На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Основные методы определения осадок фундаментов: достоинства и недостатки

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 16.07.2012. Сдан: 2011. Страниц: 10. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


     Курсовая  работа
     «Основные методы определения осадок
     фундаментов: достоинства и  недостатки» 
 

     Содержание 

 

     1. Необходимость определения перемещений фундаментов сооружения. 

     Для расчета оснований по второй группе предельных состояний необходимо уметь определять перемещения фундаментов, возникающие в результате деформаций оснований и знать величины предельно допустимых перемещений фундаментов, при которых еще не нарушается нормальная эксплуатация сооружения в целом или отдельных его частей.
     Перемещения фундаментов определяют методами механики грунтов, которые являются в достаточной степени общими и пригодными для фундаментов различных сооружений. Величины же предельно допустимых перемещений и деформаций фундаментов зависят от вида сооружения и условий его работы. Для сооружений различных типов они будут различными.
     
     При действии нагрузок в плоскости симметрии жесткого, отдельно стоящего фундамента, его перемещения вследствие деформаций основания можно охарактеризовать тремя компонентами (рис. 2.1): вертикальным перемещением центра подошвы фундамента (осадкой) S, горизонтальным смещением u и углом поворота (креном) ?. В случае однородного основания осадка S зависит только от величины вертикальной центрально приложенной нагрузки Р. Угол поворота фундамента ? и горизонтальное смещение u зависят и от величины действующего момента М и от величины горизонтальной нагрузки Т.
     Если сооружение передает нагрузку на несколько отдельных фундаментов, то для оценки влияния деформаций основания на прочность сооружения и его эксплуатационную пригодность необходимо определить не только осадки каждого фундамента, но и разность осадок фундаментов. Для гибких фундаментных конструкций (например, фундаментных балок и плит), важно также знать разности осадок отдельных точек подошвы фундамента.
     Деформированное состояние гибких фундаментов оценивают не только по величинам осадок и их разностей, но и по такой характеристике, как относительный прогиб, представляющий собой отношению стрелы прогиба к длине фундамента.
     
     При проектировании фундаментов опор мостов нужно определять как абсолютные осадки фундаментов, так и разности осадок смежных фундаментов. Одинаковые, равномерные осадки всех опор моста не влияют на прочность пролетных строений и не вызывают разрушения проезжей части в пределах моста. Большие же равномерные осадки могут нарушить проезжую часть в местах сопряжения моста с земляным полотном дороги и уменьшить подмостовой габарит. Поэтому ограничения накладывают не только на разность осадок, но и на величину абсолютной осадки.
     Разность осадок смежных фундаментов опор мостов статически определимых систем также не снижает прочности пролетных строений, но может принести к недопустимым переломам профиля проезжей части моста и вызвать увеличение динамических воздействий на мост подвижных средств.
     Разность осадок фундаментов опор мостов внешние статически неопределимых систем оказывает большое влияние на распределение усилий в элементах пролетных строений. Если эта разность не была учтена при расчете пролетных строений или учтена не правильно, то ввиду изменения напряженного состояния пролетные строения могут получить серьезные повреждения и стать непригодными к дальнейшей эксплуатации. Перемещения фундаментов таких мостов следует определять с учетом совместной работы оснований, фундаментов и надфундаментных конструкций и возникающего при этом перераспределения нагрузок на фундаменты.
     Для опор мостов ограничивают также горизонтальные смещения их верха uв и углы поворота ?в в уровне расположения опорных частей пролетных строений. Величину uв определяют по формуле
     
 (2.1)

