План заняття
1. Контрольні опитування.
1. Які ви знаєте конструктивні схеми підпірних стін? Опишіть їх. В яких випадках їх застосовують?
2. Від яких параметрів залежить тиск ґрунту на підпірну стіну?
3. Як розподіляється тиск ґрунту по висоті підпірної стіни?
4. Як визначити інтенсивність тиску ґрунту внизу?
5. Як визначити рівнодіючу горизонтального тиску землі на 1 м довжини стіни?
6. Як враховують наявність рівномірно розподіленого навантаження на поверхні землі під час розрахунку підпірних стін?
7. Як визначити попередньо ширину опорної плити та її винос?
8. Як розраховують та армують зовнішній і внутрішній виступи опорної плити?
9. Як розраховують та армують стіну?
10. Як розраховують збірні стінові панелі в контрфорсних та анкерних підпірних стінах?
11. Як розраховують контрфорси?
2. Розрахунок підпірної стіни кутикового типу.
Вихідні дані вибрати з табл. 1.
Приклад розрахунку.
Розрахувати кутикову підпірну стіну за такими даними:
висота підпору грунту h=4,5 м;
ширина підошви b=4 м;
щільність грунту =18 кН/м3;
кут природного укосу грунту =38о;
розрахунковий опір грунту R0=153 кПа;
тимчасове навантаження на поверхні грунту psup=3кПа;
клас бетону В20;
клас арматури А-ІІІ.
Таблиця 1
Остання цифра шифру |
Висота підпору грунту h, м |
Ширина підошви в, м |
Щільність грунту , кН/м3 |
Кут природного укосу грунту |
Передостання цифра шифру |
Розрахунковий опір грунту R0, кПа |
Тимчасове навантаження на поверхні грунту psup, кПа |
Клас бетону |
Клас арматури |
1 |
1,2 |
2,2 |
19 |
30 |
1 |
180 |
2 |
В15 |
А-ІІ |
2 |
1,8 |
2,2 |
18,5 |
35 |
2 |
181 |
2,5 |
В20 |
А-ІІІ |
3 |
2,4 |
2,5 |
18 |
38 |
3 |
182 |
3 |
В15 |
А-ІІ |
4 |
3,0 |
3,1 |
17 |
40 |
4 |
183 |
3,5 |
В20 |
А-ІІІ |
5 |
3,6 |
3,7 |
16 |
45 |
5 |
184 |
4 |
В15 |
А-ІІ |
6 |
1,2 |
2,2 |
16 |
30 |
6 |
185 |
2 |
В20 |
А-ІІІ |
7 |
1,8 |
2,2 |
17 |
35 |
7 |
186 |
2,5 |
В15 |
А-ІІ |
8 |
2,4 |
2,5 |
18 |
38 |
8 |
187 |
3 |
В20 |
А-ІІІ |
9 |
3,0 |
3,1 |
18,5 |
40 |
9 |
188 |
3,5 |
В15 |
А-ІІ |
0 |
3,6 |
3,7 |
19 |
45 |
0 |
189 |
4 |
В20 |
А-ІІІ |
Розрахункова схема та основні розміри стіни показані на рис. 3.2 і 3.3 [1].
Усі розрахунки виконуємо для 1 м.п. стіни.
Зводимо рівномірно розподілене тимчасове навантаження psup, що є на верхньому рівні грунту, до ваги шару грунту:
,
де
–
коефіцієнт надійності для psup;
– щільність грунту.
Рівнодіюча тиску грунту на стіну за формулою (3.1) [1]:
.
Інтенсивність тиску грунту внизу стіни
.
Перевіряємо прийняту ширину опорної плити b=4м та її винос bw=3м.
Для цього попередньо обчислюємо:
- вагу 1м.п. стіни за її основними розмірами (див. рис. 3.3 [1])
- вагу грунту над виносом стіни при розрахунку її на стійкість стіни проти перекидання і ковзання
,
де
–
коефіцієнт надійності для грунту, який
у цьому випадку менший за одиницю;
- вагу грунту і тимчасового навантаження над виносом стіни при визначенні крайових тисків на грунт
,
де
–
усереднений коефіцієнт надійності для
грунту та тимчасового навантаження,
який у цьому випадку більший за одиницю;
-
площу підошви
;
-
момент опору підошви
;
- суму моментів усіх зусиль відносно центра ваги підошви; вважаємо що центр ваги підошви міститься в точці примикання стінки до підошви (див. переріз ІІ-ІІ на рис. 3.2 [1]); в цій же ж точці прикладена вага стінки; тоді
.
