|
|
III. Расчет основания по I группе предельных состояний(по прочности основания и устойчивости сооружения). Критерием обеспечения устойчивости сооружения, или соответственно системы сооружение – основание является условие первого предельного состояния:
где F, R – расчетные значения соответственно обобщенных сдвигающих сил и сил предельного сопротивления или моментов сил, стремящихся повернуть (опрокинуть) и удержать сооружение;
γ n – коэффициент надежности по степени ответственности сооружения, для сооружений I класса капитальности равен 1,25, для II – 1,20, для III – 1,15, для IV-1,10. Причальные набережные относятся к III классу ответственности, поэтому принимаем γ lc – коэффициент сочетания нагрузок, принимаемый для основного сочетания нагрузок – 1,0, для особого сочетания нагрузок – 0,9, для сочетаний нагрузок в периоды строительства и ремонта – 0,95. В курсовой работе принимаем основное сочетание нагрузок: γ lc =1,0.
III. 1. Проверка на опрокидывание. При расчете устойчивости бетонных сооружений по схеме предельного поворота (опрокидывания) проверяется возможность потери сооружением устойчивости вследствие нарушения прочности основания под сооружением при его повороте или наклоне, вызванном действием опрокидывающих сил. При этом необходимо выполнение условия:
где:
В данном примере суммарные опрокидывающие и удерживающие моменты берутся из таблицы II.2:
Определяем коэффициент надежности на опрокидывание:
III. 2. Проверка на сдвиг.
III.3. Плоский сдвиг При расчете устойчивости сооружения на плоский сдвиг необходимо: а) Определить расчетную плоскость сдвига сооружения по основанию; б) Рассчитать силы, F и R условия (III.1); в) Проверить выполнение условия I-го предельного состояния (III.1) и определить коэффициент запаса устойчивости на сдвиг. Определение расчетной плоскости сдвига для причальных набережных производится согласно п. 3.6 СНиП 2.02.02-85. При наличии в основании сооружения каменной постели следует принимать расчетные плоскости, проходящие по контакту сооружения с каменной постелью и постели с грунтом. При наличии у каменной постели заглубления в грунт следует рассматривать также наклонные плоскости или ломанные поверхности, проходящие через постель. При утопленной каменной постели расчет на плоский сдвиг по контакту постель – грунт не производится. Сдвигающая сила F и сила предельного сопротивления основания R, которая при плоском сдвиге обозначается Rpl определяются по формулам:
где: F – расчетное значение сдвигающей силы;
Р – сумма вертикальных расчетных нагрузок, включая противодавление;
- для глинистых грунтов принимаются - для песчаных грунтов
При расчете устойчивости на плоский сдвиг причальной набережной по контакту сооружение – каменная постель условия III.3 и III.4 принимают вид:
Где
Вывод. Условие устойчивости на плоский сдвиг по контакту сооружение – каменная постель обеспечено. III.4. Глубинный сдвиг Расчет прочности и устойчивости основания при глубинном сдвиге выполняется согласно СНиП 2.02.02-85, Прил. 7. Этот расчет основан на теории предельного равновесия. При действии на сооружение предельной нагрузки в грунте основания возникает область предельного напряжённо-деформированного состояния (потенциальная призма выпирания). Она ограничивается поверхностью скольжения, а в вертикальном сечении – линией скольжения ABCD, состоящей из двух отрезков прямых АB и DС, соединённых между собой криволинейной вставкой, описываемой уравнением логарифмической спирали (рис. III.4а). Вначале выполняется построение очертания призмы выпирания. Оно начинается с определения угла ν, который зависит от угла внутреннего трения
Затем определяется угол
Этот треугольник является I зоной призмы выпирания – зоной активного давления. В нем AE = В – ширина сооружения. Зона II образуется углом BEC и замыкающей его логарифмической спиралью, уравнение которой Конечный радиус спирали (отрезок ЕС) является также стороной равнобедренного треугольника ECD, образующего III зону призмы выпирания – зону пассивного давления. Зона II является промежуточной зоной между I и III зонами активного и пассивного давления. Площадь Из механики грунтов известно, что выклинивание призмы выпирания на поверхность (зона III) происходит под углом
Все изложенное выше позволяет получить очертание призмы выпирания ABCDEA, ее зон I, II, III и численные значения их площадей S1,S2,S3. Напомним, что очертание призмы выпирания зависело только от расчетного угла внутреннего трения Численное значение Веса определяются по формулам: Р1=S1 Р2=S2 Р3=S3
Рис. III.2. К расчету несущей способности основания и устойчивости сооружения при глубинном сдвиге: а – очертание призмы выпирания; б – график предельной несущей способности основания; I, II, III – зоны призмы выпирания.
При определении q3 – пригрузки на поверхности ED III зоны призмы выпирания верх призмы выпирания (плоскость АЕD) находится на отметке горизонтальной плоскости сдвига (рис. III.2). Поэтому при вычислении веса пригрузки q3 на поверхности III зоны призмы выпирания ED учитывается интенсивность нагрузки от давления связности n, если вся призма выпирания или ее основная верхняя часть формируется в глинистом грунте: q3= - Тогда общая интенсивность грузки на поверхности III зоны составит:
Она суммируется с собственным весом грунта III зоны:
Оценка прочности и устойчивости основания проводится с использованием графика предельной несущей способности основания - задаются несколькими значениями d угла наклона к вертикали предельной нагрузки - для каждого значения di определяют очертание области предельного состояния грунта ABCDЕ (призмы выпирания) и величину предельной силы Rui, при которой наступает предельное равновесие с образованием соответствующей потенциальной призмы выпирания. Сила предельного сопротивления
Результаты расчетов целесообразно представлять в табличной форме (таблица III.1). Таблица III.1. Вычисления для построения призм выпирания, определения предельной нагрузки Rui по формуле (III.7) и построения графика предельной несущей способности основания.