     где h0— расстояние от подошвы фундамента до верха опоры (рис. 2.1), а при свайных и столбчатых фундаментах —расстояние от подошвы плиты ростверка до верха опоры (рис. 2.2).
     К значению uв, определенному по выражению (2.1), прибавляют составляющую смещения за счет собственных деформаций опоры.
     Значение ?в определяют тоже путем суммирования ? с составляющей угла поворота, обусловленной собственными деформациями опоры.
     Перемещения верха опор вдоль моста могут нарушить нормальную работу опорных частей и деформационных устройств. Смещения опор в поперечном направлении приводят к деформациям проезжей части моста в плане и искажению его оси.
     Предельные значения перемещений опор нужно устанавливать с учетом конструкции опор, пролетных строений, опорных частей, деформационных швов и других устройств. Перемещения опор должны ограничиваться допустимыми значениями углов перелома продольного профиля проезда.
     Предельные перемещения опор не должны превышать значений, см, определяемых по следующим эмпирическим формулам, рекомендованным действующими нормами проектирования мостов:
     величины предельной равномерной осадки опоры
                                                             (2.2)
     разности осадок смежных опор
                                                             (2.3)
       горизонтального смещения верха опоры как вдоль, так и поперек оси моста
                                                            (2.4)
     где l —длина меньшего примыкающего к опоре пролета, м принимаемая не меньше 25 м.

     2. Факторы, обусловливающие деформативность грунтов.

     Для определения величины осадки сооружений необходимо:
     1) установить зависимость между величинами напряжений и деформаций, возникающих в грунте от действия внешней нагрузки;
     2) определить закон распределения напряжений в полупространстве и величину напряжений в любой его точке;
     3) определить глубину активной зоны, на которую распространяется деформация основания от внешних нагрузок;
     4) иметь данные о физико-механических свойствах грунтов;
     5) знать конструкцию фундаментов.
     Зависимость между напряжениями и деформациями принимается по теории линейно-деформируемой среды (закон Гука), т. е.
     

      Графически это выражение изображается прямой линией, проходящей через начало координат и  наклоненной под некоторым углом к оси абсцисс. Тангенс угла наклона представляет собой модуль сжатия Е0.
     При использовании линейной зависимости между напряжениями и деформациями принимается, что деформативные характеристики (модуль сжатия, коэффициент бокового давления) не зависят от давления и остаются постоянными в процессе сжатия.
     Испытание грунтов на сжатие часто показывает нелинейный характер деформаций. Для некоторых грунтов при нелинейной зависимости напряжений и деформаций можно пользоваться законом Баха
     

     где n – опытный параметр, зависящий от свойств грунта (например,  для гранита n=1,13).
     Для определения осадки сооружений существует три вида формул, полученных на основе:
     а) произвольных упрощающих предпосылок в отношении распределения в грунте вертикальных напряжений;
     б) теории линейно-деформируемой среды с учетом максимальных осевых вертикальных напряжений;
     в) теории линейно-деформируемой среды с учетом всех трех компонентов нормальных напряжений.
     

     Рис. Эпюры бытовых и дополнительных давлений для определения нижней границы активной зоны
     При расчете осадки сооружений весьма важным фактором является глубина сжимаемой активной зоны грунта под сооружением.
     Глубину сжимаемой толщи можно определить по СНиПу, методами В. М. Веселовского, Н. А.Цытовича, В. А. Флорина и X. Р. Хакимова.
     Согласно СНиПу за мощность сжимаемой толщи грунта под фундаментом принимается глубина, ниже которой вертикальные нормальные напряжения от веса сооружения составляют не более 20% от вертикальных напряжений, вызываемых собственным весом грунта, т. е.
     

     Согласно данным проф. Н. А. Цытовича глубину активной зоны можно рассматривать как двойную величину эквивалентного слоя грунта, т. е.
     

     где                                                           
           

     ? — коэффициент, зависящий от формы подошвы и жесткости фундамента; b — ширина подошвы фундамента.
     

     Рис. Графики влияния площади на величину осадки
     Следует отметить, что точного определения глубины активной зоны грунта hакт в механике грунтов до настоящего времени не существует.
     Большое влияние на осадку сооружений оказывает величина и конфигурация площади нагрузки и жесткость конструкции фундамента.
     На рисунке представлены графики влияния площади подошвы фундамента на величину осадки сооружений при равной интенсивности загружения этой площади. Из графиков видно, что при малых площадях имеет место уменьшение осадки с увеличением площади; при средних площадях (с диаметром штампа 30—45 см) наблюдается прямая пропорциональность величины осадки корню квадратному из площади штампа.
     

