Понятие об активном и пассивном давлениях

При решении задачи о боковом давлении грунта на стенку различают два вида давления:

1) Стенки поддерживают грунт и испытывают его давление на свою внутреннюю грань. Давление грунта может сдвинуть стенку в направлении этого давления. Такое давление называется активным давлением грунта. Е_а - равнодействующая активного давления или распор грунта.

2) Стенка упирается в грунт и может вызвать его выпор, т.е. стенка давит на грунт. Стенка может переместиться в сторону грунта, а грунт будет сопротивляться этому давлению. Такое давление называется пассивным давлением.

Е_р - равнодействующая пассивного давления или отпор грунта.

Давление несвязных сыпучих грунтов

- угол внутреннего трения «не» равняется 0; С - удельное сцепление грунта =0;

Рассмотрим условие предельного равновесия элементарной призмы, вырезанной из призмы обрушения вблизи задней грани абсолютно гладкой подпорной стенки при горизонтальной засыпке. На горизонтальную и вертикальную площадки этой призмы будут действовать главные напряжения s₁ и s₂.

s₁₌

s_1ма_x₌

s₂=

s₂_max =

Равнодействующая активного давления грунта на подпорную стенку равна площади эпюры давления (на схеме: гипотенуза треугольника, катеты: Н и _max s₂

Еа = (формулы: лекция 12 от 8. 12.17 )

Пассивное давление будет определяться по формуле: (лекция 12 от 8.12.17)

Равнодействующая пассивного давления грунта:

Е_р= (формула: лекция 12 от 8.12.17)

тема 2: « Механика грунтов»

Вопрос 2.25

1.Расчет осадок сооружений.

2.Методы расчета вероятных осадок оснований сооружений.

3.Осадка отдельного слоя грунта при сплошной нагрузке (одномерная задача уплотнения)

Ответ:

1.Нагрузки от сооружений вызывают развитие в основании дополнительных напряжений, которые приводят к деформациям грунтов, сопровождающимися вертикальными и горизонтальными перемещениями, а также кренами сооружений.

Осадкой основания называется вертикальное перемещение поверхности грунта, являющееся следствием деформации толщи грунта, расположенной ниже подошвы фундамента.

Особое внимание при проектировании должно быть направлено на изучение возможных неравномерных осадок отдельных частей сооружения, т.к. именно они являются главной причиной нарушения нормальных условий эксплуатации сооружений и могут привести к аварийным ситуациям. Наиболее легко переносят неравномерные осадки массивные монолитные сооружения, такие, как набережные, отдельностоящие устои, волноломы и т.п. Большинство же инженерных сооружений, такие, как здания, мосты и т.п. не могут выносить значительных неравномерных осадок.

Особенно неблагополучно отражаются неравномерные осадки на сооружениях, имеющих статически неопределимые конструкции.

2.Методы расчета вероятных осадок оснований сооружений

Величина вероятной осадки грунта может быть определена одним из следующих методов:

7) Осадка отдельного слоя грунта от сплошной равномерно распределённой нагрузки (одномерная задача уплотнения).

8) Метод послойного (элементарного) суммирования.

9) Метод эквивалентного слоя.

3. Осадка отдельного слоя грунта при сплошной нагрузке (одномерная задача уплотнения)

Схема: (лекция 11от 1.12.17)

Расчёт по этому методу возможен, если мощность обжимаемого грунта h значительно меньше минимального размера фундамента в плане b (когда h < 0,2b), а подстилающим слоем является практически несжимаемый грунт.

При действии сплошной нагрузки слой грунта будет испытывать только сжатие без возможности бокового расширения аналогично компрессионному сжатию в цилиндре. Очевидно, что осадка грунта в таком случае может произойти только вследствие уменьшения его объема за счёт уплотнения грунта, т.е. уменьшения его пористости. Объем твердых частиц при этом останется практически неизменным.

Т.к. осадка слоя равна разности высот грунта до и после уплотнения грунта, то получим

S = h – h1

Учитывая, что объем твердых частиц грунта остается неизменным до и после уплотнения, можно получить следующую зависимость:

h1* ( формула: лекция 11от 1.12.17)

где е₁ и е₂ - коэффициенты пористости до и после уплотнения.

