Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Симвулиди И.А. Расчет инженерных конструкций на упругом основании учеб. пособие для студентов строит. специальностей вузов

.pdf
Скачиваний:
35
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
13.16 Mб
Скачать

 

 

 

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

 

0,4

0

0,057

0,187

0,337

0,484

—0,384

 

-0,516

 

 

 

 

 

 

0,500

300

0,5

0

0,042

0,140

0,255

0,377

—0,500

 

 

 

 

 

 

 

 

0,6

0

0,027

0,093

0,173

0,270

0,384

 

0,7

0

0,018

0,064

0,124

0,206

0,314

 

0,8

0

0,013

0,049

0,098

0,172

0,278

 

0,9

0

0,012

0,043

0,089

0,160

0,265

 

1,0

0

0,011

0,043

0,088

0,158

0,263

 

0

—1

—0,923

—0,750

—0,559

-0,382

—0,240

 

0,1

0

0,076

-0,751

—0,560

-0,384

—0,242

 

—0,924

 

 

 

0,244

 

 

 

 

0,2

0

0,074

—0,571

-0,397

—0,257

 

-0,756

 

 

 

 

0,402

 

 

 

0,3

0

0,069

0,227

-0,433

—0,296

 

—0,598

 

 

 

 

 

0,496

 

 

0,4

0

0,059

0,196

0,347

—0,373

 

-0,504

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5

0

0,043

0,144

0,258

0,379

0,500

350

-0,500

 

 

 

 

 

 

 

 

0,6

0

0,027

0,093

0,169

0,262

0,373

 

0,7

0

0,017

0,061

0,114

0,191

0,296

 

0,8

0

0,012

0,044

0,087

0,155

0,257

 

0,9

0

0,010

0,039

0,076

0,142

0,242

 

1,0

0

0,009

0,038

0,075

0,140

0,240

 

0

—1

—0,919

—0,735

—0,541

—0,360

-0,220

 

0,1

0

0,081

—0,736

-0,542

—0,362

-0,223

 

—0,919

 

 

 

0,257

 

 

 

 

0,2

0

0,079

—0,553

—0,377

-0,238

 

—0,743

 

 

 

 

0,417

 

 

 

0,3

0

0,073

0,240

—0,416

-0,281

 

—0,583

 

 

 

 

 

0,508

 

 

0,4

0

0,063

0,206

0,358

-0,364

 

—0,492

 

 

 

 

 

 

0,500

400

0,5

0

0,045

0,150

0,262

0,382

-0,500

 

 

 

 

 

 

 

 

0,6

0

0,027

0,094

0,166

0,255

0,364

 

0,7

0

0,017

0,060

0,107

0,180

0,281

to

0,8

0

0,011

0,043

0,077

0,141

0,238

со

 

 

 

 

 

 

 

0,6

—0,270

—0,377

0,516

—0,484

0,452

0,418

0,406

0,404

—0,140

—0,142

—0,155

-0,191

-0,262

-0,379 0,504 -0,496 0,433

0,397

0,384

0,382

-0,124

-0,126

-0,141

-0,180

-0,255

-0,382 0,492

-0,508 0,416

0,377

Продолжение табл. IV-3

0,7 0,8 0,9 1,0

—0,173

—0,093

—0,027

0

—0,255

—0,140

—0,042

О

—0,337

—0,187

—0,057

О

0,614

—0-216

—0,066

О

—0,386

0,769

 

 

0,588

—0,071

О

-0,231

 

0,928

 

0,579

0,764

о

—0,072

 

 

 

0,578

0,763

0,927

1

—0,075

-0,038

—0,009

о

—0,076

—0,039

-0,010

о

-0,087

—0,044

—0,012

о

—0,114

-0,061

—0,017

о

—0,169

—0,093

—0,027

о

—0,258

—0,144

—0,043

—0,347

—0,196

—0,059

0,598

—0,227

—0,069

—0,402

0,244

 

0,571

—0,074

—0,756

 

0,924

0,560

0,751

—0,076

 

 

0,559

0,750

0,923

—0,065

—0,035

—0,009

—0,066

—0,036

—0,009

—0,077

—0,043

—0,011

-0,107

—0,060

—0,017

—0,166

—0,094

—0,027

—0,262

—0,150

—0,045

—0,358

—0,206

-0,063

0,583

—0,240

—0,073

—0,417

0,743

 

0,553

—0,079

—0,257

 

 

 

 

0,1

0,2

0,9

О

0,009

0,036

1,0

О

0,009

0,035

0

—1

-0,915

—0,725

0,1

О

0,084

—0,726

-0,916

 

