Основные принципы расчета подпорных стен по 1-у предельному состоянию
Подпорные стены следует рассчитывать по двум группам предельных состояний:
первая группа (по несущей способности) предусматривает выполнение расчетов:
по устойчивости положения стены против сдвига и прочности грунтового основания;
по прочности элементов конструкций и узлов соединений
вторая группа (по пригодности к эксплуатации) предусматривает проверку:
оснований на допускаемые деформации;
элементов конструкций на допустимые величины раскрытия трещин.
Давление грунта для массивных подпорных стен следует определять по указаниям разд. 5 (рис. 7, а). Давление грунта для уголковых подпорных стен следует определять исходя из условия образования за стеной клиновидной симметричной (а для короткой задней консоли - несимметричной) призмы обрушения (рис. 7, б). Давление грунта принимается действующим на наклонную (расчетную) плоскость, проведенную под углом e при d = j ¢ .
Угол наклона расчетной плоскости к вертикали e определяется из условия (14), но принимается не более (45° - j /2)
tg e =(b - t)/h. (14)
Наибольшая величина активного давления грунта при наличии на горизонтальной поверхности засыпки равномерно распределенной нагрузки q определяется при расположении этой нагрузки в пределах всей призмы обрушения, если нагрузка не имеет фиксированного положения.
Расчет устойчивости положения стены против сдвига производится из условия
Fsa £ g c Fsr/ g n , (15)
где Fsa - сдвигающая сила, равная сумме проекции всех сдвигающих сил на горизонтальную плоскость; Fsr - удерживающая сила, равная сумме проекций всех удерживающих сил на горизонтальную плоскость; ус - коэффициент условий работы грунта основания: для песков, кроме пылеватых - 1; для пылеватых песков, а также пылевато-глинистых грунтов в стабилизированном состоянии - 0,9; для пылевато-глинистых грунтов в нестабилизированном состоянии - 0,85; для скальных, невыветрелых и слабовыветрелых грунтов - 1; выветрелых - 0,9; сильновыветрелых - 0,8; g n - коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,2, 1,15 и 1,1 соответственно для зданий и сооружений I , II и III класса, назначаемых в соответствии с прил. 4.
Сдвигающая сила Fsa определяется по формуле
Fsa = Fsa, g + j sa ,q , ( 16)
где Fsa , g - сдвигающая сила от собственного веса грунта равна:
Fsa, g = P g h/2 ; (17)
Fsa , q - сдвигающая сила от нагрузки, расположенной на поверхности призмы обрушения, равна:
Fsa,q = Pqyb. (18)
Рис. 7. Расчетные схемы подпорных стен
а - массивных; б - уголкового профиля
Удерживающая сила Fsr для нескального основания определяется по формуле
Fsr = Fv tg( j I - b ) + b с I + Е r , (19)
где Fv - сумма проекций всех сил на вертикальную плоскость
а) для массивных подпорных стен
Fv = Fsa tg( e + d ) + G с т + g I tg b b 2 /2, (20)
G ст - собственный вес стены и грунта на ее уступах.
б) для уголковых подпорных стен (при e £ q 0 )
Fv = Fsa tg ( e + j ¢ ) + g ¢ g f [h(b - t)/2 + td]+ g I tg b b 2 /2 (21)
где g f - коэффициент надежности по нагрузке, принимается равным 1,2; Е r - пассивное сопротивление грунта:
Er =
g I 
l r /2
+ cIhr(
l r -
1)/tg j I ,
(22)
где l r - коэффициент пассивного сопротивления грунта:
l r =tg2(45° + j I /2), (23)
hr - высота призмы выпора грунта
hr =d + btg b . (24)
Расчет устойчивости подпорных стен против сдвига должен производиться по формуле (15) для трех значений углаb ( b = 0, b = j I /2 и b = j I ).
При наклонной подошве стены, кроме указанных значений угла b , следует производить расчет против сдвига также для отрицательных значений угла b .
При сдвиге по подошве ( b = 0) следует учитывать следующие ограничения: с I £ 5 кПа, j I £ 30°, l r = 1.
Удерживающая сила Fsr для скального основания определяется по формуле
Fsr =Fvf +Er, (25)
где f - коэффициент трения подошвы по скальному грунту, принимается по результатам непосредственных испытаний, но не более 0,65.