Меню

Коэффициент для определения сжимающих напряжений

Определение напряжений по методу угловых точек

Метод угловых точек применяется для определения величины сжимающих напряжений в любой точке нагруженной площади, когда она может быть разбита на прямоугольники таким образом, чтобы рассматриваемая точка оказалась угловой. Сжимающие напряжения в этой точке для горизонтальных площадок, параллельных плоской гра­нице полупространства, определяются согласно формуле (42′) и будут равны алгебраической сумме напряжений от прямоугольных площа­дей загрузки, для которых эта точка является угловой.

Комбинация следующих случаев дает возможность находить вер­тикальные сжимающие напряжения в любой точке загруженного грун­тового массива.

Рис. 14. Схема к расчету напряжений по методу угловых точек

1. Точка М проецируется на контур загруженного прямоугольника (рис. 14, а). Напряжение в точке М определяется как сумма двух угловых напряжений в прямоугольниках Mabe (I) и Meсd (II).

2. Точка М лежит на вертикали, проходящей внутри загруженного прямоугольника (рис. 14, б). Напряжение в т. М определяется как сумма четырех угловых напряжений в прямоугольниках Mhbe (I), Mecf (II), Mfdg (III) и Mgah (IV).

3. Точка M лежит на вертикали, проходящей вне границы контура загружения (рис. 14, в). Напряжение в точке М равно сумме уг­ловых напряжений в прямоугольниках Mhbe (I) и Mecf (II), взя­тых со знаком плюс, и в прямоугольниках Mgdf (III) и Mhag (IV), взятых со знаком минус.

В вышеприведенных формулах — коэффициенты, принимаемые по табл. 7 в зависимости от соотношения сторон площадей загружения I, II, III, IV и относительной глубины расположе­ния точки М ; Р — интенсивность внешней равномерно распределенной нагрузки.

Коэффициент а

Коэффициент для фундаментов
круглых прямоугольных с соотношением сторон ленточных
1,0 1,4 1,8 2,4 3,2
0,4 0,949 0,96 0,972 0,975 0,976 0,977 0,977 0,977
0,8 0,756 0,8 0,848 0,866 0,876 0,879 0,881 0,881
1,2 0,547 0,606 0,682 0,717 0,739 0,749 0,754 0,755
1,6 0,39 0.449 0,532 0,578 0,612 0,629 0,639 0,642
0,285 0,336 0,414 0,463 0,505 0,53 0,545 0,55
2,4 0,214 0,257 0,325 0,374 0,419 0,449 0,47 0,477
2,8 0,165 0,201 0,26 0,304 0,349 0,383 0,41 0,42
3,2 0,13 0,16 0,21 0,251 0,294 0,329 0,36 0,374
3,6 0,106 0.131 0,173 0,209 0,25 0,285 0,319 0,337
0,087 0,108 0,145 0,176 0,214 0,248 0,285 0,306
4,4 0,073 0,091 0,123 0,15 0,185 0,218 0,255 0,28
4,8 0,062 0,077 0,105 0,13 0,161 0,192 0,23 0,258
5,2 0,053 0,067 0,091 0,113 0,141 0,17 0,208 0,239
5,6 0,046 0.058 0,079 0,099 0,124 0,152 0,189 0,223
0,04 0,051 0,07 0,087 0,11 0,136 0,173 0,208
6,4 0,036 0,045 0,062 0,077 0,099 0,122 0,158 0,196
6,8 0,031 0.040 0,055 0,064 0,088 0,11 0,145 0,185
7,2 0,028 0,036 0,049 0,062 0,08 0,1 0,133 0,175
7,6 0,024 0,032 0,044 0,056 0,072 0,091 0,123 0,166
0,022 0,029 0,04 0,051 0,066 0,084 0,113 0,158
8,4 0,021 0,026 0,037 0,046 0,06 0,077 0,105 0,15
8,8 0,019 0,024 0,033 0,042 0,055 0,071 0,098 0,143
9,2 0.017 0,022 0,031 0,039 0,051 0,065 0,091 0,137
9,6 0,016 0,02 0,028 0,036 0,047 0,06 0,085 0,132
0.015 0,019 0,026 0,033 0,043 0,056 0,079 0,126
10,4 0,014 0,017 0,024 0,031 0,04 0,052 0,074 0,122
10,8 0,013 0,016 0,022 0,029 0,037 0,049 0,069 0,117
11,2 0,012 0,015 0,021 0,027 0,035 0,045 0,065 0,113
11,6 0.011 0,014 0,02 0,025 0,033 0,042 0,061 0,109
0.010 0,013 0,018 0,023 0,031 0,04 0,058 0,106

