Проверка на устойчивость подпорной стены против сдвига

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального

образования

«Томский Государственный Архитектурно-строительный университет»

(ГОУ ВПО ТГАСУ)

Контрольная работа

«Проверка на устойчивость подпорной стены против сдвига»

«Определение размеров струенаправляющей дамбы для защиты набережной от размыва»

Вариант №3.

Выполнил: студент ЗФ ИЗОС гр. 791-003

М.Ю. Васичкина

Томск 2014

Содержание

Контрольная работа №1 Проверка на устойчивость подпорной стены против сдвига

1.1 Исходные данные и общие требования для выполнения контрольной работы

1.2 Оценка физико-механических свойств грунтов

1.3 Расчет устойчивости подпорной стены против сдвига

Контрольная работа №3 Определение размеров струенаправляющей дамбы для защиты набережной от размыва

3.1 Исходные данные и общие требования для выполнения контрольной работы

3.2 Расчет струенаправляющих дамб

Список литературы

Контрольная работа №1 Проверка на устойчивость подпорной стены против сдвига

Цель контрольной работы № 1 -- оценить устойчивость подпорной стены против глубокого сдвига графоаналитическим способом, предполагая, что сдвиг сооружения вместе с грунтом может произойти по круглоцилиндрической поверхности скольжения.

1.1 Исходные данные и общие требования для выполнения контрольной работы

Исходными данными для выполнения работы являются два вида грунтов (естественного залегания и засыпки) и конструкция железобетонной монолитной подпорной стены (Таблица 1).

Таблица 1

Грунт естественного залегания и грунт засыпки

Назначение слоя	Вид грунта	Н,м	УГВ, м	с, г/см3	сs г/см3	W, %/100	Wp, %/100	WL, %/100
Естественного залегания	Супесь	-	-0,5	2,07	2,70	0,17	0,12	0,19
Засыпки	Суглинок	11,0	-	1,95	2,71	0,23	0,18	0,29

Необходимо определить физико- механические свойства грунтов: естественного залегания и засыпки. Результаты оценки свойств грунтов необходимо представить в табличной форме.

Для проверки устойчивости подпорной стены против сдвига необходимо начертить расчётную схему в масштабе на миллиметровой бумаге А3. Масштабы горизонтальный и вертикальный принимаются одинаковыми 1:100--1:200 в зависимости от размеров сооружения.

Расчеты по оценки устойчивости подпорной стенки представить в форме пояснительной записки.

1.2 Оценка физико-механических свойств грунтов

Для оценки устойчивости подпорной стены на стадии ее эксплуатации необходимо определить основные физико- механические свойства грунтов как естественного залегания под фундаментом, так и засыпки, которую содержит сама стена.

Коэффициент пористости

,

где р -- плотность грунта в естественном сложении;

р_s -- плотность частиц (скелета) грунта;

W -- природная (естественная) влажность грунта.

Для грунта естественного залегания

Для грунта засыпки

Степень влажности грунта

,

где р_w, -- плотность воды- 1 г/cм³.

Для грунта естественного залегания

%

Для грунта засыпки

%

Удельный вес

г =р · 9,81, кН/м³.

Для грунта естественного залегания

г =р · 9,81= 2,07· 9,81=20,31 кН/м³

Для грунта засыпки

г =р · 9,81= 1,95· 9,81=19,13 кН/м³

Удельный вес с учетом взвешивающего действия воды

, кН/м³.

Для грунта естественного залегания

кН/м³

Для грунта засыпки

кН/м³

Показатель текучести (консистенции) для глинистых грунтов

,

где W, -- влажность на границе раскатывания;

W_L, -- влажность на границе текучести.

Для грунта естественного залегания

Для грунта засыпки

Число пластичности

J_P =W_L -W_P

Для грунта естественного залегания

J_P=0,19-0,12=0,07

Для грунта засыпки

J_P =0,29-0,18=0,11

По коэффициенту пористости характеризуется вид песчаного грунта и его плотность скольжения. Чем меньше коэффициент пористости e, тем меньше будет деформироваться грунт под нагрузкой.

В соответствии с полученными данными:

Грунт естественного залегания - супесь

грунт засыпки - суглинок

Увеличение влажности S для глинистых грунтов и пылеватых песков снижает прочность грунтов и повышает их деформативность.

