Расчет уголковой подпорной стены

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исходные данные

Расчет уголковой подпорной стены

Требуется рассчитать уголковую подпорную стенку, выполненную из монолитного железобетона, при следующих данных:

1. Перепад высот - 3,7 м

2. Ширина стены - 13,5 м

3. Закрепление по боковым граням - отсутствует

4. Район строительства - Москва

5. Тип грунта - глина

6. Угол внутреннего трения грунта - 22о

7. Удельный вес грунта - 17,6 кН/м3

8. Сцепление - 14 кПа

9. Модуль общей деформации грунта - 11 МПа

10. Отметка уровня грунтовых вод - - 6,1 м

11. Класс бетона стенки - В20

12. Класс арматуры стенки - А400

13. Нагрузка на поверхности - 10,5 кПа

14. Расширение стенки внутрь - 5 см

15. Расширение стенки наружу - 5 см.



1. Определение геометрических параметров подпорной стенки

Н - заданный перепад высот. Остальные размеры определяются далее.

1.1 Глубина заложения подошвы

Согласно СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений» определяем нормативную глубину промерзания.

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта dfn, м, для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м:

м,

где Mt - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе г. Москва, принимаемых по СНиП 22-03 «Строительная климатология»;

d0 - величина, принимаемая равной для глин 0,35м.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта:

м,

где dfn - нормативная глубина промерзания, м;

kh - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений kh=1.

Уровень грунтовых вод находится ближе двух метров от подошвы фундамента. Принимаем окончательную глубину заложения не меньше расчетной и кратно 10 см:

h=1,5м > df=1,46 м.

Тогда Нс=h+H=1,6+3,7=5,2 м.

1.2 Ширина подошвы

По общей высоте стенки в зависимости от нагрузки на поверхности и угла внутреннего трения грунта определяем размеры а и b («Справочник проектировщика инженерных сооружений». Козлов. cтр. 24).

Принимаем размеры кратными 10 см.

Для угла внутреннего трения ?=29о, нагрузки на поверхности q=11 кПа и высоты подпорной стенки Hc=5,2 м по графику б - 1 принимаем:

a=0,6 м,

b=3,2 м.

Задаемся толщиной стенки t1=20 см (при перепаде высот свыше 3,5 м). Проверяем условие для толщины стенки в нижнем сечении. С учетом заданных расширений она должна быть не меньше м.

Толщина нижней стенки t1+?в=0,2+0,05=0,25 м < 0,27 м - условие не выполняется.

Принимаем толщину стенки 25 см.

Рис. 2. График для предварительного установления размеров фундаментных плит уголковых подпорных стен в зависимости от высоты h и нагрузки q при угле внутреннего трения ? - 29о; 1 - q=10кН/м2; 2 - q=30кН/м2; 3 - q=60кН/м2.

Тогда толщина нижней стенки t1+ ?в=0,25+0,05=0,3 м >0,27 м - условие выполняется.

Толщину плиты в месте сопряжения со стенкой принимаем равной толщине стенки в этом же сечении.



2. Расчет устойчивости подпорной стенки

Расчет устойчивости ведем для единичной полосы стены.

Расчетную нагрузку на поверхности (в задании приводится расчетная нагрузка) заменяем на эквивалентную высоту грунта:

м,

где q - расчетная нагрузка на поверхности, кПа;

? - удельный вес грунта, кН/м3.

Горизонтальное давление грунта:

Эксцентриситет приложения равнодействующей горизонтальных нагрузок относительно подошвы:

м

Расчетная вертикальная нагрузка:

где ?н - расширение стенки наружу = 0 см.

Момент, опрокидывающий стену относительно точки «О», с учетом коэффициента надежности по нагрузке ?f=1,2:

кН

Момент, удерживающий стену от опрокидывания, при ?f=0,8:

Условие My ? M0 выполняется, оставляем заданные размеры подошвы.

Вычисляем силу трения Т, сопротивляющуюся скольжению стены.

Коэффициент трения подошвы по грунту f зависит от его вида и состояния.

При сухих грунтах он равен: по песку 0,6;

Условие T ? E выполняется, оставляем заданные размеры подошвы.



