КУРСОВЫЕ СДАННЫЕ ЛОСЕВА / ЖБК / Курсовая работа ЖБК

Содержание.

1. Назначение размеров подпорной стены. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Определение нагрузок, действующих на подпорную стенку. . . . . . . . . . . .

3. Расчет устойчивости подпорной стены против сдвига. . . . . . . . . . . . . . .

4. Расчет устойчивости основания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. Расчет прочности вертикальной стенки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.1. Расчетная схема и усилия в стенке. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5.2. Расчет прочности вертикальной стены. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6. Расчет и конструирование фундаментной плиты . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.1. Расчет прочности фундаментной плиты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7. Сборная подпорная стена с анкерной тягой (затяжкой).

7.1. Назначение размеров сборной подпорной стены.

7.2. Расчет и конструирование вертикальной панели.

7.2.1. Построение эпюры изгибающих моментов.

7.2.2. Построение эпюры перерезывающих сил.

7.2.3. Расчет прочности нормального сечения стеновой панели.

7.3. Расчет и конструирование анкерной тяги.

7.4. Расчет и конструирование фундаментной плиты.

7.4.1. Расчетная схема и усилия в фундаментной плите.

7.4.2. Расчет прочности фундаментной плиты.

Список литературы.

ФИСПОС 290400 КР

Изм

Кол

№ докум.

Подп.

Дата

Расчет и конструирование подпорной стены

Стадия

Лист

Листов

Разраб.

Лосева Е. А

У

Провер.

СнегиреваА.И

СГАСУ,

ФИСПОС,

Г-91

Н. Контр.

Утв.

1. Назначение размеров подпорной стены.

Монолитная подпорная стенка состоит из двух конструктивных элементов: вертикальной стенки и фундаментной плиты , расчет которых производится отдельно. Габаритные размеры подпорной стены составляют полная высота стены Н и ширина фундаментной плиты В. Полная высота складывается из высоты удерживаемого грунта Н_с (т.е разности отметок верхнего и нижнего уровней грунта) и глубины заложения подошвы фундаментной плиты Н_ф:

Н = Н_с + Н_ф = 5,6+1,6=7,2 (м).

Ширина подошвы В назначается с учетом рекомендаций в соответствии с графиком ([1], рис. 7.4) и в зависимости от угла внутреннего трения φ. При нагрузке на поверхность грунта qⁿ = 5,5 кН/м², угле внутреннего трения φ=29° и высоте стенки Н=7,2 м принимаем а=0,8 м и b = 4,8 м;

В = а +b = 0,8 +4,8 = 6,6 (м ).

Толщину фундаментной плиты в месте их сопряжения со стенкой, равно как и толщина стенки, примем равными h_c = 0,6 м, h_ф = 0,6 м.

2. Определение нагрузок, действующих на подпорную стенку.

Величина нагрузки от активного давления грунта зависит от физико-механических характеристик грунта, а именно, от объемного веса ρ, угла внутреннего трения φ и коэффициента сцепления С. Так как, согласно заданию, грунт основания принят в виде супеси, то коэффициент сцепления С=0.

Для грунта засыпки эти характеристики можно определить следующим образом:

φ₁ =0,9*φ = 0,9 * 29° = 26,1°;

ρ₁=0,95*ρ=0,95*17,5=16,625 кН/м³.

Нагрузка на поверхности грунта заменяется эквивалентным слоем грунта.

Горизонтальное и вертикальное давление грунта и увеличивается пропорционально удалению от поверхности, максимальные их значения для несвязного грунта равны:

где ρ₁ - объемный вес грунта засыпки; ρ₁ = 16,625 кН/м³;

λ_г - коэффициент горизонтальной составляющей активного давления грунта;

Н - полная высота подпорной стенки;

γ_n - коэффициент, соответствующий классу ответственности сооружения;

γ_n = 1;

θ₀ - угол наклона плоскости обрушения грунта;

θ₀ = 45° - φ₁/2 = 45° - 26,1°/2 = 31,95°;

Значение коэффициента λ_г в общем виде определяется по формуле:

ФИСПОС 290400 КР

Лист

Изм

Лист

№докум.

Подп.