 

0,267

0,2

О

0,082

-0,733

 

 

 

0,3

О

0,076

0,248

 

 

 

0,4

О

0,065

0,212

450 0,5

О

0,046

0,153

0,6

О

0,027

0,094

0,7

О

0,016

0,058

0,8

О

0,010

0,039

0,9

О

0,008

0,032

1,0

О

0,007

0,031

 

0

—1

-0,912

-0,714

 

0,1

0

0,087

-0,715

 

-0,913

 

 

 

0,278

 

0,2

0

0,085

 

-0,722

 

 

 

 

 

0,3

0

0,079

0,259

 

0,4

0

0,067

0,221

500

0,5

0

0,047

0,158

 

0,6

0

0,027

0,094

 

0,7

0

0,015

0,057

 

0,8

0

0,009

0,038

 

0,9

0

0,007

0,031

 

1,0

0

0,006

0,030

0,3 0,4 0,5 0,6

0,066

0,126

0,223

0,362

0,065

0,124

0,220

0,360

-0,525

—0,342

—0,203

-0,110

—0,527

—0,344

—0,205

-0,112

—0,539

—0,360

—0,222

-0,128

0,429

—0,401

—0,267

-0,169

—0,571

0,518

 

 

0,367

-0,355

-0,250

—0,482

 

0,500

 

0,265

0,384

-0,384

—0,500

 

 

0,482

0,163

0,250

0,355

-0,518

 

 

 

0,101

0,169

0,267

0,401

0,069

0,128

0,222

0,360

0,057

0,112

0,205

0,344

0,055

0,110

0,203

0,342

-0,511

-0,325

-0,187

-0,097

-0,513

-0,328

-0,189

-0,100

-0,525

-0,344

-0,207

-0,116

0,441

-0,388

-0,255

-0,160

-0,559

0,527

 

 

0,376

-0,347

-0,245

-0,473

 

0,500

 

0,267

0,386

-0,386

-0,500

 

 

0,473

0,160

0,245

0,347

-0,527

 

 

 

0,095

0,160

0,255

0,388

0,061

0,116

0,207

0,344

0,049

0,100

0,189

0,328

0,047

0,097

0,187

0,325

Продолжение табл. ІѴ-3

0,7

0,8

0,9

1,0

0,542

0,736

0,919

О

—0,081

 

 

 

0,541

0,735

0,919

О

—0,055

—0,031

—0,007

О

—0,057

—0,032

—0,008

О

—0,069

—0,039

—0,010

О

—0,101

—0,058

—0,016

о

—0,163

—0,094

—0,027

о

-0,265

—0,153

—0,046

о

—0,367

—0,212

—0,065

о

0,571

—0,248

—0,076

о

—0,429

0,733

 

 

0,539

-0,082

о

—0,267

 

0,916

 

0,527

0,726

о

—0,084

 

 

 

0,525

0,725

0,915

1

—0,047

—0,030

—0,006

—0,049

—0,031

-0,007

-0,061

—0,038

-0,009

—0,095

—0,057

—0,015

—0,160

-0,094

—0,027

-0,267

-0,158

—0,047

—0,376

-0,221

—0,067

0,559

—0,259

—0,079

—0,441

0,722

 

0,525

—0,085

—0,278

 

 

0,913

0,513

0,715

—0,087

 

 

0,511

0,714

0,912

Г Л А В А V

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ПРОГИБОВ И УГЛОВ ПОВОРОТА БАЛКИ, ЛЕЖАЩЕЙ НА УПРУГОМ ОСНОВАНИИ*

Вес надземной части сооружения, передаваемый на грунт через фундамент, вызывает напряженное состояние и деформацию в фунда­ менте и в грунте. Деформации фундамента и грунта в свою очередь вызывают осадку зданий и сооружений в целом, что может вызвать в некоторых его частях нежелательные деформации. Поэтому при проектировании и возведении зданий и сооружений следует учитывать предполагаемые их осадки. Эти осадки должны быть равномерными и допускаемыми. Равномерные осадки не влияют на прочность соору­ жения. Они в основном могут только нарушить некоторые эксплуата­ ционные и архитектурно-планировочные требования. Для устранения возможного влияния осадок необходимо повышать планировочные от­ метки сооружения на величину ожидаемой осадки.

Для рационального использования несущей способности естествен­ ных оснований весьма прогрессивным является расчет оснований зда­ ний и сооружений по деформациям. Сущностью этого расчета является ограничение осадки фундаментов пределами, гарантирующими нормаль­ ную эксплуатацию сооружения.