S= (формула: лекция 11 от 1.12.17)

Принимая во внимание закон уплотнения e₁-e₂=m_ОP, выражение для определения осадки:

S=(формула: лекция11 от 1.12.17)

Т.к. m₀/( 1+е1) = …. получим наиболее простой вид формулы для осадки слоя при сплошной нагрузке:

S=(формула: лекция11 от 1.12.17)

тема 2: « Механика грунтов»

Вопрос 2.26 Расчет осадок сооружений.

Метод послойного (элементарного) суммирования.

Ответ:

В основу метода послойного суммирования положены следующие допущения:

1) грунт в основании представляет собой сплошное изотропное линейно деформируемое тело;

2) осадка обусловлена действием только давления s_z;

3) боковое расширение грунта в основании невозможно;

4) давление s_z определяется под центром подошвы фундамента;

5) при определении давления s_z различием в сжимаемости грунтов

отдельных слоёв пренебрегают;

6) фундамент не обладает жёсткостью;

7) деформации рассматриваются только в пределах сжимаемой толщи мощностью Н_с.

Сущность метода заключается в определении полной осадки основания путём суммирования осадок отдельных слоёв, для каждого из которых устанавливается своё значение сжимающих напряжений и модуля деформации.

Слои выделяются в пределах некоторой ограниченной по глубине толщи, ниже которой деформациями грунта можно пренебречь из-за их малости. Эта ограниченная по глубине толща носит название активной зоны или сжимаемой толщи грунта.

Расчет осадки выполняется графоаналитически. Порядок расчёта сводится к следующему:

Схема:(лекция 12 от 8.12.17)

Вычерчивается геологический разрез и в том же масштабе наносится разрез фундамента.

1) Толща грунта ниже подошвы фундамента разбивается на отдельные слои на глубину, равную трёхкратной ширине фундамента (3b).

Толщина элементарных слоёв назначается в пределах = (0,2 - 0,4)b.

2) Для вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента,

вычисляют и строят эпюру природного давления

s_z = формула (лекция12 от 8.12.17)

3) Вычисляют и строят эпюру дополнительных давлений

s_zpi = формула (лекция 12 от 8.12.17)

4) Определяют нижнюю границу сжимаемой толщи исходя из условия

szp=0,5s_zg и ее мощность Н_с.

Для этого справа от вертикали строят вспомогательную эпюру 0,5s_zgi. Пересечение эпюры дополнительныхдавлений со вспомогательной эпюрой дает нижнюю границу сжимаемой толщи.

5) В пределах каждого слоя определяют осадку от среднего значения дополнительных давлений в этом слое Si =(формула :лекция12 от 8.17), (β = 0,8 для всех грунтов).

6) Производят суммирование осадок по слоям до нижней границы

Sобщ=(формула:лекция 12 от 8.17)

7) Проверяют относительную и абсолютную осадки по СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений».

Экзаменационный билет

Тема 3 «Фундаменты»

Вопрос:3.1Основные положения

Ответ:

Основные положения

Фундаментыустраиваются для передачи нагрузок от конструкций зданий и сооружений, установленного в них технологического и другого оборудования и полезных нагрузок на грунты основания.

Основание, воспринимая эти нагрузки, претерпевает неравномерные деформации, что вызывает появление в конструкциях дополнительных напряжений.

Опыт строительства показывает, что большинство аварий построенных зданий и сооружений вызвано ошибками, связанными с возведением фундаментов и устройством оснований.

Характерной особенностью при возведении фундаментов является то, что его отрицательное действие проявляется после накопления грунтами основания достаточных деформаций, что, как правило, происходит в период эксплуатации сооружения.

Стоимость фундаментов составляет в среднем 12% от стоимости строительства, а в сложных инженерно-геологических условиях может достигать 20...30% и более. Принятие сложных технических решений фундаментов и их исполнение может привести к удорожанию строительства.

В зависимости от типа сооружения, рельефа местности, инженерно-геологических и гидрогеологических, климатических и метеорологических условий, технология строительных работ может меняться. Данные вопросы специально рассматриваются в курсе «Технология возведения подземных частей зданий и сооружений».

