ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Обязательное
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЕЙ ДЕФОРМАЦИИ ОСНОВАНИЙ ДЛЯ РАСЧЕТА ПЕРЕМЕЩЕНИЙ СООРУЖЕНИЙ
1. В зависимости от видов сооружений и схем расчета перемещений принимаются различные значения модулей деформации . За исходные принимаются значения модулей, определенные компрессионными испытаниями или полевыми опытами на штампах.
2. Модуль деформации i-го слоя Еi следует определять по формулам:
; (1)
(2)
где - модуль деформации первичной или вторичной ветви компрессионной кривой;
(3)
(4)
e1 - коэффициент пористости грунта, соответствующий напряжению от собственного веса грунта в середине i-гo слоя основания ;
e2 - коэффициент пористости грунта, соответствующий суммарному напряжению ( - напряжение от веса сооружения в середине i-го слоя основания);
v - коэффициент поперечного расширения грунта i-го слоя;
mpl - коэффициент, принимаемый для пылевато-глинистых грунтов равным отношению модуля деформации, полученного при испытании грунтов штампами, к модулю деформации, полученному при компрессионных испытаниях. При отсутствии указанных данных коэффициент mpl для пылевато-глинистых грунтов твердой и полутвердой консистенций допускается принимать по чертежу в зависимости от коэффициента пористости е и показателя текучести Il. Для пылевато-глинистых грунтов пластичных консистенций и песчаных грунтов коэффициент mpl принимается равным 1;
График для определения коэффициента mpl
тс - коэффициент условий работы, определяемый по формуле
(5)
где А - площадь фундамента, м2, определяемая для фундаментов с соотношением как А = lb, а для фундаментов с соотношением - как А = 3b2;
A - площадь, равная 1 м2;
пi - параметр, определяемый по результатам испытаний i-го слоя грунта двумя штампами различных площадей A1 и A2 под одной и той же нагрузкой по формуле
(6)
В формуле (6):
- приращения осадок штампов с площадями A1 и A2 от дополнительного давления по результатам испытаний i-го слоя.
При отсутствии данных штамповых испытаний допускается принимать следующие значения параметра ni для грунтов:
пылевато-глинистых ледниковых 0,1 - 0,2
остальных пылевато-глинистых 0,15 - 0,3
песчаных 0,25 - 0,5
Минимальные или максимальные из указанных значений пi следует принимать, если сжимаемый слой основания определяется, исходя из условий или соответственно (см. п. 7.9). При промежуточных значениях глубины сжимаемого слоя значения пi принимают по интерполяции.
Поправка от 31.03.2003 г.
(Измененная редакция. Изм. № 1).
3. Средний модуль деформации всего сжимаемого слоя Еm следует определять по формуле
, (6)
где Еi - то же, что в формуле (1);
hi - толщина i-го слоя грунта;
- коэффициент, определяемый по обязательному приложению 11 для глубины zi, соответствующей середине i-гo слоя.
4. При расчетах осадок грунтовых плотин в формуле (1) рекомендуется принимать и . Значение модуля деформации Еi, полученное таким образом, как правило, должно быть уточнено натурными измерениями на опытных насыпях или на реальных сооружениях.
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 (Исключено. Изм. № 1).
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Обязательное
РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ СООРУЖЕНИЙ НА СДВИГ ПО ПОВЕРХНОСТИ НЕОДНОРОДНОГО ОСНОВАНИЯ
В случае неоднородного (слоистого) основания расчетные характеристики прочности грунтов tg и сI должны быть заменены средневзвешенными значениями этих характеристик tg и сI,m. При этом имеют место следующие случаи:
а) если слои грунтов основания вертикальны или угол падения их более 60о, а простирание слоев ориентировано поперек направления сдвига или угол между ними близок к 90о (черт. 1), значение осредненной характеристики tg определяется из уравнения
(1)
где P - равнодействующая нормальных сил;
А - площадь подошвы сооружения.
