Propiedades de resistencia y deformación de los suelos. Características de resistencia y deformación de los suelos. Determinación del módulo de deformación por características físicas.
Página 27 de 34
VALORES REGULADORES DE RESISTENCIA Y CARACTERÍSTICAS DE DEFORMACIÓN DE LOS SUELOS
1. Las características de los suelos se dan en la tabla. 1-3, se permite su uso en los cálculos de los cimientos de estructuras de acuerdo con las instrucciones de la cláusula 2.16.
tabla 1
con n j n, deg. y módulo de deformación mi, MPa (kgf / cm 2), suelos arenosos de depósitos cuaternarios
| Arenoso | Designaciones caracteristicas | Caracterización de suelos con coeficiente de porosidad. mi igual a |
|||
| Grava y grandes | jnorte | ||||
| Talla mediana | jnorte | ||||
| jnorte | |||||
| Polvoriento | jnorte | ||||
Tabla 2
Valores de referencia de adherencia específicos con n, kPa (kgf / cm 2), ángulo de fricción interna j n, deg. y módulo de deformación mi, MPa (kgf / cm 2), suelos limosos-arcillosos sin loess de depósitos cuaternarios
| El nombre de los suelos y los límites de sus valores normativos. | Designaciones de características | Características de los suelos con coeficiente de porosidad. mi igual a |
|||||||
| Indicador de fluidez | |||||||||
| 0 £ ILLINOIS 0,25 £ | jnorte | ||||||||
| 0,25< ILLINOIS 0,75 GBP | jnorte | ||||||||
| 0 < ILLINOIS 0,25 £ | jnorte | ||||||||
| Marga | 0,25 < ILLINOIS 0,5 € | jnorte | |||||||
| 0,5 < ILLINOIS 0,75 GBP | jnorte | ||||||||
| 0 < ILLINOIS 0,25 £ | jnorte | ||||||||
| 0,25 < ILLINOIS 0,5 € | jnorte | ||||||||
| 0,5 < ILLINOIS 0,75 GBP | jnorte | ||||||||
Tabla 3
Valores estándar del módulo de deformación de suelos no maderables limosos-arcillosos
| Viniendo y | Nombre del suelo | Módulo de deformación del suelo mi, MPa (kg / cm 2), con un coeficiente de porosidad mi igual a |
||||||||||||
| edad del suelo | tov y los límites de los valores normativos de su índice de facturación | |||||||||||||
| 0 £ ILLINOIS 0,75 GBP | ||||||||||||||
| Marga | 0 £ ILLINOIS 0,75 GBP 0,25< ILLINOIS 0,5 € 0,5< ILLINOIS 0,75 GBP | |||||||||||||
| Cuaternario | aluvial | 0 £ ILLINOIS 0,75 GBP 0,25< ILLINOIS 0,5 € 0,5< ILLINOIS 0,75 GBP | ||||||||||||
| 0 £ ILLINOIS 0,75 GBP | ||||||||||||||
| Marga | 0 £ ILLINOIS 0,75 GBP 0,25 < ILLINOIS 0,5 € 0,5< ILLINOIS 0,75 GBP | |||||||||||||
| Manchado | Marga | ILLINOIS 0,5 € | ||||||||||||
| Oxfordiano jurásico | 0,25 £ ILLINOIS£ 0 0< ILLINOIS 0,25 £ 0,25 < ILLINOIS 0,5 € | |||||||||||||
2. Características de los suelos arenosos en tabla. 1 se refiere a arenas de cuarzo con granos de diferente redondez, que no contengan más del 20% de feldespato y no más del 5% en la suma de diversas impurezas (mica, glauconita, etc.), incluida la materia orgánica, independientemente del grado de humedad del suelo. S r . .
3. Características de los suelos arcillosos limosos en tabla. 2 y 3 se refieren a suelos que no contienen más del 5% materia orgánica y tener un grado de humedad S r= 0,8.
4. Para suelos con valores intermedios mi, frente a los indicados en la tabla. 1-3, se permite definir valores c n, jnorte y mi por interpolación.
Si los valores mi, ILLINOIS y S r los suelos van más allá de los límites previstos en la tabla. 1-3, características connorte, jnorte y mi debe determinarse de acuerdo con los datos de las pruebas directas de estos suelos.
Se permite tomar las características en el margen de seguridad. con n, c n y mi según los límites inferiores correspondientes mi, ILLINOIS y S r Tabla 1-3, si los suelos son importantes mi, ILLINOIS y S r menos que estos valores límite.
5. Para determinar los valores connorte, jnorte y mi según la tabla 1-3 se utilizan valores estándar mi, ILLINOIS y S r(elemento 2.12).
| Contenido |
|---|
En el área de la compresión lineal, la deformación de los suelos, como cualquier otro material, se caracteriza por un módulo de deformación mi y un coeficiente de expansión lateral ν llamado coeficiente de Poisson. Bajo los cimientos, la expansión lateral del suelo está restringida por el macizo circundante y tiene poco efecto sobre las deformaciones de la base. El principal indicador de deformación debe considerarse el módulo de deformación, que es coeficiente empírico en la fórmula de Hooke conocida por la resistencia de los materiales. Valores experimentales para materiales homogéneos mi tienen una pequeña extensión y se tratan como una constante. La compresibilidad de los suelos dentro de la capa (IGE) varía en un amplio rango. Por lo tanto, sus módulos de deformación se determinan en cada sitio de construcción de acuerdo con los resultados de diferentes tipos. campo, laboratorio pruebas, o por indicadores condición física ... El método de prueba se selecciona según el nivel de responsabilidad del edificio diseñado.
Pruebas de campo se acostumbra realizar suelos con un sello de inventario, que es un modelo de la cimentación. El equipo utilizado en el campo, los instrumentos de medición, el procedimiento para probar y procesar los resultados de la medición se describen en GOST 20276-99. El sello 1 (Fig. 3.1) se instala en un pozo o mina, se frota fuertemente contra la superficie del macizo del suelo y se carga con escalones de carga separados con un gato hidráulico 3, apoyado contra la viga de anclaje 5, conectado a los bloques 4, o pesos unitarios. Los pasos de carga se toman según el tipo y la condición del suelo y se mantienen hasta que se estabilice el asentamiento de los cimientos. La medición del asentamiento se realiza mediante deflectores o, lo que es más conveniente, mediante indicadores 7, fijados sobre una base fija 8. Los diseños de las instalaciones de carga del punzón y los esquemas de medición del asentamiento pueden ser diferentes. Con base en los resultados de la prueba, se construye un gráfico (Figura 3.2), en el eje horizontal del cual se indican las presiones, y los asentamientos medidos del sello se trazan a lo largo del eje vertical. La curva empírica construida a partir de los puntos experimentales es más a menudo una línea discontinua, que en un cierto intervalo de presión ∆p, permitiendo un pequeño error, se reemplaza por una línea recta promediada construida por el método de mínimos cuadrados o por el método gráfico. Para valores iniciales p g ys 0
(primer punto incluido en el promediado) tomar la presión del propio peso del suelo a la profundidad de la instalación del sello, y el calado correspondiente; y para los valores finales p a y s para- valores de presión y asentamiento correspondientes a un punto de la sección recta del gráfico. El número de puntos incluidos en el promedio debe ser de al menos tres. Módulo de deformación del suelo mi calculado para la sección lineal del gráfico mediante la fórmula
(3.1)
dónde v- Cociente de Poisson, tomado igual a 0,27 para suelos gruesos; 0,30 - para arenas y margas arenosas; 0,35 - para margas; 0,42 - para arcillas;
PARA 1 - coeficiente tomado igual a 0,79 para un sello redondo rígido;
D- diámetro de la matriz.
El resto de las designaciones se muestran en la Fig. 3.2.
De acuerdo con los estándares de diseño SNiP 2.02.01-83 *, el número de experimentos para cada elemento de ingeniería-geológico seleccionado debe ser al menos 3. Los módulos de deformación del suelo, calculados por la fórmula (3.1), son los más confiables. La desventaja de este método es que los costos de probar las matrices son relativamente altos.
Pruebas de laboratorio... V condiciones de laboratorio analice las muestras de suelo en dispositivos que generalmente excluyen la expansión lateral. Este método de prueba generalmente se llama compresión compresión y el diseño de instrumentos para pruebas con dispositivos de compresión u odómetros. El dispositivo del odómetro se muestra en la Figura 3.3, el procedimiento de prueba se establece en GOST 12248-96. Una muestra del suelo de ensayo 11, encerrada en un anillo de trabajo 3, se instala en el dispositivo en un inserto perforado 6. Se coloca un sello de metal perforado 5 en la parte superior, diseñado para una distribución uniforme de la fuerza. norte transferido a la muestra utilizando un dispositivo de carga especial. Bajo la influencia de la presión, que aumenta en pasos de 0.0125 MPa y más, el sello se asienta debido a la compresión de la muestra. Su movimiento, que dura bastante tiempo, se mide mediante dos indicadores 8 con una precisión de 0,01 mm. Cuando se comprime la muestra, el volumen de los poros del suelo disminuye y el agua sale de ellos, que se descarga a través de los orificios del sello y el inserto.
La compactación del suelo suele caracterizarse por una disminución del coeficiente de porosidad. Valor inicial del coeficiente de porosidad mi o está determinado por la fórmula dada en la tabla. 1.3. En cada etapa de la carga, el coeficiente de porosidad se calcula mediante la fórmula
e yo = e 0 -(1+e 0) (3.2)
dónde s yo- la magnitud del desplazamiento medido (vuelco) del sello bajo presión Pi;
h Es la altura de la muestra de suelo.
Los cambios en el coeficiente dependiendo de la presión se muestran en la Fig. 3.4. Los puntos experimentales del gráfico están conectados por líneas rectas. La dependencia empírica construida en el caso general representa una línea discontinua, que generalmente se llama curva de compresión... Para el rango de presión de NS antes de p a, tomado de las mismas consideraciones que para las pruebas de estampación, la sección de la curva de compresión se reemplaza por una línea recta. Este reemplazo le permite calcular el parámetro de deformabilidad, llamado factor de compresibilidad. T 0:
t 0 = (3.3)
En el sentido de coeficiente de compresibilidad es la tangente del ángulo de inclinación de la recta promediada al eje horizontal.
El módulo de deformación está determinado por el coeficiente de compresibilidad de la expresión:
E a = (3.4)
dónde β - el coeficiente que depende del coeficiente de expansión lateral ν se calcula mediante la fórmula
dónde v- el coeficiente de deformación transversal, tomado igual a: 0,30-0,35 - para arenas y margas arenosas; 0.35-0.37 - para margas; 0,2¾0,3 en ILLINOIS < 0; 0,3¾0,38 при 0 £ ILLINOIS 0,25 £; 0,38¾0,45 a 0,25< ILLINOIS£ 1.0 - para arcillas (valores más bajos v tomado a mayor densidad del suelo).
Dado que los suelos son heterogéneos, los módulos de deformación de las capas del suelo se encuentran como el promedio de los resultados de al menos 6 experimentos.
