Подпорные стены

Размещено на http://www.allbest.ru

ТИПЫ ПОДПОРНЫХ СТЕН

По конструктивному решению подпорные стены подразделяются на массивные и тонкостенные.

В массивных подпорных стенах их устойчивость на сдвиг и опрокидывание при воздействии горизонтального давления грунта обеспечивается в основном собственным весом стены.

В тонкостенных подпорных стенах их устойчивость обеспечивается собственным весом стены и весом грунта, вовлекаемого конструкцией стены в работу.

Как правило, массивные подпорные стены более материалоемкие и более трудоемкие при возведении, чем тонкостенные, и могут применяться при соответствующем, технико-экономическом обосновании (например, при возведении их из местных материалов, отсутствии сборного железобетона и т.д.).

Массивные подпорные стены отличаются друг от друга формой поперечного профиля и материалом (бетон, бутобетон и т.д.) (рис. 1).

подпорный стена грунт основание

Рис. 1. Массивные подпорные стены

а - в - монолитные; г - е - блочные

Рис. 2. Тонкостенные подпорные стены

а - уголковые консольные; б - уголковые анкерные; в - контрфорсные

Рис. 3. Сопряжение сборных лицевых и фундаментных плит

а - с помощью щелевого паза; б - с помощью петлевого стыка; 1 - лицевая плита; 2 - фундаментная плита; 3 - цементно-песчаный растворы; 4 - бетон замоноличивания

Рис. 4. Конструкция подпорной стены с использованием универсальной стеновой панели

1 - универсальная панель стеновая (УПС); 2 - монолитная часть подошвы

В промышленном и гражданском строительстве, как правило, находят применение тонкостенные подпорные стены уголкового типа, приведенные на рис. 2.

Примечание. Другие типы подпорных стен (ячеистые, шпунтовые, из оболочек и пр.) в настоящем Пособии не рассматриваются.

По способу изготовления тонкостенные подпорные стены могут быть монолитными, сборными и сборно-монолитными.

Тонкостенные консольные стены уголкового типа состоят из лицевых и фундаментных плит, жестко сопряженных между собой.

В полносборных конструкциях лицевые и фундаментные плиты выполняются из готовых элементов. В сборно-монолитных конструкциях лицевая плита сборная, а фундаментная - монолитная.

В монолитных подпорных стенах жесткость узлового сопряжения лицевых и фундаментных плит обеспечивается соответствующим расположением арматуры, а жесткость соединения в сборных подпорных стенах - устройством щелевого паза (рис. 3, а) или петлевого стыка (рис. 3,6).

Тонкостенные подпорные стены с анкерными тягами состоят из лицевых и фундаментных плит, соединенных анкерными тягами (связями), которые создают в плитах дополнительные опоры, облегчающие их работу.

Сопряжение лицевых и фундаментных плит может быть шарнирным или жестким.

Контрфорсные подпорные стены состоят из ограждающей лицевой плиты, контрфорса и фундаментной плиты. При этом грунтовая нагрузка от лицевой плиты частично или полностью передается на контрфорс.

При проектировании подпорных стен из унифицированных панелей стеновых (УПС), часть фундаментной плиты выполняется из монолитного бетона с использованием сварного соединения для верхней арматуры и стыковки внахлестку для нижней арматуры (рис. 4).

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ ГРУНТА НА ПОДПОРНЫЕ СТЕНЫ

Значения характеристик грунтов природного (ненарушенного) сложения следует устанавливать, как правило, на основе их непосредственного испытании в полевых или лабораторных условиях и статистической обработки результатов испытаний по ГОСТ 20522-75.

Значения характеристик грунтов:

нормативные - g ⁿ , j ⁿ и с ⁿ ;

для расчетов конструкций оснований по первой группе предельных состояний - g _I , j _I , и с _I ;

то же, по второй группе предельных состояний - g _II , j _II и c _II .

При отсутствии непосредственных испытаний грунта допускается принимать нормативные значения удельного сцепления с, угла внутреннего трения j и модуля деформации Е по табл. 1- 3 прил. 5 настоящего Пособия, а нормативные значения удельного веса грунта g ⁿ равными 18 кН/м³ (1,8 тс/м³).

Расчетные значения характеристик грунта ненарушенного сложения в этом случае принимаются следующими:

g _I =1,05 g ⁿ ; g _II = g ⁿ ; j _I = j ⁿ g _j ; j _II = j ⁿ ; с _I = с ⁿ /1,5; c_II = с ⁿ ,

где g _j - коэффициент надежности по грунту, принимается равным 1,1 для песчаных и 1,15 для пылевато-глинистых грунтов.