3. Проверка основания под подошвой стены

Момент сил E и P относительно центра тяжести подошва от нормативных нагрузок:

Площадь подошвы единичной ширины:

м2

Момент сопротивления сечения:

м3

Напряжения под подошвой:

кН/м2 ? 1,2R

кН/м2 ? 0

кН/м2 ? R

Для проверки первого и третьего условий необходимо определить расчетное сопротивление грунта согласно СП 22.13330.2011

,

где ?с1 и ?с2 - коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 5.4;

k - коэффициент, принимаемый равным 1, если прочностные характеристики грунта (?II и сII) определены непосредственными испытаниями;

My, Мq, Мс - коэффициенты, принимаемые по таблице 5.5;

kz - коэффициент, принимаемый равным единице при ширине подошвы фундамента b<10м;

?II - осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии грунтовых вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3;

?III - то же, для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м3;

сII - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

d1 - глубина заложения фундаментов, м;

db - глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, м.

?с1=1,3 для мелких песков

для

k=1

Для угла внутреннего трения ?=29°:

My=1,06; Мq=5,25; Мс=7,67

kz=1

b=a+b=0,5+2,5=3 м

?II= ?II'=17,7кН/м3

сII=1 кПа

d1=h=1,6 м

db=2 м

После вычисления расчетного сопротивления проверяем требования к напряжениям под подошвой.

Условия выполняются, оставляем выбранную ширину плитной части.



4. Проверка деформаций основания

Проверяем основание по деформациям согласно СП 22.13330.2011.

Определение осадки основания фундаментов.

Осадку основания фундамента s, см, с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства (см. 5.6.6) определяют методом послойного суммирования по формуле:

,

где ?-- безразмерный коэффициент, равный 0,8;

?zp,i -- среднее значение вертикального нормального напряжения (далее -- вертикальное напряжение) от внешней нагрузки в i-м слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, кПа;

Вертикальные напряжения от внешней нагрузки ?zp = ?z - ?zu зависят от размеров, формы и глубины заложения фундамента, распределения давления на грунт по его подошве и свойств грунтов основания. Для прямоугольных, круглых и ленточных фундаментов значения ?zp, кПа, на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы, определяют по формуле

?zp = ?p,

где ? -- коэффициент, принимаемый по таблице 5.8 в зависимости от относительной глубины ?, равной 2z / b;

р -- среднее давление под подошвой фундамента,

p=?ср=88,54 кПа.



Интерполяцией определяем по таблице ?

Фундамент прямоугольный с соотношением сторон

м

hi -- толщина i-го слоя грунта, см, принимаемая не более 0,4 ширины фундамента;

см

hi=zi+1 - zi

Еi -- модуль деформации i-го слоя грунта по ветви первичного нагружения, кПа;

Еi=18Мпа=18000кПа

?z?,i -- среднее значение вертикального напряжения в i-м слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта, кПа;

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента ?z? = ?zg - ?zu , кПа, на глубине z от подошвы прямоугольных, круглых и ленточных фундаментов определяют по формуле

?z?= ? ?zg0

где ?zg0 - вертикальное напряжение от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента, кПа

кН/м2



Ее,i -- модуль деформации i-го слоя грунта по ветви вторичного нагружения, кПа;

n -- число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

Нижнюю границу сжимаемой толщи основания принимают на глубине z=Hс, где выполняется условие ?zp =0,2?2. При этом глубина сжимаемой толщи не должна быть меньше при b ? 10 м.

Вычисление осадок производим в табличной форме

Наименование грунта	?	, м	?	?zg, кПа	0.5*?zg=, кПа	?zl, кПа	hi ,м	?zpi, кПа
глина	0	0	1	28,32	14,16	28,32
	0,421	0.8	0,880	42,48	21,24	37,38	0,8	83,23
	0,95	1.8	0,612	60,18	30,09	36,83	1	66,06
	1,58	3	0,376	81,42	40,71	30,61	1,2	43,74
	2,10	4	0,274	99,12	49,56	27,16	1	28,72
	2,74	5.2	0,197	120,36	60,18	24,10	1,2	20,83
№	Еi=Ee,i , кПа	hi ,м	?zpi, кПа	?zуi, кПа	si, м
1	18000	0,6	88.54
2			77.92	32.85	0,00398
3			54.19	37.11	0,00293
4			33.29	33.72	0,00233
5			24.26	28.89
			17.44	25.63
	S=1,3311 см < [ S ] = 20 см.

