Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения императора Александра I»

Кафедра «Основания и фундаменты»

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

Курсовая работа

Выполнил: студент 3 курса

группы СЖД - 504

Руденко Р.В.

Проверил:

Санкт-Петербург

2017

ФГБОУ ВО ПГУПС Кафедра «Основания и фундаменты»

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

«РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ»

Студент Руденко Р.В.

Группа СЖД-504

Шифр___ 2852

Нагрузка
q	кПа	30

Грунт под подошвой супесь
γ	кН/м3	20,2
ω	-	0,2
γs	кН/м3	26,7
ωL	-	0,24
ωP	-	0,19

Грунт засыпки песок мелкий
γзас	кН/м3	20
φ	град	35
δ	град	8
α	град	-6

Размеры стены
a	м	1,2
b	м	4,0
H	м	7
d	м	2
ε	град	+8

Подпись преподавателя_____________ Дата_________

Содержание

Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены 4

Определение активного и пассивного давления на подпорную стену. 5

Определение активного давления графическим способом (построение Понселе) 6

Определение напряжений, действующих по подошве фундамента 7

Расчет устойчивости стены против опрокидывания сдвига по подошве фундамента. 9

Проверка положения равнодействующей. 10

Выводы о применимости заданной конструкции стены и рекомендации по ее изменению. 10

Цели расчета: рассчитать давление грунта на подпорную стену, сделать поверочные расчеты, дать заключение о соответствии (или не соответствии) конструкции подпорной стены требованиям расчета по первой и второй группам предельных состояний, обосновать рекомендации по необходимым изменениям.

Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены

Последовательно определяем: - удельный вес сухого грунта

-пористость

0

-коэффициент пористости

-показатель текучести

-число пластичности

– супесь пластичная

Определяем расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента стены:

,

где ,

.

Второе слагаемое принимаем равным 0, так как d<3,0 м.

Определение активного и пассивного давления на подпорную стену.

Заменим равномерно распределенную нагрузку слоем грунта приведенной высоты:

Рассчитаем коэффициент активного давления:

Найдем ординаты эпюры интенсивности активного давления: - на уровне верха стены

- на уровне подошвы

Тогда активное давление

Горизонтальная и вертикальная составляющие интенсивности активного давления следующие:

Соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие активного давления

Интенсивность пассивного давления на отметке подошвы фундамента

Пассивное давление, действующие на переднюю грань стены,

Снижаем величину отпора

.

Определение активного давления графическим способом (построение Понселе)

Построение Понселе выполняем с целью проверки правильности нахождения активного давления аналитическим способом.

В результате построения получен треугольник площадью

Активное давление, действующее на стену высотой

Для определения доли давления, приходящейся на стену высотой H, находим ординаты эпюр интенсивности активного давления, найденного графически, на уровне подошвы фундамента и верха подпорной стены:

Тогда активное давление, найденное графически,

Расхождение с давлением, найденным аналитически, составляет

что вполне допустимо.

Определение напряжений, действующих по подошве фундамента

Нормативная сила, кН	Расчетная сила, кН	Плечо, м	Момент, кН*м
	291,649	0,23	-67,079
	1,1*185,284=203,779	0,1	20,378
		2,70	640,891
		1,60	-108,902
		0,67	-32,636

Моменты вычисляем относительно осей, проходящих через центр тяжести подошвы фундамента (точка О). Равнодействующие активного и пассивного давления прикладываем к стене на уровне центра тяжести эпюр интенсивности давления. Вес стены и фундамента – в центре тяжести соответствующего элемента.

Сумма расчетных вертикальных сил

Сумма моментов расчетных сил

Площадь и момент сопротивления подошвы фундамента стены.

Тогда

Сопоставим найденные напряжения, с расчетным сопротивлением:

Из трех условий не выполнено последнее, т. е. по задней грани подошвы действуют растягивающие напряжения, что не допустимо.

Расчет устойчивости стены против опрокидывания сдвига по подошве фундамента.

т. е. условие устойчивости стены против опрокидывания выполняется.

Нормативная сила, кН	Расчетная сила, кН	Плечо, м	Моменты, кН*м
			Удерживающих сил		Опрокидывающих сил
		2,23	585,34		-
		1,90	348,46		-
		2,70	-		769,069
		3,60	294,036		-
		0,67	24,355		-
				1252,193		769,069

Сдвигающая сила

Удерживающая сила

Здесь коэффициент трения кладки по грунту.

т. е. условие устойчивости стены против сдвига НЕ выполняется.

Проверка положения равнодействующей.

Эксцентриситет

т. е. условие не выполняется.

Выводы о применимости заданной конструкции стены и рекомендации 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, обуславливающих 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, крена стены и, в конечном счете – ее опрокидывание.

Анализируя структуру составляющих момента по первой таблице, замечаем, что основной вклад в него дает активное давление ; оно же определяет невыполнение проверок на сдвиг, а также недопустимый эксцентриситет равнодействующей.

Следовательно, нужно уменьшить активное давление . Требуемый порядок снижения при прежних размерах стены оценивается по предельно допустимому моменту их условия р_min = – ≥ 0, то есть при :

При плече 2,70 м получаем, что активное давление должно быть понижено до значения то есть в 1,5 раза.

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

Это три фактора – углы φ, δ, ε. рассмотрим возможность их изменения.

1. Угол внутреннего трения засыпки φ не нужно никак изменять, так как оно удовлетворяет рекомендуемым нормативным требованиям. По заданию (песок средней крупности). Рекомендации: известно, что с увеличением крупности песка угол внутреннего трения увеличивается. При выборе значений φ для уменьшения активного давления засыпки рекомендуется принимать для пылеватых ; для мелких ; для песков средней крупности ; для крупных и гравелистых . В данном случае при засыпке песком средней крупности угол внутреннего трения φ можно оставить таким, каким он дан по заданию.

2. Угол трения грунта засыпки о стену. В данной работе , то есть трение крайне малое. В то же время с ростом δ активное давление уменьшается. Практически для обычных массивных стен можно принять ; . При специальной обработке поверхности задней грани можно принять предельно 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 освоенным построением Понселе. Например, здесь при значениях ; и получаем площадь треугольника Ребхана 10,575 м² и соответственно активное давление 204,91 кН, что практически совпадает с требуемым(204,05 кН, разница в 0,42%). 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 не представляется возможным.