Значения характеристик грунтов засыпки ( g ў , j ў и с ў ), уплотненных согласно нормативным документам с коэффициентом уплотнения k_y не менее 0,95 от их плотности в природном сложении, допускается устанавливать по характеристикам тех же грунтов в природном залегании. Соотношения между характеристиками грунтов засыпки и грунтов природного сложения принимаются следующие:

g ў _II = 0,95 g _I ; j ў _I = 0,9 j _I ; с ў _I = 0,5с _I , но не более 7 кПа (0,7 тс/м²);

g ў _II =0,95 g _II ; j ў _II =0,9 j _II ; с ў _II =0,5 c ў _II , но не более 10 кПа (1 тс/м²).

Примечание. Для сооружений с глубиной заложения 3 м и менее предельные значения удельного сцепления грунтазасыпки с ў _I, следует принимать не более 5 кПа (0,5 тс/м²), а с ў _II не более 7 кПа (0,7 тс/м²). Для сооружений высотой менее 1,5 м с ў _I, следует принимать равным нулю.

Коэффициенты надежности по нагрузке g _I при расчете по первой группе предельных состояний должны приниматься по табл. 3, а при расчете по второй группе - равными единице.

Таблица 3

Нагрузки	Коэффициент надежности по нагрузке g I
Постоянные
Собственный вес конструкции	1,1
Вес грунта в природном залегании	1,1
Вес грунта в засыпке	1,15
Вес насыпного грунта	1,2
Вес дорожного покрытия проезжей части и тротуаров	1,5
Вес полотна, железнодорожных путей	1,3
Гидростатическое давление грунтовых вод	1,1
Временные длительные
От подвижного состава железных дорог СК	1,2
От колонн автомобилей АК	1,2
Нагрузка от оборудования, складируемого материала, равномерно распределенная нагрузка на территории	1,2
Временные кратковременные
От колесной ПК-80 и гусеничной НГ-60 нагрузки	1
От погрузчиков и каров	1,2
От колонн автомобилей АБ	1,1

Интенсивность горизонтального активного давления грунта от собственного веса Р _g , на глубине у ( рис. 5, а) следует определять по формуле

Р _g =[ g g _f h l - с (К₁ + K ₂ )] y / h , (1)

где К₁ - коэффициент, учитывающий сцепление грунта по плоскости скольжения призмы обрушения, наклоненной под углом q ₀ к вертикали; К₂ - то же, по плоскости, наклоненной под углом в к вертикали.

К ₁ =2 l cos q ₀ cos e /sin( q ₀ + e ); (2)

K ₂ = l [sin ( q ₀ - e ) cos ( q ₀ + r )/sin q ₀ cos ( r - e ) sin ( q ₀ + e )] + tg e , (3)



где e - угол наклона расчетной плоскости к вертикали; - то же, поверхности засыпки к горизонту; q ₀ - то же, плоскости скольжения к вертикали; l - коэффициент горизонтального давления грунта. При отсутствии сцепления грунта по стенеK₂ = 0.

Коэффициент горизонтального давления грунта определяется по формуле:

, (4)

где d - угол трения грунта па контакте с расчетной плоскостью (для гладкой стены d = 0, шероховатой d = 0,5 j , ступенчатой d = j ).

Значения коэффициента l приведены в прил. 2.

Рис. 5. Схема давления грунта

а - от собственного веса и давления воды; б - от сплошной равномерно распределенной нагрузки; в - от фиксированной нагрузки; г - от полосовой нагрузки

Угол наклона плоскости скольжения к вертикали q ₀ определяется по формуле

tg q ₀ = (cos - h cos j )/(sin - h sin j ), (5)

где h = cos ( e - r )/ .

При горизонтальной поверхности засыпки r = 0, вертикальной стене e =0 и отсутствии трения и сцепления со стенойd = 0, К₂ = 0 коэффициент бокового давления грунта l , коэффициент интенсивности сил сцепления К₁ и угол наклона плоскости скольжения q ₀ определяются по формулам:

(6)

При r = 0, d № 0, e № 0 значение угла наклона плоскости скольжения к вертикали q ₀ определяется из условия

tg q ₀ = (cos j - )/sin j . (7)

Интенсивность дополнительного горизонтального давления грунта, обусловленного наличием грунтовых вод Р _w , кПа, на расстоянии у _w , от верхнего уровня грунтовых вод ( рис. 5, а) определяется по формуле

Pw = y_w{10 - l [ g - 16,5/(1 + e)]} g _f , (8)

где е - пористость грунта; g _f - коэффициент надежности по нагрузке, принимается равным 1,1.

Интенсивность горизонтального давления грунта от равномерно распределенной нагрузки q , расположенной на поверхности призмы обрушения, следует определять по формулам:

при сплошном и фиксированном расположении нагрузки ( рис. 5, б, в)

Р_q = q g _f l ; ( 9)

при полосовом расположении нагрузки ( рис. 5, г)

P_q = q g _f l /(1 + 2 tg q ₀ уа/b₀). (10)

Расстояние от поверхности грунта засыпки до начала эпюры интенсивности давления грунта от нагрузки у_а, определяется выражением

у_а = a /( tg q ₀ + tg e ).