Нормальные контактные напряжения определяются в этом случае по формуле
(2)
где эксцентриситет е и абсцисса х отсчитываются от оси, проходящей через точку О, положение которой определяется формулой
(3)
Значения tg и сI,m определяются по формулам:
(4)
Черт. 1. Схема к расчету устойчивости сооружений на сдвиг по плоской поверхности основания с неоднородной поперечной слоистостью грунтов при большом угле падения слоев
(5)
б) при однородной слоистости грунтов на протяжении подошвы сооружения, т. е. при одинаковой доле каждого слоя на разных участках ширины подошвы, значение определяется по формуле
(6)
а значение сI,m - по формуле (5);
в) если простирание вертикальных слоев грунтов основания ориентировано вдоль направления сдвига или угол между ними менее 10о, значения, и сI,m также определяются по формулам (6) и (5);
г) если слои грунтов основания пологие с углом падения менее 10о (черт. 2), то определяется по формуле
(7)
где I - момент инерции площади подошвы;
сI,m - определяется по формуле (5).
Черт. 2. Схема к расчету устойчивости сооружения на сдвиг по плоской поверхности основания с неоднородной поперечной слоистостью грунтов при малом угле падения слоев
ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Рекомендуемое
РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ СООРУЖЕНИЙ ПРИ СДВИГЕ С ПОВОРОТОМ В ПЛАНЕ
1. Расчет устойчивости сооружения следует производить с учетом его поворота в плане (в плоскости подошвы) в случае, если расчетная сдвигающая сила F приложена с эксцентриситетом . При этом поворот сооружения рассматривается относительно точки 0 - центра поворота (черт. 1).
Черт. 1. Схема к расчету устойчивости сооружения при плоском сдвиге с поворотом в плане без учета отпора грунта
Сg - центр тяжести подошвы сооружения; С - центр тяжести эпюры распределенных по подошве предельных касательных напряжений; - предельные касательные напряжения;
(в случае линейной зависимости касательных напряжений от координат и прямоугольной формы подошвы сооружения ).
2. При однородном основании и равномерном распределении нормальных напряжений эксцентриситет расчетной сдвигающей силы F следует определять относительно центра тяжести подошвы сооружения Cg. При неоднородном основании или неравномерном распределении напряжений эксцентриситет необходимо определять относительно центра тяжести эпюры распределенных по подошве сооружения предельных касательных напряжений .
Схема к расчету устойчивости сооружений при плоском сдвиге с поворотом в плане без учета отпора грунта с низовой стороны приведена на черт. 1.
3. При расчете устойчивости сооружений с прямоугольным или близким к прямоугольному очертанием подошвы и равномерным распределением предельную силу сопротивления сдвигу без учета отпора грунта следует определять по формуле
(1)
где - безразмерный коэффициент, определяемый по черт. 2;
- предельная сила сопротивления при плоском сдвиге без поворота, определяемая в соответствии с указаниями п. 3.7.
Предельную силу сопротивления при смешанном сдвиге с поворотом сооружений на нескальных основаниях допускается также определять, используя коэффициент , полученный по черт. 2.
Черт. 2. Графики для определения коэффициента и координаты центра поворота
4. При непрямоугольном очертании подошвы сооружения, неравномерном распределении или при необходимости учета отпора грунта с низовой стороны (черт. 3) предельная сила сопротивления и координаты центра поворота определяются следующими тремя уравнениями равновесия:
; (2)
(3)
(4)
где - предельное касательное напряжение на элементарной площадке ;
- угол между радиусом r, проведенным из центра поворота (с которым совмещено начало координат) до центра площадки , и осью, перпендикулярной направлению действующей силы F;
- то же, что в п. 3.7;
- расстояние, определяемое по черт. 3, а;
- эксцентриситет сдвигающей силы.
Определение предельной силы сопротивления сдвигу и координат полюса поворота производится в такой последовательности.
Из уравнений (3) и (4) исключается и из полученной системы двух уравнений подбором определяются координаты n1 и n2, после чего находится .