Примечания:

1. В таблице обозначено: b — ширина или диаметр фундамен­та; l — длина фундамента.

2. Для фундаментов, имеющих подошву в форме правильного многоугольника с площадью А, значения α принимаются, как для круглых фундаментов радиусом .

3. Для промежуточных значений ζ и η коэффициент α опреде­ляется по интерполяции.

Читайте также:  Напряжение форсировки что это

Пример: Определить величину сжимающих напряжений под цен­тром и под серединой длинной стороны загруженного прямоугольника размерами 4×9,6 м на глубине 4 м от поверхности при внешней на­грузке интенсивностью Р=300 кПа.

Для площадки под центром загруженной площади:

По табл. 7: а=0,505.

кПа

Для площадки под серединой длинной стороны прямоугольной за­груженной площади, разделяя ее на два прямоугольника размерами 4×4,8 м так, чтобы рассматриваемая точка была угловой:

=0,732.

КПа.

Определение напряжений от нагрузки,

Меняющейся по закону прямой

Сжимающие напряжения в массиве грунта при нагрузке, меняю­щейся по закону прямой, вычисляют по формуле

(43)

где . Функция относительных величин определяет­ся по номограмме Остерберга (рис. 15); а и b — соответственно дли­ны прямоугольной и треугольной эпюр нагрузки; z — глубина рассмат­риваемой точки.

Рис. 15. Номограмма для определения сжимающих напряжений от нагрузки, меняющейся по закону прямой

Величина определяется как алгебраическая сумма коэффициен­тов, соответствующих нагрузке слева и справа от вертикали, прохо­дящей через рассматриваемую точку.

Рис. 16. Схемы нагрузок к примеру пользования номограммой (см. рис. 15)

Пример: Определить напряжение для точки M1 (рис. 16, а). При нагрузке, действующей слева:

и

По графику (рис. 15) =0,397.

При нагрузке, действующей справа:

и

Тогда

Подставляя численные значения, получим

Для определения сжимающего напряжения в точке М2 (рис. 16, а) прикладываем фиктивную нагрузку klmn. При полной на­грузке (включая фиктивную)

и

При фиктивной нагрузке:

и

Подставляя численные значения и учитывая фиктивность нагруз­ки klmn, получим

Для случая прямоугольной нагрузки (рис. 16, б)

Определив по графику (рис. 15) при и ( =0,278) и при и ( =0,410), получим

Источник



Определение сжимающих напряжений по методу угловых точек.

Знание величины сжимающих напряжений для угловых точек под прямоугольной площадью загрузки позволяет очень быстро вычис­лять сжимающие напряжения для любой точки полупространства, особенно если пользоваться значениями угловых коэффициентов Кс (табл.9).

Для площадок под центром загруженного прямоугольника сжи­мающее напряжение ах0 будет равно

Т а б л и Ц а 9

Значения коэффициентов / и /’ [формулы (111.9) и (111.10)]

1,000 0,977 0,881 0,755 0,642 0,550 0,477 0,420 0,374 0,337 0,306 0,280 0,258 0,239 0,223 0,208 0,196 0,184 0,175 0,166 0,158 0,150 0,144 0,137 0,132 0,126 0,114 0,104

Примечание. Для промежуточных значений а и величины коэффициентов определяются интерполяцией.

и для площадок под углом загруженного прямоугольника

где Д’о и Д’с — табличные коэффициенты;

р— интенсивность равномерно распределенной нагруз­ки.

