Где l_b = 18 м - длина балки, l₀ = 0,45 - расстояние от оси опоры балки до оси стены.

Временную нагрузку от козлового крана или автотранспорта принимаем равной 50 кН/м² (по данным из производства).

Давление грунта на стену в точке А' будет равно:

P^а` = 1,1 x 50 x 0,32 = 17,6 кПа P<sup>а</sup>` = K x q^н_св x _a

Давление грунта в точке В рассчитываем по формуле:

P^в = P^а` + K x _с x H_с x _а + P^в_г = 17,6 + 1,1 x 19 x 7,68 x 0,32 + 58,6 = 127,6 кПа

Где: P^в_г =58,6 - гидростатическое давление в точке В.

Давление грунта в точке С рассчитываем по формуле:

P^с = P^а` + К x _с x (H_с + h₀) x _а + P^c_г

Путем подбора находим h₀ и R_а используя следующие условия равновесия системы: сумма моментов всех сил относительно точки А должна быть равна нулю, сумма проекций всех сил на горизонтальную ось должна быть равна нулю.

М_a + Е_п (Н_с+h₀-h_п -h_а) - E_а`(h_а +(H_с+h₀) x 1 / 2) -E_а (h_а+(H_с+h₀) x 2/3)= 0 (3)

R_a + E_п + E_а + E_а' = 0 (4)

Если h₀ = 3,3 м, тогда (на основе раздела “расчет боковой стены в стадии эксплуатации”)

P^в_п = 2,3 x 19 x 0 x 3,12 + 58,6 = 58,6 кПа;

P^c_п = 2,3 x 19 x 3,3 x 3,12 + 91,6 = 541,5 кПа;

P^c = 17,6 +1,1 x 19 x 10,98 x 0,32 + 91,6 = 182,6 кПа.

E_a = Ѕ(3,3 + 7,68) x (182,6 -17,6)=905,8

E_a' = 17,6 x (3,3+7,68) = 193,2 кН

Все значения подставляем в уравнение (3):

37,3+825,1(7,68 + 3,3 + 2 - 1,21)-193,2(2+(7,68 + 3,3)x 1 /2) - 905,8 (2+ 7,68 + 3,3)x 1/2=0

37,3 + 9711,4 - 1447,1 + 8442,1 = 0

-140,5 = 0

Из уравнения (4) находим R_а: R_а = 905,8 + 193,2 - 825,1 = 273,9 кН. Полная величина заглубления стенки составляет h=1,1x3,3=3,63 м h=1,1x h₀

Для определения внутренних усилий рассматриваем стену как опертую в месте установки распорки и в точке равнодействующей пассивного давления грунта. Уравнения изгибающих моментов принимают значения:

Для x < 2,0 М_x = - 37,3 + 273,9

Для 2,0 < x < 12,98 М_x = - 56,7 + 353,8x + 4,43x² - 2,5x³

Уравнения поперечных сил принимают значения:

Для x < 2,0 Q_x = 273,4 кН

Для 2,0 < x < 12,98 Q_x = 248,6 + 13,9x - 7,5x²

На основе этих уравнений определяем значения изгибающих моментов и поперечных сил. Расчетная схема, эпюры изгибающих моментов и поперечных сил приведена на рисунке 3.4.

Рис. 3.4. Расчетная схема (2 этап стадии строительства).

Эпюры M и Q для боковой стены.

Проверка основания боковой стены по несущей способности и деформации

Расчет выполняется на основе СНиП 2.05.2.03-83 «Основания здания, сооружения», только для стадии строительства станции, так как в условиях эксплуатации все нагрузки на основание будут передаваться через лотковую плиту.

При расчете необходимо учитывать размеры условного фундамента, определяемые по формуле (расчет на 1 погонный метр длины станции):

Где: F - площадь условного фундамента, H _с = 11,68 м - полная высота «стены в грунте», h = 4 м - высота заглубления в грунт участка стены, _с = 31 - угол внутреннего трения для суглинков.

Нагрузка на основание будет составлять:

где: С_тс = 80 кН - нагрузка от плит перекрытия, С_тс - нагрузка от собственного веса стены С_тс = _б x б_ст x H = 23 x 0,6 x 13,8 = 190,4 кН, _б = 23 кН/м³ - средняя плотность ж/б, б_ст = 0,6 м - ширина стены, H = 13,8 м - полная высота боковой стены.

Основание боковой стены сложено мелкими песками и супесями средней плотности ₁₁ = 18 кН/м, коэффициент пористости е = 0,65, удельным сцеплением С_п = 2 кПа, углом внутреннего трения = 32.

Максимальное расчетное давление на основание определяем по формуле (СНиП 2.02.03-83).

