Расчет подпорной стенки

Расчет подпорной стенки

Расчёт подпорной стенки

1.      
Расчет подпорной стены

1.1 Исходные данные

Таблица 1. Исходные данные

Таблица 2. Физико-механические свойства И.Г.Э.

Плотность сухого грунта  и коэффициент пористости e [4]:

По данным из табл. 2 известно, что грунт песчаный средней крупности.

Самоуплотнение грунта произойдет через 2-5 лет.

Рис. 1. Схема подпорной стены

1.2 Сбор нагрузок

Подпорные стены представляют собой конструкции, удерживающие от обрушения находящийся за ними массив грунта (Рис. 2) и воспринимающие расположенные на его поверхности нагрузки (Рис. 1).

Действие на подпорную стену оказывают нагрузки от:

·        грунта - засыпки (нарушенной структуры), рис. 2, а;

·        грунта - основания (ненарушенной структуры), рис. 2, б.

Рис. 2. Силы, действующие на подпорную стену со стороны грунта засыпки

1.2.1 Аналитическое определение активного давления грунта на ПС

На подпорную стену действует давление грунта нарушенного сложения, характеристики которого определяются через соответствующие характеристики грунта ненарушенного сложения следующими соотношениями:

Таблица 3. Нормативные и расчетные характеристики грунта

II предельное состояние           =

-

В дальнейшем все расчёты подпорной стены выполняются при её длине равной 1 погонный метр.

Угол трения грунта на контакте со стеной δ = 0

Материал стены - бетон с

→ случай частный

Определение активного давления на подпорную стену несвязного грунта нарушенного сложения

Расчет активного давления несвязного грунта нарушенного сложения [8]:

Рис. 3. К определению активного давления на подпорную стену несвязного грунта нарушенного сложения

Определение активного давления на подпорную стену от равномерно-распределенной нагрузки на поверхности грунта нарушенного сложения

Расчет активного давления от равномерно-распределенной нагрузки [8]:

Рис. 4. К определению активного давления на подпорную стену от равномерно-распределенной нагрузки на поверхности грунта нарушенного сложения

1.2.2 Аналитическое определение пассивного давления грунта на
подпорную стену

Определим пассивное давление несвязного грунта [8]:

При расчете величин  и  основным слагаемым является высота меньшей части засыпки h, которая принимается 1,5 м и 0 м соответственно.

Рассчитаем вертикальные нагрузки от грунта и подпорной стены:

 (по несущей способности)

 (при работе на сдвиг)

Расчет по первой группе предельных состояний (по несущей способности) грунта ненарушенного состояния.

Из формулы (15) получаем:

Вертикальные нагрузки от подпорной стены вычисляем по формуле (13):

Вертикальные нагрузки от грунта вычисляем по формуле (14):

Горизонтальные  и вертикальные  нагрузки вычисляются по формулам:

Расчет по несущей способности приводится по следующему условию [1]:

Для подпорной стены выражение (22) приобретает вид:

 =1,1 (так как сооружение прнадлежит к III классу надежности по назначению [1]);

 =1,0 (для песков, кроме пылеватых [1]).

Вертикальная составляющая силы предельного сопротивления вычисляется [1]:

В нашем случае формула (24) приобретает вид:

Определение значения  можно выполнять, если соблюдается условие [1]:

Угол наклона к вертикали d равнодействующей внешней нагрузки на основание определяется из условия:

Условие выполняется, значит, расчет подпорной стены производится только по несущей способности, а расчет на сдвиг производить не нужно.

Ширина фундаментавычисляется по формуле [1]:

Вычислим сумму моментов всех вертикальных и горизонтальных сил относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы [1]:

Расчет момента по вертикальной оси:

Коэффициенты несущей способности  определеляются в зависимости от расчетного значения угла трения  и угла наклона вертикали  (табл. 7 [1]). Примем ,

, примем  (п. 2.62 [1])

Коэффициенты формы фундамента, определяемые по формулам [1]:

Вертикальная составляющая силы предельного сопротивления:

Неравенство (23) оснований по несущей способности выполняется с запасом, поэтому обеспечение прочности и устойчивости оснований, а также недопущение сдвига фундамента по подошве и его опрокидывания осуществляется.

2. Расчет фундамента мелкого заложения по второй группе предельных состояний

.1 Исходные данные

Таблица 4. Исходные данные

Таблица 5. Физико-механические свойства И.Г.Э.

Показатель текучести  и число пластичности  [5]:

 - песок средней крупности (см. таблицу 2)

2.2 Определение глубины заложения фундамента

Схема заложения фундамента

Нормативная глубина сезонного промерзания [1]:

 = 0,30 (п. 2.27 [1])

Расчетная глубина сезонного промерзания [1]:

 = 1,1 (табл. 1 [1])

Глубина заложения фундамента [1]:

Глубина заложения фундамента должна быть ниже расчетной глубины промерзания грунта:

2.3 Расчетное давление грунта

При расчете деформаций основания, среднее давление под подошвой фундамента Р не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R [1]:

Для нашей подпорной стены формула (41) приобретает вид:

 = 1,4 (табл. 3 [1])

 = 1,0 (табл. 3 [1])

1,0 (при b < 10 м)

 (при определении прочностных характеристики грунта испытаниями)

 (табл. 4 [1])= 3,9 м

2.4 Расчет фундамента по деформациям

Среднее давление под подошвой фундамента определяется по формуле [1]:

Собственный вес фундамента:

Таким образом, из (43) и (44) получаем:

Максимальное и минимальное давление под подошвой фундамента [1]:

Момент сопротивления площади подошвы относительно продольной оси, проходящей через центр тяжести подошвы вычисляется по формуле:

Максимальное и минимальное давление равно:

Согласно п. 2.56 СНиП [1] расчет деформаций основания допускается не выполнять, если ограничить давление под подошвой. Для внецентренно нагруженных подпорных стен устанавливается следующие ограничения давления под подошвой:

Из экономических соображений должно соблюдаться неравенство:

Чем меньше процентное отношение среднего давления под подошвой фундамента Р и расчетного сопротивления грунта основания R, тем экономичнее подобраны характеристики фундамента.

Библиографический список

подпорный фундамент глубина давление

1. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. - М.: Госстрой России, 2002. - 62 с.

. СНиП 2.09.03-85. Сооружения промышленных предприятий. - М.: Госстрой России, 2000.

. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты. - М.: Стройиздат, 1995.

. СНиП 25100-95. Грунты. Классификация. - М.: МНТКС, 1995.

. Проектирование подпорных стен и стен подвалов/ ЦНИИ промзданий и сооружений - М.: Стройиздат, 1990.

. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84). - М.: Госстрой СССР, 1984.

. Трегулов Г.В. Расчет подпорных стен: Учебное пособие для самостоятельной работы. - Челябинск: Издательство ЮУрГУ, 2002. - 45 с.

. Сорочан Е.А., Трофименков Ю.Г. Основания, фундаменты и подземные сооружения: Справочник проектировщика - Курган: Интеграл, 2007 г.

. Ухов Г.В. Механика грунтов, основания и фундаменты: учебное пособие для строительных спец. вузов / С.Б. Ухов, В.В. Семенов - М.: Высш.школа, 2007. - 566 с.

. СТО ЮУрГУ 04-2008 Стандарт организации. Курсовое и дипломное проектирование. Общие требования к содержанию и оформлению / составители: Т.И. Парубочая, Н.В. Сырейщикова, В.И. Гузеев, Л.В. Винокурова. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2008. - 56 с.