По степени влажности данные в задании грунты относятся к грунтам насыщенным водой (S>0,8)

По числу пластичности и показателю консистенции:

Грунт естественного залегания - супесь - пластичные.

Грунт засыпки - суглинок - полутвердый.

Основными механическими свойствами грунтов, определяющую несущую способность оснований и фундаментов подпорных стен, являются прочностные и деформативные характеристики грунтов (угол внутреннего трения , удельное сцепление С, модуль деформации Е).

Все расчеты оснований выполняю с использованием расчетных значений характеристик грунтов ц_I, ц_II и с_I, с_II, которые определяются путем деления нормативных значений на коэффициенты надежности по грунту.

Согласно п. 2.16 СНиП [1] коэффициенты надежности по грунту принимаются:

в расчетах по несущей способности для ц_I, песчаных грунтов-- г_q = 1,1;

для ц_I, пылевато-глинистых-- г_q = 1,15;

для с_I, всех грунтов -- г_q = 1,5;

в расчетах по деформациям для ц_II, и с_II -- г_q = 1.

Определив полное название грунта и его основные физические и расчетные механические характеристики, составляем сводную таблицу оценки свойств грунтов (таблица 1.1).

Таблица 1.1

Название слоя	Мощность, м	Полное название грунта	Физические свойства	Механические свойства
			с, г/см3	сS, г/см3	е	г, кН/м3	г SB кН/м3	ц n град	ц I град	ц II град	cn кПа	cI кПа	cII кПа	Е, мПа
Грунт естеств.залегания		Супесь- плотная, насыщенная водой, пластичная	2,07	2,70	0,52	20,31	6,78	27	23,5	27	17	14,7	17	26
Грунт засыпки	11	Суглинок- плотный, насыщенный водой, полутвердый	1,95	2,71	0,39	19,13	6,56	28	24,3	28	19	16,5	19	32

1.3 Расчет устойчивости подпорной стены против сдвига

Расчет проводим графоаналитическим способом (Метод Феллениуса), предполагая, что сдвиг стенки вместе с грунтом может произойти по круглоцилиндрической поверхности скольжения.

Центры критических кривых скольжения расположены на прямой линии ВО. Откладывая от точки А расстояние, равное высоте засыпки Н, и затем в сторону засыпки 4,5Н, получаем точку В.

Для определения точки О из точек А и Е проводим линии под углами

б = 25 ° и в = 35 °. В пересечениях этих линий получаем точку О.

Так как в основании залегает прочный грунт, то опасная поверхность скольжения проходит через ребро фундамента (точку Д).

Центр кривой скольжения С располагается на пересечении с линией ВО перпендикуляра, восстановленного из середины линии АF, у которой точка F находится путем проведения линии ДF под углом щ=45, где ц--угол внутреннего трения грунта засыпки.

После определения радиуса (R= 19,6) кривой скольжения разбиваем отсеченные участки засыпки и основания на ряд отсеков шириной 3-5 м.
Вычисляем углы наклона д отрезков кривой скольжения к вертикали в пределах каждого отсека:

,

где Х -- расстояние от середины отрезка кривой скольжения (в границах отсека) до вертикального радиуса;

Y -- расстояние от линии Х до центра C;

R -- радиус кривой скольжения.

Значения sin д принимаются со знаком «минус» для расстояний Х. отмеряемых вправо от вертикального радиуса, и со знаком «плюс» -- влево.

Определяем вес Q каждого отсека на один погонный метр длины подпорной стены. Удельный вес бетона элементов подпорной стены принять 2,5 т/м3.

Нахожу составляющие веса каждого отсека:

N = Q · cos д -- нормальные силы;

Т= Q · sin д-- касательные (сдвигающие или удерживающие силы).

Результаты расчета сводим в таблицу 1.2

Таблица 1.2

№ сектора	Х	Y	sin д	cos д	Q	N	T	tg ц	c	L
1	17,8	9,6	0,908	0,489	284,26	139,0	258,1
2	12,8	15,2	0,653	0,775	876,00	678,9	572,0
3	6	18,4	0,306	0,938	1470,80	1379,6	450,0
4	2,6	19,4	0,132	0,989	1620,54	1602,7	213,9
5	2,6	19,4	-0,132	0,989	260,78	257,9	-34,4
6	7,2	18,4	-0,367	0,938	88,30	82,8	-32,4

Определяем коэффициент устойчивости:

где L --длина кривой скольжения (в каждом отсеке), ц-- угол внутреннего трения, с -- коэффициент сцепления.