     График зависимости осадки от площади штампа в лёссовых грунтах
     На лёссовых суглинках осадка сооружения также пропорциональна корню квадратному из площади F, т. е.
     

     где К — коэффициент  пропорциональности, постоянный для данного грунта.
     Эта пропорциональность может иметь место для штампов площадью примерно до 50 м2.
 

     3. О методах определения осадок.
     Перемещения фундаментов, обусловленные деформациями грунтов основания, определяют исходя из линейной зависимости между деформациями и напряжениями в грунте. Теоретические разработки, учитывающие нелинейный характер этой зависимости, еще недостаточно подтверждены опытными данными и не используются на практике.
     Положение о линейной деформируемости грунтов позволяет применить к ним решения о распределении напряжений и деформаций, полученные теорией линейно-деформируемого полупространства. В связи с этим для определения пределов применимости решений линейно-деформируемой среды важно знать значение того наибольшего нормального давления на грунт, до которого зависимость между деформациями грунта и напряжениями можно считать практически линейной. Значение этого давления принято называть пределом пропорциональности грунта основания.
     В механике грунтов исходят из положения о том, что линейная зависимость между осадками фундамента и напряжениями под его подошвой нарушается при развитии в грунте зон предельного равновесия. Поэтому пределом пропорциональности считают то давление, которое соответствует начальной стадии развитая областей сдвигов.
     Предел пропорциональности определяют по преобразованной формуле
     И. П. Пузыревского
            (2.5) 

     гаг и —характеристики сдвига грунта основания, используемые расчетах по второй группе предельных состояний: —объемная масса грунта под подошвой фундамента;   —то же, выше подошвы;   —коэффициент условий работы грунта основания.
     Формула (2.5) получена исходя из условия, что зоны предельного равновесия у краев подошвы фундамента распространится в глубь основания на величину, равную ? ширины подошвы b.
     Теоретические основы различных методов расчета перемещений фундаментов рассматриваются в курсе «Механика грунтов». На практике при определении осадок фундаментов искусственных сооружений чище всего применяют метод послойного суммирования осадок. Это объясняется тем, что данный метод позволяет учитывать различные факторы, влияющие на перемещения фундаментов. В то же время его использование достаточно просто, а степень точности результатов — удовлетворительна.
     Метод послойного суммирования осадок позволяет учесть неоднородность основания, выражающуюся в изменении модуля деформации по глубине. Его можно применять для расчета осадок фундаментов, имеющих различную форму в плане. Этим методом можно также учитывать взаимное влияние фундаментов на их осадки и влияние различного рода боковых пригрузок, что имеет большое значение при определении перемещений фундаментов мостовых устоев, к которым примыкают высокие насыпи.

     4. Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования.

     Осадки фундаментов этим методом определяют в порядке, описанном ниже. Для горизонтальных площадок, лежащих на вертикальной оси, проходящей через центр подошвы фундамента, вычисляют нормальные сжимающие напряжения от веса грунта (природные давления) и от воздействия сооружения. После этого строят эпюры природного давления 1 и дополнительного давления от сооружения 2 (рис. 2.3).
     На осадку фундамента влияет лишь толща грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, определенной мощности. Практически считается, что нижняя граница сжимаемой толщи 4 находится на такой глубине, где дополнительные напряжения от сооружения составляют 20% от природного давления в грунте. Эту границу можно легко найти графически — путем наложения на эпюру давления от сооружения эпюры природного давления 3, уменьшенного в пять раз (рис. 2.3). После этого сжимаемую толщу делят на участки. Толщину слоев выбирают с учетом очертания эпюры сжимающих напряжений. Она не должна превышать 0,4b.
     При делении сжимаемой толщи на элементы их границы необходимо совмещать с границами естественных слоев грунта, если модули деформации последних различны. Осадку фундамента определяют путем суммирования осадок отдельных слоев по формуле
     
 (2.6)

     где   — среднее дополнительное напряжение от веса сооружения для данного слоя; — толщина слоя; — модуль общей деформации 1-го слоя грунта; Р — безразмерный коэффициент, принимаемый равным 0,8 независимо от вида грунта. 