Por varias razones, los valores E a resultan ser significativamente subestimados. Para edificaciones de los niveles de responsabilidad I y II, los valores del módulo de deformación, establecidos según los resultados de los ensayos de compresión, se determinan mediante la fórmula
E = t hasta E hasta (3.6)
Coeficiente empírico t a encontrado comparando pruebas de campo de matrices con pruebas de laboratorio.
t a = (3.7)
Los valores t a para suelos diferente tipo y los estados varían en una amplia gama. En la práctica, sus valores aproximados se toman de la tabla. 5.1 conjunto de reglas para el diseño y construcción de cimientos SP 50-101-1004, o de acuerdo con tablas compiladas para las condiciones del suelo de regiones individuales.
Las muestras de suelo se pueden analizar en condiciones de laboratorio utilizando un patrón de compresión triaxial más complejo. El procedimiento de prueba se establece en GOST 12248-96. Tales pruebas permiten establecer no solo el módulo de deformación, sino también las características de resistencia descritas en el cap. 5. En la práctica, las pruebas triaxiales no se utilizan mucho. Aumentan las dificultades en su implementación, debiendo corregirse los valores resultantes del módulo de deformación, al igual que en los ensayos de compresión.
Una gran cantidad de datos sobre suelos de ocurrencia natural permiten obtener pruebas por sondeo estático de acuerdo con GOST 19912-2001. Las sondas modernas constan de un manguito de fricción y una punta (cono). El sondeo se realiza presionando una sonda en el macizo del suelo con medición simultánea de resistencias de forma continua o a través de 0,2 m f s y q c(Fig. 3.5), que puede grabarse en un disco magnético y procesarse en una computadora Junto con la perforación y otros tipos de pruebas, la detección estática le permite resolver muchos problemas de manera más confiable. Estos incluyen las siguientes preguntas:
la asignación de elementos geotécnicos (IGE) y el establecimiento de sus límites;
evaluación de la variabilidad espacial de la composición y propiedades de los suelos;
Evaluación cuantitativa de las características de las propiedades físicas y mecánicas de los suelos.
Una evaluación cuantitativa del módulo de deformación y otros indicadores de las propiedades físicas y mecánicas de los suelos se basa en relaciones estadísticas fundamentadas entre ellos y los indicadores de resistencia del suelo a la penetración de la sonda. Generalmente se usa una dependencia del formulario E = f(q c). Es aconsejable establecer los parámetros de tal dependencia para tipos regionales de suelos. Si está disponible, el sondeo estático puede reducir significativamente el costo de las pruebas de suelo.
Para encontrar el módulo de deformación, se sigue utilizando la apertura, en función de su relación con indicadores de condición física. La conexión es probabilística. Sin embargo, sobre esta base se han elaborado tablas, a partir de las cuales se toma el módulo de deformación para suelos arcillosos de diversos orígenes en términos de fluidez. ILLINOIS y el coeficiente de porosidad mi... Para suelos sueltos, el módulo de deformación se toma de acuerdo con la distribución del tamaño de partícula y el coeficiente de porosidad. mi... Las tablas se proporcionan en códigos de diseño, códigos de prácticas, libros de referencia y son de carácter consultivo. Pueden usarse solo para cálculos preliminares.
Preguntas para autoexamen.
1 ¿Cuáles son las características de la deformación del suelo en el área de compresión lineal?
2. ¿Qué significa el significado del módulo de deformación del suelo?
3. ¿Qué pruebas se realizan para determinar el módulo de deformación?
4. ¿Cuántas pruebas de troquel se requieren para determinar el módulo de deformación de capa uniforme (IGE)?
5. ¿Cuántas pruebas de compresión se deben realizar para determinar el módulo de deformación del IGE?
6. ¿Cómo se corrigen los resultados de las pruebas de compresión del suelo?
7. La esencia del sondeo estático de suelos.
8. ¿Es posible aceptar el módulo de deformación del suelo en términos de estado físico?
TEMA 4
Cálculo del asentamiento de la fundación..
El cálculo del asentamiento de la cimentación en la práctica de la ingeniería se basa en la solución de Hooke para determinar el acortamiento o la tensión de una barra elástica cargada con fuerza axial.
Cuando se aplica fuerza norte acortamiento de la varilla (fig. 4.1 a), como se desprende de la teoría de Hooke, se calcula a partir de la expresión
s = N L / A E.
Si aceptamos eso σ = N / A(A- área de la sección transversal de la barra) , luego
s = σ L / E. (4.1)
Trabaja σL en esta fórmula tiene un significado geométrico simple, lo que significa, de hecho, el área de una gráfica de tensión rectangular.
Similar a la barra de tiro de cimentación s(figura 4.1 B) se entiende como un acortamiento de algunos asignados condicionalmente debajo de la planta de la columna de suelo con una altura Nariz... Cálculo de su magnitud s según la fórmula (4.1) se complica por las siguientes circunstancias: tensiones σ z están distribuidos de manera desigual a lo largo de secciones horizontales y a lo largo de la altura de la columna (los diagramas de tensión a lo largo de ellos son curvilíneos); altura del poste Nariz dado que no se puede medir, es necesario encontrarlo de alguna manera; dentro de Nariz puede haber capas de diferente compresibilidad. Los problemas enumerados se resuelven aproximadamente en el cálculo de ingeniería del asentamiento mediante el método de suma capa por capa.
La esencia del método es que el sedimento de la base s calculado sobre la base de la fórmula (4.1) como la suma de las deformaciones de áreas homogéneas en términos de compresibilidad, en las que se divide el macizo del suelo desde el fondo hasta el límite inferior de los estratos compresibles. Esta técnica es similar al método conocido para la determinación aproximada de las áreas de figuras curvilíneas.
El cálculo se realiza en la siguiente secuencia.
Determine la presión al nivel de las plantas de los cimientos a partir del propio peso del suelo:
σ zg= g 1 día 1 (4.2)
Determine la presión adicional de la carga sobre la base, que ha surgido debajo de la suela en exceso de la presión del propio peso del suelo:
p sobre = NS –σ zg (4.3)
El macizo de suelo debajo de la suela se divide convencionalmente en secciones homogéneas en términos de compresibilidad (Figura 4.2) con un espesor Hola£ 0.4b... Si dentro de los límites de la sección elemental hay un límite entre las capas del suelo, entonces la sección se divide a lo largo de ella en dos partes (en la figura, el punto 2 se toma en el límite entre IGE 1 e IGE 2).
Las tensiones adicionales se calculan en puntos en los límites de las secciones.
σ zi = una p sobre, (4.4)
donde a es el coeficiente tomado de acuerdo con la tabla. 2.3 dependiendo de la relación de aspecto de la suela h =l / b y la profundidad relativa del punto ξ =2z i / b (z yo- la distancia desde la base de la cimentación hasta el punto en cuestión, I - número de punto), y tensiones por el peso muerto del suelo
σ zqi = σ zg+∑h i g i. (4.5)
Encuentre la posición del límite de los estratos compactados, verificando la condición empírica
σ zi ≈ k σ zqi, (4.6)
dónde k= 0,2 en el módulo de deformación mi≥5 MPa y k= 0,1 en mi< 5 MPa.
La discrepancia entre las partes derecha e izquierda de la condición no se permite más de 5 kPa.
De acuerdo con los valores de tensión calculados en los puntos, se traza un diagrama de tensión (Fig.4.3) y se calculan las presiones medias. σ z con i para todas las áreas dentro de los estratos compresibles
σ z con i = (σ z (i -1) +σ zi)/2, (4.7)
dónde σ z (i -1) y σ zi- presión en los límites superior e inferior I-th trama.
Calcule el asentamiento de la cimentación como la suma de las deformaciones de las secciones elementales dentro del rango desde el fondo hasta el límite de los estratos comprimibles.
s= 0.8å σ z con i h i / E yo. (4.8)
En esta fórmula, la suma de los productos å σ z con i h i significa el área aproximada de la curva de tensión.
Los datos iniciales sobre la profundidad de la cimentación y las dimensiones de la base de las cimentaciones, necesarios para realizar los cálculos, se indican en la tabla. 4.1.
Cuadro 4.1
| Datos de fundaciones | Número de opción | ||||||||||||
| Profundidad de tendido d 1 , metro | 1.5 | 2.8 | 2.1 | 2.4 | 1.8 | 2.5 | 3.3 | 2.9 | 2.3 | 3.1 | 2.2 | ||
| Presión, kPa | |||||||||||||
| ancho B metro | 1.6 | 2.4 | 2.1 | 2.7 | 1.8 | 1.5 | 2.3 | 1.6 | 1.9 | 2.2 | 2.9 | 3.2 | |
| largo l, m | 2.4 | 2.7 | 3.3 | 2.4 | 2.1 | 3.4 | 3.2 | 2.8 | 4.1 | 4.5 | 4.2 | ||
| Ancho B metro | 1.6 | 2.4 | 2.1 | 2.7 | 1.8 | 1.5 | 2.3 | 1.6 | 1.9 | 2.2 | 2.9 | 3.2 | |
| Datos de fundaciones | Número de opción | ||||||||||||
| Profundidad de tendido d 1 , metro | 3.1 | 2.2 | 2.5 | 3.3 | 2.9 | 2.3 | 3.1 | 2.2 | 1.5 | 2.8 | 2.1 | 2.4 | |
| Presión, kPa | |||||||||||||
| Dimensiones de la suela de una base separada, m | |||||||||||||
| ancho B metro | 2.5 | 3.3 | 2.9 | 1.5 | 2.8 | 2.1 | 2.3 | 3.1 | 2.2 | 2.7 | 1.8 | 1.5 | |
| largo l, m | 3.3 | 4.2 | 2.4 | 3,6 | 2.7 | 3.3 | 2.4 | 4.5 | 4.5 | 4.1 | 1.8 | 2.1 | |
| Dimensiones (editar) base de tira | |||||||||||||
| Ancho B metro | 2.5 | 3.3 | 2.9 | 1.5 | 2.8 | 2.1 | 2.3 | 3.1 | 2.2 | 2.7 | 1.8 | 1.5 |
La ocurrencia, el número de capas de suelo (IGE), los valores de los indicadores IGE se toman para una opción dada de acuerdo con la Fig. 1, pestaña. 1 y tabla 2.
Las presiones del suelo indicadas en la tabla 4.1 se aplican a cimentaciones simples y de tiras.
Al estudiar el tema por su cuenta, debe realizar cálculos de asentamiento para cimentaciones individuales y de tiras.
Ejemplo 4.1.
b = 1,8 m, l = 2,5 m, d 1 = 1,8 m, p n = 240 kPa. La información sobre los suelos se da en la Figura 4.3.
Presión de los hogares a nivel de la fundación.
σ zg= g 1 día 1= 19*1,8 = 34,2 kPa.
Presión adicional debajo del pie de la base.
p sobre = NS –σ zg = 240 - 34,2 = 205,8 kPa.
Espesor de capa elemental
h = 0.4b=0,4 *1,8 = 0,72 m.
La relación de aspecto del pie de la base.
h = l / b = 2,5 / 1,8 = 1,39 ≈1,4.
1er punto (i = 1), z 1 = 0,72 m;
X=2z 1 / b = 2*0,72 / 1,8 = 0,8, a = 0,848;
σ z 1=una p sobre = 0.848 *205,8 = 174,5 kPa.
σ z с1 = (205,8 + 174,5) / 2 = 190,15 kPa;
Estrés por el peso muerto del suelo.