Протяженность эпюры интенсивности давления грунта по высоте у _b при фиксированной нагрузке (см. рис. 5, в) принимается равной у _b = h - y _а .

При полосовой нагрузке (см. рис. 5, г) протяженность эпюры давления по высоте

y_b =( b ₀ + 2 tg q ₀ y_a )/( tg e + tg q ₀ ),

но принимается не более величины

у _b Ј h - y_а.

Временные нагрузки от подвижного транспорта следует принимать в соответствии со СНиП 2.05.03-84 «Мосты и трубы» в виде нагрузки СК - от подвижного состава железных дорог, АК - от автотранспортных средств ПК-80 - от колесной нагрузки, НГ-60 - от гусеничной нагрузки.

Примечания: 1. СК - условная эквивалентная равномерно распределенная нормативная нагрузка от подвижного состава железных дорог на 1 м пути, ширина которого принимается равной 2,7м (по длине шпал).

2. АК - нормативная нагрузка от автотранспортных средств в виде двух полос.

3. НК-80 - нормативная нагрузка, состоящая из одной машины на колесном ходу весом 785 кН (80 тс).

4. НГ-60 - нормативная нагрузка, состоящая из одной машины на гусеничном ходу весом 588 кН (60 тс).

Нагрузки от подвижного транспорта (рис. 6) приводятся к эквивалентной равномерно распределенной полосовой нагрузке при следующих исходных данных:

для СК - b ₀ = 2,7 м, а интенсивность нагрузки q = 76 кПа на уровне низа шпал;

для АК - b ₀ = 2,5 м, а интенсивность нагрузки, кПа,

q = К (10,85 + y_atg q ₀ )/(0,85 + y_atg q ₀ ) 2,55, (11)

где К = 1,1 - для основных магистральных дорог; К = 8 - для внутренних хозяйственных дорог.

Рис. 6. Схема приведения нагрузок от подвижного транспорта к эквивалентной полосовой нагрузке

для НК-80 - b ₀ = 3,5 м, а интенсивность нагрузки, кПа,

q = 112/(1,9 + y_a tg q ₀ ); (12)

для НГ-60 - b ₀ = 3,3 м, а интенсивность нагрузки, кПа,

q = 90/(2,5 + y_a tg q ₀ ). (13)

Нормативную вертикальную нагрузку от подвижного состава на автомобильных дорогах промышленных предприятий, где предусмотрено движение автомобилей особо большой грузоподъемности и на которые не распространяются ограничения весовых и габаритных параметров автотранспортных средств общего назначения, следует принимать в виде колонн двухосных автомобилей АБ с параметрами, приведенными в табл. 4.

При отсутствии конкретных нагрузок на поверхности призмы обрушения следует принимать условную нормативную равномерно распределенную нагрузку интенсивностью 9,81 кПа (1 тс/м²).

Динамический коэффициент от подвижного состава железных дорог и автомобильного транспорта следует принимать равным единице.

Таблица 4

Параметры	Тип двухосного автомобиля
	АБ-51	AБ-74	АБ-151
Нагрузка на ось груженого автомобиля, кН (тс):
заднюю	333(34)	490(50)	990(101)
переднюю	167(17)	235(24)	490(50)
Расстояние между осями (база) автомобиля, м	3,5	4,2	4,5
Габариты по ширине (по колесам задней оси), м	3,5	3,8	5,4
Ширина колеи колес, м:
задних	2,4	2,5	3,75
передних	2,8	2,8	4,1
Размер площадки соприкасания задних колес с покрытием проезжей части, м:
по длине	0,4	0,45	0,8
по ширине	1,1	1,3	1,65
Диаметр колеса, м	1,5	1,8	2,5

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАСЧЕТА ПОДПОРНЫХ СТЕН ПО 1-у ПРЕДЕЛЬНОМУ СОСТОЯНИЮ

Подпорные стены следует рассчитывать по двум группам предельных состояний:

первая группа (по несущей способности) предусматривает выполнение расчетов:

по устойчивости положения стены против сдвига и прочности грунтового основания;

по прочности элементов конструкций и узлов соединений

вторая группа (по пригодности к эксплуатации) предусматривает проверку:

оснований на допускаемые деформации;

элементов конструкций на допустимые величины раскрытия трещин.

Давление грунта для массивных подпорных стен следует определять по указаниям разд. 5 (рис. 7, а). Давление грунта для уголковых подпорных стен следует определять исходя из условия образования за стеной клиновидной симметричной (а для короткой задней консоли - несимметричной) призмы обрушения (рис. 7, б). Давление грунта принимается действующим на наклонную (расчетную) плоскость, проведенную под углом e при d = j ў .

