Представлені результати експериментально отриманих деформацій в піщаному підставі круглого штампа за допомогою деформометров Д-2 і порівняння цих даних з теоретичним рішенням К.Є. Єгорова для лінійно-деформованого півпростору і дослідами аналогічних досліджень, виконаних в МІСД Ю.І. Харіним і А.Л. Крижанівським.

Анотація наукової статті з будівництва та архітектури, автор наукової роботи - Галаш Юрій Вікторович


The results of experimentally received deformations in the sandy basis of a round stamp with the help deformometr D-2 and comparison of this data with the theoretical decision K.E. Egorova for the linearly-deformed semispace and experiences of similar researches executed in MISI by U.I. Harin and A.L. Krizanovski are presented in the article.


Область наук:
  • Будівництво та архітектура
  • Рік видавництва: 2010
    Журнал: Известия вищих навчальних закладів. Північно-Кавказький регіон. Технічні науки

    Наукова стаття на тему 'Аналіз і порівняння результатів експериментальних досліджень деформацій і переміщень з теоретичним рішенням і дослідами інших авторів'

    Текст наукової роботи на тему «Аналіз і порівняння результатів експериментальних досліджень деформацій і переміщень з теоретичним рішенням і дослідами інших авторів»

    ?УДК 624.131. 524

    АНАЛІЗ І ПОРІВНЯННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ Деформації І ПЕРЕМІЩЕНЬ З теоретичного вирішення і досвід інших АВТОРІВ

    © 2010 г. Ю.В. Галаш

    Південно-Російський державний технічний університет (Новочеркаський політехнічний інститут)

    South-Russian State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute)

    Представлені результати експериментально отриманих деформацій в піщаному підставі круглого штампа за допомогою деформометров Д-2 і порівняння цих даних з теоретичним рішенням К.Є. Єгорова для лінійно-деформованого півпростору і дослідами аналогічних досліджень, виконаних в МІСД Ю.І. Харіним і А.Л. Крижанівським.

    Ключові слова: деформація ґрунтів; грунти і підстава; ізолінії деформацій і переміщень.

    The results of experimentally received deformations in the sandy basis of a round stamp with the help de-formometr D-2 and comparison of this data with the theoretical decision K.E. Egorova for the linearly-deformed semispace and experiences of similar researches executed in MISI by U.I. Harin and A.L. Krizanovski are presented in the article.

    Keywords: influence of structural durability grounds on size of depth of compressed thickness and to a basis deposit.

    Метою роботи стало порівняння експериментальних значень деформацій і переміщень в піщаному підставі з розрахунковими, отриманими за рішенням К.Є. Єгорова для лінійно-деформованого півпростору, і дослідами інших авторів.

    Для можливості порівняння використовувалися узагальнені експериментальні результати ег при середньому тиску під штампом в межах розрахункового R = 0,415 МПа, отриманого за методикою СНиП 2.02.01-83. У цих межах нами виділено 4 ступеня навантажування: 0,265 R; 0,53 Я; 0,795 R і 1,06 R .

    За експериментальними значеннями деформацій на кожному ступені навантажування будувалися епюри е zj = f (2) по осі симетрії і вертикальним циліндричних поверхнях з радіусами 0,5Д, Д, 1,5Д (де Д - діаметр штампа). Очевидно, що вертикальне переміщення будь-якої точки цих поверхонь визначається з виразу:

    Wzj = Iе zA

    (1)

    де i - номер точки; ] - ступінь навантажуючи-ня.

    Епюра е2] - = f (2) при 2 ^ да апроксимувати лінійно до нульового значення на глибині 2 = 3,5Д, що цілком обгрунтовано результатами експериментів.

    (

    R3

    Інтеграл (1) підраховується чисельно за методом Сімпсона:

    b h

    J f (z) dz = - [e "+ 4? I + 2s2 + + 2s4 + ... + 4s2n_i + e2n];

    3

    2nb = b - a,

    де h - довжина одного з відрізків, на які розбитий ділянку інтегрування, який дублювався графічно за допомогою планіметрії. Розбіжності при цьому не перевищували 5%, що цілком допустимо для наближених методів інтегрування.