Визначаємо крайові тиски на грунт під підошвою
;
.
Мінімальний
тиск
.
Це означає, що епюра тиску на грунт під
підошвою буде мати не вигляд прямої
трапеції, як це показано на рис. 3.2[1], а
оберненої, як це показано на рис. 1.
Рис.1 До розрахунку підпірної стіни
Перевіряємо умову
.
.
Умова виконується.
Перевіряємо умову
.
Умова виконується.
Перевіряємо стійкість стінки проти перекидання і ковзання.
Для цього попередньо визначаємо
- перекидаючий момент від тиску грунту відносно переднього краю підошви (точка А на рис. 3.2 [1]):
;
- момент, що утримує від перекидання і гарантується вертикальним навантаженням (вага стіни і грунту на виступах) і обчислений відносно тієї ж точки А:
.
Для
забезпечення стійкості стінки на
перекидання має виконуватися умова
.
Умова
виконується.
Для
забезпечення стійкості стінки проти
ковзання має виконуватися умова
.
Умова
виконується.
Якщо хоча б одна з умов не виконується, то треба збільшити розміри плити підошви.
Для підбору арматури в плиті підошви треба розглянути окремо ліву і праву її частини.
Ліву частину плити підошви розглядаємо як консольну балку прямокутного перерізу вильотом 0,7м, защемлену в стінці стіни і завантажену реактивним тиском грунту (рис.1). Розрахунковим є переріз І-І (рис. 3.2 [1]), в якому виникає максимальний згинальний момент
.
Переріз І-І прямокутний з шириною b=1000 мм і висотою h=600мм, тому для підбору арматури використовуємо схему алгоритму 2 [2].
1.
.
2. , де 11,5Мпа – призмова міцність бетону класу В20 (додаток 3).
3. , тому що плита перебуває у вологому середовищі, яке сприяє зростанню призмової міцності бетону.
4. .
5. .
6.
.
7.
.
8. .
9.
.
10.
.
11.
.
12.
(додаток
24 [2]).
13.
.
Якщо крок арматури 200 мм, приймаємо 5 стержнів 10А-ІІІ з фактичною площею 393 мм2. Ця арматура має бути розміщена внизу лівої частини плити (на рис. 3.2 [1] арматура As1).
Праву частину плити підошви розглядаємо як консольну балку прямокутного перерізу вильотом 3м, защемлену в стінці стіни і завантажену у першому випадку активним тиском грунту, а у другому – реактивним. Розрахунковим є переріз ІІ-ІІ (рис. 3.2 [1]).
У першому випадку у цьому перерізі виникає максимальний згинальний момент
,
а у другому (див. рис.1)
.
Сумарний момент в перерізі
.
Переріз ІІ-ІІ прямокутний з шириною b=1000 мм і висотою h=600мм, тому для підбору арматури використовуємо схему алгоритму 2 [2].
1. .
2. , де 11,5Мпа – призмова міцність бетону класу В20 (додаток 3).
3. , тому що плита перебуває у вологому середовищі, яке сприяє зростанню призмової міцності бетону.
4. .
5. .
6.
.
7.
.
8. .
9.
.
10.
.
11.
.
12.
(додаток
24 [2]).
13.
.
Якщо крок арматури 100 мм, приймаємо 10 стержнів 20А-ІІІ з фактичною площею 3140 мм2. Ця арматура має бути розміщена вверху правої частини плити (на рис. 3.2 [1] арматура As3).
Для підбору арматури стінки останню розглядаємо як консоль з вильотом h=3,9м, що защемлена в плиті підошви і завантажена рівнодіючою горизонтального тиску грунту Н. Максимальний момент в защемленні
.
Переріз прямокутний з розмірами b=1000мм, h=300мм.
Розраховуємо за схемою алгоритму 2 [2].
1.
.
2. , де 11,5Мпа – призмова міцність бетону класу В20 (додаток 3).
3. , тому що плита перебуває у вологому середовищі, яке сприяє зростанню призмової міцності бетону.
4. .
5. .
6.
.
7.
.
8. .
9.
.
10.
.
11.
.
12. (додаток 24 [2]).
13.
.
Якщо крок арматури 200 мм, приймаємо 5 стержнів 14А-ІІІ з фактичною площею 769 мм2. Ця арматура має бути розміщена зі сторони тиску грунту на стіну (на рис. 3.2 [1] арматура As2).
Приклад армування підпірної стіни показаний на рис. 3.3 [1].