Угол наклона расчетной плоскости к вертикали e определяется из условия (14), но принимается не более (45° - j /2)



tg e =(b - t)/h. (14)

Наибольшая величина активного давления грунта при наличии на горизонтальной поверхности засыпки равномерно распределенной нагрузки q определяется при расположении этой нагрузки в пределах всей призмы обрушения, если нагрузка не имеет фиксированного положения.

Расчет устойчивости положения стены против сдвига производится из условия

F_sa Ј g _c F_sr/ g _n , (15)

где F_sa - сдвигающая сила, равная сумме проекции всех сдвигающих сил на горизонтальную плоскость; F_sr - удерживающая сила, равная сумме проекций всех удерживающих сил на горизонтальную плоскость; у_с - коэффициент условий работы грунта основания: для песков, кроме пылеватых - 1; для пылеватых песков, а также пылевато-глинистых грунтов в стабилизированном состоянии - 0,9; для пылевато-глинистых грунтов в нестабилизированном состоянии - 0,85; для скальных, невыветрелых и слабовыветрелых грунтов - 1; выветрелых - 0,9; сильновыветрелых - 0,8; g _n - коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,2, 1,15 и 1,1 соответственно для зданий и сооружений I , II и III класса, назначаемых в соответствии с прил. 4.

Сдвигающая сила F_sa определяется по формуле

F_sa = F_sa, g + j _sa ,q , ( 16)

где F_{sa , g} - сдвигающая сила от собственного веса грунта равна:

F_sa, g = P _g h/2 ; (17)



F_{sa , q} - сдвигающая сила от нагрузки, расположенной на поверхности призмы обрушения, равна:

F_sa,_q = P_qy_b. (18)

Рис. 7. Расчетные схемы подпорных стен

а - массивных; б - уголкового профиля

Удерживающая сила F_sr для нескального основания определяется по формуле

F_sr = F_v tg( j _I - b ) + b с _I + Е _r , (19)

где F_v - сумма проекций всех сил на вертикальную плоскость

а) для массивных подпорных стен

F_v = F_sa tg( e + d ) + G _{с т} + g _I tg b b ² /2, (20)

G _ст - собственный вес стены и грунта на ее уступах.

б) для уголковых подпорных стен (при e Ј q ₀ )

F_v = F_sa tg ( e + j ў ) + g ў g _f [h(b - t)/2 + td]+ g _I tg b b ² /2 (21)

где g _f - коэффициент надежности по нагрузке, принимается равным 1,2; Е _r - пассивное сопротивление грунта:

E_r = g _I l _r /2 + c_Ih_r( l _r - 1)/tg j _I , (22)

где l _r - коэффициент пассивного сопротивления грунта:

l _r =tg²(45° + j _I /2), (23)

h_r - высота призмы выпора грунта

h_r =d + btg b . (24)

Расчет устойчивости подпорных стен против сдвига должен производиться по формуле (15) для трех значений углаb ( b = 0, b = j _I /2 и b = j _I ).

При наклонной подошве стены, кроме указанных значений угла b , следует производить расчет против сдвига также для отрицательных значений угла b .

При сдвиге по подошве ( b = 0) следует учитывать следующие ограничения: с _I Ј 5 кПа, j _I Ј 30°, l _r = 1.

Удерживающая сила F_sr для скального основания определяется по формуле

F_sr =F_vf +E_r, (25)

где f - коэффициент трения подошвы по скальному грунту, принимается по результатам непосредственных испытаний, но не более 0,65.

Расчет прочности грунтового основания

Расчет прочности основания следует производить для всех скальных грунтов и нескальных при tg d _I < sin j _I из условия

F_v Ј g _c N_u / g _n . (26)

Тангенс угла наклона к вертикали равнодействующей внешней нагрузки на основании определяется из условия

tg d _I = F_sa/F_v. (27)

Вертикальная составляющая силы предельного сопротивления основания N_u , сложенного нескальными грунтами в стабилизированном состоянии, определяется по формуле

N_u = b ў (N _g b ў g _I + N_q g ў _I d + N_c c_I ). (28)

где N _g , N_q , N_c - безразмерные коэффициенты несущей способности, определяемые по таб. 5 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта j _I и угла наклона к вертикали d _I равнодействующей внешней нагрузки на основание в уровне подошвы стены: d - глубина заложения подошвы от нижней планировочной отметки, м;b ў - прицеленная ширина подошвы, определяемая по формуле

b ў = h - 2e. (29)

где е - эксцентриситет приложения равнодействующей всех сил относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы стены, величина которого определяется по формуле (30) и не должна превышать е Ј b /3:

e = M₀/F_v, (30)

где M ₀ - сумма моментов всех вертикальных и горизонтальных сил относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы.