В случае, когда центр поворота О оказывается внутри площади подошвы (при значительном эксцентриситете ) и отпор грунта возникает с обеих сторон сооружения (см. черт. 3, б), необходимо использовать уравнение (2) и следующие уравнения:
(5)
(6)
где - то же, что в формулах (3) и (4);
- расчетное значение горизонтальной составляющей отпора грунта с верховой стороны сооружения;
- расстояние, определяемое по черт. 3, б.
Черт. 3. Схемы к расчету устойчивости сооружений глубокого заложения при плоском сдвиге с поворотом в плане с учетом отпора грунта
а - при расположении центра поворота вне подошвы сооружения; б - то же, в пределах подошвы сооружения
ПРИЛОЖЕНИЕ 7 Рекомендуемое
РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ СООРУЖЕНИЙ НА НЕСКАЛЬНЫХ ОСНОВАНИЯХ ПО СХЕМАМ СМЕШАННОГО И ГЛУБИННОГО СДВИГОВ
1. Для определения силы предельного сопротивления на участке сдвига с выпором Ru следует применять метод теории предельного равновесия. При этом в случае глубинного сдвига от одной вертикальной нагрузки определяется полная сила предельного сопротивления, а в случае смешанного сдвига - только ее часть, отвечающая участку сдвига с выпором и равная в соответствии с требованиями п. 3.9.
2. По этому методу профиль поверхности скольжения, ограничивающей область предельного состояния грунта основания, принимается в виде двух отрезков прямых АВ и DC, соединенных между собой криволинейной вставкой, описываемой уравнением логарифмической спирали (см. чертеж а). Связь между углом наклона к вертикали равнодействующей внешних сил, равной по значению силе предельного сопротивления сдвигу Ru, и ориентировкой треугольника предельного равновесия определяется углом , который находится по формуле
(1)
К расчету несущей способности основания и устойчивости сооружения при глубинном сдвиге
а - расчетная схема; б - график несущей способности основания; I, II, III - зоны призмы обрушения
При определении Ru сцепление грунта по своему действию принимается тождественным приложению внешней равномерно распределенной нагрузки в виде нормального напряжения (здесь tg и сI - то же, что в п. 3.5). Значение для заданных значений (то же, что в п. 3.9) определяется следующим образом.
Строится график несущей способности основания для всей ширины b или расчетной ширины подошвы фундамента (см. чертеж б). Построение этого графика производится по ряду значений (от = 0 до ) и соответствующим им значениям .
По найденному значению находятся все данные, необходимые для определения размеров призмы выпора ABCDA. Линия АВ проводится по углу , линия ЕВ - по углу .
Линия ЕС строится по углу между ней и горизонтальной поверхностью основания. Профиль ограничивающей поверхности скольжения для промежуточной зоны II строится по уравнению логарифмической спирали. Радиус находится по формуле
, (2)
где .
Линия CD проводится через точку С под углом к горизонтальной поверхности ED.
После определения очертания призмы обрушения находятся веса (с учетом взвешивающего действия воды) отдельных ее зон I, II, III (при наличии сцепления к силе Р3) добавляется нагрузка , соответствующая приложенному к поверхности нормальному напряжению, а при наличии пригрузки интенсивностью q - нагрузка и сила Ru по формуле
(3)
где (4)
(5)
(6)
3. В случаях, для которых в таблице приведены значения коэффициентов несущей способности , а также значения коэффициента К, позволяющего определить длину участка ED на чертеже (ED = Кb), Ru определяется по формуле
(7)
где - то же. что в п. 3.5;
q - интенсивность равномерной нагрузки на участке ED призмы выпора.
По найденным значениям Ru определяются и , используемые для построения графика (см. чертеж б), по формулам:
(8)
(9)
4. При действии на сооружение только вертикальных сил определение предельной (разрушающей) вертикальной нагрузки на основание может быть произведено указанным выше методом. При этом построение призмы обрушения производится только для = 0 и
5. При наличии в основании фильтрационного потока и необходимости учета фильтрационных сил определение Ru следует производить аналитически или графоаналитическим методом путем построения многоугольника сил на базе равнодействующих весов каждой из трех зон призмы обрушения с учетом суммарных фильтрационных сил, действующих в каждой из них.