Контрольная работа №3 Определение размеров струенаправляющей дамбы для защиты набережной от размыва

сдвиг дамба фундамент стена

Цель контрольной работы № З -- определить размеры струенаправляющей дамбы для защиты элементов фундамента набережной от опасных деформаций, связанных с развитием общих и местных размывов грунтов. Развитию возможных размывных процессов способствует изменение режима реки в виде русловых деформаций, таких как боковое смещение русла, меандрирование, заиливание и другие, что приводит к изменению инженерно-геологических условий на стадии эксплуатации сооружений инженерной защиты.

Струенаправляющая дамба представляет собой насыпь из песчаного грунта трапециедального очертания шириной поверху не менее 2 метров. Конец дамбы, называется головой, шире в 2 -- 2,5 раза основной части. Крутизна откосов с речной стороны 1:2, которое имеет укрепление в виде каменной наброски или бетонных плит. Крутизна откосов с пойменной стороны 1:1,5 -- укрепление легкого типа (одерновка). Крутизна откосов головы 1:3 -- укрепление каменной наброской или бетонными плитами.

3.1 Исходные данные и общие требовании для
выполнения контрольной работы

Исходными данными для выполнения контрольной работы №3 являются характеристики водотока:

Шифр - 33, В - 100 м -- ширина зеркала воды, в - 1,50-- коэффициент стеснения водного потока в зоне набережной.

В контрольной работе необходимо определить радиус закругления струенаправляющей дамбы R и координаты (х_i; у_i) двадцати двух точек для построения продольной оси дамбы. Дамба - двухсторонняя.

Поперечное сечение дамбы трапециедальной формы: ширина тела поверху 2,0 м; откосы тела имеют заложение 1:2; ширина головы поверху 4,0 м; откосы головы имеют заложение 1:3.

3.2 Расчет струенаправляющих дамб

Для регулирования водного потока применяются сплошные незатопляемые криволинейные в плане струенаправляющие дамбы, которые состоят из верховой и низовой частей.

Расчет струенаправляющих дамб заключается в определении координат (х_i; у_i) двадцати двух точек, для чего необходимо найти длину l_д дамбы и ее радиус R.

Длина дамбы l_д, определяется по формуле:

l_д =В · в,

где В -- ширина зеркала воды;

в-- коэффициент стеснения водного потока.

l_д =100· 1,50=150 м

Радиус дамбы R определяется по формуле

R = 0,5(l_д /3),

R = 0,5(150/3)= 25 м.

После нахождения радиуса дамбы R определяются координаты (х_i; у_i) продольной оси по табл. 3.3.

Построим двухстороннюю дамбу с радиусом R = 25 м.

Координаты продольной оси для построения струенаправляющей дамбы

Таблица 3.3

№ точки	х·R	у·R	№ точки	х·R	у·R
1	35,875	55,775	12	2,175	20,125
2	30,925	57,5	13	1,25	15
3	25,9	56,075	14	0,575	10,25
4	21,75	53,775	15	0,15	5,25
5	17,75	50,675	16	0,00	0,000
6	14,25	47,15	17	0,125	-4,8
7	11,325	43,3	18	0,5	-9,825
8	8,7	38,9	19	1,025	-14,8
9	6,35	34,375	20	1,55	-19,775
10	4,825	29,65	21	2,05	-24,75
11	3,35	25	22	2,575	-29,725

Список литературы

1. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. Минстрой России. М.: ГП ЦПП, 1996.

2. Катцын П.А: Методические указания к курсовой работе по проектированию фундаментов опор транспортных сооружений / Сост. П.А. Катцын. Томск: ТИСИ, 1987.24 с.

3. Катцын П.А. Проектирование и расчет опор и фундаментов автодорожных мостов: учебное пособие / П.А. Катцын, В.В. Сибер. Томск: ТПУ, 1991. 134 с.

4. Шмидт Г.Г. Малые искусственные сооружения: методические указания / Сост. Г.Г. Шмидт. Томск: ТИСИ, 1998. 28 с.

Размещено на Allbest.ru