Таблица 5

Угол внутреннего трения грунта j I град	Коэффициент	Коэффициенты несущей способности N g, Nq и Nc при угле наклона к вертикали равнодействующей внешней нагрузки d I, град., равном
		0	5	10	15	20	25	30
0	N g	0	-	-	-	-	-	-
	Nq	1	-	-	-	-	-	-
	Nc	5,14	-	-	-	-	-	-
5	N g	0,2	0,05	-	-	-	-	-
	Nq	1,57	1,26	-	-	-	-	-
	Nc	6,49	2,93	-	-	-	-	-
10	N g	0,6	0,42	0,12	-	-	-	-
	Nq	2,47	2,16	1,6	-	-	-	-
	Nc	8,34	6,57	3,38	-	-	-	-
15	N g	1,35	1,02	0,61	0,21	-	-	-
	Nq	3,94	3,45	2,84	2,06	-	-	-
	Nc	10,98	9,13	6,88	3,94	-		-
16	N g	1,66	1,25	0,78	0,33	0,07	-	-
	Nq	4,43	3,87	3,2	2,38	0,54	-	-
	Nc	11,75	9,81	7,51	4,61	0,93	-	-
17	N g	1,96	1,48	0,95	0,45	0,14	-	-
	Nq	4,92	4,29	3,56	2,69	1,08	-	-
	Nc	12,52	10,49	8,14	5,27	1,86	-	-
18	N g	2,27	1,72	1,13	0,58	0,22	-	-
	Nq	5,42	4,72	3,92	3,01	1,61	-	-
	Nc	13,3	11,17	8,76	5,93	2,79	-	-
19	N g	2,57	1,95	1,3	0,7	0,29	-	-
	Nq	5,91	5,14	4,28	3,32	2,15	-	-
	Nc	14,07	11,85	9,39	6,6	3,72	-	-
20	N g	2,88	2,18	1,47	0,82	0,36	-	-
	Nq	6,4	5,56	4,64	3,64	2,69	-	-
	Nc	14,84	12,53	10,02	7,26	4,65	-	-
21	N g	3,48	2,64	1,81	1,06	0,5	0,12	-
	Nq	7,25	6,28	5,24	4,14	3,07	0,72	-
	Nc	16,02	13,53	10,87	8,01	5,26	1,12	-
22	N g	4,08	3.11	2,15	1,29	0,64	0,23	-
	Nq	8,11	7,01	5,84	4,64	3.45	1,44	-
	Nc	17,19	14,53	11,72	8,75	5,86	2,23	-
23	N g	4,67	3,57	2,5	1,53	0,77	0,35	-
	Nq	8,96	7,73	6,45	5,13	3,83	2,16	-
	Nc	18,37	15,53	12,56	9,5	6,47	3,35	-
24	N g	5,27	4,04	2,84	1,77	0,91	0,46	-
	Nq	9,81	8,45	7,05	5,63	4,2	2,88	-
	Nc	19,54	16,53	13,41	10,24	7,07	4,46	-
25	N g	5,87	4,5	3,18	2	1,05	0,58	-
	Nq	10,66	9,17	7,65	6,13	4,58	3,6	-
	Nc	20,72	17,53	14,26	10,99	7,68	5,58	-
26	N g	7,17	5,49	3,89	2,49	1,37	0,72	0,19
	Nq	12,21	10,46	8,71	6,98	5,26	4,01	0,99
	Nc	22,61	19,09	15,54	12,04	8,55	6,08	1,37
27	N g	8,48	6,47	4,59	2,98	1,68	0,86	0,38
	Nq	13,76	11,75	9,77	7,83	5,93	4,43	1,98
	Nc	24,49	20,65	16,83	13,09	9,43	6,58	2,74
28	N g	9,78	7,46	5,3	3,46	2	1,01	0,57
	Nq	15,3	13,05	10,82	8,67	6,61	4,84	2,97
	Nc	26,37	22,22	18,11	14,13	10,3	7,09	4,11
29	N g	11,09	8,44	6	3,95	2,31	1,15	0,76
	Nq	16,85	14,34	11,88	9,52	7,28	5,26	3,96
	Nc	28,26	23,78	19,4	15,18	11,18	7,59	5,48
30	N g	12,39	9,43	6,71	4,44	2,63	1,3	0,95
	Nq	18,4	15,63	12,94	10,37	7,96	5,67	4,95
	Nc	30,14	25,34	20,68	16,23	12,05	8,09	6,85

Примечания:

1. При промежуточных значениях j _I и d _I коэффициенты N _g, N_q и N_c допускается определить по интерполяции.

2. Значения N _g, N _q, и N_c при j _I > 30° принимаются как для j _I = 30°.

Сумма моментов М₀ определяется по формулам:

а) для массивных подпорных стен



M ₀ = F_sa[h* - tg ( e + d ) (b/2 - h* tg e )]+ S M_i , (31)

где S M_i - сумма моментов от собственного веса стены и грунта на ее обрезах относительно центра тяжести подошвы стены.

