Расчет массивной подпорной стены

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА

1. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ НА ПОДПОРНУЮ СТЕНУ ОТ ГРУНТА И ОТ НАГРУЗКИ НА ПОВЕРХНОСТИ

2. ГРАФИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОГО ДАВЛЕНИЯ НА ПОДПОРНУЮ СТЕНУ ОТ ГРУНТА И ОТ НАГРУЗКИ НА ПОВЕРХНОСТИ

3. СРАВНЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ МАКСИМАЛЬНЫХ ДАВЛЕНИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ АНАЛИТИЧЕСКИ И ГРАФИЧЕСКИ И ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ

4. РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ ПО ПЕРВОЙ ГРУППЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ

4.1 РАСЧЕТ НА СДВИГ ПО ПОДОШВЕ

4.2 РАСЧЕТ ГРУНТОВОГО ОСНОВАНИЯ ПОД ПОДОШВОЙ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ ПО НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ

5. РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ ПО ВТОРОЙ ГРУППЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ

5.1 РАСЧЕТ ГРУНТОВОГО ОСНОВАНИЯ ПОД ПОДОШВОЙ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ ПО ДЕФОРМАЦИЯМ

5.2 ОЦЕНКА ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЕ

ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА

Грунт основания - суглинок мягкопластичной консистенции с коэффициентом пористости равным 0,95, маловлажный, т.к.

коэффициент пористости грунта ;

число пластичности ;

показатель текучести

Цель расчета - дать заключение о пригодности данной подпорной стены в принятых ниже грунтовых условиях.

Исходные данные:

Данные для расчета Таблица1

Ц.В.	№1	q, кН/м	H, м	b, м	, град.	, град.	Тип грунта	№ столбца
2	2	15	5,5	3	5	5	4	4

с=0,2b , d=0,2H , h=0,3H , a>0,5 м

Показатели:

, , , , ,

, , , , c=31 МПа.

- расчетные характеристики по первой группе предельных состояний

- расчетные характеристики грунта по второй группе

- расчетные характеристики грунта засыпки (засыпка из того же грунта, но нарушенной структуры) при расчете по первой группе:

, ,

- расчетные характеристики грунта засыпки при расчете по второй группе: , ,

- угол наклона внутренней грани стены к вертикали ?=10?

- угол наклона поверхности грунта насыпки к горизонту ?=0?

- угол трения грунта на контакте со стеной ?=?1=19,13?

- угол наклона плоскости призмы обрушения к вертикали

.

- длина стены в продольном направлении, принятая при расчете l=1 п.м.

- материал стены - бетон

1. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ НА ПОДПОРНУЮ СТЕНУ ОТ ГРУНТА И ОТ НАГРУЗКИ НА ПОВЕРХНОСТИ

Вес грунта над передней консолью стены при (при длине стены l=1 п.м.)

Общий вес грунта

Общий расчетный вес грунта с учетом коэффициента надежности по нагрузке

Определим собственный вес бетонной стены

Вес стены:

Общий расчетный вес грунта с учетом коэффициента надежности по нагрузке

Горизонтальная и вертикальная составляющие активного давления связного грунта на глубине z от поверхности засыпки определяются по формулам:



Коэффициент К определяется по формуле

=

Расчетные горизонтальная max и вертикальная max активного давления грунта определяются по формулам:

max

Равнодействующие горизонтального и вертикального активного грунта определяются по формулам:

,

где

,

.

приложены в центре тяжести заштрихованных эпюр и (см. ПРИЛОЖЕНИЕ А).

Расчетные горизонтальная и вертикальная max составляющие активного давления грунта от нагрузки q определяются по формулам c учетом :

,

.

Равнодействующие горизонтального и вертикального давлений на поверхности определяются по формулам:

,

.

и приложены посередине высоты стены.

2. ГРАФИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОГО ДАВЛЕНИЯ НА ПОДПОРНУЮ СТЕНУ ОТ ГРУНТА И ОТ НАГРУЗКИ НА ПОВЕРХНОСТИ

Вес призмы грунта для произвольного угла наклона плоскости призмы обрушения к горизонту при , H=5,5 м, , , определяется по формуле:

Равнодействующая нагрузки на поверхности определяется по формуле

Величина активного давления

Составим таблицу для определения в зависимости от угла - наклона плоскости призмы обрушения, для промежутка .

