Расчет по второй группе предельных состояний

 

Расчет сводится к определению положения равнодействующей NII в плоскости подошвы фундамента. Эта проверка косвенно контролирует крен стены и выполняется при условии

, (4.9)

где е0 = – эксцентриситет вертикальной равнодействующей NIIотносительно центра тяжести площади подошвы фундамента при моменте МII относительно главной центральной оси подошвы;

ρ = радиус ядра сечения подошвы фундамента;

= 0,8 (при учете только постоянных нагрузок).

ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

 

Исходные данные и цели расчета

 

Размеры стены:

ширина поверху а = 1 м;

ширина подошвы стены b = 3 м;

высота Н = 6 м;

высота фундамента d = 1,5 м;

угол наклона задней грани к вертикали ε = +10°.

Грунт засыпки:

песок мелкий, удельный вес γзас = 18 ;

угол внутреннего трения φ = 28°;

угол трения грунта засыпки о заднюю грань стены δ= 1°;

угол наклона поверхности засыпки к горизонту = + 8°.

Грунт под подошвой фундамента (глина):

удельный вес γ = 21,0 ;

влажность = 0,16;

удельный вес твердых частиц γs = 27,5 ;

предел текучести = 0,33;

предел раскатывания = 0,15.

Нагрузка на поверхности засыпки

q = 40 кПа.

 

Цели расчета. Рассчитать давление грунта на подпорную стену, сделать поверочные расчеты, дать заключение о соответствии (или несоответствии) 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

γd = = = 18,1 ;

пористость

n = 1 – = 1 – = 0,342;

коэффициент пористости

е = = = 0,519;

показатель текучести

IL = = = 0,05;

число пластичности

= = 0,33 – 0,15 = 0,18.

По числу пластичности (в соответствии с табл. Б1) грунт является глиной, по показателю текучести (табл. Б2) глина находится в полутвердом состоянии. По табл. Б5 определяем условное расчетное сопротивление полутвердой глины R0 = 500 кПа.

Определяем расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента стены:

R = 1,7 {R0 × [1 + k1 (b – 2)] + k2 × γ (d – 3)},

где k1 = 0,04 и k2 = 2,0 из табл. Б7;

R = 1,7 { 500 ·[1 + 0,04 × (3 – 2)] + 2,0 × 18 × (1,5 – 3)} = 884 кПа.

Здесь второе слагаемое 2 × 18 × (1,5 – 3) принято равным нулю, так как d < 3,0 м.

Если под фундаментом песчаный грунт, то кроме коэффициента пористости следует определить степень влажности

,

где γw – удельный вес воды, ;

по табл. Б3, Б4 охарактеризовать состояние песка по плотности, влажности и затем определить R0 (табл. Б6).

 

Определение активного и пассивного давления

На подпорную стену

 

Заменим равномерно распределенную нагрузку q = 40 кПа слоем грунта приведенной высоты:

= = = 2,22 м.

Рассчитаем коэффициент активного давления:

= ;

= = = 0,169;

= = 0,477.

При вычислении и следует обратить особое внимание на знаки и .

Найдем ординаты эпюры интенсивности активного давления:

на уровне верха стены

еа1 = γзас .hпр . = 18 .2,22 .0,477 = 19,06

на уровне подошвы

еа2 = γзас . (hпр + Н) . = 18(2,22 + 6) .0,477 = 70,58

Тогда активное давление

Еа = = .6 = 268,9 кН.

Горизонтальная и вертикальная составляющие интенсивности активного давления следующие:

еаг1= еа1 .cos ( ) = 19,06 .cos (10 + 1)0 = 18,71

еаг2= еа2 .cos ( ) = 70,58 .cos (10 + 1)0 = 70,57

еав1= еа1 .sin ( ) = 19,06 .sin (10 + 1)0 = 3,64

еав2= еа2 .sin ( ) = 70,58 .sin (10+1)0 = 13,47 .

Соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие активного давления

Еаг = = 6 = 267,8 кН;

Еав = = 6 = 51,3 кН.

Интенсивность пассивного давления на отметке подошвы фундамента

еп= γзас . d .tg2 (45 + )o = 18 . 1,5 .tg2 (45 + = 74,78

Пассивное давление, действующее на переднюю грань стены,

Еп= = = 56,1 кН.

С учетом соображений, высказанных в разделе 3, снижаем величину отпора

Еп = 0,33 .56,1=18,5 кН.

Эпюры интенсивности активного и пассивного давления приведены на рис. 6.