Исходные данные и цель расчета, Исходные данные
Шифр 1851
Размеры стены:
- ширина поверху а = 1 м;
- ширина подошвы стены b = 3м;
- высота Н = 6;
- высота фундамента d = 1.5 м;
- угол наклона задней грани к вертикали е = +10.
Грунт засыпки:
песок мелкий, удельный вес г зас = 20 ;
угол внутреннего трения ц = 35;
угол трения грунта засыпки о заднюю грани стены д = 8;
- угол наклона поверхности засыпки к горизонту = — 6.
Грунт под подошвой фундамента (глина):
удельный вес г = 20,2 ;
- влажность = 0,2;
удельный вес твердых частиц г s = 26,7 ;
- предел текучести = 0,24;
- предел раскатывания = 0,19.
Нагрузка на поверхности засыпки:
q = 20 кПа.
Цель расчета
2. Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены
Последовательно определяем:
- удельный вес сухого грунта
г d =
г d = = 16,833 ;
- пористость
n = 1 —
n = 1 — = 0,369;
- коэффициент пористости
е =
е = = 0,584;
- показатель текучести
I L =
I L = = 0,2;
- число пластичности
=
= 0,24 — 0,19 = 0,05.
По числу пластичности (в соответствии с табл. А1) грунт является супесью, по показателю текучести (табл. А2) супесь находится в пластичном состоянии. По табл. А3 определяем условное расчетное сопротивление пластичности супеси
R 0 = 250 кПа.
Определяем расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента стены:
R = 1,7 { R 0 . [1 + k1 (b — 2)] + k2 . г (d — 3)},
где k 1 = 0,06 и k2 = 2,0 из табл. А4;
- R = 1,7 { 250 [1 + 0,06. (3 — 2)] + 2,0 . 20,2. (1,5 — 3)} = 450,5 кПа.
Здесь второе слагаемое 2 . 18. ( 1,5 — 3) принято равным нулю, так как
d < 3,0 м.
3. Определение активного и пассивного давлений, действующих на подпорную стену
Заменим равномерно распределенную нагрузку q = 20 кПа слоем грунта приведенной высоты:
Проектирование ленточного фундамента
... стены фундамента назначим из пяти фундаментных стеновых блоков шириной длинной и весом Вычислим вес 1 м длины фундамента: Принимая удельный вес грунта обратной засыпки ... строительной площадки Запроектировать ленточный фундамент под стену крупноблочного жилого дома, ... задании на курсовой проект имеется паспорт грунтов строительной ... -способов производства работ по возведению фундаментов. При выборе ...
=
= = 1 м.
Рассчитаем коэффициент активного давления:
= ;
=
= = 0,489;
- = = 0,308.
Найдем ординаты эпюры интенсивности активного давления:
- на уровне верха стены
е а1 = гзас . hпр .
е а1 = 20. 1. 0,308 = 6,16
- на уровне подошвы
е а2 = гзас . ( hпр + Н).
е а2 = 20(1 + 6).
0,308 = 43,12
Тогда активное давление
Е =
.
Горизонтальная и вертикальная составляющие интенсивности активного давлении следующие:
е аг1 = еа1 . cos ()
е аг1 = 6,16. cos (10+8)0 = 5,85
е аг2 = е а2 . cos ()
е аг2 = 43,12. cos (10+8)0 = 41,00
е ав 1 = е а1 . sin ()
е ав 1 = 6,16. sin (10+8)0 = 1,90
е ав2 = е а2 . sin ()
е ав2 = 43,12. sin (10+8)0 = 13,32.
Соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие активного давления
Е аг =
Е аг = 6 = 140,55 кН;
Е ав =
Е ав = 6 = 45,66 кН.
Интенсивность пассивного давления на отметке подошвы фундамента
Е п = гзас . d. tg2 (45 +)o
Е п = 20. 1,5. tg2 (45+= 110,7
Пассивное давление, действующее на переднюю грань стены,
Е п =
Е п = = 83,025 кН.
С учетом соображений, высказанных в разд. 3, снижаем величину
Е п = 0,33. 83,025 = 27,39 кН.
Эпюры интенсивности активного и пассивного давления приведены на рис. 1.