     
     Рис. 2.3. Схема к примеру расчета осадки фундамента методом послойного суммирования
     Значение можно непосредственно определить для середины слоя или вычислить по формуле
     

     где и — напряжения на кровле и подошве слоя.
     Сжимающие напряжения в основании под подошвой фундамента определяют методом механики грунтов.
     Напряжение от давления, создаваемого сооружением под центром подошвы прямоугольного, круглого и ленточного фундамента на глубине z от подошвы, вычисляют по формуле
                                                  (2.7)
     где — коэффициент, учитывающий изменение напряжений по глубине, принимаемый по приложению II в зависимости от m=z/b и n=a/b; b —ширина подошвы фундамента (размер меньшей стороны), для круглого —диаметр подошвы; а —длина подошвы прямоугольного фундамента.
     Напряжение на подошве фундамента, влияющее на его осадку,
     

     где — среднее фактическое напряжение по подошве фундамента.
     Осадки вычисляют не от полного давления , а от давления, уменьшенного на величину природного давления грунта на уровне подошвы фундамента.
     Для основания, состоящего из n слоев грунта, природное давление на глубине от поверхности вычисляют по формуле
                                                          (2.8)
     где и h —объемная масса и толщина каждого слоя грунта.
     Природные давления водопроницаемых грунтов, расположенных ниже горизонта вод, определяют с учетом взвешивающего действия воды. В этом случае в выражении (2.8) вместо полной объемной массы водонасыщенного грунта следует учитывать уменьшенную величину равную
                                            (2.9)
     где ?0 и ? —плотности воды и грунта.

     5. Расчет осадки фундаментов во времени.

     Рассмотренные выше методы определения осадок фундаментов позволяют определить конечные осадки, соответствующие полному завершению процесса уплотнения грунтов. Для водонасыщенных грунтов принято считать, что скорость нарастания осадки зависит от скорости выдавливания воды из пор грунта.
     Следовательно, скорость развития осадок в значительной степени зависит от коэффициента фильтрации грунта (кф). При коэффициенте фильтрации кф?106 расчет осадки фундаментов во времени можно не проводить.
     В теории фильтрационной консолидации получены многие решения плоских и пространственных задач данного класса. Однако для практических расчетов довольно часто ограничиваются решением плоской задачи.
     Осадка фундамента на любой момент времени (t) может быть вычислена по формуле
     

     где ? - степень консолидации, то есть степень завершения осадки.
     Для одномерной задачи и постоянной величине уплотняющего давления степень консолидации определяется решением уравнения
     

     где е – основание натуральных логарифмов.
           Параметр N – вычисляется по формуле
     
 
.

     где t – время развития осадки от момента загружения;
           h - высота уплотняемого слоя грунта;
          m? - среднее значение коэффициента относительной сжимаемости грунта толщиной 2hS;
       kф - среднее значение коэффициента фильтрации слоя грунта, толщиной 2hS;
       ?ср -среднее значение коэффициент пористости грунта в пределах слоя H=2hS.
     Значения параметра N при различных значениях и различных схемах уплотняющих давлений приведены в таблице.
     Значения  – N.
с Схема ? Схема
0 1 2 0 1 2
0,1 0,02 0,12 0,005 0,6 0,71 0,95 0,42
0,2 0,08 0,25 0,02 0,7 1,00 1,24 0,69
0,3 0,17 0,39 0,06 0,8 1,40 1,64 1,08
0,4 0,31 0,55 0,13 0,9 2,09 2,35 1,77
0,5 0,49 0,73 0,24 0,95 2,80 3,17 2,54
     Примечание: Схема 0 – соответствует постоянной величине уплотняющего давления; 1 -  уплотняющее давление возрастает по линейному закон; 2 – уплотняющее давление убывает по линейному закону.