Расчет активного давления грунта графическим методом Таблица 2

,	,	,	,	,
25	539,10	191,44	730,54	152,09
30	443,28	157,41	600,69	174,35
35	372,68	132,34	505,02	187,00
40	317,76	112,84	430,60	193,58
45	273,21	97,02	370,23	195,97
50	235,83	83,75	319,57	195,19
55	203,56	72,29	275,85	191,81
60	175,02	62,15	237,17	186,06
65	149,22	52,99	202,21	177,98
70	125,45	44,55	169,99	167,39
75	103,14	36,63	139,76	153,92
80	81,85	29,07	110,92	136,91
85	61,21	21,74	82,95	115,31
90	40,89	14,52	55,41	87,43

Из таблицы видно, что максимальное активное значение имеет место при .

Горизонтальная составляющая максимального активного давления

.

Вертикальная составляющая:

.

3. СРАВНЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ МАКСИМАЛЬНЫХ ДАВЛЕНИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ АНАЛИТИЧЕСКИ И ГРАФИЧЕСКИ И ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ

Сравним значение с суммарным значением (без учета сцепления) и , подсчитанными аналитически.

(без учета сцепления)

,

.

Тогда .

Графическое значение больше на 16,5% аналитического значения .

Подсчитанные графически значения активного давления получены без учета сил сцепления грунта.

.

Равнодействующая этого давления от сил сцепления:

Тогда графическое значение горизонтальной составляющей максимального активного давления с учетом сил сцепления грунта:

Аналитическое значение той же составляющей:

Т.к. , дальнейшие расчеты производим на основе результатов аналитического расчета, как более опасного.

4. РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ ПО ПЕРВОЙ ГРУППЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ

4.1 РАСЧЕТ НА СДВИГ ПО ПОДОШВЕ

Расчет производим по трем возможным вариантам положения плоскости сдвига при следующих значениях углов:

, ,

Необходимо выполнение условия:

а) Расчет на сдвиг при угле наклона плоскости сдвига к горизонту

Расчетное горизонтальное пассивное давление грунта на глубине , определяем с учетом (для упрощения и в запас прочности примем с=0 и ?=0).

, где

Равнодействующая пассивного давления

.

приложена в центре тяжести площади заштрихованной эпюры . Сумма проекций всех расчетных сил на вертикальную ось:

Угол наклона стены к горизонту . Под подошвой стены находится грунт ненарушенной структуры, для которого и .

Сумма расчетных удерживающих сил:

Проверяем условие при и

Условие выполняется.

б) Расчет на сдвиг при угле наклона плоскости сдвига к горизонту

Расчетное горизонтальное пассивное давление грунта на глубине , определяем с учетом . Учтем, что на глубине находится грунт не нарушенной структуры, для которого

,

где ,

.

 приложена в центре тяжести площади заштрихованной эпюры . Угол наклона стены к горизонту

Сумма расчетных удерживающих сил:

где

.

Проверяем условие при и

Условие выполняется.

в) Расчет на сдвиг при угле наклона плоскости сдвига к горизонту Расчетное горизонтальное пассивное давление грунта на глубине , определяем с учетом . Учтем, что на глубине находится грунт не нарушенной структуры, для которого

,

где .

.

приложена в центре тяжести площади заштрихованной эпюры . Сумма расчетных удерживающих сил:



где .

Проверяем условие при и

Условие не выполняется.

4.2 РАСЧЕТ ГРУНТОВОГО ОСНОВАНИЯ ПОД ПОДОШВОЙ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ ПО НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ

Расчет производим исходя из условия

.

Сумма вертикальных расчетных сил

.

Сумма проекций всех расчетных сил на горизонтальную ось при по формуле:

.

Расчетное значение весов грунта с учетом коэффициента надежности по нагрузке . Сумма моментов всех расчетных вертикальных сил относительно продольной оси, проходящей через центр тяжести подошвы стены, по формуле:



Сумма моментов всех расчетных горизонтальных сил относительно продольной оси:

Общий суммарный момент всех расчетных сил по формуле:

Величина эксцентриситета приложения равнодействующей всех сил относительно центра тяжести подошвы по формуле:

Приведенная ширина подошвы:

Угол наклона равнодействующей к вертикали:

Проверяем условие:

.