4. Определение напряжений, действующих по подошве фундамента
Рассчитываем напряжения, действующие по подошве фундамента. Расчеты представляем в табличной форме (табл. 1).
В табл. 1 г f = 1,1 — коэффициент надежности по нагрузке к весу стены;
г f = 1,2 — то же, к активному давлению грунта.
Таблица 1
|
Нормативная сила, кН |
Расчетная сила, кН |
Плечо, м |
Момент, кНм |
|
|
G ст =
|
G ст = 1,1. 202,5 = 222,75 |
0,1 |
— 22,28 |
|
|
G ф = •1,5
|
G ф = 1,1. 108,45 = 119,29 |
0,1 |
+ 11,93 |
|
|
Е аг = 140,55 |
Е аг =1,2. 140,55 = 168,66 |
2,30 |
+ 387,92 |
|
|
Е ав = 45,66 |
Е а в = 1,2. 45,66 = 54,79 |
2,2 |
— 120,54 |
|
|
Е п = 27,39 |
Е п = 1. 27,39 = 27,39 |
0,5 |
— 13,69 |
|
Моменты вычисляем относительно осей, проходящих через центр тяжести подошвы фундамента (точка О на рис. 2).
Равнодействующие активного и пассивного Е n давлений прикладываем к стене на уровне центра тяжести эпюр интенсивности давления. Вес стены и фундамента — в центре тяжести соответствующего элемента.
Плечи сил допускается брать в масштабе по чертежу или находить аналитически.
Сумма расчетных вертикальных сил
N 1 = 222,75 + 119,29 + 54,79 = 396,83 кН.
Сумма моментов расчетных сил
М 1 = — 22,28 + 11,93 + 387,92 — 120,54 — 13,69 = 243,34 кНм.
Площадь и момент сопротивления подошвы фундамента стены по формулам
А = b. 1
А = 3. 1 = 3 м 2 ;
W =
W = = 1,5 м 2 .
Тогда
р ср =
р ср = = 132,28 кПа;
= ;
р ma х = 294,51кПа, р min = — 29,95 кПа.
Эпюры напряжений по подошве стены представлены на рис. 2
Сопоставим найденные напряжения с расчетным сопротивлением:
р ср = 132,28 < = 321,79 кПа;
р m ах = 294,51 < = 386,14 кПа;
р min = — 29,95 > 0
Из трех условий не выполнено последнее, т.е. по задней грани подошвы действуют растягивающие напряжения, что не допускается.
5. Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента
Расчет устойчивости против опрокидывания выполняем в соответствии с формулой. Удерживающие и опрокидывающие моменты вычисляем в табличной форме (табл. 2).
Таблица 2
|
Норматив ная сила, кН |
Расчетная сила, кН |
Плечо, м |
Момент, кНм |
||
|
Удерживающих сил, М z1 |
Опрокиды вающих сил, М |
||||
|
G ст = 202,5 G ф = 108,45 Е аг = 140,55 Е ав = 45,66 Е п = 27,39 |
G ст = 0,9 . 202,5 = 182,25 G ф = 0,9 . 108,45 = 97,60 Е аг = 1,2 . 140,55 = 168,66 Е ав = 1,2. 45,66 = 54,79 Е п = 1. 27,39 = 27,39 |
3,1 2,9 2,30 5,2 0,5 |
564,97 283,04 284,91 13,70 |
387,92 |
|
|
1146,62 |
387,92 |
||||
В табл. 2 моменты вычислены относительно передней грани фундамента стены (точка О 1 на рис. 2), гf = 0.9- коэффициент надежности по нагрузке к весу стены.
= = 0,34 < = 0,73
Расчет устойчивости стенки против сдвига по подошве фундамента выполняется в соответствии с формулой с использованием данных табл. 1 и 2.
Сдвигающая сила
r 1 = Еаг — Eп
r 1 = 140,55 — 27,39 = 113,16 кН.
Удерживающая сила
z 1 = Ш (Gc т + Gф + Еав )
z 1 = 0,3. (202,5 + 108,45 + 45,66) = 106,98 кН.
Здесь Ш = 0,3 — коэффициент трения кладки по грунту (табл. А5)
= = 1,06 < = 0,82,
т.е. условие не выполняется.