Дата

,

где φ - угол внутреннего трения грунта;

ε - угол наклона тыльной грани стены к вертикале, в данном случае ε = 0;

δ - угол трения грунта на контакте со стеной, в том случае если поверхность

тыльной грани не обработана специальным составом, то δ = 0;

ρ - угол наклона поверхности грунта со стороны удерживаемого слоя ρ = 0.

Т.к. ε = δ =ρ = 0, то:

;

.

При наличии на поверхности грунта временной нагрузки горизонтальное и вертикальное активное давление грунта должно быть увеличено на величину соответственно, σ_qг^н и σ_qв^н .

Собственный вес грунта на малой консоли:

Вес грунта за призмой обрушения:

Собственный вес вертикальной стенки при наличии объемного веса железобетона ρ_ж.б. = 25 кН/м³:

.

Собственный вес фундаментной плиты при наличии объемного веса железобетона ρ_ж.б. = 25 кН/м³:

Давление грунта со стороны малой консоли, именуемое пассивным давлением грунта, при этом λ_n принимаем равным 1 т.к. рассматриваем вариант плоского сдвига:

ФИСПОС 290400 КР

Лист

Изм

Лист

№докум.

Подп.

Дата

Для удобства расчета нагрузка от активного давления грунта заменяется равнодействующей, приложенной в центре тяжести эпюры:

;

.

3. Расчет устойчивости подпорной стены против сдвига.

Задачей расчета устойчивости против сдвига является определение соотношения сдвигающих и удерживающих сил.

Сдвиг может быть плоским, когда конструкция перемещается параллельно сама себе.

Глубинный сдвиг – когда происходят деформации грунта под малой консолью фундаментной плиты, и стенка будет наклоняться.

Устойчивость подпорной стены против сдвига обеспечена, если удовлетворяется условие:

;

где Т_уд - удерживающая сила, т.е препятствующая сдвигу;

Т_сд - сдвигающая сила.

Определим сдвигающие силы:

Удерживающая сила возникает за счет трения между подошвой фундаментной плиты и грунтом основания. Эта сила пропорциональна вертикальной нагрузке, действующей на фундаментную плиту.

,

где N - сумма всех расчетных вертикальных сил;

β - угол наклона поверхности скольжения к горизонту; β=0;

Е_n - равнодействующая расчетного пассивного давления грунта;

ФИСПОС 290400 КР

Лист

Изм

Лист

№докум.

Подп.

Дата

Т_уд = 609,98*0,549+20,28=355,162кН;

.

Условие выполняется, увеличение размеров не требуется.

4. Расчет устойчивости основания.

Расчет устойчивости основания производится с целью корректирования размеров фундаментной плиты.

Задача данного расчета заключается в определении несущей способности грунта и сравнении ее с нормальной силой, действующей на фундаментную плиту.

Устойчивость основания обеспечена, если выполняется условие:

,

где N - нормальная сила или сумма всех сил на вертикальную плоскость;

Ф - несущая способность грунта, выраженная вертикальной силой;

к_н – коэффициент надежности; к_н = 1,2.

Несущая способность основания под подошвой стены на 1 м ее длины для песчаных грунтов и супесей определяется по формуле:

где - приведенная ширина фундамента, вычисляется по формуле:

;

В - ширина подошвы фундаментной плиты; В=4,4 м;

е - эксцентриситет приложения равнодействующей всех сил:

М_г и М_в - изгибающие момент, соответственно, горизонтальных и вертикальных

сил относительно центра фундаментной плиты;

А₁ и В₁ - безразмерные коэффициенты, определяемые по формуле:

;

;

λ_γ и λ_q - коэффициенты несущей способности грунта, определяется в

зависимости от tgφ по приложению 2 [1]; tgφ=0,549; λ_γ =7; λ_q = 16

ФИСПОС 290400 КР

Лист

Изм

Лист

№докум.

Подп.

Дата

i_γ и i_q - коэффициенты влияния угла наклона нагрузки, зависящие от

соотношения горизонтальной и вертикальной составляющих суммарной

нагрузки, определяемые по следующим формулам:

С₁ =0;

n_γ и n_q - коэффициенты влияния формы подошвы фундаментной плиты; для

ленточного фундамента n_γ = n_q = 1;

609,98кН ≤ 728,325кН - условие устойчивости основания обеспечено.

ФИСПОС 290400 КР

Лист

Изм

Лист

№докум.

