Определение напряжений, действующих по подошве фундамента

Нормативная сила, кН	Расчетная сила, кН	Плечо, м	Момент, кН*м
	523,495	1,29	-675,31
	1,1*403,552=443,907	0,05	-22,195
		3,64	+2009,225
		3,00	+86,79
		1,00	-74,04

Моменты вычисляем относительно осей, проходящих через центр тяжести подошвы фундамента (точка О). Равнодействующие активного и пассивного давления прикладываем к стене на уровне центра тяжести эпюр интенсивности давления. Вес стены и фундамента – в центре тяжести соответствующего элемента.

Сумма расчетных вертикальных сил

Сумма моментов расчетных сил

Площадь и момент сопротивления подошвы фундамента стены.

Тогда

Сопоставим найденные напряжения, с расчетным сопротивлением:

Из трех условий не выполнены 2 последних, т. е. по задней грани подошвы действуют растягивающие напряжения, что не допустимо.

Расчет устойчивости стены против опрокидывания сдвига по подошве фундамента.

т. е. условие устойчивости стены против опрокидывания не выполняется.

Нормативная сила, кН	Расчетная сила, кН	Плечо, м	Моменты, кН*м
			Удерживающих сил		Опрокидывающих сил
		4,04	1730,388		-
		2,80	1016,951		-
		3,64	-		2009,225
		5,75			166,338
		1,00	74,04		-
				2821,376		2175,562

Сдвигающая сила

Удерживающая сила

Здесь коэффициент трения кладки по грунту.

т. е. условие устойчивости стены против сдвига НЕ выполняется.

7. Проверка условия ограничения крена подпорной стенки

Должно выполняться условие:

• Фактический крен фундамента подпорной стенки не должен превышать предельно допустимое значение.

Используя ранее вычисленные значения

Определим фактический крен фундамента подпорной стенки:

,

где µ - значение коэффициента Пуассона несущего слоя основания (µ = 0,40 для супеси);

E₀ – модуль общей деформации несущего слоя основания;

MI – суммарный расчётный момент всех сил относительно центра тяжести

подошвы фундамента, кНм;

k_с – коэффициент, принимаемый в зависимости соотношения сторон фундамента, для подпорной стенки k_с = 0,07.

Определим также предельный крен фундамента подпорной стенки:

- условие не выполнено, подпорная стенка получит крен больше предельного значения, что недопустимо.

Выводы о применимости заданной конструкции стены и рекомендации по ее изменению.

Выполненные проверки показали, что приведенная в задании подпорная стена не удовлетворяет нормативным требованиям. Стену следует перепроектировать.

Обоснование необходимых изменений должно вытекать из анализа факторов, обуславливающих невыполнение проверок. В рассмотренном примере все они фактически связаны с видом эпюры напряжений по подошве фундамента, а именно с большими растягивающими напряжениями под задним ребром подошвы. Это определяет возможность отрыва части подошвы от грунта основания с ростом напряжений под ребром передней грани, крена стены и, в конечном счете – ее опрокидывание.

Анализируя структуру составляющих момента по первой таблице, замечаем, что основной вклад в него дает активное давление ; оно же определяет невыполнение проверок на сдвиг, а также недопустимый эксцентриситет равнодействующей.

Следовательно, нужно уменьшить активное давление . Требуемый порядок снижения при прежних размерах стены оценивается по предельно допустимому моменту их условия р_min = – ≥ 0, то есть при :

При плече 2,70 м получаем, что активное давление должно быть понижено до значения то есть в 1,5 раза.

От чего зависит коэффициент , и какие из влияющих факторов являются управляемыми?

Это три фактора – углы φ, δ, ε. рассмотрим возможность их изменения.

1. Угол внутреннего трения засыпки φ не нужно никак изменять, так как оно удовлетворяет рекомендуемым нормативным требованиям. По заданию (песок средней крупности). Рекомендации: известно, что с увеличением крупности песка угол внутреннего трения увеличивается. При выборе значений φ для уменьшения активного давления засыпки рекомендуется принимать для пылеватых ; для мелких ; для песков средней крупности ; для крупных и гравелистых . В данном случае при засыпке песком средней крупности угол внутреннего трения φ можно оставить таким, каким он дан по заданию.

2. Угол трения грунта засыпки о стену. В данной работе , то есть трение крайне малое. В то же время с ростом δ активное давление уменьшается. Практически для обычных массивных стен можно принять ; . При специальной обработке поверхности задней грани можно принять предельно значение δ=φ.

3. Угол наклона задней грани ε существенно влияет на активное давление, причем наклон в сторону засыпки (ε<0) снижает его.

Проще всего требуемое значение ε определить графически, уже освоенным построением Понселе. Например, здесь при значениях ; и получаем площадь треугольника Ребхана 10,575 м² и соответственно активное давление 204,91 кН, что практически совпадает с требуемым(204,05 кН, разница в 0,42%). Легко проверить, что принятые параметры засыпки и стены (почти не увеличившие ее вес) обеспечивают выполнение всех нормативных требований. Также очевидно, что добиться этого увеличением размеров подошвы фундамента стены не представляется возможным.