Определение вертикальных сжимающих напряжений в массиве грунта от действия полосовой нагрузки
Построить эпюры вертикальных сжимающих напряжений в массиве грунта от действия полосовой нагрузки p =150 кПа, изменяющейся по закону прямой в точках на заданной вертикали и горизонтали, расположенной на расстоянии z =3,0 м от поверхности (рис. 4.1). Ширина треугольной нагрузки b1 = 6 м, ширина прямоугольной нагрузки b2 = 2 м. Точки по вертикали M1 на глубине 0, 1, 2, 4 и 6 м, по горизонтали на границах и в середине треугольной и прямоугольной нагрузок.
Рисунок 4.1 – Схема расположения нагрузок и точек определения
вертикальных сжимающих напряжений
Решение
Примем координатную систему yz.
Вертикальные напряжения σz, возникающие от действия полосообразной неравномерной нагрузки, распределенной по закону треугольника (треугольный элемент эпюры внешней нагрузки), определяем по формуле:
σz=kz∙p,
где kz – коэффициент, определяемый в зависимости от величины относительных координат z/b и y/b, определяемый по [4];
p – наибольшая ордината треугольной нагрузки.
Вертикальные напряжения σz, возникающие от действия полосообразной равномерно распределенной нагрузки (прямоугольный элемент эпюры внешней нагрузки), определяем по формуле:
σz/=kz/∙p,
где kz/ – коэффициент, определяемый в зависимости от величины относительных координат z/b и y/b;
p – вертикальная равномерно распределенная нагрузка.
Вертикальные сжимающие напряжения от совместного действия треугольной и прямоугольной нагрузок определяются суммированием напряжений от соответствующих нагрузок.
Определим напряжения по вертикали М1.
Вычисляем напряжения в расчетных точках:
Точка 1
.
z1 = 0 м, y=0 м, b1=6 м, z/b1= 0/6 = 0, y/ b1 =0/6 = 0, kz = 0.
z1/ = 0 м, y/=7 м, b2=2 м, z//b =0/2 =0, y//b = 7/2 = 3,5, k/z = 0.
σz1=kz+kz/∙P=0∙150=0 кПа.
Точка 2.
z2 = 1 м, y=0 м, b1=6 м, z/b1= 1/6 = 0,167, y/ b1 =0/6 = 0, kz = 0,05.
z2/ = 1 м, y/=7 м, b2=2 м, z//b =1/2 =0,5, y//b = 7/2 = 3,5, k/z = 0,001.
σz2=kz+kz/∙P=0,05+0,001∙150=7,65 кПа.
Точка 3.
z3 = 2 м, y=0 м, b1=6 м, z/b1= 2/6 = 0,33, y/ b1 =0/6 = 0, kz = 0,092.
z3/ = 2 м, y/=7 м, b2=2 м, z//b =2/2 =1, y//b = 7/2 = 3,5, k/z = 0,008.
σz3=kz+kz/∙P=0,092+0,008∙150=15,0 кПа.
Точка 4.
z4 = 4 м, y=0 м, b1=6 м, z/b1= 4/6 = 0,67, y/ b1 =0/6 = 0, kz = 0,145.
z4/ = 4 м, y/=7 м, b2=2 м, z//b =4/2 =2, y//b = 7/2 = 3,5, k/z = 0,033.
σz4=kz+kz/∙P=0,145+0,033∙150=26,7 кПа.
Точка 5