    Отримані значення переміщень порівнювалися зі значеннями, розрахованими за формулою К.Є. Єгорова [1] для круглого жорсткого штампа на пружній основі

    Wzt =

    P 1 + V

    2% R E

    R

    + 2 (1 - v) arctg

    (2)

    2 V 2

    Експериментальні значення вертикальних деформацій порівнювалися зі значеннями е2Т, підрахованими за формулою (3), отриманої шляхом диференціювання (2) по глибині 2:

    = (Wzt)

    P (1 + V)

    2nR 2 E

    У2

    41B

    zr R

    2

    z

    >

    z

    , + - II 4B + 241 + 2 l) 3 R 'R

    R

    (AB + 2) + 2 (1 - v) AB

    yflAB (AB + 2) 41B

    (3)

    r

    1

    е

    z

    де для стислості введені позначення:

    A-

    -1 + (- Y + 1

    R

    R

    - 4 | R

    д A-Т + {- Т-1 + JA.

    R

    R

    Модуль деформації E отриманий за методикою ГОСТ 12374-77 90 з формули

    ? -(1 - V2) "Д f.

    де w = 0,79 = const; v - коефіцієнт поперечної деформації, певний для піску підстави лабораторним шляхом, рівний 0,249; Д - діаметр штампа, рівний 28,0 см; AP - приріст середнього тиску під штампом; AS - приріст стабілізованою опади при відповідному AP;

    E = 207,5 кг / см2 = 20,75 МПа.

    На рис. 1 і 2 представлені ізолінії вертикальних відносних деформацій, отриманих експериментально і теоретично.

    Мал. 1 Зіставлення результатів вимірювань вертикальних деформацій з розрахунком деформацій по теорії пружності при навантаженнях а ср = 0,265R і а ср = 0,53R

    Мал. 2 Зіставлення результатів вимірювань вертикальних деформацій з розрахунком деформацій по теорії пружності при навантаженнях АСР = 0,795R і АСР = 1,06R

    Картина изолиний г 2, отриманих експериментально, відрізняється від картини изолиний г г, розрахованих теоретично.

    Однак неважко помітити їх якісне подібність: наявність двох зон деформованого стану з деформаціями стиснення і розтягування. Безпосередньо під штампом спостерігаються деформації стиснення, а за межами - розтягування. Це характерно для теоретичної і експериментальної картин. Спільним є наявність полюсів максимальних деформацій стиснення і розтягування, причому полюса стиснення спостерігаються під краєм і по осі штампа, а полюса розтягування за межами штампа. Ізолінії нульових деформацій беруть свій початок від краю штампа, і мають кривизну одного знака. У кількісному відношенні можна відзначити те, що в обох випадках максимальна деформація стиснення значно більше максимальної деформації розтягування. Якісною відмінністю є розбіжність в розташуванні полюсів максимальної деформації стиснення і розтягування. Полюси в експерименті знаходяться приблизно на 0,4 Д нижче теоретичних, але з ростом навантаження полюс максимальних деформацій стиснення під краєм штампа повільно зміщується вгору і при тиску, близькому до Я, наближається до теоретичного (природно,

    2

    теоретичні полюси з ростом навантаження не змінюють свого положення). Ізолінії нульових вертикальних деформацій по теоретичного вирішення проходять набагато положе до горизонтальної поверхні (приблизно під кутом 30 °), на відміну від експериментально отриманих, які поблизу штампа мають нахил такого ж порядку, а далі різко, майже вертикально, йдуть вниз. Крім того, в експерименті спостерігається друга гілка лінії нульових вертикальних деформацій, що має хвилеподібний контур, що проходить уздовж рівня підошви штампа.

    У кількісному відношенні теоретичні деформації мають яскраво виражені екстремуми на полюсах і значний градієнт зменшення поблизу полюсів. У міру віддалення від них градієнт різко зменшується, і деформації плавно зменшуються в нескінченність. Експериментальні деформації е2е розподіляються більш рівномірно і зменшуються з меншим градієнтом, що пояснюється високою розподільною здатністю підстави.