σ zq 1 = σ zg+h 1 g 1.= 34,2 + 0,72 *19 = 47,88 kPa.
2do punto(i = 2). Si se toma este punto 0,72 m más bajo, estará en la 2ª capa. Dado que el área debe ser homogénea en términos de compresibilidad, el punto debe ubicarse en el límite entre las capas. Por lo tanto, la distancia del pie al punto será z 2 = 1.05 m, y el espesor de la segunda sección será
h 2 = 1.05 - 072 = 0.33 m:
X = 2 *1,05 / 1,8 = 1,17 , a = 0,694,
σ z 2= 0,694 *205,8 = 142,8 kPa,
σ z с2 = (174,5 + 142,8) / 2 = 158,6 kPa,
σ zq 2 = 47,88 + 0,33 *19 = 54,15 kPa.
3er punto(i = 3). Para la conveniencia de usar la tabla, para evitar la interpolación al encontrar los valores de a de ella, tomamos z 3 = 1.44 m. El espesor de la tercera sección será h 3 =1,44 - 1,05 = 0,39 m.
x = 2 * 1,44 / 1,8 = 1,6; a = 0,532;
σ z 3 = 0,532 *205,8 = 109,5 kPa;
σ z c3 = (142,8 + 109,5) / 2 = 126,1 kPa;
σ zq 3 = 54,15 + 0,39*20,3 = 62,1 kPa.
Cuarto punto(i = 4). Espesor de sección 0,72 m, z = 2,16 m.
X = 2 *2,16 / 1,8 = 2,4 ; a = 0,325;
σ z 4 = 0.325*205,8 = 66,9 kPa;
σ z c4 = (109,5 + 66,9) / 2 = 88,2;
σ zq 4 = 62,1+ 0,72*20,3 = 76,7 kPa.
Para los puntos ubicados a continuación, las tensiones se calculan de la misma manera. Los resultados de todos los cálculos realizados se muestran en la tabla. 4.2.
En el séptimo punto, los lados izquierdo y derecho de la condición σ zi ≈ 0.2σ zqi (resaltados en gris en la tabla) difieren en 2.39 kPa, menos de 5 kPa. En consecuencia, el límite de la zona compactada se puede tomar en este punto a una profundidad de 4,32 m desde la base de la cimentación. Los suelos dentro de esta profundidad son la base.
Cuadro 4.2
| Número de punto | Número de capa | Z v metro | Hola v metro | x = 2 z / b | a | σ zi en kPa | σ zс i en kPa | σ zq en kPa | 0,2σ zq en kPa |
| 1,000 | 205,8 | 34,2 | - | ||||||
| 0,72 | 0,72 | 0,8 | 0,848 | 174,5 | 190,1 | 47,88 | 9,6 | ||
| 1,05 | 0,33 | 1,17 | 0,694 | 142,8 | 158,6 | 54,15 | 10,83 | ||
| 1,44 | 0,39 | 1,6 | 0,532 | 109,5 | 126,1 | 62,1 | 12,42 | ||
| 2,16 | 0,72 | 2,4 | 0,325 | 66,9 | 88,2 | 76,7 | 15,34 | ||
| 2,88 | 0,72 | 3,2 | 0,21 | 43,22 | 55,06 | 91,3 | 18,26 | ||
| 3,6 | 0,72 | 4,0 | 0,145 | 29,8 | 36,51 | 105,9 | 21,18 | ||
| 4,32 | 0,72 | 4,8 | 0,105 | 21,61 | 25,7 | 120,0 | 24,0 |
El borrador es
ѕ= 0,8[(190,1 *0,72+158,6 *0,33)/7200+(126,1 *0,39+88,2 *0,72+55,06 *0,72+36,51 *0,72)/12000 ++25,7 *0,72/16000] = 0,034 metros.=3,4 cm.
El asentamiento de la base de la tira se calcula en la misma secuencia. Con la misma presión sobre el suelo y el mismo ancho de base, los asentamientos calculados resultan ser diferentes. Para averiguar la razón de esto compare las gráficas de tensión.
Conclusión.
No debe pasarse por alto que la columna de suelo asignada debajo de los cimientos es un modelo de los cimientos, cuyas deformaciones se establecen sobre la base de hipótesis sobre la distribución de tensiones en la masa del suelo, la ubicación del límite de la zona deformable. y la compresibilidad de los suelos. Debido a las simplificaciones adoptadas, los parámetros del modelo utilizado en los cálculos difieren de los parámetros del suelo real. Como resultado, el asentamiento calculado en la práctica no suele coincidir con el asentamiento real de los cimientos. Por lo tanto, los cálculos de asentamiento que utilizan el método de apilamiento por capas son aproximados.
El método de apilamiento capa por capa, utilizando el método de punto de ángulo de tensión, se puede utilizar para determinar el asentamiento de cimientos adyacentes.
Cabe señalar que el asentamiento de los cimientos no ocurre inmediatamente después de la aplicación de la carga, sino que aumenta lentamente con el tiempo. La duración de la deformación del suelo se puede calcular aproximadamente o tomar de las observaciones.
Preguntas para autoexamen.
1. ¿Qué solución se toma como base para el cálculo del calado?
2. ¿Qué dificultades surgen al calcular el asentamiento de cimentaciones?
3. ¿En qué secuencia se calcula el asentamiento?
4. ¿Cómo se determina la posición del borde de la zona compactada?
5. ¿Cómo se tiene en cuenta la diferente compresibilidad de los suelos base?
6. ¿Cuál es la confiabilidad del método de apilamiento capa por capa?
1. Las características de los suelos se dan en la tabla. 1-3, se permite su uso en los cálculos de los cimientos de estructuras de acuerdo con las instrucciones de la cláusula 2.16.
tabla 1
con n j n, deg. y módulo de deformación mi, MPa (kgf / cm 2), suelos arenosos de depósitos cuaternarios
| Suelos arenosos | Caracterización de suelos con coeficiente de porosidad. mi igual a | ||||
| 0,45 | 0,55 | 0,65 | 0,75 | ||
| Grava y grandes | c n | 2(0,02) | 1(0,01) | - | - |
| j n | - | ||||
| mi | 50(500) | 40(400) | 30(300) | - | |
| Talla mediana | c n | 3(0,03) | 2(0,02) | 1(0,01) | - |
| j n | - | ||||
| mi | 50(500) | 40(400) | 30(300) | - | |
| Pequeña | c n | 6(0,06) | 4(0,04) | 2(0,02) | - |
| j n | |||||
| mi | 48(480) | 38(380) | 28(280) | 18(180) | |
| Polvoriento | c n | 8(0,08) | 6(0,06) | 4(0,04) | 2(0,02) |
| j n | |||||
| mi | 39(390) | 28(280) | 18(180) | 11(110) |
Tabla 2
Valores de referencia de adherencia específicos con n, kPa (kgf / cm 2), ángulo de fricción interna j n, grados, suelos limosos-arcillosos sin loess de depósitos cuaternarios
| Designación de las características del suelo. | Características de los suelos con coeficiente de porosidad. mi igual a | ||||||||
| 0,45 | 0,55 | 0,65 | 0,75 | 0,85 | 0,95 | 1,05 | |||
| Franco arenoso | 0 £ ILLINOIS 0,25 £ | c n j n | 21 (0,21) | 17 (0,17) | 15 (0,15) | 13 (0,13) | - - | - - | - - |
| 0,25 < ILLINOIS 0,75 GBP | c n j n | 19 (0,19) | 15 (0,15) | 13 (0,13) | 11(0,11) | 9 (0,9) | - - | - - | |
| Marga | 0 < ILLINOIS 0,25 £ | c n j n | 47 (0,47) | 37 (0,37) | 31 (0,31) | 25 (0,25) | 22 (0,22) | 19 (0,19) | - - |
| 0,25 < ILLINOIS 0,5 € | c n j n | 39 (0,39) | 34 (0,34) | 28 (0,28) | 23 (0,23) | 18 (0,18) | 15 (0,15) | - - | |
| 0,5 < ILLINOIS 0,75 GBP | c n j n | - - | - - | 25 (0,25) | 20 (0,20) | 16 (0,16) | 14 (0,14) | 12 (0,12) | |
| Arcillas | 0 < ILLINOIS 0,25 £ | c n j n | - - | 81 (0,81) | 68 (0,68) | 54 (0,54) | 47 (0,47) | 41 (0,41) | 36 (0,36) |
| 0,25 < ILLINOIS 0,5 € | c n j n | - - | - - | 57 (0,57) | 50 (0,50) | 43 (0,43) | 37 (0,37) | 32 (0,32) | |
| 0,5 < ILLINOIS 0,75 GBP | c n j n | - - | - - | 45 (0,45) | 41 (0,41) | 36 (0,36) | 33 (0,33) | 29 (0,29) |
Tabla 3
Valores estándar del módulo de deformación de suelos no maderables limosos-arcillosos
| Origen y edad de los suelos | El nombre de los suelos y los límites de los valores normativos de su índice de fluidez. | Módulo de deformación del suelo mi, MPa (kg / cm 2), con un coeficiente de porosidad mi igual a | ||||||||||||
| 0,35 | 0,45 | 0,55 | 0,65 | 0,75 | 0,85 | 0,95 | 1,05 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | ||||
| Depósitos cuaternarios | Aluvial, Deluvial, Lacustre, Lacustre-aluvial | Franco arenoso | 0 £ ILLINOIS 0,75 GBP | - | 32 (320) | 24 (240) | 16 (160) | 10 (100) | 7 (70) | - | - | - | - | - |
| Marga | 0 £ ILLINOIS 0,75 GBP | - | 34 (340) | 27 (270) | 22 (220) | 17 (170) | 14 (140) | 11 (110) | - | - | - | - | ||
| 0,25 < ILLINOIS 0,5 € | - | 32 (320) | 25 (250) | 19 (190) | 14 (140) | 11 (110) | 8 (80) | - | - | - | - | |||
| 0,5 < ILLINOIS 0,75 GBP | - | - | - | 17 (170) | 12 (120) | 8 (80) | 6 (60) | 5 (50) | - | - | - | |||
| Arcillas | 0 £ ILLINOIS 0,75 GBP | - | - | 28 (280) | 24 (240) | 21 (210) | 18 (180) | 15 (150) | 12 (120) | - | - | - | ||
| 0,25 < ILLINOIS 0,5 € | - | - | - | 21 (210) | 18 (180) | 15 (150) | 12 (120) | 9 (90) | - | - | - | |||
| 0,5 < ILLINOIS 0,75 GBP | - | - | - | - | 15 (150) | 12 (120) | 9 (90) | 7 (70) | - | - | - | |||
| Fluvioglyance | Franco arenoso | 0 £ ILLINOIS 0,75 GBP | - | 33 (330) | 24 (240) | 17 (170) | 11 (110) | 7 (70) | - | - | - | - | - | |
| Marga | 0 £ ILLINOIS 0,75 GBP | - | 40 (400) | 33 (330) | 27 (270) | 21 (210) | - | - | - | - | - | - | ||
| 0,25 < ILLINOIS 0,5 € | - | 35 (350) | 28 (280) | 22 (220) | 17 (170) | 14 (140) | - | - | - | - | - | |||
| 0,5 < ILLINOIS 0,75 GBP | - | - | - | 17 (170) | 13 (130) | 10 (100) | 7 (70) | - | - | - | - | |||
| Morena | Franco arenoso Franco | ILLINOIS 0,5 € | 75 (750) | 55 (550) | 45 (450) | - | - | - | - | - | - | - | - | |
| Oxfordiano jurásico | Arcillas | -0,25 £ ILLINOIS £ 0 | - | - | - | - | - | - | 27 (270) | 25 (250) | 22 (220) | - | - | |
| 0 < ILLINOIS 0,25 £ | - | - | - | - | - | - | 24 (240) | 22 (220) | 19 (190) | 15 (150) | - | |||
| 0,25 < ILLINOIS 0,5 € | - | - | - | - | - | - | - | - | 16 (160) | 12 (120) | 10 (100) |
2. Características de los suelos arenosos en tabla. 1 se refiere a arenas de cuarzo con granos de diferente redondez, que no contengan más del 20% de feldespato y no más del 5% en la suma de diversas impurezas (mica, glauconita, etc.), incluida la materia orgánica, independientemente del grado de humedad del suelo. S r.