Общие требования к проектированию оснований и фундаментов.

Проектирование оснований и фундаментов выполняется в соответствии с действующими нормативными документами. При этом необходимо:

- обеспечение прочности и эксплуатационных требований зданий и сооружений (общие и неравномерные деформации не должны превышать допустимых величин);

- максимальное использование прочностных и деформационных свойств грунтов основания, а также прочности материала фундамента;

- достижение минимальной стоимости, материалоемкости и трудоемкости, сокращение сроков строительства.

Соблюдение этих положений основывается на выполнении следующих требований:

-комплексном учете при выборе типа оснований и фундаментов инженерно-геологических и гидрогеологических условий строительной площадки;

-конструктивных и технологических особенностей сооружения и его чувствительности к нераномерным осадкам;

-методов выполнения работ по подготовке оснований, устройству фундаментов и подземной части сооружений;

-в расчете и проектировании оснований и фундаментов с учетом совместной работы системы: «основание — фундаменты — конструкции сооружения».

Проектирование оснований и фундаментов должно включать в себя обоснованный расчетом выбор типа основания (естественное или искусственное); типа, конструкции, материала и размеров фундаментов, глубина их заложения, мероприятий по уменьшению влияния деформаций основания на долговечность сооружения.

Конструирование фундаментов: класс бетона, выбор арматуры, определение размеров отдельных его частей относится одновременно к курсу железобетонных конструкций.

Тема 3 «Фундаменты»

Вопрос: 3.2

Последовательность проектирования оснований и фундаментов.

Ответ:

1) Оценка результатов инженерно-геологических, инженерно-геодезических и инженерно-гидрометеорологических изысканий для строительства. Состав этих данных определяется ГОСТ, нормами и инструкциями.

2) Результаты изысканий должны содержать сведения о местоположении территории строительства, ее сейсмических условиях, литологическом составе толщи грунтов. Проявление неблагоприятных факторов: просадочности грунтов, карстовых и оползневых процессов, горных выработок.

3) Особое внимание уделяется сведениям о наличии в горизонтах подземных вод, колебаниях их уровней; агрессивности по отношению к материалам фундаментов и подземных частей зданий.

Результаты исследований площадки строительства, должны содержать сведения о стратиграфической последовательности напластования грунтов, формах их залегания, размерах в плане и глубине, происхождении.

Данные представляются в виде инженерно-геологических колонок по отдельным выработкам (скважинам, шурфам и т. д.), разрезов, построенных по этим выработкам, текстовых материалов и таблиц. На инженерно-геологических документах обязательно приводятся места отбора проб для лабораторных определений характеристик физико-механических свойств грунтов, пункты проведения полевых опытов, включая статическое и динамическое зондирование.

Разрабатывается и утверждается «Программа» инженерных изысканий с назначением количества выработок, определяется сложность условий площадки, чувствительность проектируемого сооружения к неравномерным осадкам.

В зависимости от категории сложности назначается минимальное число выработок в пределах контура сооружения, максимальное расстояние между ними — 20...30 м. Глубина выработок должна не менее чем на 1...2 м превышать «нижнюю границу» сжимаемой толщи основания, а в случае слабых грунтов полностью прорезать их толщу.

Результаты изысканий должны содержать все данные о физико-механических свойствах грунтов основания, прогноз их возможных изменений. В особо сложных инженерно-геологических условиях, для сооружений повышенной ответственности исследования грунтов проводятся по «специальной программе».

4) Анализ проектируемого здания и сооружения. В соответствии с заданием на проектирование определяются плановые и высотные размеры сооружения, устанавливаются его конструктивная и расчетная схемы, материалы элементов конструкций, способы передачи нагрузок на основание. Исходя из конструктивных и эксплуатационно-технологических требований определяется чувствительность сооружения или отдельных его частей к неравномерным осадкам, назначаются предельные значения деформаций основания.

Важным этапом является определение нагрузок, действующих на сооружение (ветровых, снеговых, особых), а также нагрузок от несущих конструкций сооружения, перекрытий, различного рода оборудования и эксплуатационных условий, передающихся на фундаменты. Равнодействующие всех нагрузок в зависимости от расчетной схемы сооружения прикладываются в уровне верхнего обреза или подошвы фундамента.