б) для уголковых стен (при e Ј q ₀ )

М ₀ = F_sa [h* - tg ( e + j ў ) (b/2 - h* tg e )] + g ў _I g _f (b - t) ґ [h(b - 4t) + 6td]/12. (32 )

где h * - расстояние от равнодействующей сдвигающей силы до низа подошвы стены; g _f - коэффициент надежности по нагрузке, принимается, равным 1,2;

h * = [F_{sa, g} h /3 + F_sa,q(h - y_a - y_b/2)]/F_sa. (33)

Вертикальная составляющая силы предельного сопротивления основания N_u , сложенного скальным грунтом, определяется по формуле

N_u = R_cb ў . (34)

где R_c - расчетное значение предела прочности на одноосное сжатие скального грунта.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАСЧЕТА ПОДПОРНЫХ СТЕН ПО 2-у ПРЕДЕЛЬНОМУ СОСТОЯНИЮ

Расчет оснований по деформациям

При отсутствии специальных технологических требований расчет деформации основания считается удовлетворительным, если среднее давление на грунт под подошвой фундамента от нормативной нагрузки не превышает расчетного сопротивления грунта основания R , а краевые - 1,2 R :

(35)

При этом эпюру напряжений допускается принимать трапециевидной или треугольной. Площадь сжатой зоны при треугольной эпюре должна быть не менее 75 % общей площади фундамента подпорной стены (е Ј b /4) (рис. 8).

Краевые давления на грунт под подошвой стены , р _max при эксцентриситете приложения равнодействующей всех вертикальных сил относительно центра тяжести подошвы е Ј b /6 определяются по формуле (36), а при е > b /6 - по формуле (37):

(36)

p _max = 2F_v/3c₀, (37)

где F_v - сумма проекций всех сил на вертикальную плоскость, определяемая по формулам ( 20) и ( 21); е - эксцентриситет приложения равнодействующей всех сил относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы стены, определяемый по формуле (30); 3с₀ - длина эпюры по подошве фундамента:

с ₀ = 0,5 b - е. (38)

Расчетное сопротивление грунта основания R , кПа (тс/м²), определяется по формуле



R = ( g _c1 g _c2 /k) (M _g b g _II + M_qd g ў _II + M_cc_II). (39)

где g _{c 1} и g _{c 2} - коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 6;

k - коэффициент, принимаемый: k = 1, если прочностные характеристики грунта j и с определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по табл. 1- 3 прил. 5; М _g , М _q , М_с - коэффициенты, принимаемые по табл. 7;b - ширина подошвы фундамента; d - глубина заложения подошвы фундамента от нижней планировочной отметки.

Рис. 8. Схема для определения давлений под подошвой стены

а - при малых эксцентриситетах е Ј b/6; б - при больших эксцентриситетах е > b/6

Таблица 6

Грунты	Коэффициент gс1	Коэффициент gс2 для сооружений с жесткой конструктивной схемой при отношении длины сооружения или его отсека к высоте L/ H, равный
		4 и более	1,5 и менее
Крупнообломочные с песчаным заполнителем и песчаные, кроме мелких и пылеватых	1,4	1,2	1,4
Пески:
мелкие пылеватые	1,3	1,1	1,3
в том числе:
маловлажные и влажные	1,25	1	1,2
насыщенные водой	1,1	1	1,2
Пылевато-глинистые, крупно-обломочные с пылевато-глинистым заполнителем с показателем текучести грунта или заполнителя IL Ј 0,25	1,25		1,1
То же, при 0,25 < IL Ј 0,5	1,2	1	1,1
То же, при IL > 0,5	1,1	1	1

Примечания:

1. К сооружениям с жесткой конструктивной схемой относятся такие, конструкции которых специально приспособлены к восприятию усилий от деформаций оснований, в том числе за счет применения мероприятий, указанных в п. 270,б СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений».

2. При гибкой конструктивной схеме значение коэффициента g_с2 принимается равным единице.

3. При промежуточных значениях L/ H коэффициент g_с2 определяется по интерполяции.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ В ПОДПОРНЫХ СТЕНАХ

Для массивной подпорной стены внутренние усилия N_i , Q_i и M_i в сечении i - i на глубине у _i , определяются по формулам:

(40)

где S F_vi - сумма всех вертикальных сил выше сечения i - i ; S F_sai - сумма всех горизонтальных сил выше сечения i-i; S F_vix_i - сумма моментов всех вертикальных сил относительно центра тяжести сечения i - i ; S F_saiy_i - сумма моментов всех горизонтальных сил относительно центра тяжести сечения i - i .



