испытания цилиндрических образцов грунта проводится в условиях осесимметричной деформации, в рабочей камере. Образец грунта имеет отношение высоты (Н) к диаметру (D), как правило, не менее 2. Обычно диаметр образцов принимается равным 38 мм.

На рис. 14 показана конструкция приборов трехосного сжатия производства ООО «ГЕОТЕК».

Рис. 14 - Приборы трехосного сжатия (стабилометр):

а – тип А; б – тип Б

Прибор типа А используется при определении прочностных и деформационных характеристик песчаных и глинистых грунтов в условиях предварительного изотропного обжатия (консолидации), т.е. когда σ₁=σ₂=σ₃. Прибор типа Б рекомендуется использовать при определении прочностных и деформационных характеристик грунтов в условиях предварительной анизотропной консолидации, т.е. когда σ₁≠σ₂=σ₃. В последнем приборе возможно проведение испытаний и в условиях изотропного сжатия.

Боковое давление, создаваемое воздухом в рабочей камере, σ₂=σ₃ поддерживается постоянным, а вертикальное напряжение σ₁ увеличивается ступенями Δσ₁ (рис. 15). При определенной величине разности (девиаторе) напряжений (σ₁-σ₃) наступает разрушение образца по наклонной плоскости (рис. 16, 17).

В отличие от испытаний на прямой срез, где плоскость среза определена конструктивно (горизонтальна) в приборе трехосного сжатия положение плоскости разрушения зависит от условий нагружения.

Рис. 15 - Предварительное обжатие образца и добавочное

давление внешней нагрузкой

Рис. 16 - Наклонная плоскость Рис. 17 - Элемент среды

разрушения (среза) и компоненты напряжений

Касательное τ, и нормальное σ_n напряжение, на плоскости разрушения может быть найдено, если известно значение угла наклона θ данной плоскости в предельном состоянии.

В некоторых случаях, из опытов трудно найти угол наклона θ плоскости разрушения, так как в образце не образуется видимой плоскости разрушения, образец деформируется виде «бочки» (рис. 18). В этом случае, за разрушающую нагрузку принимается значение, соответствующее 20% вертикальной деформации.

Рис. 18 - Разрушение в виде бочки

Если на графике нанести все значения τ и σ_n для каждого угла от 0 до 90⁰, то получим круг радиусом с центром τ=0 и σ_n= . Этот круг называется кругом напряжений Мора.

Касательная к кругу Мора, построенного с использованием предельного значения напряжения σ₁, является предельной прямой. Для случая связных грунтов необходимо построить не менее двух предельных круга Мора (рис. 19), т. е. провести опыты при различных значениях бокового давления σ₃.

Рис. 19 - Прямая предельного состояния для связного грунта