3. Características de suelos limosos-arcillosos en tabla. 2 y 3 se refieren a suelos que no contienen más del 5% de materia orgánica y tienen un grado de humedad S r = 0,8.
4. Para suelos con valores intermedios mi, frente a los indicados en la tabla. 1-3, se permite definir valores c n, j n y mi por interpolación.
Si los valores mi, ILLINOIS y S r los suelos van más allá de los límites previstos en la tabla. 1-3, características con n, j n y mi debe determinarse de acuerdo con los datos de las pruebas directas de estos suelos.
Se permite tomar las características en el margen de seguridad. con n, c n y mi según los límites inferiores correspondientes mi, ILLINOIS y S r Tabla 1-3, si los suelos son importantes mi, ILLINOIS y S r menos que estos valores límite.
5. Para determinar los valores con n, j n y mi según la tabla 1-3 se utilizan valores estándar mi, ILLINOIS y S r(elemento 2.12).
APÉNDICE 2
Obligatorio
CÁLCULO DE DEFORMACIONES DE BASE 1
DETERMINACIÓN DEL DEPÓSITO
1. Asentamiento de la base s el uso de un esquema de diseño en forma de semiespacio linealmente deformable (Sección 2.40) se determina mediante el método de suma capa por capa de acuerdo con la fórmula
dónde B- coeficiente adimensional igual a 0,8;
s zp, yo es el valor promedio de la tensión normal vertical adicional en I-ésima capa de suelo, igual a la mitad de la suma de las tensiones indicadas en la parte superior z i - 1 y abajo z yo los límites de la capa que pasan verticalmente por el centro de la base de la base (ver párrafos 2-4);
Hola y E yo- respectivamente espesor y módulo de deformación I- la capa de suelo;
norte- el número de capas en las que se divide el espesor de la base compresible.
En este caso, la distribución de las tensiones normales verticales 2 a lo largo de la profundidad de la base se toma de acuerdo con el diagrama que se muestra en la Fig. 1.
1 En este anexo, salvo que se especifique lo contrario, se adoptan las siguientes unidades:
para cantidades lineales - m (cm), para fuerzas - kN (kgf); para tensiones, presiones y módulos de deformación - kPa (kgf / cm 2); para gravedad específica - kN / m 3 (kgf / cm 3).
Nota. Con una profundidad de cimentación significativa, se recomienda calcular el asentamiento utilizando esquemas de diseño que tengan en cuenta la descompactación del suelo debido al desarrollo del pozo.
2. Esfuerzos verticales adicionales en profundidad z desde el fondo de la base: s zp- pasando verticalmente por el centro del pie de la cimentación, y s zp, c- que pasan verticalmente por el punto de esquina de una base rectangular, están determinadas por las fórmulas:
s zp = ap 0 ; (2)
s zp, c = ap 0 /4, (3)
dónde a- el coeficiente tomado de acuerdo con la Tabla 1, dependiendo de la forma de la base de la cimentación, la relación de los lados de la cimentación rectangular y la profundidad relativa, igual a: O = 2z / b en la determinación en zp y O = z / b en la determinación y zp, c;
pag 0 = pag - s zg, 0 - presión vertical adicional en la base (para cimientos con un ancho B³ Se aceptan 10 m R 0 = R);
R
s zg, 0 - tensión vertical del propio peso del suelo al nivel de la base de la base (al planificar, se toma el corte s zg, 0 = g d, en ausencia de planificación y planificación llenando s zg, 0 = gd n, dónde g /- la gravedad específica del suelo situado por encima de la suela, D y d n- indicado en la Fig.1).
Arroz. 1. Diagrama de la distribución de tensiones verticales en un semiespacio deformado linealmente
DL- marca del diseño; NL- marcar la superficie del relieve natural; Florida- marca de la base de la cimentación; WL- nivel del agua subterránea; ANTES DE CRISTO- el límite inferior de los estratos compresibles; D y d n la profundidad de la cimentación, respectivamente, desde el nivel de la planificación y la superficie del relieve natural; B- ancho de cimentación; R- presión media bajo el pie de la cimentación; R 0 - presión adicional en la base; s zg y s zg, s zp y s zр, 0 - tensión vertical adicional de una carga externa a una profundidad z desde la base de la base y al nivel de la base; NS- la profundidad de los estratos comprimibles
tabla 1
Coeficiente a
| X = 2z/B | Coeficiente a para cimentaciones | |||||||
| ronda | h = l/B igual a | cinta ( h³ 10) | ||||||
| 1,0 | 1,4 | 1,8 | 2,4 | 3,2 | ||||
| 1,000 | 1,000 | 1,000 | 1,000 | 1,000 | 1,000 | 1,000 | 1,000 | |
| 0,4 | 0,949 | 0,960 | 0,972 | 0,975 | 0,976 | 0,977 | 0,977 | 0,977 |
| 0,8 | 0,756 | 0,800 | 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 | 0,390 | 0,449 | 0,532 | 0,578 | 0,612 | 0,629 | 0,639 | 0,642 |
| 2,0 | 0,285 | 0,336 | 0,414 | 0,463 | 0,505 | 0,530 | 0,545 | 0,550 |
| 2,4 | 0,214 | 0,257 | 0,325 | 0,374 | 0,419 | 0,449 | 0,470 | 0,477 |
| 2,8 | 0,165 | 0,201 | 0,260 | 0,304 | 0,349 | 0,383 | 0,410 | 0,420 |
| 3,2 | 0,130 | 0,160 | 0,210 | 0,251 | 0,294 | 0,329 | 0,360 | 0,374 |
| 3,6 | 0,106 | 0,131 | 0,173 | 0,209 | 0,250 | 0,285 | 0,319 | 0,337 |
| 4,0 | 0,087 | 0,108 | 0,145 | 0,176 | 0,214 | 0,248 | 0,285 | 0,306 |
| 4,4 | 0,073 | 0,091 | 0,123 | 0,150 | 0,185 | 0,218 | 0,255 | 0,280 |
| 4,8 | 0,062 | 0,077 | 0,105 | 0,130 | 0,161 | 0,192 | 0,230 | 0,258 |
| 5,2 | 0,053 | 0,067 | 0,091 | 0,113 | 0,141 | 0,170 | 0,208 | 0,239 |
| 5,6 | 0,046 | 0,058 | 0,079 | 0,099 | 0,124 | 0,152 | 0,189 | 0,223 |
| 6,0 | 0,040 | 0,051 | 0,070 | 0,087 | 0,110 | 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 | 0,110 | 0,145 | 0,185 |
| 7,2 | 0,028 | 0,036 | 0,049 | 0,062 | 0,080 | 0,100 | 0,133 | 0,175 |
| 7,6 | 0,024 | 0,032 | 0,044 | 0,056 | 0,072 | 0,091 | 0,123 | 0,166 |
| 8,0 | 0,022 | 0,029 | 0,040 | 0,051 | 0,066 | 0,084 | 0,113 | 0,158 |
| 8,4 | 0,021 | 0,026 | 0,037 | 0,046 | 0,060 | 0,077 | 0,105 | 0,150 |
| 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 | 0,020 | 0,028 | 0,036 | 0,047 | 0,060 | 0,085 | 0,132 |
| 10,0 | 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 | 0,040 | 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 | 0,020 | 0,025 | 0,033 | 0,042 | 0,061 | 0,109 |
| 12,0 | 0,010 | 0,013 | 0,018 | 0,023 | 0,031 | 0,040 | 0,058 | 0,106 |
Notas: 1. Tabla. 1 indica: B- ancho o diámetro de la cimentación, l- la longitud de la cimentación.
2. Para cimientos con una base en forma de polígono regular con un área A, valores a aceptado como para cimentaciones redondas con un radio
3. Para valores intermedios X y h coeficiente a determinado por interpolación.
3. Tensiones verticales adicionales s zp, u a una profundidad z pasando verticalmente a través de un punto arbitrario A (dentro o fuera de la base considerada con una presión adicional a lo largo de la suela igual a R 0), están determinadas por la suma algebraica de las tensiones s z p, ci en los puntos de esquina de cuatro cimientos ficticios (Fig.2) según la fórmula
. (4)
4. Tensiones verticales adicionales s zg, nf a una profundidad z que pasan verticalmente por el centro de la base calculada, teniendo en cuenta la influencia de las cimentaciones vecinas o las cargas en las áreas adyacentes, están determinadas por la fórmula
, (5)
dónde k- el número de fundaciones influyentes.
5. Esfuerzo vertical debido al propio peso del suelo s zg en el límite de la capa ubicada a una profundidad z desde la suela de la base, determinada por la fórmula
, (6)
dónde g /- la gravedad específica del suelo ubicado sobre la base de la cimentación;
d n- designación - ver fig. 1;
g yo y Hola- respectivamente gravedad específica y espesor I a capa de suelo.
La gravedad específica de los suelos por debajo del nivel del agua subterránea, pero por encima del acuicludo, debe tenerse en cuenta teniendo en cuenta el efecto de ponderación del agua.
En la determinación s zg en la capa resistente al agua, se debe tener en cuenta la presión de la columna de agua ubicada por encima de la profundidad considerada.
6. El límite inferior del estrato base compresible se toma a una profundidad z = H c, donde la condición s z p = 0,2s zg(aquí s z p- tensión vertical adicional a una profundidad vertical que pasa por el centro de la base de la cimentación, determinada de acuerdo con las instrucciones de los párrafos. 2 y 4; s zg- esfuerzo vertical debido al propio peso del suelo, determinado de acuerdo con el apartado 5).
Si el límite inferior de los estratos comprimibles encontrado de acuerdo con la condición anterior se encuentra en la capa de suelo con el módulo de deformación mi < 5 МПа (50 кгс/см 2) или такой слой залегает непосредственно ниже глубины z = H c, el límite inferior de los estratos compresibles se determina en función de la condición s z p = 0,1s zg.
Arroz. 2. Esquema para determinar tensiones verticales adicionales s z p, y en la base de la base calculada, teniendo en cuenta la influencia de la base vecina por el método de los puntos de esquina
a- diagrama de disposición de la base calculada 1 y de influencia 2; B- diagrama de disposición de cimentaciones ficticias con indicación del signo de tensión s zр, cj en la fórmula (4) en un ángulo I- la fundación.