Таблица 7

Угол внутреннего трения j II град.	Коэффициенты	Угол внутреннего трения j II град.	Коэффициенты
	M g	Mq	Mc		М g	Mq	Mc
0	0	1	3,14	23	0,69	3,65	6,24
1	0,01	1,06	3,23	24	0,72	3,87	6,45
2	0,03	1,12	3,32	25	0,78	4,11	6,67
3	0,04	1,18	3,41	26	0,84	4,37	6,9
4	0,06	1,25	3,51	27	0,91	4,64	7,14
5	0,08	1,32	3,61	28	0,98	4,93	7,4
6	0,1	1,39	3,71	29	1,06	5,25	7,67
7	0,12	1,47	3,82	30	1,15	5,59	7,95
8	0,14	1,55	3,93	31	1,24	5,95	8,24
9	0,16	1,64	4,05	32	1,34	6,34	8,55
10	0,18	1,73	4,17	33	1,44	6,76	8,88
11	0,21	1,83	4,29	34	1,55	7,22	9,22
12	0,23	1,94	4,42	35	1,68	7,71	9,58
13	0,26	2,05	4,55	36	1,81	8,24	9,97
14	0,29	2,17	4,69	37	1,95	8,81	10,37
15	0,32	2,3	4,84	38	2,11	9,44	10,8
16	0,36	2,43	4,99	39	2,28	10,11	11,25
17	0,39	2,57	5,15	40	2,46	10,85	11,73
18	0,43	2,73	5,31	41	2,66	11,64	12,24
19	0,47	2,89	5,48	42	2,38	12,51	12,79
20	0,51	3,06	5,66	43	3,12	13,46	13,37
21	0,56	3,24	5,84	44	3,38	14,5	13,98
22	0,61	3,44	6,04	45	3,66	15,64	14,64

Расчетные усилия (изгибающие моменты и поперечные силы) в уголковых подпорных стенах ( рис. 9) определяются по формулам:

для сечения 1-1

при у Ј у_а + y_b

(41)

при y > y_a + y_b

(42)

для сечения 2-2

а) в случае е > b /6

(43)

Рис. 9. Расчетная схема уголковой подпорной стены при расчете ее на прочность

а - изгибающие моменты; б - поперечные силы

б) в случае е < b /6



(44)

для сечения 3-3

а) в случае е > b /6

при х₃ Ј x + х _b

(45)

(46)

при х₃ > x + х _b

(47)

(48)

б) в случае е < b /6

при х₃ Ј x + х _b

(49)

(50)

при x ₃ > x + х _b

(51)

(52)

Максимальные расчетные усилия М и Q в лицевых и фундаментных плитах должны приниматься по граням сопрягаемых элементов.

Интенсивности горизонтального давления Р _g и Р _q и вычисляются по формулам разд. 5 с учетом п. 6.2.

Интенсивность вертикального давления от собственного веса грунта в призме обрушения Р _{v g} и от временной нагрузкиР _vq определяются по формулам:

Р _{v g} = P _g tg ( e + j ў _I )/tg e ; (53)

P_vq = P_q tg ( e + j ў _I )/tg e ; (54)

Интенсивность вертикального давления от собственного веса грунта Р ў _{v g} и над передней консолью Р ў ў _{v g} в контуреabc определяется по формулам:

Р ў _{v g} = g ў _I g _f h ; (55)

Р ў ў _{v g} = g ў _I g _f d . (56)

Коэффициент надежности по нагрузке g _f в формулах (55) и (56) принимается равным 1,2.

Расстояние от внутренней грани стены до начала эпюры интенсивности вертикального давления грунта от временной нагрузки определяется выражением х_а = у_а tg e , а величина x_b = y_b tg e .

Краевые давления на грунт под подошвой стены р _min и р _max определяются по формулам ( 36) и ( 37) из условия расчета по первой группе предельных состояний.

Конструкции подпорных стен, элементы которых шарнирно сопряжены гибкими связями (например, уголковые стены с анкерными тягами), следует рассчитывать по схеме, представленной на рис. 10.

При этом рассматриваются два случая загружения призмы обрушения временной нагрузкой:

1-й случай - нагрузка расположена на части призмы обрушения, что создает максимальный пролетный момент в вертикальном элементе стены;

2-й случай - временная нагрузка расположена на всей поверхности призмы обрушения, что создает максимальные условия в остальных элементах стены.

Величины расчетных усилий в сечениях элементов стены определяются по формулам:

для сечений 1-1

(57)

для сечений 2-2

(58)

где U ₁ = [ h ² P _g + 3 P_q ( h - h_b )²]/6( h - h_b ); (59)

V ₁ = U₁/tg a ; (60)

U ₂ = h₂(3P_q + P _g )/6(h - h_b ); (61)

V ₂ = U₂/tg a , (62)

U ₁ и V ₁ - горизонтальная и вертикальная составляющие усилия в тяге при частичном загружении равномерно распределенной нагрузкой; U ₂ и V ₂ - горизонтальная и вертикальная составляющие усилия в тяге при полном загружении равномерно распределенной нагрузкой.

Рис. 10. Расчетная схема подпорной стены с анкерными тягами

При е < b /6:

для сечения 3-3

(63)

ля сечения 4-4

(64)

для сечения 5-5

(65)

При е > b /6; (с₀ = 0,5 b - e ):

для сечения 3-3

(66)

для сечения 4-4



(67)

для сечения 5-5

(68)

где G ₁ - вес плиты и грунта, расположенного справа от сечения 3-3;

G ₄₍₅₎ = [P_{v g} (b - t - x)/(b - t) + P ў _{v g} x /(b - - t)+P_{v g} ]x/2.