Условие выполняется, поэтому можно использовать для вычисления вертикальной составляющей силы предельного сопротивления грунта формулу (при ):

По таблице 7 СНИП [1] , интерполируя, находим коэффициенты

, , .

Для ленточных фундаментов и подпорных стен коэффициенты формы подошвы можно принять , тогда:

Проверяем условие при и

.

Условие выполняется, устойчивость основания обеспечена.

5. РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ ПО ВТОРОЙ ГРУППЕ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ

5.1 РАСЧЕТ ГРУНТОВОГО ОСНОВАНИЯ ПОД ПОДОШВОЙ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ ПО ДЕФОРМАЦИЯМ

При расчетах по второй группе предельных состояний коэффициент надежности по нагрузке .

Для внецентренно нагруженных подпорных стен расчет по деформациям основания можно не выполнять.

, ,

Расчетное сопротивление грунта определяется по формуле:

,

где принимаем глубине заглубления подошвы со стороны лицевой грани стены, а , т.к. ширина подошвы стены , , т.к. ширина подвала

По таблице 3 [1] находим

, , .

По таблице 4 [1] при угле внутреннего трения находим

, , .

Учитывая, что , .

.

Для вычисления давления под подошвой стены предварительно необходимо определить составляющие давления грунта на стену при характеристиках грунта для расчета по второй группе:

, .

Коэффициент активного давления грунта при , , .

Коэффициент находим по формуле:

Значения и находим по формулам:

,

.

тогда .

,

,

.

и - приложены в центре тяжести заштрихованных эпюр и .

,

.

Равнодействующие горизонтального и вертикального давлений на поверхности определяются по формулам:

,

.

и приложены посередине высоты стены.

При значении :

,

.

.

приложена в центре тяжести площади заштрихованной эпюры .

Вес грунта, действующий на стену, при и

, , .

Общий вес грунта и общий вес стены:=, .

Сумма проекций всех расчетных сил на вертикальную ось:

Сумма моментов всех расчетных вертикальных сил относительно продольной оси, проходящей через центр тяжести подошвы стены, по формуле:

Сумма моментов всех расчетных горизонтальных сил относительно продольной оси:

Общий суммарный момент всех расчетных сил по формуле:

При ширине подошвы b = 3 м и погонной длине стены l = 1 м площадь подошвы стены:

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

Давление под подошвой стены:

Проверка условия:

- верно

- верно

Условие выполняется с запасом.

5.2 ОЦЕНКА ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

Стена будет работать не надежно, т.к. условия данного расчета выполняются с малым коэффициентом запаса. При самом благоприятном случае () при расчет на сдвиг по подошве коэффициент запаса 1,26.

При расчетах по несущей способности и по второму предельному состоянию коэффициент запаса равен 1,1.

Необходимо увеличить ширину стены, так, чтобы коэффициент запаса в самом неблагоприятном случае составлял 1,15-1,2.

Для обеспечения надежной работы стены необходимо:

Для уменьшения активного давления :

устройство анкеров, разгрузочной плиты и разгрузочных площадок, изменение наклонной тыльной грани стены.

Для увеличения пассивного давления :

устройство зуба под подошвой и изменение наклона подошвы.

Для снижения давления на основание:

уширение подошвы и удлинение внутренней консоли стены.

Для увеличения силы трения под подошвой и сил сопротивления сдвигу и опрокидыванию:

удлинение внутренней консоли для увеличения действующего на неё веса грунта, устройство песчаной, гравийной или щебенистой подушки под подошвой, устройство сплошной шпунтовой стены со стороны свободной грани стены.

Для обеспечения всех видов устойчивости стены:

устройство свайного основания.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

грунт стена подпорный

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

2. ГОСТ 25100-90. Грунты и классификация.

3. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений - М.:Госстрой, 1985.

4. СНиП 2.02.07-86. Нагрузки и воздействия - М.:Госстрой, 1985.

Приложение

Размещено на Allbest.ru