7. El asentamiento de la base utilizando el esquema de diseño de la capa linealmente deformable (ver cláusula 2.40 y Fig. 3) está determinado por la fórmula
, (7)
dónde R- la presión media bajo el pie de la cimentación (para cimentaciones con un ancho B < 10 м принимается pag = pag 0 - ver ítem 2);
B- ancho de una base rectangular o diámetro de una base redonda;
k c y k m- los coeficientes tomados según la tabla. 2 y 3;
norte- el número de capas que difieren en compresibilidad dentro del espesor de capa de diseño norte, determinado de acuerdo con las instrucciones en la cláusula 8;
k yo y k yo - 1 - coeficientes determinados según tabla. 4 dependiendo de la forma de la cimentación, la relación de aspecto de la cimentación rectangular y la profundidad relativa a la que se encuentran la base y el techo I-th capa, respectivamente
E yo- módulo de deformación I- a capa de suelo.
Nota. La fórmula (7) se utiliza para determinar el asentamiento promedio de una base cargada con una carga distribuida uniformemente sobre un área limitada. Esta fórmula se puede utilizar para determinar el asentamiento de cimentaciones rígidas.
Tabla 2
Coeficiente k c
Tabla 3
Coeficiente k m
Cuadro 4
Coeficiente k
| X = 2z/B | Coeficiente k para fundaciones | |||||||
| ronda | rectangular con relación de aspecto h = l/B igual a | cinta ( h³ 10) | ||||||
| 1,0 | 1,4 | 1,8 | 2,4 | 3,2 | ||||
| 0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | 0,000 | |
| 0,4 | 0,090 | 0,100 | 0,100 | 0,100 | 0,100 | 0,100 | 0,100 | 0,104 |
| 0,8 | 0,179 | 0,200 | 0,200 | 0,200 | 0,200 | 0,200 | 0,200 | 0,208 |
| 1,2 | 0,266 | 0,299 | 0,300 | 0,300 | 0,300 | 0,300 | 0,300 | 0,311 |
| 1,6 | 0,348 | 0,380 | 0,394 | 0,397 | 0,397 | 0,397 | 0,397 | 0,412 |
| 2,0 | 0,411 | 0,446 | 0,472 | 0,482 | 0,486 | 0,486 | 0,486 | 0,511 |
| 2,4 | 0,461 | 0,499 | 0,538 | 0,556 | 0,565 | 0,567 | 0,567 | 0,605 |
| 2,8 | 0,501 | 0,542 | 0,592 | 0,618 | 0,635 | 0,640 | 0,640 | 0,687 |
| 3,2 | 0,532 | 0,577 | 0,637 | 0,671 | 0,696 | 0,707 | 0,709 | 0,763 |
| 3,6 | 0,558 | 0,606 | 0,676 | 0,717 | 0,750 | 0,768 | 0,772 | 0,831 |
| 4,0 | 0,579 | 0,630 | 0,708 | 0,756 | 0,796 | 0,820 | 0,830 | 0,892 |
| 4,4 | 0,596 | 0,650 | 0,735 | 0,789 | 0,837 | 0,867 | 0,883 | 0,949 |
| 4,8 | 0,611 | 0,668 | 0,759 | 0,819 | 0,873 | 0,908 | 0,932 | 1,001 |
| 5,2 | 0,634 | 0,683 | 0,780 | 0,844 | 0,904 | 0,948 | 0,977 | 1,050 |
| 5,6 | 0,635 | 0,697 | 0,798 | 0,867 | 0,933 | 0,1981 | 1,018 | 1,095 |
| 6,0 | 0,645 | 0,708 | 0,814 | 0,887 | 0,958 | 1,011 | 1,056 | 1,138 |
| 6,4 | 0,653 | 0,719 | 0,828 | 0,904 | 0,980 | 1,041 | 1,090 | 1,178 |
| 6,8 | 0,661 | 0,728 | 0,841 | 0,920 | 1,000 | 1,065 | 1,122 | 1,215 |
| 7,2 | 0,668 | 0,736 | 0,852 | 0,935 | 1,019 | 1,088 | 1,152 | 1,251 |
| 7,6 | 0,674 | 0,744 | 0,863 | 0,948 | 1,036 | 1,109 | 1,180 | 1,285 |
| 8,0 | 0,679 | 0,751 | 0,872 | 0,960 | 1,051 | 1,128 | 1,205 | 1,316 |
| 8,4 | 0,684 | 0,757 | 0,881 | 0,970 | 1,065 | 1,146 | 1,229 | 1,347 |
| 8,8 | 0,689 | 0,762 | 0,888 | 0,980 | 1,078 | 1,162 | 1,251 | 1,376 |
| 9,2 | 0,693 | 0,768 | 0,896 | 0,989 | 1,089 | 1,178 | 1,272 | 1,404 |
| 9,6 | 0,697 | 0,772 | 0,902 | 0,998 | 1,100 | 1,192 | 1,291 | 1,431 |
| 10,0 | 0,700 | 0,777 | 0,908 | 1,005 | 1,110 | 1,205 | 1,309 | 1,456 |
| 11,0 | 0,705 | 0,786 | 0,922 | 1,022 | 1,132 | 1,233 | 1,349 | 1,506 |
| 12,0 | 0,720 | 0,794 | 0,933 | 1,037 | 1,151 | 1,257 | 1,384 | 1,550 |
Nota. A valores intermedios X y h coeficiente k determinado por interpolación
8. Espesor de la capa linealmente deformable norte(Fig.3) en el caso especificado en la cláusula 2.40a, se lleva hasta la parte superior del suelo con el módulo de deformación mi³ 100 MPa (1000 kgf / cm 2), y con el ancho (diámetro) de la cimentación B³ 10 my el valor medio del módulo de deformación de los suelos base mi³ 10 MPa (100 kgf / cm 2), calculado por la fórmula
, (8)
dónde H 0 e y - se toman respectivamente iguales para las bases, compuestas por: suelos arcillosos limosos 9 my 0,15; suelos arenosos - 6 my 0,1;
k p- coeficiente tomado igual a: k p= 0,8 a una presión media bajo el pie de la cimentación R= 100 kPa (1 kgf / cm 2); k p= 1,2 en R= 500 kPa (5 kgf / cm 2), y en valores intermedios, por interpolación.
Arroz. 3. esquema para el cálculo del asentamiento utilizando el esquema de cálculo de la base en forma de capa linealmente deformable.
Si la base está compuesta de suelos arcillosos limosos y arenosos, el valor norte está determinada por la fórmula
, (9)
dónde H s- espesor de capa calculado mediante la fórmula (8) suponiendo que la base está compuesta únicamente por suelos arenosos;
H cl- el espesor total de las capas de suelos limosos-arcillosos en el rango desde la base de la cimentación hasta una profundidad igual a H cl- valor H calculado por la fórmula (8) bajo el supuesto de que la base está compuesta solo de suelos limosos-arcillosos.
Sentido norte calculado por las fórmulas (8) y (9) debe incrementarse por el espesor de la capa de suelo con el módulo de deformación mi < 10 МПа (100 кгс/см 2), если этот слой расположен ниже norte y su espesor no supera los 0,2 NORTE. Con una capa más gruesa de dicho suelo, así como si las capas superpuestas tienen un módulo de deformación mi < 10 МПа (100 кгс/см 2), расчет деформаций основания выполняется по расчетной схеме линейно деформируемого полупространства.
Plan de conferencias:
1. La naturaleza de la resistencia del suelo.
2. Determinación de la resistencia del suelo:
- en compresión uniaxial;
- sobre tensión uniaxial;
- adherencia y ángulo de fricción interna por métodos simplificados.
3. Determinación de la adherencia y del ángulo de fricción interna según los datos de la prueba estabilométrica.
4. Determinación de la adherencia y el ángulo de fricción interna a partir de los datos de la prueba de corte.
Las propiedades de resistencia de los suelos caracterizan el comportamiento del suelo bajo cargas iguales o superiores a las cargas críticas, y se determinan solo cuando el suelo se destruye. La pérdida de resistencia de un material se lleva a cabo, por regla general, por ruptura y (o) cizallamiento.
1. La naturaleza de la resistencia del suelo
Teoría de Griffiths da un mecanismo interno y un modelo matemático de destrucción basado en parámetros físicos. Esta teoría asume que cualquier material contiene defectos, y cuando el cuerpo se carga alrededor de los defectos, surge una concentración de tensiones que provoca el crecimiento y propagación de grietas; este proceso conduce finalmente a la formación de una grieta de ruptura principal, es decir, a la destrucción macroscópica de los suelos.
Figura 8.1 - El mecanismo de formación de la fuerza según Griffiths
El cálculo de la energía de formación de grietas es bastante complicado, por lo que esta teoría no ha encontrado su amplia aplicación en la práctica.
McClinton y Walsh sugirieron que la compresión cierra las grietas de Griffiths y crea fuerzas de fricción en su superficie.
Se propone un mecanismo para la destrucción de materiales, vinculando las teorías Griffiths y Walsh- cuando el suelo se carga antes de su destrucción, se producen en él los procesos de crecimiento y agrupación de grietas de ruptura (según Griffiths), cizallamiento y trituración del material en la zona de ruptura principal (según Walsh). Esto conlleva cambios en la estructura y estado de fase del suelo en la zona principal de ruptura, de ahí el cambio en sus propiedades (materiales).
Al igual que la teoría de Griffiths, esta teoría no se utiliza mucho debido a la complejidad de calcular la formación de grietas.
Figura 8.2 - El mecanismo de formación de la fuerza según Griffiths y Walsh
En la práctica, la teoría más extendida es la teoría de Coulomb-Mohr.
Teoría de Coulomb de esfuerzos cortantes máximos. De acuerdo con esta teoría, la resistencia última de la roca en un estado de esfuerzo complejo debería ocurrir cuando el mayor esfuerzo cortante (σ pr. ) alcanzará el valor en el que la resistencia última de la muestra se somete a compresión simple (σ comp. ) o estiramiento (σ p. ).
donde σ comp.
σ pr.
τ pr. ≤ σ comp. (σ p.)
– resistencia a la compresión uniaxial;
– Resistencia a la tracción uniaxial.
σ n.
Figura 8.3 - El mecanismo de formación de la fuerza de Coulomb
La tensión última del estado del suelo, el criterio de resistencia de Coulomb, se describe mediante la siguiente ecuación:
τ pr = σ tanϕ + c
donde ϕ es el ángulo de fricción interna, grados; с - adhesión, MPa; σ - tensión normal, MPa;
τ pr. - esfuerzos cortantes, MPa.
La desventaja de esta teoría es que, en la práctica, los esfuerzos cortantes finales no siempre son menores que la resistencia a la compresión. Pero en general, la teoría de Coulomb satisface la práctica.
cos 2 α
Cabe señalar que los mayores esfuerzos cortantes se forman en un área inclinada en un ángulo de aproximadamente 45 ° con respecto a la superficie de la sección horizontal. Consideremos esta declaración usando un ejemplo (Figura 8.4).
