Взаимодействие конического штампа с неоднородным основанием
Определение напряжений и перемещений в грунтовом массиве как фактор, имеющий первостепенное значение для расчета фундаментов из конических свай. Вычисление компонентов вектора напряжений в узловых точках и на контакте конического штампа с основанием.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.05.2017 |
| Размер файла | 62,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
Первостепенное значение для расчета фундаментов из конических свай имеет определение напряжений и перемещений в грунтовом массиве. Важнейшим вопросом является также изучение зоны уплотнения грунта, формируемой вокруг фундамента в процессе его нагружения. Таким образом, представляет большой интерес возможность определения компонент вектора напряжений и деформаций в любой точке грунтового основания вокруг конического фундамента. Во многих известных задачах получены напряжения на контакте между заглубленной конструкцией и окружающим массивом. Вопросом исследования напряженно-деформированного состояния неоднородного основания при внедрении в него жесткого конического тела практически не уделялось внимания. Ниже показано численное решение задачи о взаимодействии жесткого конического штампа, моделирующего конический фундамент, с неоднородным упругим основанием. Физическая и математическая постановка задачи заключалась в следующем. В результате действия осесимметрично передаваемой на жесткий штамп нагрузки P в основании возникали нормальные напряжения уr, уz, у?, касательные напряжения фrz, радиальные U1 и вертикальные U2 перемещения. Сам штамп перемещался на величину д. Внутри исследуемой области ? (рис. 1) выполнялись уравнения равновесия осесимметричной задачи теории упругости.
Рис. 1. Схема разбиения исследуемой области ? на конечные элементы
На контуре граничные условия принимались следующими:
уz = фrz = 0,
при z = 0, r > R, то есть на поверхности вне штампа напряжения отсутствуют.
По мере удаления в глубину и в стороны от штампа перемещения затухают:
U1 = U2 = 0, при z = H(r,z) LKM.
Так как грунт предполагается жестко скрепленным со сваей, то на ее боковой поверхности выполняются условия:
U1 = 0, U2 = д, при (r, z) ABM1.
Под штампом вдоль оси Z выполняются условия симметрии:
U1 = 0, = 0,
при r = 0.
Решение проводилось в цилиндрической системе координат r, ?, z методом конечных элементов (МКЭ). Для построения решения исследуемая область была разбита на элементы в виде параллелограммов и прямоугольников (см. рис. 1). Неизвестными параметрами являлись радиальные U1 и вертикальные U2 перемещения узлов rizj, при пробегании индексами i и j всех значений:
i = 0, 1, 2, … , M1, … , M;
j = 0, 1, 2, … , N1, … , N2.
Внутри каждого элемента задано полилинейное распределение функций UK, K = 1, 2:
UK = aKr + bKz + cKrz + dK,
где aK, bK, cK, dK - постоянные коэффициенты, выраженные через перемещения соответствующих узлов на элементах , = 1, 2, 3, 4. Окончательно перемещения UK, K = 1, 2 на всем параллелограмме представлены в виде:
где цi,j(r,z) и цj(z) - кусочно-полилинейные координатные функции.
В силу принципа Лагранжа решение свелось к вариационной задаче о нахождении минимума функционала энергии:
Входящие в функционал напряжения и деформации определялись из геометрических и физических уравнений теории упругости. В результате минимизации была получена система алгебраических уравнений для определения радиальных и вертикальных перемещений узловых точек области ?. Решение системы проводилось методом верхней релаксации:
фундамент конический узловой вектор
Un+1 = Un - фAUn,
Где Un - вектор столбец узловых перемещений;
A - матрица коэффициентов;
AUn - система алгебраических уравнений МКЭ;
ф - итерационный параметр.
По найденным перемещениям определялись компоненты вектора напряжений в узловых точках ? и на контакте конического штампа с основанием. В результате интегрирования напряжений по поверхности штампа определялась сила, действующая на него. Для решения системы уравнений и вычисления напряжений составлена программа для ЭВМ. С помощью этой программы определены поля напряжений и перемещений в грунтовом основании конического фундамента при различных его геометрических параметрах и характеристиках окружающего грунта. Установлено, что изменение угла сбега образующих конического фундамента от 2є до 15є при постоянном его перемещении приводит к увеличению вертикальных напряжений, действующих на боковую поверхность на 20-25%. Изменение модуля общей деформации естественного грунта при постоянных значениях модулей в пределах уплотненной зоны практически не влияет на величину нагрузки, воспринимаемой фундаментом. Увеличение коэффициента Пуассона от 0,25 до 0, 4 незначительно (до 5%) влияет на напряженное состояние основания конического фундамента.
Метод решения задачи позволил учесть неоднородность грунтового массива, которая обусловлена формированием уплотненной зоны в процессе погружения фундамента. Так, при увеличении максимальной ширины зоны уплотнения с 2,0 до 2,5 D нагрузка, действующая на фундамент, возрастает в 1,3-1,5 раза, а изменение значений модулей общей деформации грунта внутри уплотненной зоны в 1,5 раза приводит к изменению нагрузки на фундамент на 25-30%.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Геологическое строение оснований. Форма и размеры геологических тел в основании сооружений. Определение напряжений в массивах грунтов, служащих основанием или средой для сооружения. Практические методы расчета конечных деформаций оснований фундаментов.
