Лабораторная работа № 5 Определение напряжений от равномерно распределённой нагрузки

Цель работы: определение характера распределения напряжений под фундаментом.

Давление на основание, передаваемое по подошве фундамента, распространяется в грунте во все стороны, постепенно уменьшаясь. Рассмотрим случай, когда фундамент передаёт на основание давление от равномерной силы Р(кПа), центр тяжести которогоNпроходит через центр подошвы (рис. 8).

Рис. 8. Схема действия сил от равномерной нагрузки

Наибольшие нормальные напряжения (_zp) возникают по вертикальной осиZ, проходящей по центру подошвы фундамента. По мере увеличения глубины они постепенно уменьшаются по величине. Расчёт напряжений производится по фор­муле

,

где – коэффициент рассеивания;

P₀ – осадочное давление на подошве, кПа, равное

,

где  – удельный вес грунта выше подошвы, кН/м³;

d– глубина заложения фундамента, м.

Значения принимаются по таблице СНиП 2.02.01–83 (см. приложение 1) в зависимости от соотношений=2z/bи=l/b, гдеz- глубина определения напря­жения,bиl– ширина и длина подошвы фундамента. Для промежуточных значенийикоэффициентопределяют интерполяцией. Напряжение под угловыми точками фундамента вычисляется по формуле

.

Для определения вертикальных напряжений в любой точке основания, в том числе за проекцией площади нагружения, применяется метод угловых точек.

Порядок выполнения работы

Студенты получают индивидуальные задания, состоящие из размеров фун­дамента (b,l,d) и величины давления на подошве (Р). Значение удельного веса () студенты назначают самостоятельно. Определение напряжений производится в точке или на линии указанной преподавателем.

Пример расчёта

Исходные данные:Р=300 кПа,b=2,0 м,l=3,0 м,d=1,8 м. Необходимо определить вертикальные напряжения на линии расположенной на глубинеz=1,0 м от подошвы фундамента.

Последовательность расчёта

1. Определим осадочное давление на подошве, принимая значение удельного веса грунта =16,0 кН/м³:Р₀=Р-d=300-16,01,8=271,2 кПа.

2. Найдем вертикальные напряжения на глубине z=1,0 м. Значения коэф­фициентапринимаем по табл. 1 приложения, исходя из величин=2z/b= =21,0/2,0=1,0и=l/b=3,0/2,0=1,5. После интерполяции получим=0,733, то­гда_zp=Р₀=0,733271,2=209,6 кПа.

3. Определим напряжения на глубине z=1,0 м по краям фундаментов:_zp= =0,25Р₀=0,250,733271,2=52,4 кПа.

4. Строим эпюру напряжений (рис. 9):

Рис. 9. Схема действия сил и эпюра вертикальных напряжений в

горизонтальной плоскости

Лабораторная работа № 6 Расчёт устойчивости откоса

Цель работы: выявление факторов влияющих на устойчивость откосов.

Определение устойчивости массивов грунта имеет большое практическое значение при проектировании таких земляных сооружений, как насыпи, выемки, дамбы. Нарушение равновесия на откосах сопровождается сползанием больших масс грунта и происходит внезапно. Такие явления носят опасный характер как для автомобильных дорог, так и зданий, находящихся на откосах.

Для расчета откосов широко применяется метод круглоцилиндрической поверхности скольжения (КПЦС). Метод заключается в нахождении центра вращения линии скольжения (точка О) и расчете коэффициента устойчивости откоса. При этом решается плоская задача механики грунтов, т.е. в расчетах рассматривается часть бесконечного откоса шириной 1,0 м (рис. 10).

Рис. 10 .Схема действия сил на откосе

Коэффициент устойчивости– это отношение моментов сил, удерживающих откос в состоянии равновесия, к моменту сил, сдвигающих откос:

Для расчетов этих сил призму ABCразделяют на несколько отсеков. Силы взаимодействия в вертикальных плоскостях между отсеками не учитываются. Вес грунта в откосе раскладывается на две составляющие: касательные (Т_i), направленные вдоль линии скольжения, и нормальные (N_i) перпендикулярные направле­нию касательных напряжений. При расчете учитываются следующие основные параметры:

1) физико-механические свойства:

 – удельный вес, кН/м³;

 – угол внутреннего трения, град;

с– удельное сцепление, кПа;

2) геометрические параметры откоса:

H– высота откоса, м;

A_i– площадь блока, м²;

l_i– длина дуги скольжения, м;

3) силовые параметры:

Q_i– вес блока, кН/м;

T_i– сдвигающая сила, кН/м;

N_i– нормальная сила, кН/м;

F_i– сила трения грунта о грунт, кН/м.

Откос считается устойчивым, если 1,2.