    Для оцінки точності показань деформометров конструкції НПІ вироблено порівняння величин осад штампа, отриманих різними способами. Інтегральні значення осад, отримані за допомогою деформометров, порівнювалися з теоретичними значеннями і з дійсними, отриманими за прогиномірами.

    У табл. 1 дані значення осад (переміщень), отриманих вищевказаними способами в інтервалі тисків від 0,53 Я до 1,06 Я для точки в основі штампа по осі симетрії (г = 0, 2 = 0).

    З табл. 1 видно, що при малих навантаженнях (0,53 Я) осаду, отримана експериментально за допомогою деформометров, дещо занижена ( «14%) в порівнянні з дійсною, отриманої по проги-Бомер, і в той же час теоретична осаду відрізняється від дійсної приблизно на 70%. З ростом навантаження розбіжність значень зменшується, і при середньому тиску, рівному Я, спостерігається практичне збіг дійсної опади з осадкою, отриманої за допомогою деформометров.

    Таблиця 1

    Середня осаду і відхилення точки в підставі

    штампа по осі симетрії

    середнє Дані

    тиск теоретичні деформометров прогиномірів

    0,53 R 0,3114 173,0 0,154 85,6 0,18 100

    0,795 R 0,4672 143,0 0,3113 95,7 0,325 100

    1,06 R 0,623 130,0 0,483 100,1 0,480 100

    Примітка. Тут і в табл. 2 над рисою - переміщення в см, під рискою - відхилення в%.

    У табл. 2 наведені значення вертикальних переміщень для точки під краєм штампа (г = 0,5 Д; 2 = 0). Теоретичне рішення в цій точці визначити неможливо, так як вираз (3) для точки під краєм

    штампа звертається в нескінченність. Тому в табл. 2 наведені результати, отримані за допомогою деформометров і прогиномірів.

    Таблиця 2

    Вертикальні переміщення точки під краєм штампа

    середнє Дані

    тиск деформометров прогиномірів

    0,53 R 0,3287 182,6 0,18 100,0

    0,795 R 0,504 155,1 0,325 100,0

    1,06 R 0,6725 140,1 0,480 100,0

    Значення осад, отриманих експериментально за допомогою деформометров, перевищують дійсні опади. Це можна пояснити тим, що з-за деформацій зсуву деформометри, встановлені вертикально в створі під краєм штампа (г = 0,5 Д; 2 = 0,25 - 1,5 Д), виходять з вертикального положення, орієнтуючись у напрямку найбільшої головною деформації. Тому інтегральна оцінка показань деформометров для цього створу виходить завищеною. Незважаючи на це, картина розподілу експериментальних вертикальних деформацій, отримана за допомогою дистанційних деформометров, більш достовірна, ніж теоретична. Вона враховує розподільну здатність середовища підстави і має якісне подібність з теоретичним рішенням. Для отримання більш точної картини розподілу деформацій необхідно вимірювати і враховувати деформації зсуву.

    На рис. 3 і 4 представлений характер розподілу вертикальних і горизонтальних зсувів підстави, отриманих в дослідах [2, 3] Ю.І. Харіна, А.Л. Кри-жановского (рис. 3) і ЮРГТУ (НПІ) (рис. 4).

    Неважко помітити, що обидва графіка мають загальний характер. Графіки горизонтальних зсувів і (ліві частини графіків) практично збігаються, за винятком нульовий ізолінії зсувів. За нашими дослідам ця лінія проходить крутіше і спостерігається полюс горизонтальних зсувів, спрямованих до штампу. Такого явного полюса в дослідах МІСД не спостерігається, хоча він є і знаходиться приблизно в рівні підошви фундаменту. Полюса горизонтальних зсувів, спрямовані від осі симетрії, однаково добре простежуються на обох графіках, що відповідає і положенням, викладеним в статті Ю.К. Зарецького [4]. Однак за нашими дослідам цей полюс знаходиться на глибині, приблизно рівній 0,5Д, а у Ю.І. Харіна і А.Л. Крижанівського «1,0 в. Ця глибина, мабуть, залежить від загальної товщини стискається шару і щільності ґрунту.