     6. Определение осадки фундаментов методом эквивалентного слоя грунта

     Основные предпосылки, положенные в основу данного метода:
     -    грунт рассматривается как линейно-деформируемая среда;
     - учитывается ограниченное боковое расширение грунтов и жесткость фундаментов;
     -    учитываются все компоненты нормальных напряжений.
     Метод заключается в определении осадки фундамента заданных размеров путем расчета осадки эквивалентного слоя грунта конечной толщины загруженного сплошной равномерно-распределенной нагрузкой.
     Осадка линейно-деформируемого слоя грунта при сплошной равномерно-распределенной нагрузке равна
     
,

     где H – толщина сжимаемого грунта;
     Р – давление по кровле сжимаемого слоя;
     m? – коэффициент относительной сжимаемости грунта
     Коэффициент относительной сжимаемости грунта равен
     

     где  ? – коэффициент Пуассона грунта.
           Осадка фундамента заданных размеров и формы на линейно  – деформируемом полупространстве определяется по формуле 
     

     где ? – коэффициент, зависящий от формы подошвы и жесткости  фундамента.
     Приравнивая осадки S=S0 легко получить выражение для определения толщины эквивалентного слоя грунта
     

     где А? – коэффициент эквивалентного слоя для определения осадки фундаментов.
     Коэффициенты  А? посчитаны для вычисления осадки гибких и жестких фундаментов.
     Если  в пределах слоя H=2hs, залегают грунты различной сжимаемости, то средний коэффициент относительной сжимаемости определяется из выражения
     

     где  h1 – толщина i-ого слоя грунта;
     m?1 – коэффициент относительной сжимаемости грунта i-ого слоя;
     n – число слоев в пределах слоя H=2hs;
     zi – расстояние от середины i-ого слоя грунта до границы слоя H=2hs.

     7. Определение осадок фундаментов по данным краткосрочных геодезических измерений

     В соответствии с рекомендациями СНиП 2.02.01-83 для ответственных, зданий и сооружений, проектируемых в сложных инженерно-геологических условиях, следует проводить геодезические измерения осадок.
     Такие наблюдения необходимо проводить при строительстве на площадках с неблагоприятными инженерно-геологическими условиями (большая толща слабых грунтов, наличие насыпных или намывных грунтов, присадочных грунтов, закарстованных территорий); при возведении уникальных зданий и сооружений, освоении новых конструкций фундаментов или новых серий зданий, строительстве зданий в несколько очередей или при их примыкании к ранее выстроенным зданиям; при вскрытии глубоких котлованов; при надстройке зданий; при использовании новых строительных технологий, требующих экспериментальной проверки; а также при выявлении причин деформаций зданий и сооружений с целью разработки оптимальных решений по усилению строительных конструкций и стабилизации осадок.
     Геодезические измерения осадок должны проводится по разработанной программе с указанием точности, количества геодезических знаков (марок, реперов) и схемы их размещения в соответствии с ГОСТ 24846-81
     Результаты геодезических измерений осадок позволяют:
     - сопоставить прогнозируемое развитие осадок с фактическим.
     - обратным пересчетом уточнить деформационные характеристики грунтов,
     - принять правильное решение по усилению строительных конструкций при обследовании зданий, получивших чрезмерные деформации.
     По данным краткосрочных геодезических измерений можно дать прогноз развития осадок во времени с определением как конечной осадки, так и осадки, накопившейся («упущенной») до начала наблюдений.
     В случае, если наблюдения за осадками начаты после возведения здания, то есть в послестроительный период, то достаточно трёх циклов наблюдений для определения конечной и «упущенной» осадок.
     Используя данные трёх циклов наблюдений, точки НП, П1, П2 и закономерность развития осадок фундаментов во времени, предложенную проф. Н. М. Герсевановым, легко получить уравнения приращения осадки между двумя циклами наблюдений
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.