Материал: mekh_grunt_bel_1

N = 192,5+61,6 = 254,1 кН.

Тогда, сумма моментов расчётных сил, за исключением веса фундамента, составит:

МВ = -19,3+771,3-73,9-9,3 = 668,8 кНм.

Подставляя данные значения (рис. 5.8) и нажав клавишу «Далее» получим сообщение, что «нагрузка к фундаменту приложена со слишком большим эксцентриситетом».

Рис. 5.8. Фрагмент копии экрана ввода данных по расчётным нагрузкам в уровне обреза фундамента с неудовлетворительными результатами расчёта.

Сообщение на рис. 5.8 свидетельствует о том, что основание перегружено, т.е. по задней грани подошвы фундамента действуют растягивающие напряжения, что не допустимо.

Таким образом, выполненный программный расчёт (BRWL) подтверждает ранее полученное аналитическое решение – см. §5.5.

Вывод: подпорная стенка с принятыми параметрами, является не устойчивой конструкцией. Необходимо изменение в проектном решении.

5.9.Выводы о применимости заданной конструкции стены

ирекомендации 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, обусловливающих 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, недопустимый крен стены и, в конечном счете, ее опрокидывание.

Анализируя структуру составляющих момента М1 по табл. 1, замечаем, что основной вклад в него дает активное давление Еа; оно же определяет невыполнение проверок на опрокидывание и сдвиг, а также недопустимый крен конструкции стены.

31

Следовательно, нужно уменьшить активное давление. Тогда, с учётом веса фундамента (таб. 1 §5.5), получим расчётную вертикальную нагрузку по подошве фундамента:

N = 192,5+61,6 +113,6= 367,7 кН.

Требуемый порядок снижения при прежних размерах стены оценивается по предельно допустимому моменту из условия (4.3), то есть при рmin = 0.

Проверим данное условие, подставив новое значение MB в программный расчёт (BRWL) (рис. 5.8). Нажимая выделенную кнопку «Далее», получим окончательную (итоговую) версию проводимого расчёта для печати (рис.

5.9).

BRWL - Расчёт фундамента с учётом нагрузок по его обрезу

Для возврата к списку доступных типов расчётов нажмите здесь.

Отчёт

Версия для печати

Учётные данные

Объект: Пример расчёта подпорной стенки (исходные данные в параграфе 5)

Тип здания: Подпорная стенка

Данные по фундаменту Основные данные фундамента

Рис. 5.9 (начало). Результат расчёта для подпорной стенки с максимально допустимым рекомендуемым моментом. Пример выполнен по программе BRWL (http://www.buildcalc.ru/Calculations/Brwl/Help.aspx).

32

Данные по грунту Введённые данные

Дополнительная информация Грунтовые воды

Грунтовые воды отсутствуют

Информация о сооружении

Сооружение обладает жёсткой конструктивной схемой

Отношение длины сооружения или его отсека к высоте: 2,00

Справочная информация

Удельный вес минеральных частиц грунта, кН/м3: 27,50

Рис. 5.9 (окончание). Результат расчёта для подпорной стенки с максимально допустимым рекомендуемым моментом. Пример выполнен по программе BRWL (http://www.buildcalc.ru/Calculations/Brwl/Help.aspx).

33

Полученное решение (рис. 5.9) удовлетворяет необходимым требованиям СНиП 2.02.01-83*, т.к. минимальное давление под подошвой фундамента Pmin > 0, следовательно, основание работает без отрыва подошвы, т.е. только на сжатие, что обеспечивает и допустимый крен.

Данное решение позволяет также определить осадку подпорной стены S = 2,37 см < 10 см (удовлетворяются условия расчёта по II предельному состоянию) и коэффициент надёжности 10,67 >1 (удовлетворяются условия расчёта по I предельному состоянию).

Анализируя аналитическое решение при плече 2,4 м (рис. 5.3) получаем, что активное давление должно быть понижено до значения Еа = 184/2,4 = 76,7 кН, то есть в 3,5 раза. Теперь обращаемся к формулам (3.2), (3.3).

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

Это три фактора – углы φ, δ, ε. Рассмотрим возможность их изменения. 1. Угол внутреннего трения засыпки; по заданию в примере φ = 28° (мелкий песок). Известно, что с увеличением крупности песка угол внутреннего трения увеличивается. При выборе значений φ для уменьшения активного

φ = 35…38°; для крупных и гравелистых φ = 38…40°. Для рассматриваемого примера при засыпке гравелистым песком можно принять φ = 40°.

2.Угол трения грунта засыпки о стену. В примере задано δ = 1°, то есть трение почти отсутствует. В то же время с ростом δ активное давление уменьшается. Практически для обычных массивных стен можно принять δ = 0,5 φ = 20°. При специальной обработке поверхности задней грани можно принять предельное 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 осво-

енным построением Ж.В. Понселе. Например, здесь при значениях φ = 40°; δ = 20° и ε = –15º получаем площадь треугольника Ребхана 4,28 м2 и соответственно активное давление 77 кН, что практически совпадает с требуемым. 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 практически не представляется возможным.

34

6. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАЩИТЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

1 . В чем состоит смысл понятия «коэффициент бокового давления грунта»? Чему он равен для условий компрессионного сжатия?

2.С чем связана экономичность тонкостенных конструкций подпорных стен по сравнению с массивными?

3.Как связано боковое давление грунта на стену с направлением и величи-

ной ее перемещения? Как соотносятся между собой Е0, Еа, Еп (см. рис.

2.3)?

4.Рассматривая схему действия сил на подпорную стену, указать силы опрокидывающие и удерживающие; сдвигающие и удерживающие.

5.В чем состоит смысл понятия «призма обрушения»? Какие силы действуют на нее со стороны задней грани подпорной стены и со стороны неподвижного грунта?

6.Как коэффициенты активного и пассивного давления зависят от угла внутреннего трения грунта в простейшем случае, когда α = δ = ε = 0?

7.Чем отличаются значения перемещений, необходимых для реализации активного и пассивного давления? Почему при расчете стены по предельным состояниям учитывается только ⅓ часть рассчитанного отпора?

8.Как влияет наклон поверхности засыпки (угол α) на активное давление?

9.Какими мерами можно изменить трение грунта о стенку (угол δ)? Как влияет изменение δ на активное давление?

10.Как влияет наклон задней грани (угол ε) стены на активное давлении?

11.При каких значениях параметров ε и δ сила Еа будет горизонтальна? В каких случаях вертикальная составляющая давления Еав будет увеличивать опрокидывающий момент?

12.Анализом положения и площади треугольника Ребхана (см. рис. 3.2 и 5.2) установить, как меняется Еа при:

•увеличении φ;

•увеличении q;

•изменении δ;

•изменении знака и величины ε, α.

13.Почему недопустимы растягивающие напряжения под подошвой фундамента со стороны задней грани?

14.В чем состоят связь и различие проверок (4,3) и (4,9)?

15.Какими мерами можно повысить устойчивость стены против опрокидывания?

16.Какими мерами можно повысить устойчивость стены против сдвига по подошве без увеличения массы стены?

35