NS. F ′
α P s
Figura 8.4 - La acción de las componentes normal (Rn.) Y tangencial (Pc.) De la fuerza P en una sección seleccionada arbitrariamente
La figura muestra que si una carga distribuida P actúa sobre la superficie de una sección horizontal (α = 0) con un área F, entonces las tensiones normales σ n. son iguales:
σ n. = σ 1 = F P
El área de sección en un ángulo α> 0 es igual a:
F ′ = cos F α
Los componentes de la fuerza Р, orientados normalmente (Рн.) Y tangencialmente (Рс.) A esta sección son iguales:
NS. = P cos α, Pc. = P sen α
Entonces las tensiones normal (σ n.) Y tangencial (τ) serán iguales:
Pн. |
P cosα cosα |
(1+ cos 2α) |
|||||||||||||||||
τ = |
Ordenador personal. |
P sinα cosα |
pecado 2α |
||||||||||||||||
Por tanto, para α = 0, σ n.
En α = 45 ° sen 2 α = 1,
valores mínimos y son iguales:
alcanza su valor máximo, es decir, σ n. = σ s.
entonces los esfuerzos cortantes toman un máximo
τ máx. = σ 2 1
Así, en el volumen de la roca en el estado más desfavorable hay secciones en relación con las cuales la fuerza actuante se dirige a lo largo de la normal o en un ángulo cercano a los 45 °, es decir, secciones en las que actúan las tensiones máximas normales y cortantes. Es por eso que la mayor deformación de las rocas durante la compresión se observa en la dirección de la acción de la fuerza, y las grietas de escisión ocurren a lo largo de las secciones que se forman con la dirección
la fuerza de actuación es un ángulo cercano a 45 °, es decir, cercano al ángulo θ máx.
La teoría de Mohr es la teoría del estado de tensión último.
En el macizo del suelo, tres esfuerzos principales y seis de corte actúan sobre cualquier punto (Figura 8.5), mientras que σ 1> σ 2> σ 3.
σ 3 σ2
Figura 8.5 - Distribución de las principales tensiones normales en cualquier punto del macizo del suelo
Según la teoría de Mohr, dos tensiones normales principales σ 1 y σ 3 determinan la resistencia de los suelos, σ 2 no afecta la resistencia.
La condición de resistencia según la teoría de Mohr se escribe de la siguiente manera:
σ 1 - [σ [σ comp p. ... ]] σ 3 ≤ [σ comp. ]
donde σ comp. - resistencia a la compresión uniaxial; σ p. - resistencia a la tracción uniaxial.
Las condiciones gráficas de resistencia se pueden reflejar en forma de diagramas de Mohr (figura 8.6).
(σ n.) mín. = σ 3 |
||
(σ n.) máx. = σ 1 |
||
Figura 8.6 - Diagrama de Mohr que muestra los esfuerzos causados por la acción de fuerzas en tres secciones que pasan por los ejes σ 1, σ 2, σ 3
El diagrama muestra que cada punto en la superficie del círculo caracteriza tensiones normales (σ n.) Y cortantes (τ) de un área estrictamente definida en el cuerpo del suelo, y estas tensiones se pueden calcular.
Entonces, por ejemplo, para determinar las tensiones σ n. y τ actuando sobre algunos sitio A-B, inclinado en un ángulo α con el plano II de las tensiones principales, los valores de las tensiones principales σ 1 y σ 3 se trazan a lo largo de la abscisa y en su diferencia, como en el diámetro, se construye un círculo ("círculo de tensiones ", o" círculo de Mohr "), cuyo centro es C se encuentra en el medio de la distancia entre puntos A-D... En el punto C, posponiendo el ángulo 2α, obtenemos el punto B, cuyas coordenadas OK y VK son respectivamente iguales a σ n. y τ.
De la figura 8.7 se sigue:
BC = DC = AC = |
OD - OA |
σ 1 - σ 3 |
||||
Figura 8.7 - Determinación de esfuerzos normales y cortantes que actúan en un punto dado de un sitio arbitrario,
usando un diagrama de Mohr
Del triángulo rectángulo VKS tenemos:
τ = BK = BC sen 2α = σ 1 - 2 σ 3 sen 2α
σ n. = OK = OA + AC + CK = σ 3 |
σ 1 - σ 3 |
σ 1 - σ 3 |
cos 2α |
||
σ n. = σ 1 cos2 α + σ 3 sin 2 α
Así, conociendo las principales tensiones normales, es posible calcular las tensiones normales (σ n.) Y tangenciales (τ) que actúan sobre ellas para cualquier sitio del cuerpo del suelo.
Para determinar la resistencia del suelo, se construyen círculos de tensión de acuerdo con los valores particulares de σ 1 y σ 3, que reflejan los equilibrios límite en σ 1 y σ 3 específicos. Estos círculos se denominan círculos límite (Figura 8.8).
Figura 8.8 - Diagrama de Mohr para el estado límite de la roca
En cada uno de los círculos de tensión límite (Figura 8.8), las ordenadas de los puntos B, B 'y B' 'son iguales a las tensiones cortantes últimas en el momento inmediatamente anterior a la destrucción de la roca en las correspondientes tensiones normales de compresión K, K ', K' '. Si se dibuja una tangente (envolvente) a los círculos de tensión límite, entonces forma un ángulo ϕ = θ max con el eje de abscisas. , a
corta el segmento C en el eje de ordenadas. De acuerdo con la condición de equilibrio límite, los puntos B, B ′ y B ′ ′ deben estar en esta tangente, cuya ecuación tiene la forma:
τ = σn. tg ϕ + C
Los valores de ϕ y C en esta ecuación son parámetros de resistencia del suelo; C caracteriza la presencia y resistencia de los enlaces estructurales, es decir, la acción de las fuerzas de cohesión, o simplemente cohesión, en megapascales, y ϕ es la intensidad del crecimiento de la resistencia a cortante (cortante) de la roca con un aumento de la carga normal. , es decir, su fricción interna. El ángulo ϕ se denomina convencionalmente ángulo de fricción interna y tg ϕ es el coeficiente de fricción interna.
La figura 8.8 también muestra que la dirección AB determina la dirección del sitio, a lo largo del cual en un punto dado, en el estado límite, puede ocurrir un corte (corte) de la roca y su destrucción. Esta área de escisión (deslizamiento) forma un ángulo α con la dirección del área a lo largo de la cual actúa una gran tensión principal. Dado que el ángulo 2α = 90 ° ϕ, entonces α = 45 ° + ϕ / 2, por lo tanto, bajo las condiciones del estado de tensión límite, el "área de clivaje" será
inclinado en un ángulo de 45 ° + ϕ / 2 a la dirección del sitio de la tensión principal más alta. Puede haber dos de esas áreas en cada punto de la roca extremadamente estresada. Las plataformas contiguas están ubicadas en un ángulo de 45 ° ± ϕ / 2.
Por lo tanto, los círculos de Mohr de tensiones limitantes y la envolvente de los círculos de Mohr, expresados por la ecuación de Coulomb, son en realidad la teoría de la resistencia del suelo.
Camarada Kulona - Mora.
2. Determinación de la resistencia del suelo
En la práctica, la resistencia de los suelos generalmente se evalúa mediante los siguientes indicadores: resistencia a la compresión y tensión uniaxiales, adherencia y ángulo de fricción interna.
a) Resistencia a la compresión uniaxial de suelos se refiere a las propiedades de resistencia de los suelos. La resistencia de los suelos a menudo se determina triturándolos en condiciones de expansión lateral libre. En este caso, la fuerza de ruptura actúa solo en una dirección, por lo tanto, dicha prueba se llama compresión uniaxial, es decir, se cumple la condición del estado límite de los suelos (Figura 8.9)
σ 1> σ 2 = σ 3 = 0.
σ1
σ 2 = σ 3 = 0 |
σ 2 = σ 3 = 0 |
Figura 8.9 - Esquema de las condiciones de trabajo del suelo bajo compresión uniaxial.
La resistencia a la compresión se calcula en base a la suposición de un estado de tensión homogéneo de la muestra de suelo de acuerdo con la fórmula:
σ comp = Р F sección
donde la sección P es la fuerza de aplastamiento;
F es el área de la sección transversal de la muestra, m2.
Cabe señalar que el ensayo de compresión debe realizarse cuando la relación entre la altura de la probeta y el diámetro h / d ≥ 2. Esto se debe a que cuando el suelo está cargado, aparecen las zonas de compactación (a) de la Figura 8.10. en eso. Por lo tanto, en h / d ≤ 2, estas zonas interactúan, por lo que surge una resistencia adicional del suelo, es decir, obtenemos valores sobreestimados de σ comp. ...
45 ° + ϕ / 2
y α
Figura 8.10 - Zonas de sellado
La resistencia a la compresión se puede expresar gráficamente en términos del círculo de Mohr.
(Figura 8.11).
σ
σ 3 = 0 σ 1 = σ comp.
Figura 8.11 - Resistencia a la compresión
La resistencia a la compresión uniaxial es, hasta cierto punto, una característica condicional de la resistencia del suelo, que depende de muchos factores. Sin embargo, la definición de σcomp en la práctica de ingeniería y geología está muy extendida, ya que permite estimar de forma aproximada la capacidad portante de la cimentación sobre suelos rocosos, determinar la cohesión y ángulo de fricción interna de la roca, y evaluar su resistencia como un material de construcción.
b) Resistencia a la tracción uniaxial de suelos
La resistencia a la tracción de las rocas es una de las características más importantes de una roca; puede ser ampliamente utilizada tanto para una evaluación comparativa de las propiedades de resistencia de las rocas como para calcular el valor del ángulo de fricción interna y el coeficiente de adherencia. Al igual que la compresión uniaxial, simula el trabajo del suelo en la condición σ 1> σ 2 = σ 3 = 0.
La resistencia de la roca por tensión uniaxial (σ carreras, MPa) se calcula mediante la fórmula:
σ carreras. = Р F sec. ...
donde Psec. - el valor máximo de la presión de tracción; F es el área de la sección transversal de la muestra.
Gráficamente, la resistencia a la tracción se expresa en términos del círculo de tensión de Mohr en la siguiente forma (Figura 8.12).
σ p.
Figura 8.12 - Resistencia a la tracción
Datos experimentales sobre resistencia a la compresión y a la tracción. La tabla muestra datos sobre carreras σ comp y σ.
Tabla 8.1 - Resistencia a la tracción σ py compresión uniaxial σ compresión de algunas rocas
Roca |
σ apretar, kg / cm2 |
σ p, kg / cm2 |
|
Cuarcita |
|||
Caliza |
|||
Arenisca |
|||
Esquisto |
|||
Sal de roca |
|||
La tabla muestra que la resistencia a la tracción es un orden de magnitud menor que la resistencia a la compresión. Esto se debe a que τ p evalúa solo la resistencia de las uniones estructurales, y en la resistencia a la compresión, además de la resistencia de las uniones estructurales, también participan las fuerzas cortantes.
c) Embrague y ángulo de fricción interna
La adherencia y el ángulo de fricción interna de los suelos son los principales indicadores que caracterizan al suelo en varios estados de estrés. Hay muchos métodos conocidos para determinar с y ϕ. De estos, los siguientes métodos son los más utilizados:
– de acuerdo con los datos de resistencia a la tracción y compresión uniaxiales;
– según los datos de compresión volumétrica (estabilometría);
– de acuerdo con los datos de la prueba de cizallamiento.