Значения коэффициентов Ко и Кс определяются по табл. 9 как функции относительной глубины $=2г/Ь или $=г/Ь (по СНиПу — т) и соотношения сторон прямоугольной площади загрузки (а = = Щ (по СНиПу — п):

Последние выражения позволяют пользоваться одной таблицей как при вычислении коэффициентов для центральных точек Ко, так и для угловых Кс-

Рис. 44. Схема разбивки прямоугольной площади загрузки при

определении напряжений по методу угловых точек

Максимальное сжимающее напряжение макс аг будет в точках, расположенных под центром загруженной площади, и вычисляется по формуле (Ш.7).

Метод угловых точек для определения величины сжимающих на­пряжений ах применяется тогда, когда грузовая площадь может быть разбита на такие прямоугольники, чтобы рассматриваемая точка оказалась бы угловой. Тогда сжимающее напряжение в этой точке (для горизонтальных площадок, параллельных плоской гра­нице полупространства) будет равно алгебраической сумме напря­жений от прямоугольных площадей загрузки, для которых эта точ­ка является угловой.

Поясним сказанное, рассмотрев три основных случая:

1) точка М находится на контуре прямоугольника внешних давлений (рис. 44, а);

2) точка М — внутри прямоугольника давлений (рис. 44, б);

3) точка М — вне прямоугольника давлений (рис. 44, в).

Значения вс /(1 + д0) в точках на разных глубинах, расположенных на угловых вертикалях при равномерно распределенной

Читайте также:  Ограничитель напряжения односторонний обозначение

по прямоугольной площади нагрузке р в долях от р

Примечания: Ь — ширина загруженного прямоугольника в плоскости чертежа; / — длина в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа.

В первом случае величина а2 определится как сумма двух угло­вых напряжений, соответствующих прямоугольникам загрузки МаЬе и Меси, т. е.

где Л’1с и /\»2с— угловые коэффициенты, определяемые по формуле (111.10) и данным табл. 9 в зависимости от относи­тельной глубины р = г/й и отношения сторон сх ==ЦЪ;

р — интенсивность внешней равномерно распределен­ной нагрузки.

Во втором случае необходимо суммировать угловые напряжения от четырех прямоугольных площадей загрузки: МдаН, МНЬе, Мес\ и М\Лц. т. е.

аг = (/Сю + Кгс + /Сзс + Кь)р.

В третьем случае напряжение в точке М складывается из суммы напряжений от действия нагрузки по прямоугольникам МНЬе и Мес\, взятых со знаком «плюс», и напряжений от действия нагруз­ки по прямоугольникам МИа@ и М§с1<, взятых со знаком «минус», т. е.

Ох = (/Сю + Кгс — Кзс — /С4с) р,

где /Сю, /Сгс, /Сзс, /Сю — угловые коэффициенты, определяемые по формуле (111.10) и табл. 9 в зависимости от соответствующих вели­чин а = 11Ь и $ = г/Ь.

Для облегчения расчетов в табл. 11 приведены заранее вычис­ленные более подробные значения угловых коэффициентов Кс’ = = <"'(г1Ь, 1/Ь), позволяющие обходиться без формулы (111.10), ис­пользуя лишь выражение (П1.8), т. е.

Пример 2. Определить величину сжимающих напряжений под центром и под серединой длинной стороны загруженного прямоугольника размером 2×8 м на глубине 2 м от поверхности при внешней нагрузке интенсивностью р = 3 кГ/см2,

Для площадки под центром загруженной площади

По табл. 9 коэффициент Ко = 0,54; тогда

аг0 = К0р = 0,54-3 = 1,62 кГ1см*.

Для. площадки под серединой длинной стороны прямоугольной площадки за­грузки, разделяя ее на два прямоугольника размером 4×2 м, так чтобы рассмат­риваемая точка была бы угловой, 2 = 2 м; р = г/Ь=1;

Интеополируя по табл. 9, по формуле (ШЛО) получим

1_ 0,870 + 0,727 4 ‘ 2

а2 = 2КсР = 2-0,2-3= 1,20 кГ\см2.

