Лекція 4. РОЗРАХУНОК ПІДПІРНИХ СТІН

проти зрушення
Розрахунок міцності ґрунтової підстави
Розрахунок підстав по

деформаціях

двох групах граничних станів: перша група (по несучій здатності):

- розрахунок по стійкості положення стінки проти зрушення; - розрахунок міцності ґрунтової підстави; - розрахунок по міцності елементів конструкцій і вузлів з'єднань. друга група (по придатності до експлуатації): - перевірка підстав на допустимі деформації; - перевірка елементів конструкцій на допустимі величини розкриття тріщин.

а - масивних;
б - куткового профілю
Тиск ґрунту визначається з

умови утворення за стіною клиновидної призми обвалення
Кут тертя грунту по контакту з розрахунковою площиною масивної стіни:
= 0 - для гладкої стіни,
= 0,5 - для шорсткої,
 =  - для ступінчастої. Для куткових підпірних стін призма обвалення:
симетрична (ε=θ0) – для довгої задньої консолі. Вага ґрунту в

контурі abcd додається до ваги стіни
несиметрична (ε<θ0) – для короткої задньої консолі (коли плоскість призми обвалення пересікає задню грань стіни).

для куткових підпірних стін:
Коли плоскість обвалення пересікає стіну нижче 0,25h,

тиск ґрунту слід визначати окремо для вертикальної ділянки і похилої грані призми обвалення.
Якщо відстань від верху стіни до пересічення з плоскістю обвалення не перевищує 0,25h, тиск ґрунту допускається приймати на умовну похилу плоскість, проведену через точки а і с.

а

с

Кут нахилу розрахункової плоскості до вертикалі  визначається з умови
tg  =(b - t)/h ≤ (45° - /2), ,
Тиск ґрунту приймається таким, що діє на похилу (розрахункову) плоскість, проведену під кутом  при  = . ( - кут внутрішнього тертя засипки)

Умова стійкості положення стіни проти зрушення: Fsa  c Fsr /

n, де Fsa - зрушуюча сила, рівна сумі проекції всіх зрушуючих сил на горизонтальну плоскість; Fsr - утримуюча сила, яка рівна сумі проекцій всіх утримуючих сил на горизонтальну плоскість; с - коефіцієнт умов роботи ґрунту підстави (с=0,8-1) n - коефіцієнт надійності за призначенням споруди.

Зрушуюча сила Fsa = Fsa, + Fsa,q, де Fsa, -

зрушуюча сила від власної ваги грунту: Fsa, = P ·  · h/2; Fsa,q - зрушуюча сила від навантаження, розташованого на поверхні призми обвалення: Fsa,q = Pq ·yb. Утримуюча сила для нескельної підстави Fsr = Fv · tg(I - ) + b · сI + Еr, де Fv - сума проекцій всіх сил на вертикальну плоскість Еr - пасивний опір ґрунту

Сума проекцій всіх сил на вертикальну плоскість а) для масивних підпірних

стін Fv = Fsa·tg( + ) + Gст + , Gст - власна вага стіни і ґрунту на її уступах. – вага ґрунту в призмі випирання б) для куткових підпірних стін (при   0) Fv = Fsa tg (+ ) +  f [h(b - t)/2 + td]+ де f - коефіцієнт надійності по навантаженню, приймається рівним 1,2;

Пасивний опір ґрунту: де r - коефіцієнт пасивного опору ґрунту: hr

- висота призми випирання ґрунту hr =d + btg. Розрахунок стійкості підпірних стін проти зрушення повинен виконуватися для трьох значень кута  ( = 0,  = I/2 і  = I). При похилій підошві стіни, окрім вказаних значень кута , слід виконувати розрахунок проти зрушення також для негативних значень кута . При зрушенні по підошві ( = 0) слід враховувати наступні обмеження: сI  5 кПа, I  30°, r = 1.

підстави виконують для всіх скельних ґрунтів і нескельних при tgI

< sin I з умови Fv  cNu/n. Тангенс кута нахилу до вертикалі рівнодійного зовнішнього навантаження на підставу визначається з умови tgI = Fsa/Fv. Вертикальна складова сили граничного опору підстави Nu, складеної нескельними ґрунтами в стабілізованому стані, визначається по формулі Nu = b (N bI + NqId + NccI ). де N, Nq, Nc - безрозмірні коефіцієнти несучої здатності d - глибина закладання підошви від нижньої планувальної відмітки, м; b - приведена ширина підошви b = h - 2e. е - ексцентриситет прикладання рівнодіючої всіх сил відносно осі, що проходить через центр тяжіння підошви стіни

N, Nq, Nc несучої здатності визначаються по табл. залежно від -

розрахункового значення кута внутрішнього тертя грунту I і - - кута нахилу до вертикалі I рівнодійного зовнішнього навантаження на підставу в рівні підошви стіни:

прикладання рівнодіючої всіх сил відносно осі, що проходить через центр

тяжіння підошви стіни e = M0/Fv  b/3, M0 - сума моментів всіх вертикальних і горизонтальних сил відносно осі, що проходить через центр тяжіння підошви: а) для масивних підпірних стін M0 = Fsa[h* - tg ( + ) (b/2 - h* tg )]+Mi, де Mi - сума моментів від власної ваги стіни і ґрунту на її обрізах відносно центру тяжіння підошви стіни. б) для куткових стін (при   0) М0 = Fsa [h*- tg( + ) (b/2 - h*tg )] + If (b - t) [h(b - 4t) + 6td]/12. де h*- відстань від рівнодійної зрушуючої сили до низу підошви стіни h* = [Fsa, h/3 + Fsa,q(h - ya - yb/2)]/Fsa; f - коефіцієнт надійності по навантаженню, приймається, рівним 1,2.

від рівнодійної зрушуючої сили до низу підошви стіни h* =

[Fsa, h/3 + Fsa,q(h - ya - yb/2)]/Fsa;

вважається задовільним, якщо середній тиск на ґрунт під підошвою фундаменту

від нормативного навантаження не перевищує розрахункового опору ґрунту підстави R, а краєві тиски - 1,2R: Епюру напружень допускається приймати трапецієвидною або трикутною. Площа стислої зони при трикутній епюрі має бути не менше 75% загальної площі фундаменту підпірної стіни

Схема для визначення тиску під підошвою стіни

грунт під підошвою стіни - при ексцентриситеті е  b/6

- при е > b/6 pmax = 2Fv/3c0

де Fv - сума проекцій всіх сил на вертикальну плоскість
е - ексцентриситет прикладання рівнодійною всіх сил відносно осі, що проходить через центр т яжіння підошви стіни
3с0 - довжина епюри по підошві фундаменту:
с0 = 0,5b - е.

підстави R, кПа (тс/м2),
R = (c1c2/k) (M bII +

Mq dII + MccII).
де c1 и c2 - коефіцієнти умов роботи, що приймаються по таблиці;
k – коефіцієнт, що приймається:
k = 1, якщо характеристики міцності ґрунту  і с визначені безпосередніми випробуваннями,
k = 1,1, якщо вони прийняті по таблиці. СНиП;
М, Мq, Мс -коеффіциенти, що приймаються по таблиці;
b - ширина підошви фундаменту;
d - глибина закладання підошви фундаменту від нижньої планувальної відмітки.