    Порівнюючи вертикальні зміщення V (праві частини графіків) також необхідно звернути увагу на наявність изолиний нульових зсувів на відстані приблизно 1,0 Д штампа від осі симетрії, що проходить майже вертикально в наших дослідах. за-

    добная лінія, звичайно, повинна бути і на графіках МІСД, але вона, мабуть, проходить трохи далі і на малюнку не показана.

    Мал. 3 Ізолінії вертикальних і горизонтальних переміщень в піщаному підставі смугового штампа по дослідам Ю.І. Харіна і А.Л. Крижанівського (МІСД)

    Мал. 4. Ізолінії вертикальних і горизонтальних переміщень в піщаному підставі круглого жорсткого штампа з дослідів автора (ЮРГТУ (НПІ))

    За ізоліній нульових вертикальних зсувів повинен бути полюс максимальних вертикальних зсувів, спрямованих вгору (і він у нас спостерігається), внаслідок чого і відбувається випор грунту. Цей полюс знаходиться приблизно в рівні підошви

    штампа на відстані близько 0,75 Д від осі симетрії. Причому по абсолютній величині ці зсуви в два рази більше зсувів, які спостерігаються під підошвою штампа. Характер розподілу вертикальних і горизонтальних зсувів у всьому діапазоні навантажень залишається незмінним.

    Найбільш деформируемой зоною слід вважати глибину від 0,5 до 1,0 Д штампа і в сторони від краю штампа - до 1,0 Д. Глибина стисливої ​​товщі приблизно дорівнює 3,0 Д штампа, а в піщаному підставі жорсткого шорсткого штампа спостерігаються два особливих стану піщаного ґрунту: а) сильне ущільнення, де р = 18,10 кН / м3 і б) сильне разуплотнение р = 15,56 кН / м3, чого практично неможливо досягти штучним шляхом.

    література

    1. Єгоров К.Є. Розподіл напружень і переміщень в підставі круглого жорсткого фундаменту // Питання розрахунку основ і фундаментів. № 9. М .; Л., 1938.

    2. Крижанівський А.Л., Харін Ю.І. Деформований стан основи при зростаючому навантаженні на штамп // Проектування та оптимізація конструкцій інженерних споруд. Рига, 1980.

    3. Галаш Ю.В. Про формування полюсів деформацій в масиві піщаної основи // Изв. вузів. Сев.-Кавк. регіон. Техн. науки 2008. Спецвипуск. С. 49 - 52.

    4. 3арецкій ЮЖ., Орєхов Б.Б. Напружено-деформований стан грунтів основи під дією жорсткого стрічкового фундаменту // Підстави, фундаменти і механіка грунтів. Вип. 6. М., 1983. С. 21 - 24.

    5. Мурзенко Ю.Н. Експериментальні дослідження напружено-деформованого стану незв'язаного підстави під жорсткими фундаментами // Підстави, фундаменти і механіка грунтів. Вип. 2. М., 1967. С. 18 - 20.

    6. Мурзенко Ю.М., Галаш Ю.В., Диба В.П. Експериментальні дослідження тензора деформацій і тензора напружень по осі круглого штампа на піщаному підставі. Дослідження напружено-деформованого стану основ і фундаментів / НПІ. Новочеркаськ, 1977. С. 23 - 27.

    Надійшла до редакції 7 липня 2010 р.

    Галаш Юрій Вікторович - канд. техн. наук, доцент, кафедра «Промислове та цивільне будівництво, геотехніка і фундаментобудуванню», Південно-Російський державний технічний університет (Новочеркаський політехнічний інститут).

    Galashev Yuriy Viktorovich - Candidate of Technical Sciences, assistant professor, department «Civil and Industrial Engineer Geotechnological and Foundation Engineering», South-Russian State Technical University (Novocherkassk Polytechnic Institute) ._


    Ключові слова: деформація грунтів / грунти і підстава / ізолінії деформацій і переміщень / influence of structural durability grounds on size of depth of compressed thickness and to a basis deposit

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити