 |
Определение сжимающих напряжений по методу угловых точек.
|
|
|
|
Вертикальные сжимающие напряжения 
в точках, совпадающих с углами прямоугольника со сторонами 
и 
, называют угловыми. Если известно угловое сжимающее напряжение, то по нему легко определяется и сжимающее напряжение в любой точке полупространства.
Вычисления упрощаются, если пользоваться таблицами значений угловых коэффициентов Ко и Кс.
Для площадок под центром загруженного прямоугольника
(1)
Для площадок под углом загруженного прямоугольника
(2)
где p – интенсивность равномерно распределенной нагрузки
Максимальное сжимающее напряжение будет в точках, расположенных под центром загруженной площадки. Оно вычисляться по формуле (1).
Метод угловых точек для определения сжимающих напряжений применяют в случае, когда грузовая площадь может быть разбита на такие прямоугольники, чтобы рассматриваемая точка оказалась угловой. Тогда в этой точке будет равна алгебраической сумме напряжений от прямоугольных площадей загрузки, для которых эта точка является угловой.
Рис 4.9 Схемы разбивки прямоугольной площади загрузки при определении напряжений по методу угловых точек
а) точка М находится на контуре прямоугольника внешних давлений
б) точка М внутри прямоугольных давлений
в) точка М вне прямоугольных давлений
В случае «а» величина определяется как сумма двух угловых напряжений, соответствующих прямоугольным загрузкам Маве и Месд
, где 
и 
- угловые коэффициенты (таблица. Цитович МН Механика грунтов)
В случае «б» необходимо суммировать угловые напряжения от 4-х прямоугольников
В случае «в» напряжение в точке М складывают из суммы напряжений от действия нагрузки по прямоугольникам Мhbe и Мecf, взятых со знаком (+) и напряжений от действия нагрузки по прямоугольникам Mhad и Mgdf, взятых со знаком (-), т.е.
|
|
|
26.Распределение давлений по подошве сооружения опирающегося на грунт.
Вследствие веса сооружения в фундаментах возникают напряжения сжатия, которые должны быть распределены по грунту основания как можно более равномерно. Упрощенно принимают, что давление от фундамента на землю распространяется под углом в 45°. В действительности, однако, давление распространяется в форме луковицы под основанием сооружения. При этом получаются линии равных сжимающих напряжений, называемые изобарами. Распределение этих изобар называется также «луковицей давлений». По распределению изобар видно, что сжимающие напряжения под подошвой самые большие. В случае точечного фундамента напряжения уже на глубине, равной удвоенной ширине подошвы фундамента, почти равны нулю. В случае ленточных фундаментов это происходит на глубине, равной утроенной ширине подошвы. Изобары различных фундаментов не должны пересекаться, так как в районе пересечения происходит увеличение напряжений. Это может привести к осадкам здания.
Грунт как строительное основание должен воспринимать силы и нагрузки от сооружения. При этом строительное основание под нагрузкой может сжиматься и деформироваться. Здание осаживается равномерно на несколько миллиметров. Это называется осадкой. РАВНОМЕРНЫЕ ОСАДКИ обычно не угрожают зданию, и в нем не возникает осадочных разрушений. Однако если напряжения от двух рядом стоящих фундаментов пересекаются, то есть накладываются друг на друга, или под зданием имеет место неравномерное строение слоев грунта основания, то это может иметь следствием НЕРАВНОМЕРНЫЕ ОСАДКИ. При этом здание может наклониться в сторону или могут возникнуть осадочные трещины. Могут даже возникнуть строительные повреждения, которые сделают невозможным дальнейшее использование здания или сооружения
|
|
|
Связанные и несвязанные грунты имеют различное поведение в смысле осадок во времени, которое можно определить с помощью испытания грунта на сжатие. При нагружении связанных грунтов вода, находящаяся между отдельными зернами или пластинками грунта (вода в порах), будет выдавливаться.