Значения коэффициента Кс

0,2500 0,2486 0,2401 0,2229 0,1999 0,1752 0,1516 0,1308 0,1123 0,0969 0,0840 0,0732 0,0642 0,0566 0,0502 0,0447 0,0401 0,0361 0,0326 0,0296 0,0270 0,0247 0,0227 0,0209 0,0193 0,0179 0,0127 0,0094 0,0073 0,0058 0.0047

0,2500 0,2489 0,2420 0,2275 0,2075 0,1851 0,1626 0,1423 0,1241 0,1083 0,0947 0,0832 0,0734 0,0651 0,0580 0,0519 0,0467 0,0421 0,0382 0,0348 0,0318 0,0291 0,0268 0,0247 0,0229 0,0212 0,0151 0,0112 0,0087 0,0069 0,0056

0,2500 0,2490 О,2429 0,2300 0,2120 0,1911 0,1705 О,1508 0,1329 0,1172 0,1034 0,0917 0,0813 0,0725 0,0649 0,0583 0,0526 0,0477 0,0433 0,0395 0,0362 0,0333 0,0306 0,0283 0,0262 0,0243 0,0174 0,0130 0,0101 0,0080 0.0065

0,2500 0,2491 0,2434 0,2315 0,2147 0,1955 О,1758 О,1569 0,1396 0,1241 0,1103 0,0984 0,0879 0,0788 0,0709 0,0640 0,0580 0,0527 0,0480 0,0439 0,0403 0,0371 0,0343 0,0317 0,0294 0,0274 0,0196 0,0147 0,0114 0,0091 0,0074

О,2500 0,2491 0,2437 0,2324 0,2165 0,1981 0,1793 0,1613 0,1445 О,1294 0,1158 0,1039 0,0934 0,0842 0,0761 0,0690 0,0627 0,0571 0,0523 0,0479 0,0441 0,0407 0,0376 0,0348 0,0324 0,0302 0,0218 0,0161 0,0127 0,0102 0,0083

0,2500 0,2491 0,2439 0,2329 0,2176 0,1999 0,1818 0,1644 0,1482 0,1334 0,1202 0,1084 0,0979 0,0887 0,0805 0,0732 0,0668 0,0611 0,0561 0,0516 0,0474 0,0439 0,0407 О,0378 0,0352 О,0328 0,0238 0,0180 0,0140 0,0112 0,0092

0,2500 0,2492 0,2440 0,2333 0,2183 0,2012 0,1836 0,1667 0,1509 0,1365 0,1236 0,1120 0,1016 0,0924 0,0842 0,0769 0,0704 0,0646 0,0594 0,0548 0,0507 0,0469 0,0436 0,0405 0,0378 0,0353 0,0257 0,0195 0,0153 0,0122 0,0100

),2500 ),2492 1,2441 ),2335 ),2188 1,2020 1,1849 1,1685 1,1530 1,1389 ),1263 ),1149 ),1047 1,0955 ),0875 ),0801 ),0735 1,0677 ),0624 ),0577 1,0535 1,0496 1,0462 ),0430 1,0402 1,0376 1,0276 1,0210 1,0165 1,0132 1,0109

0,2500 0,2492 0,2442 0,2337 0,2192 0,2026 0,1858 0,1696 0,1545 0,1408 0,1284 0,1172 0,1071 0,0981 0,0900 0,0828 0,0762 0,0704 0,0651 0,0603 0,0560 0,0521 0,0485 0,0453 0,0424 0,0397 0,0293 0,0224 0,0176 0,0142 0,0117

Читайте также:  Люминесцентные лампы внутреннее напряжение

0,2500 0,2492 0,2442 0,2338 0,2194 0,2031 0,1865 0,1705 0,1557 0,1423 0,1300 0,1191 0,1092 0,1003 0,0923 0,0851 0,0786 0,0727 0,0674 0,0626 0,0588 0,0543 0,0507 0,0474 0,0444 0,0417 0,0310 0,0238 0,0187 0,0152 0,0125