Необходим учет возможного влияния технологических процессов в проектируемых сооружениях на изменение физико-механических свойств грунтов основания. При строительстве на слабых грунтах, принимать во внимание взаимодействие проектируемого сооружения с окружающей средой (соседние здания и сооружения, установки и оборудование в проектируемом сооружении, прокладка коммуникаций, сохранность прилегающей территории, дорог и т. п.).

Выбор типа основания и конструкций фундаментов.

На основе имеющихся данных, осуществляют привязку проектируемого сооружения к строительной площадке, т. е. совмещение осей сооружения с инженерно-геологическими разрезами и выбор глубины заложения подошвы фундаментов. С этого, собственно, и начинается проектирование оснований и фундаментов.

На этой стадии проектирования следует разместить сооружение на площади застройки, избежать влияния на сооружение источников вредных воздействий: линз слабых грунтов, карстовых полостей, старых горных выработок, посторонних коммуникаций и т. п.

Выбор класса фундаментов.

При всем разнообразии природно-климатических и инженерно-геологических условий площадок строительства, многообразии конструкций различных зданий и сооружений в массовом строительстве обычно применяются два класса фундаментов:

- мелкого заложения;

-свайные фундаменты.

Более сложные конструкции (сваи-оболочки, опускные колодцы, кессоны и иные) используются для специальных сооружений или в сложных инженерно-геологических условиях.

Объемно - пространственная схема сооружения: каркасное, бескаркасное, многоэтажное, одноэтажное строительство, наличие подвальных помещений, величина и характер нагрузок, передаваемых на основание в совокупности с данными об основании (это характер залегания, несущая способность, деформируемость грунтов, наличие и уровень залегания подземных вод) позволяют наметить несколько вариантов конструкций фундаментов.

При применении фундаментов мелкого заложения рассматриваются варианты использования основания без его укрепления (естественное основание) или с проведением таких работ (искусственное основание).

Принимается тип основания и не менее трех конструктивных типов фундаментов проектируемого сооружения.

5) Расчеты оснований по предельным состояниям. Определяются окончательные размеры фундаментов в плане, количество и расположение свай (при выборе свайного варианта), проектируются фундаменты для каждого варианта.

Оценивают виды работ по возведению фундаментов, возможное устройство искусственных оснований, в целях уменьшения неравномерных деформаций. Проводится технико - экономическое обоснование вариантов, принимается оптимальное проектное решение.

Тема 3 «Фундаменты»

Вопрос: 3. 3 Общая оценка взаимодействия сооружений и оснований

Ответ:

Оценка сооружений по жесткости.

Здания, сооружения, их отдельные элементы в зависимости от «чувствительности» к деформациям основания разделяют на три типа:

-гибкие;

-абсолютно жесткие;

-конечной жесткости.

-Гибкие сооружения, передавая нагрузку на основание, беспрепятственно следуют за осадкой так, что дополнительные напряжения в их конструкциях практически не возникают. Подобное сооружение - земляная насыпь, она способна неравномерно деформироваться без опасности разрушения. Для сохранения проектных отметок ей придают строительный подъем на величину ожидаемых осадок.

К тому же типу сооружений относятся днища металлических резервуаров, эстакады и галереи с разрезными пролетными строениями и т. д.

-Абсолютно жесткие сооружения, при деформациях основания не изгибаются, а дают осадку как единый массив. К ним относятся дымовые трубы, массивные мостовые опоры, доменные печи, установленные на массивном фундаменте. В случае неравномерно деформирующихся оснований кроме осадки может возникать крен сооружения. Однако для массивных фундаментов, имеющих большой запас прочности на изгиб, они обычно не опасны.

-Подавляющее большинство зданий и сооружений обладают «конечной жесткостью» (рамные и неразрезные железобетонные конструкции, кирпичные, блочные и панельные дома). Здесь неравномерные осадки основания сопровождаются искривлением сооружения. В результате в несущих конструкциях возникают дополнительные напряжения и усилия, которые могут привести к появлению трещин и даже разрушению элементов конструкций.

Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 1685; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 5 6 7 8 91011 12 13 14 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!