Determinación de la adherencia y el ángulo de fricción interna de los suelos a partir de los datos de resistencia uniaxial a la compresión y a la tracción.
Para determinar cy ϕ, el suelo se prueba para tensión y compresión uniaxial (tabla 8.1). Construyen certificados de resistencia del suelo (la envolvente de los círculos de tensión límite de Mohr). Determine el ángulo de fricción interna (ϕ) y adhesión (c).
σ p. σ comp.
Figura 8.13 - Esquema para construir un pasaporte de resistencia del suelo.
Los resultados obtenidos por este método son bastante arbitrarios, pero pueden utilizarse como estimaciones.
Métodos acelerados para determinar las propiedades de resistencia de los suelos:
1. El método para determinar la resistencia al corte de muestras de roca, desarrollado por el autor, es el siguiente. Inicialmente, las muestras cilíndricas están hechas de bloques de arenisca, yeso, sal gema y otras rocas de prueba. Luego, las muestras se cortan para formar una grieta y las superficies de trabajo de la grieta se procesan para formar irregularidades con una altura de 0,03 a 0,5 mm. Después de eso, la muestra con una fisura se carga con fuerzas de compresión que aumentan gradualmente, lo que provoca tensiones de compresión σ en la muestra. En este caso, σ no debe exceder el 0,6 del valor medio de la resistencia a la compresión del material de muestra σ. Después de eso, se realizan múltiples desplazamientos de las partes de la muestra separadas por una grieta en cada uno de los pasos de carga y se mide el ángulo de fricción φ del material de muestra. Las tensiones de compresión σ ≤ 0,6 σav no provocan microfracturas ni deformaciones plásticas en el material de muestra, lo que permite utilizar la muestra para ensayos posteriores, y la altura de las irregularidades en los límites especificados garantiza una medición precisa de los ángulos de fricción reales. φ. Si la altura de las irregularidades supera los límites especificados (0.03-0.5 mm) para los materiales enumerados, esto conduce a un aumento brusco en el ángulo de fricción φ, es decir, para medir no el ángulo de fricción del material, pero el ángulo de fricción de las superficies rugosas, y aumenta los errores de medición. Después de determinar el ángulo de fricción φ del material, la muestra se carga con fuerzas de compresión hasta que se rompe y se determina la resistencia a la compresión σcomp del material de la muestra de prueba.
Según los datos obtenidos se calcula el parámetro con:
с = σ comprimido / 2 tg (45 ° - φ 2)
y resistencia al corte según la fórmula
τ = σ tan φ + s.
CON Con la ayuda del método propuesto, es posible calcular la resistencia al corte de las rocas, especialmente las rocosas y semi-rocosas, de acuerdo con indicadores de resistencia a la compresión y el ángulo de fricción de las rocas que se determinan con bastante facilidad.
2. Método para determinar la resistencia a la tracción aplastando probetas cilíndricas a lo largo de la generatriz. Se coloca una muestra cilíndrica con una altura igual al diámetro entre las placas de prensa de modo que las fuerzas de compresión se dirijan paralelas a las superficies laterales del cilindro. Superficie final
el cilindro debe estar liso y en contacto firme con las placas de presión. El cálculo se realiza según la fórmula.
σ veces = F Р
donde σrec es la resistencia a la tracción, MPa;
F es el área de la muestra sobre la superficie dividida, m2.
La dispersión de los valores obtenidos de la resistencia a la tracción de las rocas, por regla general, es mucho menor que cuando se prueba con cualquier otro método (el coeficiente de variación para muestras individuales generalmente no excede el 6-10%).
3. El método de punzones coaxiales fue desarrollado en VNIMI para determinar la resistencia a tracción y compresión de rocas. Se basa en la destrucción de discos de roca con un diámetro de 30 a 120 mm y una altura de 8 a 11 mm.
Determinación de la adherencia y el ángulo de fricción interna de los suelos a partir de los datos de resistencia a la compresión uniaxial y fricción.
Para determinar C y ϕ, el suelo se prueba para la compresión uniaxial (σ compresión), luego se determina la fricción a lo largo de la superficie de corte preparada (ϕ) y se construye un pasaporte de resistencia del suelo a partir de estos datos (Figura 8.14).
σ comp. |
||
Figura 8.14 - Esquema para construir un pasaporte para la resistencia de suelos en σ comp. y ϕ
Entonces C - se determina la adherencia. Este método es evaluativo.
3. Determinación de la adherencia y el ángulo de fricción interna de acuerdo con los datos de la prueba estabilométrica.
Las pruebas estabilométricas significan el estudio de suelos
v Estado de tensión volumétrica según el esquema (Figura 8.15):
σ 1> σ 2 = σ 3
σ 2 = σ 3> 0 |
σ 2 = σ 3> 0 |
|
Figura 8.15 - Esquema de prueba de suelo bajo compresión triaxial
Se sabe que en la base de una estructura, el suelo se encuentra en un estado de tensión volumétrica. Por lo tanto, la obtención de características de resistencia en condiciones de compresión volumétrica simula con mayor precisión las condiciones de trabajo del suelo.
Las pruebas de suelo se llevan a cabo en dispositivos llamados estabilómetros. La construcción del estabilómetro se muestra en la Figura 8.16.
Pistón movible |
|||||
Muestra de suelo
P2 = σ 2 |
Conexión de presión de aceite
Figura 8.16 - Diagrama del estabilómetro
Metodología
El esquema de prueba general es el siguiente:
– se coloca una muestra en una funda impermeable entre dos pistones en una cámara (estabilómetro);
– la cámara está llena de un líquido (por ejemplo, aceite);
– establecer una presión lateral fija sobre la muestra -σ 2;
– presión verticalσ 1) se transfiere a la muestra de suelo a través del pistón hasta que el suelo se destruye por completo;
- realizar de tres a cuatro ciclos de tales pruebas;
– realizar el procesamiento de datos.
Por ejemplo: probar suelos de arenisca.
Se establecen tres etapas fijas de presiones laterales: σ 3 = 5, σ 3 '= 10 y σ 3 ″ = 15 MPa. Determinado, respectivamente, σ 1, σ 1 ', σ 1 ″ (tabla 8.2).
Cuadro 8.2
Prueba No. |
σ 2, MPa |
σ 1, MPa |
Procesamiento de resultados de pruebas
El procesamiento de los resultados en el caso general se reduce a la construcción de los círculos de Mohr y su envoltura limitante.
Para construir los círculos de Mohr, las tensiones principales máxima y mínima σ 1 y σ 3 se trazan en el eje de abscisas (Tabla 8.2) y los círculos se describen en sus diferencias, como en el diámetro (Figura 8.17). Se construye un sobre alrededor de los tres círculos de Mohr (ver figura 8.17). La determinación de la adherencia y el ángulo de fricción interna de las rocas bajo condiciones dadas (simuladas) se realiza gráficamente o mediante cálculo (ver Figura 8.17).
τ, MPa
σ, MPa |
Figura 8.17 - Envolvente de los círculos de tensión límite de Mohr según los datos de prueba
En la práctica, la envoltura de los círculos de tensión límite de Mohr se denomina pasaporte de la resistencia del suelo.
En el caso de que también se hayan determinado las resistencias de compresión uniaxial (σ compresión) y tracción (σ p.) Para el suelo estudiado, se construye un pasaporte completo de resistencia del suelo (Figura 8.18).
τ, MPa |
|||||||||||||
σр |
σ2 " |
σ1 " |
σ, MPa |
||||||||||
Figura 8.18 - Caso general de la envolvente de las tensiones límite de los círculos de Mohr:
1 - tensión uniaxialσ p. ;
2 - compresión uniaxialσ comp. ;
3 - compresión volumétrica (triaxial);
σ 1> σ 2 = σ 3 ≠ 0;
ϕ - ángulo de fricción interna, grados;
CON - adherencia, kg / cm2.
Cabe señalar que con un aumento de σ n. el ángulo de fricción interna disminuye. Por lo tanto, al evaluar cy ϕ, es necesario tener en cuenta el trabajo del suelo en condiciones específicas.
Los esquemas de prueba anteriores no agotan toda la variedad de condiciones de trabajo de la roca, por lo tanto, estructuralmente, los dispositivos de compresión triaxial están hechos de tal manera que también permiten simular varios casos especiales de comportamiento del suelo encontrados en la práctica. En VNIMI se han desarrollado estabilómetros que permiten crear presión lateral y axial, respectivamente, de 15-40 a 50-250 MPa y más. Se recomienda realizar pruebas de suelo en estabilómetros para evaluar y predecir la estabilidad de las estructuras de ingeniería más críticas.
4. Determinación de la adherencia y el ángulo de fricción interna de acuerdo con los datos de la prueba de corte.
El cizallamiento es el proceso de destrucción del suelo debido al deslizamiento de una parte del mismo en relación con otra en una superficie determinada, es decir, cuando se usa
La prueba de corte simula las condiciones de una superficie de falla fija (Figura 8.19).
Superficie de corte, σ n. emergiendo en el proceso
carga de suelo
σ τ
Falla de superficie fija (cizallamiento)
Figura 8.19 - Esquema de ensayos de corte de suelos:
A) en condiciones naturales; B) superficie fija de cizallamiento (destrucción)
La dependencia τ = f (σ) se llama pasaporte de suelo, a veces se llama pre
un sobre de Mohr separado (Figura 8.20).
τ, MPa
0,05 0,1 0,15 0,20 |
σ, MPa |
Figura 8.20 - Pasaporte de fuerza
En el rango de presión de 1 ÷ 20 MPa, la resistencia al corte de los suelos se puede expresar mediante la ecuación de Coulomb:
τ = σ tan ϕ + c
donde cy φ son los parámetros del suelo dado.
La resistencia al corte también se caracteriza por el llamado ángulo de corte ψ; tg ψ se llama factor de cambio, numéricamente tan ψ = σ τ.
En condiciones de laboratorio, la resistencia al corte de los suelos se determina mediante los métodos de corte en un solo plano para suelos dispersos y corte con compresión para suelos rocosos.
Corte en un plano
Para determinar la resistencia al corte por el método de corte en un solo plano, el dispositivo Maslov-Lurie se usa con mayor frecuencia en la modernización de Hydroproject: GGP-30 (Figura 8.21) y VSV-25.
Anillo de anillo móvil estacionario
Figura 8.21 - Diagrama de un dispositivo de corte de suelo de un solo plano (I - I "- un plano de corte dado)
Con la ayuda del dispositivo GGP-30, se determina la resistencia al corte de una muestra de roca con un diámetro de 71,4 mm y una altura de 40,0 mm. La carga vertical máxima permitida es 12 · 9,8 · 104 Pa ≈ 12 · 105 Pa ≈ 1,2 MPa.
Metodología
La prueba se realiza de la siguiente manera (ver figura 8.21).