0,2500 0,2492 0,2442 0,2339 0,2196 0,2034 0,1870 0,1712 0,1567 0,1434 0,1314 0,1205 0,1108 0,1020 0,0942 0,0870 0,0806 0,0747 0,0694 0,0646 0,0603 0,0563 0,0527 0,0493 0,0463 0,0435 0,0325 0,0251 0,0198 0,0161 0,0132

Продолжение табл. И

Влияние площади загрузки. Расчеты напряжений в грунтах показывают, что чем больше площадь передачи нагрузки, тем мед­леннее происходит затухание (рассеивание на большую площадь) напряжений с глубиной. Это и понятно, так как согласно рис. 45, а, если добавить к нагрузке 7 некоторую нагрузку 2 или 3, то в точ­ке М сжимающее напряжение сг увеличится, но в меньшей степени, чем от нагрузки 1, так как расстояние Р до точки М также увели­чится, а с увеличением расстояния величина добавочных напряжений уменьшается.

Рис. 45. Пример влияния размеров загруженной площади на распре­деление сжимающих напряжений по глубине

Возрастание напряжений с увеличением площади можно установить непосредственно и по данным табл. 9 и проиллю­стрировать следующими примерами.

Так, в примере 2 было получено, что на глубине 2 м от ограни­чивающей полупространство плоскости давление от действия внеш­ней нагрузки интенсивностью р = 3 кГ/см2, распределенной по пло­щади 2X8 ж2, равнялось а2=1,62 кГ/см2. Если при той же интенсивности внешняя нагрузка на поверхность грунта будет дей­ствовать по площадке 1X1 м2, то сжимающее напряжение на той же глубине 2 м, учитывая, что в этом случае

$ = — = — = 4; а = — =1; Ко = 0,108 Ь 1 Ь

о-г = /С0р = 0,108-3 = 0,32 кГ/см\

На рис. 45, б приведены эпюры распределения сжимающих на­пряжений по оси нагрузки для двух нагруженных площадей: 2X8 м2 и 1 X 1 м2.

Как видно из приведенных эпюр, при одном и том же внешнем давлении на поверхности напряжения по глубине сильно отличают­ся, завися от величины площади загрузки.

Таким образом, внешние давления тем медленнее загасают с глубиной, чем больше площадь загрузки, и на любой заданной глубине сжимающие напряжения будут тем больше, чем больше площадь загрузки. Последнее имеет существенное практическое значение. Так, например, слабые слои грунта при большой пло­щади загрузки на некоторой глубине могут испытывать очень большие давления (больше их несущей способности), тогда как при малых площадях загрузки возникающие давления совершенно не повлияют на прочность и устойчивость даже слабого грунта, так как они будут малы по величине. В приведенном на рис. 45, б примере на глубине 3 м от загруженной поверхности под площадкой 2X8 м давление будет около 1,0 кГ/см2, тогда как под площадкой 1X1 м на той же глубине — всего лишь около 0,15 кГ/см2.

Способ элементарного суммирования. Для площадей загрузки сложной формы, которые нельзя разделить на прямоугольники (на­пример, имеющих криволинейное очертание в плане или составлен­ных из треугольников и более сложных фигур), метод угловых точек неприменим.

В этом случае пользуются способом элементарного суммирова­ния, который заключается в следующем. Загрузочную площадь раз­деляют на площадки таких размеров, чтобы можно было считать приходящиеся на них нагрузки сосредоточенными в их центрах тяжести.

Путем сравнения с результатами точного решения установлено, что при разделении нагруженной поверхности на элементы, длинная сторона которых /о меньше половины расстояния от центра элемен­та Но до точки, в которой определяется сжимающее напряжение,

погрешность составляет около 6%, т. е. при — = г2 = г3 = гА = = Т

для треугольных элементов »5 = »б =

Рис. 46. К примеру опреде­ления сжимающих напря­жений по способу элемен­тарного суммирования

Источник