Расчет оснований зданий и сооружений производится по второму предельному состоянию (по деформациям), если основание сложено из нескольких грунтов. По первому предельному состоянию (по не­ сущей способности) расчет производится в случаях, если на основание передаются регулярно действующие горизонтальные нагрузки (под­ порные стенки и др.), основания ограничены откосами и основания

сложены

скальными

грунтами**.

 

 

Расчет

оснований

по деформациям производится по

формуле

 

 

 

 

S ^ Sn p ,

 

где

S — величина деформации основания, определяемая

расчетом;

мая

5п р

— предельная величина деформации конструкции,

определяе­

по

нормам.

 

 

*См. С и м в у л и д и И. А. Расчет инженерных конструкций на упру­ гом основании. «Росвузиздат», 1963.

**СНиП ІІ-Б. 1-62. Госстройиздат, 1962.

126

Величина деформации основания определяется из условия сов­ местной работы сооружения и его основания; при этом допускается использование теории расчета балок и плит на упругом основании.

Для расчета на деформацию балки, лежащей на упругом основа­

нии, применим дифференциальное уравнение (1-4). Для

нахождения

четырех произвольных

постоянных интегрирования DQ,

Du

D 2

и

D3

и четырех входящих

в него неизвестных параметров

а0,

аъ

а2,

а3

используем два условия статики, два граничных и четыре контактных условия.

Для установления контактности балки с основанием используем четыре дополнительных условия прилегания балки к основанию: равенство прогибов балки и грунта на левом конце балки; равенство ординат обеих кривых в середине балки; равенство прогибов балки и грунта на правом конце балки и равенство третьих производных обеих функций прогибов в середине балки*.

В результате использования этих условий получены общие расчет­ ные формулы.

Начало координат принимаем на левом конце балки. Ось х направ­ ляем вправо, а ось у вниз.

ОБЩИЕ ФОРМУЛЫ ДЛЯ РАСЧЕТА БАЛКИ И РАМЫ, ЛЕЖАЩИХ НА СПЛОШНОМ УПРУГОМ ОСНОВАНИИ (РИС. Y-1)

Для определения угловых и линейных деформаций конструкции на упругом основании необходимо заранее знать параметры, которые

определяем

по следующим формулам:

 

 

 

 

 

 

HIN

\Р.

 

 

 

f,

м-

 

 

 

liilili

V

i

 

 

ht

 

 

 

 

 

ІН2

 

 

 

 

 

ІК2

 

 

 

 

 

І32

 

 

 

 

 

hi

 

 

 

 

 

Рис. Ѵ-1

 

 

 

*

С и м в у л и д и И. А. Расчет балки

на упругом

основании. «Советская

наука»,

1955

и 1958.

 

 

 

127

 

(4125 — 49а)Л — 6720 Жа .

 

 

13 440 + 38,52

 

 

_ (9315 + 87,5а)А —6720 Жа .

 

з

13 440 + 38,5а

(Ѵ-1)

ai

_ (2С — Л)П280 — а) — 8ЛГа

 

з2048 + а

аз

(2С —Л)(384 + а) +4 Na

10

2048 + а

 

Общая формула

для

определения угловой деформации

балки:

 

 

 

Ф

Й-*{-І['-6(і)"+<(т)']-

 

 

 

 

 

 

 

80 640

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 3360 ( ~ - — 0,5 J ] +

| — 420 + 840 ^ - J —

 

 

_

2688

- 0 , 5 J j _ |

L |

_ 9

0 -

+

504 (-^-)

-

 

- 5 0 4 ( f ) 4

2688 ( - f - - 0 , 5

J ] +

^

(

f

 

 

 

 

 

 

2!

3t

bL \

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

7 Г

hi

J

2!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'ні

 

 

 

 

 

 

 

ЕГ<Л'«^*]+іг[3(т)'-']-*}- <™>

 

 

 

 

'к/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если

расчет ведется для полос на упругом основании в

условиях

плоской

задачи,

то

уравнения,

по

которым

определяются

угловые

и линейные деформации балки, умножаются

на

( 1 ц 2 ) , а уравне­

ния перемещений (осадок) поверхности—на

( 1 — ц ^ .

 

 

Общая формула для определения упругой линии балки:

 

У

bL*

 

 

 

 

 

 

 

• ^ - Г г і 322

— —

EI

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8!