Вытеснение воды из пор происходит очень долго. Поэтому осадки в связанных грунтах могут продолжаться в течение многих лет. Размер осадок в зависимости от количества воды в порах может быть очень большим. Так, например, Хольстенские ворота в Любеке, построенные в 1477 г. за прошедшие столетия осели на 1,50 м.
При нагружении несвязанного грунта большие осадки произойти не могут. Зерна таких грунтов расположены очень тесно относительно друг друга. Таким образом, нагрузка передается от зерна к зерну и распределяется между ними. Однако каркас из зерен (гранул) тем не менее может более тесно сжиматься под нагрузкой. Это происходит уже при нагружении грунта.Для того чтобы избежать опасности осадок в связанных грунтах, на практике связанный грунт на определенную глубину заменяется несвязанным грунтом (замена грунта). Если несущая способность грунта будет превышена, наступает РАЗРУШЕНИЕ ГРУНТА. При этом фундамент начинает скользить по шву скольжения вбок и сооружение резко осаживается или разрушается
27.Длительная прочность грунта и релаксация напряжений.
Если образец грунта подвергать деформациям сдвига, осевого сжатия или растяжения при различных нагрузках, то можно отметить, что чем большая нагрузка приложена к образцу, тем скорее наступает стадия прогрессирующего течения и происходит разрушение образца. Проводя опыты все с меньшими нагрузками, можно достигнуть такого напряженного состояния грунта, при котором не возникает установившейся ползучести и прогрессирующего течения, а будет развиваться только затухающая ползучесть, и разрушение образца не произойдет даже при длительном действии нагрузки, вызывающей это напряженное состояние.
Минимальные напряжения, при которых происходит разрушение образца через бесконечно большой промежуток времени, называютсяпределом длительной прочности R∞.
|
|
|
Напряжения, при которых образец грунта разрушается через некоторый период времени после приложения нагрузки в связи с развитием деформаций установившейся ползучести и прогрессирующего течения, соответствуют длительной прочности грунта Rt.
Наконец, можно приложить нагрузку такой интенсивности, при которой образец грунта разрушается мгновенно, т. е. достигается мгновенная прочность грунта при минимальном напряженном состоянии.
По результатам серии испытаний грунта, обладающего ползучестью, можно построить кривую его длительной прочности (рис. 5.11).
При проектировании сооружений, передающих постоянную нагрузку, приходится исходить из предела длительной прочности, а в случае периодического возрастания и снижения нагрузки – из длительной прочности с учетом продолжительности действия нагрузки (например, порывов ветра). Такое проектирование рациональнее.
Релаксацией напряжений называется явление уменьшения напряжений (расслабление напряжений) при постоянстве общей деформации. Если образец грунта, обладающего ползучестью (рис. 5.12), поместить в прибор (например, динамометрический) и приложить к этому образцу нагрузку, немного меньшую мгновенной прочности грунта, то измерение усилий по динамометру во время опыта покажет, что напряжения в грунте будут уменьшаться. В то же время размеры образца практически останутся без изменений.
В результате опыта мы получим кривую уменьшения напряжений, аналогичную кривой длительной прочности. Доказано, что напряжения будут уменьшаться до предела длительной прочности. В связи с этим, С. С. Вялов рекомендует определять предел длительной прочности по напряжениям, до которых происходит их релаксация при постоянстве данного вида деформации.
Кривая релаксации напряжений может быть описана уравнением
(5.9)
где σt – напряжение в данный момент времени t;
σ∞ – предельно длительное напряжение после релаксации; σ0 – напряжение, возникающее в начале опыта при t = 0;
t – время от начала приложения нагрузки; n – параметр, который характеризует скорость релаксации напряжений (обычно n < 1).
|
|
|
Так как проводить опыты в течение бесконечно большого периода времени невозможно, выполняют несколько длительных экспериментов при различных значениях его и расчетом находят σ0, σ∞ и n.
|
|
|