Подп.

Дата

5. Расчет и конструирование вертикальной стенки.

Монолитная подпорная стена состоит из двух конструктивных элементов: вертикальной стенки и фундаментной плиты расчет и армирование этих конструктивных элементов производится отдельно.

5.1. Расчетная схема и усилия в стенке.

Расчетная схема вертикальной стены представляет собой консольную балку, жестко защемленную в фундаментной плите и загруженную горизонтальным давлением грунта σ_г и приращением давления σ_qг от нагрузки на поверхности грунта.

Q

Вылет консоли Н₁ = Н - h_ф = 7,8 – 0,5=7,3 (м).

Максимальные усилия М и Q будут иметь место в заделке (сечение 1-1), причем усилия будут равны:

где σ^н_г1 и σ^н_г2 - горизонтальное давление грунта в сечениях 1-1 и 2-2,

соответственно, которые можно определить по формулам:

;

ФИСПОС 290400 КР

Лист

Изм

Лист

№докум.

Подп.

Дата

5.2. Расчет прочности вертикальной стены.

Расчет арматуры необходимо провести вначале для сечения 2-2 и установить стержни по всей высоте стенки, а затем рассчитать арматуру для сечения 1-1 и определить дополнительные стержни.

Для расчета принимаем полосу шириной 1 м.

Материалы:

Бетон класса B15, R_b = 8,5 МПа; γ_b2 = 1, т.к. конструкция находится в грунте, где присутствует постоянная влажность; b = 1000мм; R_bt = 0,75 МПа. Арматура А – II ,R_s = 280МПа.

Проверяем условие ;

Расчет поперечной силы, воспринимаемой бетоном:

Производим расчет вертикальной стенки по нормальному сечению. Рассчитываем сечение 2-2.

;

где а - расстояние от центра тяжести арматуры до ближайшей грани бетона; а =

40мм;

Интерполируем и получаем: ξ = 012; ζ = 0,94.

α_м - относительный статический момент сжатой зоны бетона;

ξ - относительная высота сжатой зоны бетона;

ζ - относительное плечо внутренней пары сил.

Путем аналогичного расчета найдем необходимую площадь арматуры для сечения 1-1:

ФИСПОС 290400 КР

Лист

Изм

Лист

№докум.

Подп.

Дата

Интерполируем и получаем: ξ = 0,33; ζ = 0,835.

А_{s доп} = А_s1 – А^факт_s2 = 4644 -1900=2744 мм²

Дополнительные и основные стержни объединяем в сетку С1. Горизонтальные стержни в сетке С1 принимаются из условий сварки с максимальным рабочим стержнем не менее Ф8 мм.

Н_к =

W - зона анкеровки; W = 20·d_к = 20·28 = 560 мм;

d_к - диаметр коротких стержней .

Диаметр горизонтальных стержней назначается () мм или из условия сварки.

6. Расчет и конструирование фундаментной плиты.

Фундаментная плита представляет собой 2- х консольную балку.

Определяем расчетные нагрузки, действующие сверху:

ФИСПОС 290400 КР

Лист

Изм

Лист

№докум.

Подп.

Дата

Найдем расчетную распределенную нагрузку на поверхности грунта:

Определяем вес грунта на малой консоли:

Вес грунта на большой консоли будет равен:

;

.

Определим реактивное давление грунта под фундаментной плитой:

М_г = 509,5397 kH·м – принимаем из расчета устойчивости основания.

Определим краевые давления грунта под подошвой стены:

где R - расчетное сопротивление на основание; R = 0,27*1000 кПа.

ФИСПОС 290400 КР

Лист

Изм

Лист

№докум.

Подп.

Дата

Расчет фундаментной плиты производим по сечениям 3-3 и 4-4, поэтому необходимо определить реактивное давление грунта в этих сечениях:

Определяем усилия в фундаментной плите для расчетных сечений 3-3 и 4-4:

6.1. Расчет прочности фундаментной плиты.

Проверяем условие по максимальному значению Q:

Условие выполняется, толщина фундаментной плиты достаточна и поперечная арматура по расчету не требуется.

Материалы:

Бетон класса B15, R_b = 8,5 МПа; γ_b2 = 1, т.к. конструкция находится в грунте, где присутствует постоянная влажность; b = 1000мм; R_bt = 0,75 МПа.