 

80 640

+

+

840

+

 

 

 

 

 

 

 

- 5 6 0 ( ^ ) ' + 6 7 2 ( + - 0 , 5 ) ' ] .

+іг[70(т) + «0(т)*-«8(т-°.5)]-

128

Так как здесь рассматривается плоская задача теории упругости (плоская деформация), то можно определять не абсолютный, а отно­ сительный прогиб балки, что, однако, не отражается на величинах усилий в балке и реакциях основания.

Входящие в формулы (Ѵ-1) величины Л, С и JV определяются из формул (1-11), (1-14) и (1-37), а значения величин Ф и Ж из следующих формул:

+ zMi{L-hl)*

21 Ь

+ 2 Р г ^ ~ / з ; ) 3 1 ;

^

1

3! Ь \

 

 

 

* - к [ ™ - * Г - Щ

где величины К и W определяются из формул (1-17) и (1-25).

ОБЩИЕ ФОРМУЛЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ НАГРУЗОК, КАК УГОДНО РАСПОЛОЖЕННЫХ НА БАЛКЕ (РИС. Ѵ-2)

ffz)

Л®

 

' і I I I 1 1 I

 

L

Jan.

t-f/2

<*KZ

I Hi

(Ѵ-4)

4

<ѵ"5>

Рис. V-2

129

3!
- г):

Д ля определения параметров а0, аъ аг и а3 применим формулы (Ѵ-1). Подставляя в формулы (Ѵ-2) и (Ѵ-3) значения К и Ф из формул

(1-17) и (Ѵ-4), а также принимая в них Mt= 0 и Pt=

0, получаем общие

формулы для распределенных нагрузок.

 

 

 

 

Общая

формула

для определения

угловой

деформации балки:

Ф

 

 

•-в (і)+ 4

 

3

2 2 _ 80640 +

Т.Е.

24

8!

 

 

 

+

1680(4-) — 1680 ( — ] +3360 ( —

- 0 , 5

I

u 2

— 420 +

 

 

 

 

 

V L

 

 

 

 

+ 840 ^

— 2688

— 0,5

as

 

 

 

8!

— 504 (j-J

+ 2688

— 0,5

6L 2

 

 

 

• S

jf(z)(L-z)dz

 

 

hi

 

 

 

— 90 53 760 + 504 — ) —

%j f{z)(L-z)dz-

2 Г

(*—z)'

dz—

 

2!

 

 

X

 

1

 

1-

 

 

 

г)

 

2

 

 

2 Г,

dz

-

г)3

dz —

2!

 

3!

 

'к/

• S J f w - dz 'Kl

Общая формула для определения упругой линии балки:

[21 3 2 2 ^ ]

(V-6)

80 640 / М + 8 4 0 / М 2 _ 5 6 0 / ^ ^ + 6 7 2 ^ - 0 , 5 J 6 j +

+ -2- [7 -4 2 0 (т)+420 (ff-4 4 8 (і -°-5)] -іг[3

 

L

т) +252(т) -1 6 8(т)*+384 (т -°'5)'' -

— 90 —

53 760 / д;

 

 

 

1

Ц

j ' / ( 2 ) ( L _ 2 ) d z _ 2

jf(z)(L-z)dz

6L

2

 

 

 

î

 

( * - z ) 3

 

 

 

dz

 

 

 

3!

'к*

130

(V.7)

Ниже даются формулы для нескольких частных случаев загружения балки.

§ 1. Трапецеидальная нагрузка

на произвольном участке длины балки

Для удобства введем следующие обозначения:

Пользуясь формулами

(11-10) — (11-15), для данного случая

(рис. Ѵ-3) имеем:

 

 

 

^НІ =

^НІ

^кі — ^КІ

/(z) =

rS<7H +

X(z _ / „ ) ] ,

где

 

 

 

Qk — Qn

 

X =

 

 

 

о

 

9w fl""!""!""

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"

и

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.

Ѵ-3

 

 

 

 

 

Формула

для

определения

угловой

деформации

балки:

 

Ф = - 2 - /— - ^ - [1 — б;2

+

4=3] -

— 322

 

80 640

1680;—

 

 

 

 

I

24

1

 

 

J

 

8!

 

 

 

 

 

1680; 2

+ 3360 (; — 0,5)41 + —

[— 420 + 840; — 2688 (; — 0,5)5] —

 

 

 

 

 

 

 

8!

 

 

 

 

 

 

 

 

8!