Максимальные усилия в анкерных тягах S , имеющих шарнирное сопряжение с лицевыми и фундаментными плитами, определяются по второму случаю загружения ( п. 6.20) по формуле

S = U₂/sin a . (69)

Учитывая возможность зависания грунта, расчетное усилие в тяге следует увеличить в 1,5 раза. Расчет щелевого паза в случае жесткого сопряжения сборной лицевой плиты с фундаментной плитой (рис. 11) осуществляется из условия, что при действии момента М в щелевом паза возникают силы Р с плечом внутренней парыа. Сдвигающая сила Q прикладывается к верхней части стенки паза. В верхней и нижней частях стенок паза возникают сжимающие напряжения, равнодействующие которых приложены на расстояниях 0,1 l от верхней грани паза и 0,15 l - от нижней части ( l - высота паза).

Горизонтальные и вертикальные составляющие внутренней пары определяются соответственно по формулам:

Р _г = М _I-I sin2 a /0,75l; (70)

Р _в = М _I-I sin a cos a /0,75l. (71)

Рис. 11. Расчетная схема щелевого паза

Внутренние усилия в сечении 4-4 вычисляются по формулам:

(72)



Расчет правой стенки щелевого паза производится так же, как расчет изгибаемого элемента.

Внутренние усилия в сечении 5-5 вычисляются по формулам:

(73)

Расчет левой стенки щелевого паза производится так же, как расчет внецентренно растянутого элемента.

Внутренние усилия в сечении 6-6 вычисляются по формулам:

(74)

где р _max - ордината давления грунта по подошве стены; вычисляется по формулам (36) и (37) от расчетных нагрузок;р₃ - ордината давления грунта на расстоянии b ₃ от правой грани подошвы.

При е < b /6

р₃ = р _max - b ₃ (р _max - p _min )/ b . (75)

При е < b /6

р₃ = (1 - b ₃ /3с₀)р _max , (75а)

где с₀ = 0,5 b - e .

Расчет днища щелевого паза производится, как расчет внецентренно растянутого элемента.

Примечание. При определении требуемой площади продольной арматуры в сечении 6-6 (из условия расчета щелевого паза) расчетное сопротивление арматурной стали на растяжение должно быть уменьшено путем введения коэффициента условия работы, равного 0,7.

Определение прогиба верха стены

Размер нижнего сечения вертикального элемента уголковой стены t _н рекомендуется назначать не менее величины h ₀ /15 ( h ₀ - высота стены от ее верха до уровня сопряжения с плитой).

При определении прогиба стены при ее изгибе жесткость железобетонного элемента В допускается определять с учетом пластических свойств бетона и появления трещин в растянутой зоне элемента по формуле

В = q E_bI_h , (76)

где E_b - начальный модуль упругости бетона на сжатие; I_h - момент инерции нижнего сечения стены; q - коэффициент, принимаемый равным 0,35 при длительном действии нагрузок и 0,5 - при кратковременном.

Горизонтальное перемещение верха стены D при наличии сплошной равномерно распределенной нагрузки на призме обрушения определяется по формуле

D = (4Р _g + 15Р _q ) /120В, (77)

где Р _g и Р _q - интенсивность горизонтального давления грунта на глубине h ₀ от нормативных нагрузок.

Предельный прогиб верха стены D не должен превышать величины h ₀ /75.

Горизонтальное перемещение верха стены, вызванное креном подошвы, определяется по формуле

D = 5М₀ h / b ² Е , (77а)

где М₀ - нормативный момент всех сил относительно центра тяжести подошвы стены; Е - модуль деформации грунта основания; h - высота стены; b - ширина подошвы фундамента (стена подвала).



ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА:

1. СНиП 2.09.03-85 «Сооружения промышленных предприятий»

2. http://www.builderclub.com

3. http://www.znaytovar.ru

4. ЦНИИпромзданий Госстроя СССР (кандидаты техн. наук А. М. Туголуков, Б. Г. Кормер, инженеры И. Д. Залещанский, Ю. В. Фролов, С. В. Третьякова, О. JI . Кузина) при участии НИИОСП им. Н. М. Герсеванова Госстроя СССР (д-р техн. наук Е. А. Сорочан, кандидаты техн. наук А. В. Вронский, А. С. Снарский), Фундаментпроекта (инженеры В. К. Демидов, М. Л. Моргулис, И. С. Рабинович), Киевского Промстройпроекта (инженеры В. А. Козлов, А. Н. Сытник , Н. И. Соловьева).

5. http://www.znaytovar.ru/gost/2/Posobie_k_SNiP_2090385_Proekti.html

Размещено на Allbest.ru