Арматура А – I ,R_s = 225МПа.

ФИСПОС 290400 КР

Лист

Изм

Лист

№докум.

Подп.

Дата

Определяем коэффициент α_м для сечения 3-3:

Интерполируем и получаем: ξ = 0,067; ζ = 0,968.

Для сечения 4-4:

Интерполируем и получаем: ξ = 0,18; ζ = 0,91.

W - зона анкеровки;

W = 20·d_к = 20·28 = 560 мм.

7. Сборная подпорная стена с анкерной тягой (затяжкой).

7.1. Назначение размеров сборной подпорной стены.

Сборная подпорная стена состоит из трех конструктивных элементов: вертикальной панели, фундаментной плиты и анкерной тяги. Анкерная тяга или затяжка предназначена для удержания вертикальной панели в проектном положении. Крепление затяжки осуществляется на сварке, к вертикальной панели она крепится на расстоянии Н₃=1/3Н=2,63 м от верха, а к фундаментной плите - на расстоянии b₁ = 0,1В = 0,44 м от конца большой консоли.

7.2. Расчет и конструирование вертикальной панели.

Расчетная схема вертикальной панели представляет собой балку на двух опорах с консолью. Опорами являются точка опоры на фундаментную плиту и точка крепления анкерной тяги, которая расположена под углом α к вертикальной панели.

Исходя из этого, можно определить величину опорной реакции на верхней опоре, т.е

ФИСПОС 290400 КР

Лист

Изм

Лист

№докум.

Подп.

Дата

В сборном варианте элемент имеет ширину 1,5 м, поэтому нагрузки необходимо пересчитать.

Усилие в анкерной тяге будет равно:

Вертикальная составляющая равна:

7.2.1. Построение эпюры изгибающих моментов.

Так как эпюра М в стеновой панели двузначна, то принимаем два расчетных сечения:

1-1 – в месте крепления анкерной тяги;

2-2 – сечение с максимальным изгибающим моментом.

Изгибающие моменты в сечении 1-1 будут равны:

Для определения изгибающего момента в сечении 2-2, сначала необходимо вычислить расстояние от верхней опоры до сечения с максимальным изгибающим моментом Z. Для этого необходимо найти производную и приравнять ее 0, т.е dM/dZ=Q=0.

ФИСПОС 290400 КР

Лист

Изм

Лист

№докум.

Подп.

Дата

7.2.2. Построение эпюры перерезывающих сил.

Определяем значения перерезывающих сил в опорах, при этом Q=0 в сечении 2-2.

7.2.3. Расчет прочности нормального сечения стеновой панели.

Для расчета сборного варианта, согласно заданию, приняты следующие материалы:

Бетон класса В25 , R_b = 14,5 МПа; R_bt = 1,05 МПа.

Арматура продольная класса А – II ,R_s = 270МПа.

Сечение 1-1.

Данное расчетное сечение представляет собой тавровый профиль с полкой в сжатой зоне.

ФИСПОС 290400 КР

Лист

Изм

Лист

№докум.

Подп.

Дата

Находим площадь сечения арматуры, а по ней определяем ее диаметр с учетом, что стержней будет 2.

Фактическая площадь арматуры:

Расчет прочности наклонного сечения

Максимальная перерезывающая сила Q= 130,68 кН:

Условие выполнено, поэтому поперечной арматуры по расчету не требуется, однако она должна устанавливаться конструктивно.

Сечение 2-2.

Данное сечение представляет собой тавровый профиль с полкой в растянутой зоне. Такое сечение рассчитывается как прямоугольное, так как свесы, расположенные в растянутой зоне, в расчете не учитываются.

Находим площадь сечения арматуры, а по ней определяем ее диаметр с учетом, что стержней будет 8.

Фактическая площадь арматуры:

ФИСПОС 290400 КР

Лист

Изм

Лист

№докум.

Подп.

Дата

7.3. Расчет и конструирование анкерной тяги.

Анкерная тяга предназначена для удержания стеновой панели в проектном положении и работает на растяжение. Растягивающее усилие S должно приниматься в расчете с коэффициентом условий работы, равным 1,5, который учитывает возможность увеличения усилия за счет зависания грунта над тягой и неравномерности натяжения арматуры. Анкерная тяга может проектироваться из арматурных стержней или другого профиля .