Проверка несущей способности основания: Р_max < R, 114,6 кПа < 288,5 кПа.

Проверка основания по деформациям. Давление грунта под подошвой условного фундамента равно:

Р_б = _с x H_с = 19 x 11,68 = 221,92 кПа, P₀ = 114,6 кПа < P_б = 221,92 кПа, согласно СНиП 2.02.03 - 83 расчет основания по деформациям не производится.

Подбор продольной арматуры

Исходные данные: рабочее сечение стены принимаем прямоугольным b x h = 100 x 60 см (расчет ведется на 1 погонный метр длины сиены), высота стены H = 13,78 м, защитный слой бетона а = а ` = 5 см, класс бетона В-30 (R_b=17,0 МПа, R_bt=1,2 МПа, Е_в=32,5 x 10³ МПа), арматура класса АIII (CR_s = R_sc = 355 МПа, Е_s = 200 х 10³ МПа). Максимальный изгибающий момент М = 1407 кН/м, продольная сила N=664 кН. Расчет ведем аналогично разделу 3.4. Арматуру подбираю для стадии эксплуатации с дальнейшей проверкой боковой стены в стадии строительства:

е_ор = 1407/664,2 = 2,119 м

е_а = 13,78/600 = 0,023 м > 0,6/30 = 0,02 м

е_о = 2,119 + 0,023 = 2,142

J = 1 x 0,6³ / 12 = 0,018 м

К_б1 = 2 принимаем Н₀ = 0,025 тогда:

N_кр = 8,865 мН = 8865 кН

е_о = 2,142 x 1,08 = 2,31 м;

e = 2,31 + 0,6 x 0,5 - 0,05 = 2,56 м

Принимаю шесть стержней АIII 36 (75,96 см²) в растянутой и сжатой зоне. По технологическим соображениям боковая стена делиться на «стену в грунте» высотой 11,68 м и обвязочную балку высотой 2,1 метра. Спецификация продольной арматуры приведена в таблице 3.6 (арматура «стены в грунте») и таблица 3.7 (арматура обвязочной балки).

Проверка прочности стены в стадии эксплуатации:

N_e < A₀ x b x h₀² x R_b + A_sc (h₀² - a')

664 x 2,56 < 0,4 x 1 x 0,6² x 17 x 10³ + 355 x 10³ x (0,55 - 0,05) x 0,007592

1699,8 кН/м < 3785,6 кН/м - запас прочности К_з = 2,2

N x b x h0 x Rb

664 < 0,55 x 0,6 x 1 17 x 10³

664 кН < 5610 кН запас прочности К_з = 8,4

Проверка прочности боковой стены в стадии строительства. Максимальный изгибающий момент М = 1791,3 кН/м, продольная сила N = 201,8 кН. После аналогичного расчета получаем эксцентриситет е = 9,33 м и подставляем его в неравенство: 201,8 x 9,33 0,4 x 1 x 0,6² x 17 x 10³ + 355 x 10³ x (0,55 - 0,05) x 0007592

1882 кН < 37856 кН/м - запас прочности К_з = 2

201,8 0,55 x 0,6 x 1 x 17 x 10³

201,8 Кн 5610 Кн запас прочности К_з = 27

Список использованной литературы

И.В. Баклашов, В.Н. Борисов «Проектирование и строительство горнотехнических зданий и сооружений». Строительные конструкции зданий и сооружений. Москва, «Недра», 1990.

В.П. Волков «Тоннели и метрополитены». Москва, «Транспорт», 1975 г.

В.Е. Меркин, С.Н. Власов, О.Н. Макарова «Справочник инженера-тоннельщика». Москва, «Транспорт», 1993 г.

В.Г. Храпов «Тоннели и метрополитены». Москва, «Транспорт», 1989 г.

Б.А. Картозия, М. Н. Шуплик, Б.И. Федунец и др. «Шахтное и подземное строительство», т. II. Москва, «Академия горных наук», 1999 г.

Нормы по проектированию и устройству гидроизоляции метрополитенов, сооружаемых открытым способом. Москва, 1993г.

СНиП II-40-80, ч. II, глава 40 «Метрополитены». Москва, «Стройиздат», 1981 г.

Гальперин П. М., Зайцев В. С. «Гидрогеология и инженерная геология».

Б.Ф. Кирин, К. З. Ушаков «Охрана труда».

И.В. Баклашов, Б.А. Картозия «Механика подземных сооружений и конструкций крепей». Москва, «Недра».

Б.А. Картозия, Б.Н. Борисов «Инженерные задачи механики подземных сооружений». Расчёт крепей и обделок. Москва, изд-во МГГУ, 1997 г.

Размещено на Allbest.ru