Проектирование железобетонных подпорных стен уголкового профиля

1.  Исходные данные для проектирования

H=5,1 м.

q=10 кПа.

d= (0,3-0,35)H = 0,35×5,1=1.785 м, принимаем кратно 300 мм – 1,8 м.

b= (0,8-0,9)H = 0,9×5,1=4.59 м, принимаем кратно 300 мм – 5,1 м.

b=(0,15-0,17)H =0,15×5,1=0.765 м, принимаем кратно 20 мм – 0,8 м.

t= (0,10-0,12)H =0,10×5,1=0,510 м, принимаем кратно 300 мм – 0,6 м.

t=0,05H =0,05×5,1=0.255 м принимаем кратно 20 мм – 0,30 м.

1.1  Конструкция подпорной стены

1.2  Инженерно – геологические условия.

Показатели физико–механических свойств грунта

Наименование грунта	rs	rI	rII	W	WP	WL	jI	jII	CI	CII	E
Песок мелкий	2,67	2,08	1,98	26,2	-	-	27	30	0	1	15
Супесь	2,70	2,24	2,13	18,5	13,0	20,0	21	24	16	22	15

2. Анализ инженерно – геологических условий

Е = 15 > 5 МПа – грунт малосжимаемый

d_W= 2+0,1n =2+0,1×9 = 2,9 м.    

n – номер варианта

Плотность сухого грунта:

Удельный вес грунта:

Удельный вес сухого грунта:

Удельный вес частиц грунта:

Пористость:

Коэффициент пористости:

Полная влагоёмкость:

Степень влажности:

- грунт насыщен водой

Число пластичности:

I_Р= W_L- W_Р=0,20-0,13=0,07- супесь                                     

Показатель текучести грунта вычисляется по формуле:

I_L=W-W_Р/W_L- W_Р =(0,185-0,13)/(0,20-0,13)=0,79- супесь пластичная.             

Грунт засыпки

                              

              

                  

                  

3. Глубина заложения подпорной стены

3.1 Определение расчётного сопротивления

Грунт не относится к категории слабых грунтов. Под подошвой сильносжимаемые грунты Е<5 МПа отсутствуют.

3.2 Оценка влияния морозного пучения грунтов

Расчёт ведётся по п. 2.27 и п. 2.29 СНиП 2.02.01-83.

Нормативная глубина сезонного промерзания

d0 – величина, принимаемая равной 0,28 для супесей

dfn- безразмерный коэффициент,  численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур по СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология и геофизика.

Расчётная глубина сезонного промерзания

dfn=2,4

kh – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений = 1.1 

Глубину заложения в зависимости от уровня грунтовых вод.

, то  

2,4£2,64+2=4,64   d=2,64 м

Глубина заложения продпорной стенки d=1,8 м  меньше чем df=2,64 м, требуется устройство песчаной или щебёночной подушки.

Для устройства подушки используем мелкий песок

,  ,   , .

4. Расчёт подпорной стены и её         грунтового основания по предельным состояниям.

4.1 Общие положения.

При проектировании грунтовых стен необходимо выполнить следующие расчёты:

Первая группа

-  по устойчивости положения стены на сдвиг

-  по общей устойчивости грунтового основания

-  по прочности элементов конструкции стены

Вторая группа – предусматривает проверку:

-  грунтового основания по деформациям

-  элементов ж/б конструкций по трещиностойкости

Расчёты подпорной стены выполняются с использованием расчётной схемы плоской деформации, поэтому определение нагрузок на коэффициент надёжности по нагрузке (g_f).

№	Виды нагрузок	gf
	Постоянные нагрузки
1	Собственный вес подпорной стены	1,1 (0,9)
2	Вес грунта в природном залегании	1,1 (0,9)
3	Вес грунта в засыпке	1,15 (0,9)
	Временные нагрузки
1	Нагрузка на поверхности обратной засыпки	1,2

4.2 Определение активного давления грунта.

Алгоритм определения горизонтальной и вертикальной составляющей нагрузки.

Вычисляем значения:

l_А – коэффициент активного давления горизонтальной составляющей;

h – коэффициент;

q₀- угол наклона расчётной плоскости (вс) к вертикали  q₀£45-j/2

d - угол трения на контакте грунта и расчётной плоскости обрушения.

d = 0 – для пылеватых грунтов.