Полученные значения Rui раскладывают на нормальную и касательную составляющие σ i и
По полученным значениям σi и τi строится график (рис. III.2б).
Вычисление углов, сторон треугольников при разных углах δi, необходимых для построения призм выпирания, а также веса грунта Р1i, Р2i, Р3i в зонах I, II, III призмы, сил предельного сопротивления
Силы предельного сопротивления Rui могут быть (как другой вариант) определены также по формуле (7) Приложения 7 [4]:
где: В той же таблице приводятся значения коэффициента К, позволяющего определить длину участка ED на чертеже (ED= q – интенсивность равномерно распределенной нагрузки на участке ED III зоны призмы выпирания: По вычислениям, выполненным в табличной форме (таблица III.2), получены значениям σi и τi:
Таблица III.2. Вычисления для определения предельной нагрузки Rui по формуле (III.12) и построения графика предельной несущей способности основания.
Одно из возможных значений Rui, например при δi = 0,7φ, следует для сравнения, вычислить по обеим формулам (III.7 и III.12) и определить графически построением силового многоугольника (рис. III.3).
Рис. III.3. Графическое определение силы предельного сопротивления сдвигу Ru.
  Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...  ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...  Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...  Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
,
– коэффициент условий работы, учитывающий вид предельного состояния, конструкцию сооружения, условность расчетной схемы, принимаемый по табл. 5 СНиП 2.02-02-85, стр. 9. 
для портовых сооружений.
.
, 
– суммы моментов сил, стремящихся опрокинуть и удержать сооружение относительно оси Y, проходящей через крайнюю точку на лицевой стороне опорной плиты сооружения – точку «О».
– то же, что и в формуле (III.1).
Рис. III.1. Виды возможных сдвигов при потере устойчивости гравитационных сооружений на нескальных основаниях: а) плоский; б) смешанный; в) глубинный сдвиг.
СНиП 2.02.02-85 устанавливают условия, при которых расчет производится только по схеме плоского сдвига (п. 3.5, формулы 5…10). Если условия п. 3.5. не соблюдаются, то расчет производится по схеме смешанного или глубинного сдвига (см. п. 3.9.).
При расчете прочности основания и устойчивости гидротехнического сооружения в курсовой работе необходимо:
1) Проверить выполнение условия (III.1) и определить коэффициент запаса устойчивости сооружения при плоском сдвиге сооружения по основанию;
2) Проверить выполнение условия (III.1) и определить коэффициент запаса устойчивости при глубинном сдвиге сооружения.
и 
– расчетное значение гидростатического давления воды с лицевой и тыловой стороны набережной, в данном случае они уравновешены и в расчете не учитываются;
– расчетное значение горизонтальной составляющей активного давления грунта со стороны обратной засыпки (в данном случае 
;
– расчетное значение предельного сопротивления при плоском сдвиге;
– характеристики прочности грунта по расчетной поверхности сдвига, причем, при строительстве сооружения в воду расчетные характеристики грунта несущего слоя снижаются по сравнению с полученными при инженерно-геологических изысканиях:
;
уменьшается на 2о….3о.
– расчетное значение горизонтальной составляющей пассивного давления грунта с лицевой стороны набережной, в данном случае 
.
– коэффициент условий работы, учитывающий зависимость пассивного давления грунта от горизонтального смещения сооружения при потере им устойчивости, принимаемый по результатам экспериментальных исследований; при их отсутствии 
следует принимать равным 0,7 для всех видов сооружений, кроме портовых, для портовых 
;
– площадь горизонтальной проекции подошвы сооружения, в пределах которой учитывается сцепление;
– горизонтальная составляющая силы сопротивления свай, анкеров и т.д., если они присутствуют в конструкции сооружения, когда устойчивость сооружения без них не обеспечивается, в данном случае 
;
– угол внутреннего трения грунта каменной постели во взвешенном состоянии.
грунта основания и угла 
наклона от вертикали силы предельного сопротивления сдвигу 
.Угол ν вычисляется по формуле:
. Далее, используя теорему синусов, находят длины сторон AB и BE треугольника ABE и его площадь 
:
, где 
- текущий радиус, 
- начальный радиус спирали 
. Конечный радиус (отрезок ЕС на рис. III.4а) вычисляется при угле 
[рад]. Для того чтобы вычертить логарифмическую спираль, нужно найти длины нескольких промежуточных радиусов 
при различных промежуточных значениях 
угла 
, например: 
и 
.
зоны II вычисляется интегрированием уравнения логарифмической спирали от значения угла 
до конечного значения 
, 
к этой поверхности. Противоположный угол треугольника ECD тоже равен 
к горизонтальной поверхности ED). При известных углах и сторонах III зоны не представляет труда определение ее площади S3.
грунта основания и от угла наклона δ силы предельного сопротивления сдвигу 
и не зависело от удельного веса грунта и от пока еще неизвестного численного значения 
1 пог.м 
;
;
.
.
+ 
. (рис. III.4б). Для его построения:
: di = 0; 0,1jI; 0,3jI; 0,5jI; 0,7jI; 0,9jI;
определяется по формуле (3) Прилож.7[4]:
,
по формулам:
и их составляющих 
и 
, несложно произвести на ЭВМ в программах, реализующих математический расчет (MathCaD, Exel и д.р.).
,
- коэффициенты несущей способности основания, зависящие от угла внутреннего трения φI грунта и δi –угла наклона Rui от вертикали, определяемые по таб. стр. 34 [4] (Приложение, табл. 10).
);
(см. формулу III.7)
