4. Розрахунок підпірних стін

1. Загальні положення

2. Розрахунок стійкості положення стіни проти зрушення

3. Розрахунок міцності грунтової підстави

4. Розрахунок підстав по деформаціях

1. Загальні положення

Підпірні стіни слід розраховувати по двох групах граничних станів:

• перша група (по несучій здатності) передбачає виконання розрахунків:

• по стійкості положення стіни проти зрушення і міцності грунтової підстави;

• по міцності елементів конструкцій і вузлів з'єднань

• друга група (по придатності до експлуатації) передбачає перевірку:

• підстав на деформації, що допускаються;

• елементів конструкцій на допустимі величини розкриття тріщин.

Мал. 7. Розрахункові схеми підпірних стін а - масивних; б - куткового профілю

Тиск ґрунту для куткових підпірних стін слід визначати виходячи з умови утворення за стіною клиновидної симетричної (ε=θ₀) (мал. 7,б) (а для короткої задньої консолі – несиметричною – мал. 7,в) призми обвалення.

У випадку симетричної призми обвалення тиск ґрунту приймається таким, що діє на похилу плоскість, проведену під кутом ₀ до вертикалі. Вага ґрунту в контурі abcd додається до ваги стіни (мал. 7). Розрахунок куткових підпірних стін виконують так само, як і масивних, приймаючи  = ₀ і  = ..

При короткій задній консолі, коли плоскість призми обвалення пересікає задню грань стіни, тиск ґрунту допускається приймати на умовну похилу плоскість, проведену через точки а і с, якщо відстань від верху стіни до пересічення з плоскістю обвалення не перевищує 0,25h, де h — висота стіни (від поверхні ґрунту до підошви). Коли плоскість обвалення пересікає стіну нижче 0,25h, тиск ґрунту слід визначати окремо для вертикальної ділянки і похилої грані призми обвалення.

Тиск грунту приймається таким, що діє на похилу (розрахункову) плоскість, проведену під кутом  при  = . ( - кут внутрішнього тертя засипки) Кут нахилу розрахункової плоскості до вертикалі  визначається з умови

tg  =(b - t)/h , (14)

але приймається не більш (45° - /2),

де t – виліт консолі плити;

b – ширина фундаментної плити

Найбільша величина активного тиску грунту за наявності на горизонтальній поверхні засипки рівномірно розподіленого навантаження q визначається при розташуванні цього навантаження в межах всієї призми обвалення, якщо навантаження не має фіксованого положення.

2. Розрахунок стійкості положення стіни проти зрушення

Розрахунок стійкості положення стіни проти зрушення виконується з умови

F_sa  _c F_sr / _n, (15)

де F_sa - зрушуюча сила, яка рівна сумі проекції всіх зрушуючих сил на горизонтальну плоскість;

F_sr - утримуюча сила, яка рівна сумі проекцій всіх утримуючих сил на горизонтальну плоскість;

_с - коефіцієнт умов роботи грунту підстави: для пісків, окрім пильоватих - 1; для пильоватих пісків, а також порохняно-глинистих грунтів в стабілізованому стані - 0,9; для порохняно-глинистих грунтів в нестабілізованому стані - 0,85; для скельних, невивітрених і слабовивітрених грунтів - 1; вивітрених - 0,9; сильновивітрених - 0,8;

_n - коефіцієнт надійності за призначенням споруди.

Зрушуюча сила F_sa визначається по формулі

F_sa = F_sa, + F_sa,_q, (16)

де F_sa, - зрушуюча сила від власної ваги грунту рівна:

F_sa, = P_ h/2; (17)

F_sa,q - зрушуюча сила від навантаження, розташованого на поверхні призми обвалення, рівна:

F_sa,q = P_qy_b. (18)

Утримуюча сила F_sr для нескельної підстави визначається по формулі

F_sr = F_v tg(_I - ) + bс_I + Е_r, (19)

де F_v - сума проекцій всіх сил на вертикальну плоскість

а) для масивних підпірних стін

F_v = F_sa tg( + ) + G_ст + , (20)

G_ст - власна вага стіни і грунту на її уступах.

– вага грунту в призмі випирання

б) для куткових підпірних стін (при   ₀)

F_v = F_sa tg ( + ) +  _f [h(b - t)/2 + td]+ (21)

де _f - коефіцієнт надійності по навантаженню, приймається рівним 1,2;

Е_r - пасивний опір грунту:

E_r = _I _r/2 + c_Ih_r(_r - 1)/tg _I, (22)

де _r - коефіцієнт пасивного опору грунту:

_r =tg²(45° + _I/2), (23)

h_r - висота призми випирання грунту

h_r =d + btg. (24)

Розрахунок стійкості підпірних стін проти зрушення повинен виконуватися по формулі (15) для трьох значень кута  ( = 0,  = _I/2 і  = _I). При похилій підошві стіни, окрім вказаних значень кута , слід виробляти розрахунок проти зрушення також для негативних значень кута . При зрушенні по підошві ( = 0) слід враховувати наступні обмеження:

с_I  5 кПа, _I  30°, _r = 1.

Утримуюча сила F_sr для скельної підстави визначається по формулі

F_sr =F_vf +E_r, (25)

де f - коефіцієнт тертя підошви по скельному грунту, приймається за результатами безпосередніх випробувань, але не більше 0,65.