10. Метод на еквивалентен слой
Методът на еквивалентния слой, предложен от N.A. Цитович, ви позволява да определите тягата, като вземете предвид ограниченото странично разширение. Еквивалентен слой е такава дебелина на почвата he, която при условия на невъзможност за странично разширение (при натоварване на цялата повърхност с непрекъснато натоварване) дава слягане, равно наслягане на основата, което има ограничени размери в план при натоварване със същата интензивност. С други думи, при този метод пространственият проблем за изчисляване на селището може да бъде заменен с едномерен. Дебелината на еквивалентния слой зависи от коефициента на Поасон v, коефициента на формата на площта и твърдостта на основата ω и нейната ширина b.
Дебелината на еквивалентния слой се определя по формулата
(7,21)
където A \u003d (1-v) 2 / 1-2v е коефициент в зависимост от вида на почвата; ω е коефициент в зависимост от формата на основата и твърдостта; b е ширината на основата.
Комбинацията от Aω във формулата се нарича коефициент на еквивалентния слой. Стойностите на коефициента на еквивалентния слой в зависимост от коефициента на Поасон за различни почви и съотношението на страните на натоварената площ са дадени втаблица. 7.5.
Наклонътна хомогенна основа се определя по формулата
(7,22)
където P0 е допълнителното налягане по дължината на основата на основата (Фиг. 7.14); mv е коефициентът на относителна свиваемост на почвата.
Фиг. 7.14.Изчислителна схема за определяне на слягането по метода на еквивалентния слой за нехомогенна основа
При този метод криволинейната диаграма 1 (виж фиг. 7.14) на разпределението на налягането в основата се заменя с достатъчна за практиката точност с еквивалентна по площ триъгълна диаграма 2 с височина Нс = 2hО, където Нс е степента на свиваемата дебелина.
Сляганетона разнородна (слоеста) основа също се определясъгласно формула (7.22), с единствената разлика, че използва среднопретеглената стойност на коефициента на относителна свиваемост, определена от условието, че в рамките на свиваемата дебелина общата утайка е равна на сумата от утайките на нейните слоеве. Стойността на среднопретегления относителен коефициент на свиваемост на слоестата стратификация на почвата се намира от израза
(7,23)
където hi е дебелината на i-тия почвен слой в рамките на компресируемата дебелина; mvi е коефициентът на относителна свиваемост на i-тия слой; zi е разстоянието от долната точка на триъгълната диаграма до средата на i-тия слой (виж фиг. 7.14).
След това слягането на многослойната основа се изчислява по формулата
Предимството на N.A. Цитович е, че взема предвид коефициента на напречно линейно разширение (коефициент на Поасон), съдържащ се в продукта Aω, докато методът на сумиране по слой не го взема предвид, тъй като приемането на β = 0,8 за всички почви изравнява свойствата на всички почви.
9. Метод на послойно сумиране
Изчисляването на слягането на слоести основи се извършва по метода на послойно сумиране, което се основава на проблема, анализиран по-горе (основната задача). Същността на метода е да се определи слягането на елементарните слоеве на основата в свиваемата дебелина от допълнителни вертикални напрежения σZP, произтичащи от натоварванията, пренесени върху конструкциите.
Тъй като този метод се основава на изчислителния модел на основата под формата на линейно деформируема непрекъсната среда, е необходимо да се ограничи средното налягане върху основата до такава граница, при която областите на възникващи пластични деформации само леко нарушават линейната деформируемост на основата, т.е. необходими за изпълнение на условието
(7.11)
За определяне на дълбочината на компресируемата дебелина Hc се изчисляват напрежениятаот собствено тегло σZq и допълнително от външен товар σZP. Долната граница на свиваемата дебелина BC на основата се взема на дълбочина z = Hc от основата на основата, където условието
(7.12)
тези. допълнителните напрежения са 20% от собственото тегло на почвата.
При наличие на следната дълбочина на почвите с модул на деформация E≤5 MPa трябва да се спазва условието
(7.13)
За основите на хидротехническите конструкции съгласно SNiP 2.02.02-85 "Основи на хидротехническите конструкции" долната граница на активната зона се намира от условието
(7.14)
Удобно е да се изчисли тягата с помощта на графични конструкции в следната последователност (фиг. 7.11):
изграждане на геоложки разрез на строителната площадка на мястото на изчислената основа;
нанесени са размерите на основата;
построени са графики на напрежения от собственото тегло на почвата σZg и допълнително σZP от външното натоварване;
слягането на елементарен почвен слой се определя по формулата (7.15)
Тогава общото слягане може да се намери чрез просто сумиране на сляганията на всички елементарни слоеве в рамките на компресируемата дебелина от израза
(7.16)
където β е безразмерен коефициент, зависещ от коефициента на относителни напречни деформации, приет равен на 0,8; hi е височината на i-тия слой; Ei е модулът на деформация на i-тия слой на почвата;
е средното напрежение на i-тия елементарен слой.
Методът на послойно сумиране позволява да се определи слягането не само на централната точка на основата на основата. Може да се използва за изчисляване на слягането на всяка точка във или извън основата. За това се използва методът на ъгловите точки и се изгражда диаграма на напреженията за вертикалата, минаваща през точката, за която се изисква изчисляване на слягането.
Ориз. 7.11. Схема за проектиранеда се определи тягата по метода на послойно сумиране: DL - маркировка на оформлението; NL е знакът на естествената релефна повърхност; FL - маркировка на основата на основата; BC е долната граница на свиваемия пласт; Нс - свиваема дебелина
По този начин методът на послойно сумиране се използва главно при изчисляването на малки основи на сгради и конструкции и при липса на много плътни почви с ниска свиваемост в основата на слоевете.