          (для грунта засыпки)

r - угол поверхности засыпки к горизонту = 0.

 

Сопоставив e и q₀, получили, что e < q₀ - схема не симметрична, поэтому e, q₀, l_А и h - принимаем по счёту.

4.3 Определение действующих давлений.

Горизонтальная составляющая активного давления.

g - вес грунта засыпки

z- глубина расчётной точки

 при z=H^’

 

Горизонтальная составляющая активного давления.

4.4 Давление грунта на стенку от внешней нагрузки q.

4.5 Пассивный отпор грунта.

l_n – коэффициент пассивного отпора 

4.6 Схема действующих нагрузок.

Таблица нормативных значений действующих нагрузок.

Наименование
Величина	165.8	99.8	69.3	41.54	36.48	31.1	95.3	9.84	145.3	43.14
Плечо от ц. т. до точки О.	1.5	0.598	2.25	0.15	0.69	0.08	0.22	1.34	-	0.6
Плечо от ц. т. до точки О’.	2.1	0.598	2.85	0.15	0.69	0.08	0.22	1.34	-	1.2

, - равнодействующие горизонтальной и вертикальной      составляющей активного давления грунта.

,- то же давление грунта на стену.

, - вес грунта расположенный на задней и передней     консолях стены на 1 п. м.

, - вес соответственно лицевой и фундаментной плит стены на 1 п. м.

- равнодействующие пассивного давления грунта.

4.7 Расчёт устойчивости стены на сдвиг.

Расчёт устойчивости стены на сдвиг проводится в предположении двух форм сдвига и выполняется из условия

 - сдвигающая сила, равная сумме проекций всех сдвигающих сил на горизонтальную плоскость.

- удерживающая сила, равная сумме проекций всех удерживающих сил на горизонтальную плоскость.

g_с – коэффициент условия работы грунтового основания = 1.

g_n – коэффициент надёжности по назначению  сооружения = 1,1.

1.  Плоский сдвиг, когда поверхность скольжения совпадает с плоскостью подошвы.

273,83£1/1,1*474,18=431 – условие выполняется

2.  Глубинный сдвиг по ломаным поверхностям скольжения. При этом поверхности скольжения образуются внутри грунтового основания и могут занимать два расчётных положения:

а)

273,83£1/1,1*446,47=405,88 – условие выполняется б) При b₁=0,5j_I и b₂=j_I=27

273,83£1/1,1*357,87=325,34 – условие выполняется

273,83£1/1,1*527,5=479,56 – условие выполняется

4.8 Расчёт на общую  устойчивость грунтового основания.

М₀=332,715кН/м

М₀₁=447,891 кН/м

1/4b = ¼*5,1 = 1.275

tg18.4 < sin33 = 0.33 < 0.54

tg22.79 < sin32 = 0.42 < 0.53  условие выполняется.

b^’=5,1-2*0.478=4,14

696.72£1/1,1*1175.8=1068,9 - условие выполняется

ВЫВОД: Общая устойчивость грунтового основания стены обеспечена.

4.8 Расчет основания по деформациям.

Среднее давление грунта под подошвой стены

А – площадь расчетного участка подошвы

Давление под низовыми и верховыми рёбрами стены определяются в зависимости от относительной величины эксцентриситета.

Случай больших эксцентриситетов.

1/6<e£1/4b  0.633<0.809£1,27

  ;

Расчёт сводится к удовлетворению условий

P£R, P = 108,43 <544,8

P = 533,5<1.2*544,8 = 653.76

Все условия выполняются.

ВЫВОД: Деформации основания допускаемы.

4.9 Определение усилий в элементах конструкций стен.

Для принятых к проектированию конструкций ж/б подпорных стен расчёт сводится к определению изгибающих моментов и поперечных сил в отдельных сечениях лицевой и фундаментной плиты стены с целью расчёта прочности по нормам проектирования.

Расчётная схема принимается в виде стержневой системы, в которой два соединенных стержня моделируют работу вертикальной (лицевой) и фундаментной стены плиты.

В рассматриваемой схеме пренебрегаем пассивным отпором грунта вследствие его незначительного влияния, что идёт в запас расчёта