
- •Нелинейная механика грунтов
- •Дисперсные грунты крупнообломочные грунты
- •Физические характеристики грунтов
- •1.2. Формы расчётных областей, системы координат, правила знаков
- •1.3. Условия предельного напряженного состояния грунтов
- •Матрицы (1.10), (1.12), (1.13) связаны равенством
- •1.4. Зависимость между перемещениями, напряжениями и деформациями
- •1.5. Расчётные модели геотехнических систем
- •1.5.1. Упрощённые модели
- •Дифференциальные уравнения равновесия. Принцип Лагранжа, равновесие узлов системы мкэ Равновесие тела обрушения и его частей (отсеков). Предельное напряженное состояние в точке
- •Жёстко-пластическая среда
- •Задача Фламана Задача Буссинеска
- •Начальная критическая нагрузка на основание Метод горизонтальных сил г.М. Шахунянца
- •Метод угловых точек
- •1.5.2. Нелинейные модели грунта
- •Контрольные вопросы для самопроверки
- •2. Метод конечных элементов в механике грунтов
- •2.1. Теоретические основы мкэ. Идеи, постулаты
- •2.2. Матрицы жёсткости конечных элементов
- •2.2.1. Общие положения
- •2.2.2. Матрица жёсткости стержневого кэ
- •2.2.3. Функции перемещений континуальных конечных элементов
- •2.2.4. Построение матриц жёсткости континуальных кэ
- •1…16 – Номера степеней свободы
- •2.3. Глобальная матрица жёсткости системы
- •2.3.1. Общая и местная системы координат
- •2.3.2. Формирование систем уравнений
- •2.3.3. О решении системы уравнений
- •2.3.4. Завершающие процедуры статического расчёта
- •2.4. Специальные конечные элементы
- •2.5. Решения физически нелинейных задач средствами мкэ
- •2.6. Заключительные замечания. Ключевые положения мкэ
- •Контрольные вопросы для самопроверки
- •Равновесие узлов системы мкэ. Принцип Лагранжа
- •Уравнение
- •Мора - Кулона
- •Закон Кулона (для заданных поверхностей сдвига)
- •Уравнение Мизеса -
- •Шлейхера - Боткина
- •Закон Гука
- •Смешанная (упругопластическая) задача теорий упругости и пластичности
- •Плоская деформация Пространственная и осесимметричная задача
- •3.2. Программное обеспечение. Критерии предельных состояний
- •3.3. Примеры решения научно-технических задач1
- •Контрольные вопросы для самопроверки
- •Заключительные замечания
- •Библиографический список
- •Сведения из алгебры матриц
- •Понятия, определения
- •Действия с матрицами
- •Давид Моисеевич Шапиро нелинейная механика грунтов
- •3 94006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
Дифференциальные уравнения равновесия. Принцип Лагранжа, равновесие узлов системы мкэ Равновесие тела обрушения и его частей (отсеков). Предельное напряженное состояние в точке
Условия равновесия |
Физические уравнения
|
Геометрические соотношения
|
Нестрогие постулаты
|
Расчётная модель
|
Прикладные задачи
|
Практические приложения
|
Закон Гука
Закон Кулона
Уравнение Мора-Кулона
Соотношения Коши
Линейные
соотношения
Метод коэффициента постели
Жёстко-пластическая среда

Линейно
деформируемая среда
Теория
предельного равновесия
Теория
предельного напряженного состояния
43
Задача Фламана Задача Буссинеска
Задачи о подпорных стенках
Метод кругло-цилиндрических поверхностей скольжения
Расчеты оснований по
несущей
способности
Расчет свай и свайных фундаментов на совместное действие вертикальной, горизонтальной сил и момента
Расчеты осадок и кренов
Начальная критическая нагрузка на основание Метод горизонтальных сил г.М. Шахунянца
Метод угловых точек
Рис. 22. Линейная и жёстко-пластическая модели механики грунтов:
с
вязи
с определяющими уравнениями, прикладными
задачами и практическими приложениями
(структурная схема)
Таблица 6
Главные расчётные проверки оснований, фундаментов, откосных
сооружений и их связь с видами предельных состояний
и расчётными моделями
Наименование расчётов (проверок) |
Группы и виды ПС |
Расчётная модель грунта |
Расчёт несущей способности оснований |
Первая группа: -пластическое или хрупкое разрушение; -потеря устойчивости с переходом в изменяемую систему; -ползучесть, сдвиг, образование трещин, ведущие к прекращению эксплуатации.
|
Жёстко-пластическая среда: предельное напряженное состояние |
Расчёт устойчивости оснований и откосов против глубокого и оползневого сдвига |
Жёстко-пластическая среда: предельное равновесие |
|
Расчёт несущей способности свай |
Предельное равновесие при вдавливании / выдергивании сваи |
|
Расчёт устойчивости против опрокидывания и сдвига фундамента |
Первая группа: -потеря устойчивости с переходом в изменяемую систему |
Предельное равновесие |
Расчёт осадок, кренов фундаментов мелкого заложения |
Вторая группа: -достижение предельных деформаций, прогибов, поворотов, предельных осадок |
Линейно деформируемая среда |
Расчёт свайных фундаментов на совместное действие вертикальных, горизон-тальных сил и моментов |
Первая группа: -пластическое или хрупкое разрушение; -ползучесть, сдвиг, образование трещин, ведущие к прекращению эксплуатации. Вторая группа: -достижение предельных деформаций, прогибов, поворотов, предельных осадок. |
Метод коэффициента постели |
Стандарт предусматривает расчёты объектов строительства по ПС трёх групп:
– первая группа – состояния строительных объектов, превышение которых ведёт к потере несущей способности строительных конструкций;
– вторая группа – состояния, при превышении которых нарушается нормальная эксплуатация строительных объектов, исчерпывается ресурс их долговечности или нарушаются условия комфортности;
– особые предельные состояния – состояния, возникающие при особых воздействиях и ситуациях, превышение которых приводит к разрушению зданий и сооружений с катастрофическими последствиями.
Описания видов ПС изложены в ГОСТ Р 54257-2010 в наиболее общем виде, непригодном для использования при проектировании. Их конкретизацией являются расчётные проверки, отражающие предупреждаемые (расчётами) формы разрушения и деформирования, способы их математического описания.
В табл. 6 показана связь между главными нормируемыми расчётными проверками современных сводов правил, расчётными моделями линейного деформирования, предельного равновесия и предельного напряжённого состояния геотехнических объектов и видами ПС в соответствии с формулировками стандарта.