— 90 53 760 +

504= —504;2

+ 2688 ( ï - 0 , 5 ) e

~ -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

J L

[3gH (1 -

ßH )2 +

XL (1 -

8H )3 ] (З;2

-

1) +

- ±

[Зак (1 -

ßK )2 +

+

XL ( 1 -

SK )3] (3 s2 _

i) +

J _

Г р

н [4oH

(5 -

ßH )3

+ XL (6 - 3H )4 ] _

13}

-

-L.

Г Р к [ AqK (Ê +

pK )3

4

XL (£ -

ßK)*] -

-

i

- [ 5<7„(1 -

рн)* +

 

 

+

XL (1 -

ßH )4 +

-^-[5<7к (1 -

Pk)4

+ Щ 1 -

Pk)5]} •

 

(V-8)

Формула

для

определения

упругой

линии

балки:

 

 

у = —

(

 

2о_ а — 2;3

+

 

— -2î-

21 — 322Ï

 

80 640 5 +

840Е2

У

г . £ 0

1

24 Ѵ

 

 

 

 

 

8!

 

 

 

 

 

 

 

 

— 560Е3

+

672 (Е 0,5)5

+

.£•_ [7 — 420ç +

420Е2

— 448 (S — 0,5)e]

 

 

8!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8!

90;

53 760 $ +

252;2 — 168;3 + 384 (S — 0,5)''

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36

3 < 7 „ ( l - ß H ) 2

+

X L ( l - ß H ) ;

 

 

 

1

(3<7 k (1 - W 2

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36

 

 

 

 

+ XL (1 -

ßK )3 ] ( I 3

-

£) -

1

[5qH

(1 -

+

XL (1 -

ßH)*] 5 +

 

+

- ±

[5(7,(1 -

Рк)4 +

XL (1 -

ßK )8 ] S' +

 

Р н

5<7„ (5 - ßH )4 +

 

+

XL (Ç -

ßH)»] -

-

 

[ Г р к 5qK

(; -

ßK)* +

XL (S -

ßK)»]} .

(V.9)

Пользуясь формулами (V-8) и (V-9) при соответствующих измене­ ниях всех или некоторых из следующих величин: qH; qK; ß H и ß„, легко получаются формулы для любого случая загружения балки, находящейся под действием любой распределенной нагрузки, изменяю­ щейся по линейному закону.

§ 2. Формулы для случая действия на балку равномерно распределенных нагрузок qt (рис. Ѵ-4)

Л

tnitit \

'*2

Інг

ІК2

l Kl

Рис. V-4

132

 

Д ля

определения

параметров а0, alt

а2 и а3

также применим фор­

мулы

(Ѵ-1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из формул

(Ѵ-8) и (Ѵ-9) получаем

формулу для определения уг­

ловой

деформации

балки:

 

 

 

 

 

 

 

 

Ф

л

 

. (_

J±-

(1 _

65« + 453) — — Г— 322 —

+

1680? —

 

 

 

1

24 4

 

 

 

'

8!

L .

«

 

 

— 1680S2

+ 3360 (5 — 0,5)4 +

— [— 420 + 8405 — 2688 (5 — 0,5)5] —

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8!

 

 

 

 

 

 

 

а 3

 

90 —

53 760

+

5045 — 50452 + 2688 (5 — 0,5)' +

 

 

 

8!

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24 [ Е < 7 , ( 1 - М 4 -

-

S а, (1 -

ß K i ) 4 ] -

 

[2 ог ( 1 -

U2 -

2 «7* ( 1 -

U2]

-

1)}. (V-10)

 

Формула для

определения

упругой линии

балки:

 

у =

 

{ — - ^ - а — 253

+ V) — — [21 — 322? —

5 + 84052

У

т.Е0

{

24 Ѵ

 

 

 

 

8! L

 

«

 

 

 

— 56053 + 672 (S — 0,5)Б] -1- —

[7 — 4205 - f 42052 — 448 (5 — 0,5)6] —

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8!

 

 

 

 

 

 

 

 

. з _ 90s _

iiZ^P. 5+

25252 — 16853 +

384 (5 0,5)7 j +

 

 

8!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ S 4 / ^ ' ï i

 

 

S 4 , *

4!

— - ^ - [ 2 ^ ( 1 — ß H i ) 4

 

 

 

24

 

 

- 2 9 i ( l - U ' )

t ~

2

9j- ( 1 - р н г - ) г - 2 qt (l-KÙ2] tfs

- S)}. (V-11 )

§ 3. Формулы для случая действия на балку равномерно распределенной нагрузки q, расположенной на правом конце балки (рис. Ѵ-5)

ш

У

Рис. Ѵ-5

133

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