Площадь арматуры в тяге определяется по формуле

Фактическая площадь :

При конструировании анкерной тяги необходимо учитывать условия ее крепления к стеновой панели и фундаментной плите. Поэтому тяга армируется 4 или 6 стержнями, обладающей пластическими свойствами класса А-I,A-II,A-III, так как должно обеспечиваться шарнирное соединение анкерной тяги к другим конструктивным элементам. Крепление анкерной тяги к ребрам панелей осуществляется приваркой арматурных стержней тяги к закладным деталям ребра на длину не менее 5d=5*25=125 мм, где d – диаметр стержня. Размер закладной детали определяем по месту, расстояние от конца арматуры до края закладной пластины должно быть не менее 50 мм.

7.4. Расчет и конструирование фундаментной плиты.

7.4.1. Расчетная схема и усилия в фундаментной плите.

Расчетная схема фундаментной плиты представляет собой балку на двух опорах с двумя консолями. Опорами являются точка опоры стеновой панели и точка крепления анкерной тяги. Величины нагрузок с небольшой погрешностью можно принять по монолитному варианту, учитывая при этом изменения размера грузовой полосы, равной ширине сборного элемента.

Производим пересчет нагрузок:

Построение эпюры изгибающих моментов.

В соответствии со схемой деформирования плиты, расчетными сечениями необходимо принять: 3-3 – в месте крепления анкерной тяги; 4-4 – сечение с максимальным изгибающим моментом, которое находится на расстоянии Х от правой опоры. Следует также определить усилия в сечении 5-5 – место опирания стеновой панели на фундаментную плиту.

ФИСПОС 290400 КР

Лист

Изм

Лист

№докум.

Подп.

Дата

Изгибающие моменты в сечении 3-3:

Определение максимального изгибающего момента:

Построение эпюры перерезывающих сил

ФИСПОС 290400 КР

Лист

Изм

Лист

№докум.

Подп.

Дата

7.4.2. Расчет прочности фундаментной плиты.

Расчет прочности нормального сечения.

Бетон класса В25 , R_b = 14,5 МПа; R_bt = 1,05 МПа.

Арматура продольная класса А – II ,R_s = 270МПа.

Сечение 3-3.

Данное расчетное сечение представляет собой тавровый профиль с полкой, аналогично сечению 1-1.

Находим площадь сечения арматуры, а по ней определяем ее диаметр с учетом, что стержней будет 2.

Фактическая площадь арматуры:

Сечение 4-4.

Данное расчетное сечение представляет собой тавровый профиль с полкой в растянутой зоне. Расчет такого сечения производится аналогично сечению 2-2.

Находим площадь сечения арматуры, а по ней определяем ее диаметр с учетом, что стержней будет 8.

ФИСПОС 290400 КР

Лист

Изм

Лист

№докум.

Подп.

Дата

Фактическая площадь арматуры:

Расчет прочности наклонного сечения.

Максимальная перерезывающая сила .

Проверяем условие :

Необходимо произвести расчет прочности наклонного сечения полностью и установить поперечную арматуру по расчету.

Принимаем поперечную арматуру 2 Ф 8 А – I с площадью с шагом S = 200 мм.

Тогда интенсивность поперечного армирования определится по формуле :

Поперечная сила, воспринимаемая бетоном равна:

где С - горизонтальная проекция наклонной трещины, принимаемая не более 2h₀ = 920 мм.

Поперечная сила, воспринимаемая арматурой, равна :

где - коэффициент, принимаемый равным 0,75.

Несущую способность наклонного сечения определим по формуле

Условие выполнено.

Поперечная арматура совместно с продольной арматурой, принятой при расчете сечения 3-3, объединяются в плоские каркасы К2, которые устанавливаются в ребре по всей длине фундаментной плиты.

ФИСПОС 290400 КР

Лист

Изм

Лист

№докум.

Подп.

Дата

Список литературы.

1. Проектирование железобетонных и каменных подпорных стен. Методические указания./Сост. А.И. Снегирева, В.Г. Мурашкин; Самара,2007.

2. СНиП 2.03.01 – 84. «Бетонные и железобетонные конструкции».

ФИСПОС 290400 КР

Лист

Изм

Лист

№докум.

Подп.

Дата