– la preparación del suelo está en progreso;
– una muestra de roca en un anillo partido se coloca en un soporte;
– se aplica una carga vertical fija al suelo (σ );
– el esfuerzo cortanteτ );
– Esfuerzo cortanteτ se determina con tres cargas verticales diferentes σ 1;
– carga cortanteτ aumenta en pasos, cuyo valor se determina sobre la base del esquema de prueba de suelo seleccionado;
– el procesamiento de datos experimentales se reduce a la construcción de un pasaporte de resistencia del suelo. Valores de tgφ y s se calculan procesando los valores de τ y σ obtenidos experimentalmente utilizando el método de mínimos cuadrados.
Los esquemas de pruebas de cizallamiento del suelo difieren en términos de la preparación preliminar del suelo y la tasa de cizallamiento.
Por la naturaleza de la preparación preliminar del suelo arcilloso para la prueba, existen tres métodos de prueba principales:
1. Desplazamiento de muestras de suelo en su estado natural sin compactación previa (no consolidado).
2. Cizalla de muestras de suelo, precompactadas con diferentes cargas
y muestras de suelo cortadas bajo cargas de compactación (consolidadas);
3. Cizalla de muestras de suelo, precompactadas con la misma carga, pero cortadas a cargas menores (consolidadas).
Dependiendo de la velocidad de la prueba, se distingue entre cizallamiento rápido y lento:
1. El cizallamiento rápido se lleva a cabo a tal velocidad que la densidad (el contenido de humedad del suelo durante el proceso de cizallamiento) no cambia (cizallamiento sin drenaje).
2. Se lleva a cabo una cizalla lenta a tal velocidad cuando la densidad, el contenido de humedad del suelo arcilloso, tiene tiempo de equilibrarse con la carga actual (cizalla drenada).
La naturaleza de la preparación preliminar y el modo de prueba determinan el valor de los parámetros de resistencia al corte.
Con cizalla rápida, la resistencia del suelo arcilloso estará determinada solo por la cohesión, y las fuerzas de fricción interna serán muy pequeñas.
Los resultados de la cizalladura no consolidada-no drenada se utilizan generalmente para calcular la estabilidad de una masa de suelo en la etapa de construcción (método
ϕ = 0).
A cizallamiento lento los suelos tienen la mayor resistencia al cizallamiento.
Los resultados del cizallamiento consolidado-drenado se utilizan para calcular la estabilidad del macizo de suelo arcilloso en la etapa de operación a largo plazo.
Por ejemplo: probar suelos arcillosos.
Se establecen tres tensiones normales fijas σ 1 = 0,1 MPa, σ 1 '= 0,15 MPa y σ 1' '= 0,20 MPa. Luego se determinan los esfuerzos cortantes (tabla 8.3).
Cuadro 8.3
Figura 8.23 - Pasaporte de la resistencia de la arena
La figura 8.23 muestra que la adhesión es cero, entonces la ecuación de Coulomb toma la siguiente forma:
τ = σ tan ϕ
A ϕ
C B
σ n. |
Figura 8.24 - Esquema para seleccionar los voltajes normales mínimos
Cabe señalar que al elegir la tensión normal mínima (Figura 8.24) (σ) durante las pruebas de corte, es necesario tener en cuenta σ n. - el valor de la tensión normal principal en la que se produce la destrucción del suelo. A
σ < σ н. моделируем разрушение грунта в точке В. Тогда полученные значения с 1 < С
y ϕ ′> ϕ, lo cual es inaceptable, ya que el uso de estos datos en cálculos de ingeniería conduce a una disminución en la confiabilidad de la estabilidad de las estructuras de ingeniería.
Valores medios de с y ϕ para suelos dispersos. Cuadro 8.4
Indicadores |
Coeficiente de porosidad, e |
|||||
Arenas de grava |
||||||
Arenas medianas |
||||||
Polvoriento |
||||||
Marga |
||||||
s - kgf / cm2, ϕ - grados, suelos arcillosos fluidez 0.25< I < 0,5.
Rebanada de compresión
Para determinar la resistencia al corte por el método de corte por compresión, se utilizan troqueles oblicuos (Figura 8.25). Un juego especial de cuñas que permite cortar ángulos de 25 ° a 65 ° en intervalos de 5 °. La carga vertical es transferida por la prensa.
Muestra de suelo
Figura 8.25 - Esquema para determinar la resistencia aparente de las muestras mediante el método de corte oblicuo: α - ángulo de corte de la muestra:
a) analizar muestras de la forma correcta del suelo; b) análisis de muestras de suelo irregular
Metodología
La prueba se lleva a cabo de la siguiente manera:
– se lleva a cabo la preparación de muestras de forma cilíndrica y prismática, también se pueden probar muestras de forma irregular, que se vierten con cemento de endurecimiento rápido en tripas especiales;
– una carga vertical Q se aplica al suelo (ver Figura 8.25), creando
Puede con una prensa, que se descompone en normal (σ) y cortante (τ);
– se establecen los ángulos de corte (cuñas)α = 30 °, α = 45 ° y α = 60 ° en matrices oblicuas (ver figura 8.25);
– se aplica una carga vertical (Q) hasta que la muestra de suelo se destruye por completo, la carga se fija;
– realizar de 3 a 27 pruebas;
– Se lleva a cabo el procesamiento de los resultados de la investigación, que se reduce a
construcción de un pasaporte de resistencia del suelo (Figura 8.26) y determinación de с y ϕ.
Figura 8.26 - Pasaporte de la resistencia del suelo
Por ejemplo: prueba de lutitas.
1. Se preparan muestras que tienen forma cilíndrica, tamaño (mm): diámetro del cilindro 42± 0,1; altura del cilindro 42 ± 2,5; forma cónica y de barril ± 0,05.
2. α = 30 °, α = 45 ° y α = 60 ° (tabla 8.5) y se calculan las tensiones normales.
Cuadro 8.5
Ángulo de inclinación |
Destructivo |
Normal |
||||||
estrés, σ = |
||||||||
juicios |
(α, grados) |
muestra, cm |
kgf / cm2 |
|||||
3. Procesamiento de datos.
Desde el eje de ordenadas posponemos el ángulo α = 30 ° y trazamos una línea recta a través del comienzo de las ordenadas. Sobre esta recta se deposita σ = 9,4 kgf / cm2. Hacemos las mismas operaciones para α = 45 ° y α = 60 °. Luego calculamos con y ϕ (Figura 8.27).
con α = 30 °
45 ° 60 °
Figura 8.27 - Pasaporte de la resistencia de las lutitas
Este método requiere mucha mano de obra. Sin embargo, es conveniente para probar rocas a partir de las cuales es imposible tomar muestras de la forma geométrica correcta, así como para determinar el ángulo de fricción interna y adhesión a lo largo de superficies debilitadas, grietas, capas intermedias de rocas débiles, etc.
Por lo tanto, se consideran la naturaleza de la resistencia de los suelos y los métodos para determinar los indicadores de resistencia σ p. , σ comp. , con y ϕ.
Los principales indicadores de las propiedades mecánicas de los suelos, que determinan la capacidad portante de los cimientos, así como su deformación, son el ángulo de fricción interna, adherencia específica. CON, módulo de deformación mi... Para determinar las propiedades mecánicas de los suelos, puede utilizar las tablas del Apéndice 1 SNiP 2.02.01-83 *. Para suelos arenosos, los valores de adherencia estándar 
(kPa), ángulo de fricción interna 
(grados) y módulo de deformación mi(MPa) (Tabla 1.2.1) se determina según el tipo de suelo y el coeficiente de porosidad. Para suelos limosos-arcillosos, los valores 
,
(Tabla 1.2.2) y mi(Tabla 1.2.3)
se determinan en función del tipo de suelo, el caudal y el coeficiente de porosidad. El valor estándar requerido del indicador de las propiedades mecánicas del suelo se determina utilizando, si es necesario, la interpolación lineal por el coeficiente de porosidad. Si los valores mi,
los suelos van más allá de los límites proporcionados en la tabla, características 
,
y mi debe determinarse a partir de los datos de pruebas directas de estos suelos en condiciones de campo o laboratorio. Se permite tomar las características en el margen de seguridad. 
,
y mi según los límites inferiores correspondientes mi,
, si los suelos tienen valores de cantidades mi,
menos que estos valores.
Cuadro 1.2.1. - Extracto de la Tabla 1 del Apéndice 1 de SNiP 2.02.01-83 *. Valores de referencia de adherencia específicos con norte j norte, deg. y módulo de deformación mi, MPa (kgf / cm 2), suelos arenosos de depósitos cuaternarios
|
Suelos arenosos |
Caracterización de suelos con coeficiente de porosidad. mi igual a |
||||
|
Grava y grandes |
C norte | ||||
|
j norte | |||||
|
Talla mediana |
C norte | ||||
|
j norte | |||||
|
C norte | |||||
|
j norte | |||||
|
Polvoriento |
C norte | ||||
|
j norte | |||||
Cuadro 1.2.2. - Extracto de la Tabla 2 del Apéndice 1 de SNiP 2.02.01-83 *. Valores estándar de adhesión específica con norte, kPa (kgf / cm 2), ángulo de fricción interna j norte, deg. Suelos limosos-arcillosos no forestales de depósitos cuaternarios
|
Designación de las características del suelo. |
Características de los suelos con coeficiente de porosidad. mi igual a |
||||||||
|
0 £ I L 0,25 £ |
C norte j norte | ||||||||
|
0,25 < I L 0,75 GBP |
C norte j norte | ||||||||
|
Marga |
0 < I L 0,25 £ |
C norte j norte | |||||||
|
0,25 < I L 0,5 € |
C norte j norte | ||||||||
|
0,5 < I L 0,75 GBP |
C norte j norte | ||||||||
|
0 < I L 0,25 £ |
C norte j norte | ||||||||
|
0,25 < I L 0,5 € |
C norte j norte | ||||||||
|
0,5 < I L 0,75 GBP |
C norte j norte | ||||||||
Cuadro 1.2.3. Extracto de la Tabla 3 Apéndice 1 SNiP 2.02.01-83 *. Valores estándar del módulo de deformación de arcilla limosa no sésil
|
Origen y edad de los suelos |
El nombre de los suelos y los límites de los valores normativos de su índice de fluidez. |
Módulo de deformación del suelo mi, MPa (kg / cm 2), con un coeficiente de porosidad mi igual a |
||||||||||||
|
Depósitos cuaternarios |
Aluvial, Deluvial, Aluvial lacustre |
0 £ I L 0,75 GBP | ||||||||||||
|
Marga |
0 £ I L 0,75 GBP | |||||||||||||
|
0,25 < I L 0,5 € | ||||||||||||||
|
0,5 < I L 0,75 GBP | ||||||||||||||
|
0 £ I L 0,75 GBP | ||||||||||||||
|
0,25 < I L 0,5 € | ||||||||||||||
|
0,5 < I L 0,75 GBP | ||||||||||||||
|
Fluvioglyance |
0 £ I L 0,75 GBP | |||||||||||||
|
Marga |
0 £ I L 0,75 GBP | |||||||||||||
|
0,25 < I L 0,5 € | ||||||||||||||
|
0,5 < I L 0,75 GBP | ||||||||||||||
|
Morena |
Marga |
I L 0,5 € | ||||||||||||
|
Oxfordiano jurásico |
0,25 £ I L £ 0 | |||||||||||||
|
0 < I L 0,25 £ | ||||||||||||||
|
0,25 < I L 0,5 € | ||||||||||||||