6. Проверка положения равнодействующей
Расчет М II и N II ведется по формуле при коэффициентах надежности по нагрузке = 1 с использованием данных табл. 1.
Эксцентриситет
е 0 =
е 0 = = 0,56 м;
- = 0,5 м;
1,12 < = 0,8
т.е. и эта проверка не выполняется.
Вывод о проделанной работе
Выполненные проверки показали, что приведенная в задании подпорная стена не отвечает большинству требований, предъявляемых строительными правилами. Стену необходимо перепроектировать. Добиться выполнения требований норм можно несколькими путями:
- увеличить ширину подошвы стены;
- сделать стену более массивной;
- уменьшить активное давление.
Приложение А, Данные, необходимые для строительной оценки грунта
Таблица А1
Виды глинистых грунтов
|
Грунт |
Число пластичности |
|
|
Супесь |
0,01 ? I p ? 0,07 |
|
|
Суглинок |
0,07 < I p ?0,17 |
|
|
Глина |
I p > 0,17 |
|
Таблица А2
Консистенция глинистых грунтов
|
Консистенция |
Показатель текучести (консистенции) I L |
|
|
Супесь: |
||
|
твердая |
I L < 0 |
|
|
пластичная |
0? I L ? 1 |
|
|
текучая |
I L > 1 |
|
|
Суглинок и глина |
||
|
твердая |
I L < 0 |
|
|
полутвердая |
0 ? I L ? 0,25 |
|
|
тугопластичная |
0,25 < I L ? 0,50 |
|
|
мягкопластичная |
0,50 < I L ? 0,75 |
|
|
текучепластичная |
0,75 < I L ? 1 |
|
|
текучая |
I L > 1 |
|
Таблица А3
Условные сопротивления R 0 глинистых (непросадочных) грунтов в основаниях, кПа
|
Наименование грунта |
Коэффициент пористости е |
Показатель текучести (консистенции) I L |
|||||||
|
0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
|||
|
Супеси (при I p ? 0.05) |
0.5 0.7 |
350 400 |
300 250 |
250 200 |
200 150 |
150 100 |
100 — |
— — |
|
|
Суглинки (при 0,10 ? I p ? 0.15) |
0.5 0.7 1.0 |
400 350 300 |
350 300 250 |
300 250 200 |
250 200 150 |
200 150 100 |
150 100 — |
100 — — |
|
|
Глина (при I х ? 0.20) |
0.5 0.6 0.8 1.1 |
600 500 400 300 |
450 350 300 250 |
350 300 250 200 |
300 250 200 150 |
250 200 150 100 |
200 150 100 — |
150 100 — — |
|
При значениях числа пластичности I p в пределах 0,05 — 0,10 и 015 — 0,20 следует принимать средние значения R0 , приведенные в табл. 3, соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин. Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL < 0) следует получить у преподавателя, либо определять по формуле
R 0 = 1,5. Rn с
и принимать для супесей — не более 1000 кПа; для суглинков — 2000 кПа; для глин — 3000 кПа. R n с — среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности.
Таблица А4
Коэффициенты k 1 и k2
|
Наименование грунта |
k 1 , м — 1 |
k 2 |
|
|
Гравий, галька, песок гравелистый, крупный и средней крупности Песок мелкий Песок пылеватый, супесь Суглинок и глина твердые и полутвердые Суглинок и глина тугопластичные и мягкопластичные |
0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 |
3,0 2,5 2,0 2,0 1,5 |
|
Таблица А5
Коэффициент трения Ш кладки по грунту
|
Вид грунта |
Значения коэффициента |
|
|
— Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки, сланцы и т. п.): во влажном состоянии, в сухом состоянии — Суглинки и супеси — Пески — Гравийные и галечниковые породы — Скальные породы с неомыливающейся поверхностью |
0,25 0,30 0,30 0,40 0,50 0,60 |
|
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/raschet-podpornyih-sten/
1. Расчет подпорной стены: методические указания к курсовой работе, В.М. Улицкий, С.Г. Колмогоров, П.Л. Клемяционок. СПб, Петербургский государственный университет путей сообщения, 2011 год.