контрольная работа [26,4 K], добавлен 17.01.2012Действие сосредоточенной силы как основная задача в теории распределения напряжений в грунтах. Действие нескольких сосредоточенных сил, любой распределенной нагрузки. Метод угловых точек. Распределение напряжений от действия собственного веса грунта.
презентация [644,3 K], добавлен 10.12.2013Применение коротких свай в промышленном и гражданском строительстве. Методы расчета сопротивления коротких забивных свай. Применения численных методов расчета свай и свайных фундаментов. Применение МГЭ в расчетах сопротивления бипирамидальных свай.
диссертация [170,4 K], добавлен 29.12.2003Исходные данные и оценка инженерно-геологических условий площадки строительства. Выбор типа и конструкции ленточного фундамента. Проверка напряжений в основании, расчёт осадки фундамента. Определение количества свай и фактической нагрузки на сваю.
курсовая работа [180,1 K], добавлен 18.11.2015Типы применяемых в строительстве свай. Подготовительные работы при устройстве фундаментов из забивных свай. Технологические схемы забивки и контроль погружения. Технология устройства буронабивных, пневмонабивных, частотрамбованных, грунтовых свай.
контрольная работа [450,0 K], добавлен 15.10.2014Расчет свайных фундаментов из забивных призматических свай на грунтах II типа по просадочности. Определение типа грунтовых условий и их удельного веса в водонасыщенном состоянии. Расчет просадки фундамента, выбор длины свай и вычисление нагрузки на них.
контрольная работа [128,9 K], добавлен 09.02.2011Расчет величин вертикальных составляющих напряжений в любой точке массива грунта; равнодействующих активного и пассивного давлений грунта на подпорную стенку; величины полной стабилизированной осадки грунтов. Построение эпюр распределения напряжений.
контрольная работа [601,0 K], добавлен 18.06.2012Определение расчетных нагрузок на фундаменты. Выбор вида свай, их длины и поперечного сечения. Подбор молота для забивки свай и определение расчетного отказа. Определение конечной (стабилизированной) осадки фундамента методом эквивалентного слоя.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 02.09.2012Выбор глубины заложения подошвы фундамента. Расчет несущей способности сваи и определение количества свай в фундаменте. Конструирование ростверка свайного фундамента. Проверка напряжений под подошвой условного фундамента, определение его размеров.
методичка [1,7 M], добавлен 12.01.2014Порядок определения глубины заложения фундаментов, главные факторы и критерии, на нее влияющие. Цель и методика расчета оснований по деформациям. Этапы расчета деформаций основания и осадок фундаментов. Вычисление параметров арматуры подошвы фундамента.
контрольная работа [278,2 K], добавлен 07.01.2011Оценка грунтовых условий строительной площадки для монтажного цеха. Особенности разработки свайных фундаментов: выбор типа, глубины заложения ростверка. Определение расчетной нагрузки на сваю, количества свай, свайных фундаментов по предельным состояниям.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 10.04.2014Анализ инженерно-геологических условий и определение расчетных характеристик грунтов. Проектирование фундаментов на естественном основании. Определение глубины заложения подошвы фундамента. Сопротивление грунта основания. Выбор типа, длины и сечения свай.
курсовая работа [154,4 K], добавлен 07.03.2016Оценка инженерно-геологических условий, анализ структуры грунта и учет глубины его промерзания. Определение размеров и конструкции фундаментов из расчета оснований по деформациям. Определение несущей способности, глубины заложения ростверка и длины свай.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 07.05.2014Инженерно-геологические условия строительной площадки. Определение глубины заложения фундамента, возводимого на водотоке. Проверка напряжений под подошвой фундамента. Определение глубины заложения и размеров ростверка. Длина и поперечное сечение свай.
курсовая работа [377,9 K], добавлен 26.10.2015Анализ грунтовых условий. Сбор нагрузок на фундамент. Назначение глубины заложения. Определение напряжений и осадки основания под участком стены с пилястрой. Расчет основания фундаментов мелкого заложения по деформации. Проектирование свайного фундамента.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 07.05.2014Составление расчетной схемы балки для статического и динамического расчета как систем с одной степенью свободы. Анализ результатов расчета. Расчет на ПК с использованием программы SCAD. Вычисление векторов инерционных сил, перемещений и усилий в СФК.
контрольная работа [202,6 K], добавлен 30.11.2010Определение вертикальных нормальных напряжений в плоскости подошвы фундамента сооружения. Расчет осадки сооружения. Проверка устойчивости сооружения по круглоцилиндрической поверхности скольжения. Определение активного давления на подпорную стену.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 25.01.2011Расчет основания по деформациям. Оценка грунтов и грунтовой обстановки. Глубина заложения фундамента, критерии выбора его типа и определение размеров. Распределение напряжений и оценка осадки методом послойного суммирования. Расчет свайного фундамента.
курсовая работа [503,3 K], добавлен 27.03.2014Виды свай и их характеристики. Конструирование свайных фундаментов. Последовательность погружения свай. Технология устройства их набивных аналогов. Технология устройства ростверков. Применение технологии свайных работ при реконструкции. Контроль качества.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 18.07.2014Оценка грунтовых условий и обстановки. Назначение глубины заложения фундаментов. Проверка подлинности напряжений фундамента под колонну. Определение осадки и других возможных для данного сооружения деформаций, сравнивание с предельными. Расчет осадки.
курсовая работа [413,5 K], добавлен 10.01.2014