NL - отметка поверхности природного рельефа; FL - отметка подошвы стенки; WL - уровень подземных вод; B.C - нижняя граница сжимаемой толщи; b - ширина стенки; p - среднее давление под подошвой; Hc - глубина сжимаемой толщи



5. Расчет подпорной стенки в SCAD

Сбор нагрузок.

Собственный вес стенки.

Задаем нагрузку собственный вес в SCAD. Коэффициент включения собственного веса - 1.1.

Нагрузка от давления грунта.

Горизонтальную нагрузку от бокового давления грунта прикладываем в виде трапециевидной нагрузки, распределенной на поверхности стенки, и сосредоточенных сил в узлах верхней части стены.

Давление на уровне подошвы:

кН/м2

Давление на уровне земли:

кН/м2

Сосредоточенные силы, приложенные в промежуточных узлах по верху стенки:

кН,

где bk - ширина конечного элемента стенки.

Вертикальная нагрузка от грунта со стороны засыпки:



кН/м2

Вертикальная нагрузка от грунта с наружной стороны:

кН/м2

3. Ветровая нагрузка.

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки wm на высоте z над поверхностью земли следует определять по формуле:

wm =w0k(ze)c,

где w0 - нормативное значение ветрового давления для ветрового района г. Москва (карта 3г приложения Ж СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия)

w0=0,23 кПа

k(ze) - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты; тип местности B - городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м;

k(ze)=0,5

с - аэродинамический коэффициент

с=0.8

Для IV ветрового района и типа местности В имеем расчетное давление

ветра с коэффициентом надежности по нагрузке 1.4:

кПа

Графические результаты расчета арматуры в SCAD 11.5



Плита



Стенка



6. Ручной расчет прочности элементов стены

Расчет прочности производим от расчетных нагрузок:

Изгибающий момент в стенке в месте сопряжения с плитой:

кН?м, ?f=1,2

Напряжение в грунте под подошвой в месте стенки:

Изгибающий момент в плите с учетом веса засыпки с лицевой стороны стенки

Изгибающий момент в плите со стороны засыпки:

М2=M3-M1=134,67-29,49=105,18 кН?м

Определим необходимую вертикальную арматуру в стенке:

M=M3=134,67 кН?м

Q=?f?E=1,2?79,76=95,712 кН?м

h0= t1+?н+ ?в -a0 =0,25+0+0,05-0,05=0,25 м,

где a0 = 5 см - расстояние от грани стенки до центра тяжести арматуры.

Принимаем 6O6 с Аs=1,70м2. Проверяем условие 100см?h0Rbt > Q

1?0,25?900=225кН?м > 95,71кН?м

Так как условие удовлетворено, поперечной арматуры не требуется.

Определяем арматуру в фундаментной плите:

Площадь сечения арматуры со стороны засыпки.

Принимаем 9O12 с Аs=9,05м2. Площадь арматуры с наружной стороны:

подошва стена фундамент подпорный

Принимаем 1O3 с Аs=0,0707м2



Библиографический список использованной литературы

1. СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия.

2. СП 131.13330.2012 Строительная климатология.

3. СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения.

4. СП 52-101-2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры.

5. СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений.

6. Добромыслов А.Н. Примеры расчета конструкций железобетонных инженерных сооружений. Справочное пособие. - М., Издательство АСВ, 2010. - 272 с.

7. Справочник проектировщика инженерных сооружений. Козлов В.Ш., Албшиц В.Д., Аптекман А.И. и др. Под ред. Коршунова Д.А. - 2-е изд., перераб. и доп. - К., Будивэльнык, 1988. - 352 с. ил.

Размещено на Allbest.ru