52
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения» Кафедра «Основания и фундаменты» Расчет подпорной стены Методические указания к курсовой работе для студентов специальностей: «Мосты и транспортные тоннели» и «Строительство железных дорог»

Расчёт подпорной стенки

Embed Size (px)

DESCRIPTION

calculul zidurilor de sprijin

Citation preview

Page 1: Расчёт подпорной стенки

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

laquoПетербургский государственный университет путей сообщенияraquo

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

Расчет подпорной стеныМетодические указания

к курсовой работе для студентов специальностей laquoМосты и транспортные тоннелиraquo и laquoСтроительство железных дорогraquo

САНКТ ndash ПЕТЕРБУРГ

2006

Приведены основные положения методики определения давления грунта на ограждающие конструкции и расчета подпорных стен по двум группам предельных состояний

Составили доценты кафедры laquoОснования и фундаментыraquoИВ Ковалев и НС Несмелов

2

1 СОСТАВ КУРСОВОЙ РАБОТЫ И ТРЕБОВАНИЯ К ЕЕ ОФОРМЛЕНИЮ

Цель курсовой работы ndash закрепление теоретических знаний по разделу laquoТеория давления грунта на ограждающие конструкцииraquo и приобретение практических навыков в проектировании подпорных стен

Курсовая работа выполняется в соответствии с заданием приведенным в приложении к методическим указаниям Шифр задания выдает студенту преподаватель В задании приводятся поперечный разрез стены и ее размеры характеристики грунта засыпки и грунта залегающего под подошвой фундамента а также распределенная нагрузка находящаяся на засыпке

Основные пункты пояснительной записки1 Задание на курсовую работу2 Анализ строительных свойств грунта под подошвой

фундамента стены3 Построение эпюр интенсивности давления определение

активного и пассивного давлений действующих на стену4 Определение равнодействующей активного давления с

помощью построения Понселе5 Определение напряжений действующих по подошве

фундамента и сравнение их с расчетным сопротивлением грунта

6 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

7 Проверка положения равнодействующей Курсовая работа оформляется на листах писчей бумаги стандартного

размера расчетные схемы вычерчиваются на миллиметровке такого же размера (либо сдвоенных листах) с соблюдением масштабов (для линейных размеров давлений сил)

3

2 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОДПОРНЫХ СТЕНАХ И СИЛОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ НА НИХ

Подпорной стеной называют конструкцию предназначенную для удержания грунтового массива от обрушения при крутизне откоса более предельного Подпорные стены являются одним из наиболее распространенных инженерных сооружений на железных и автомобильных дорогах

а)

б)

Рис1 Откосы

4

а ndash естественный б ndash удерживаемый от обрушения подпорной стеной

При строительстве дорог нередко выемкой подрезают природные откосы сохраняющие свою устойчивость при угле Ψ0 называемом углом естественного откоса Новый откос с углом Ψ превышающим величину Ψ0

не может быть устойчивым и непременно обрушится если его не поддержать подпорной стеной (рис1) В таком случае на подпорную стену грунтовый массив будет оказывать давление которое является следствием веса грунта и его дисперсности Подпорные стены по конструкции подразделяют на массивные (гравитационные) тонкостенные шпунтовые (рис 2) Устойчивость массивных стен обеспечивается их собственным весом а тонкостенных подпорных стен ndash собственным весом и весом грунта лежащего на тонкостенных консольных плитах

а) б)

в)

Рис 2 Подпорные стены

5

а ndash массивная б ndash тонкостенная в ndash шпунтовая 1 ndash анкерная свая 2 ndash тяж 3 ndash распорка

Устойчивость шпунтовых стенок обеспечивается защемлением их в грунтовом основании в сочетании с тяжами 2 закрепленными за анкерную конструкцию (например сваю 1) либо постановкой распорок 3 (рис 2 в)

В методических указаниях рассматривается расчет массивных подпорных стен С расчетом шпунтовых стенок студенты могут ознакомиться в методических указаниях ИВ Ковалева laquoРасчет шпунтовых огражденийraquo (ЛЛИИЖТ 1988)

Массивная подпорная стена состоит непосредственно из тела стены и ее фундамента (рис 3) Грань стены АВ называют задней гранью а грунт лежащий за ней - засыпкой Нижняя плоскость АЕ называется подошвой фундамента стены точка Е ndash передним ребром подошвы

Рис 3 Элементы подпорной стены1 ndash тело 2 ndash фундамент 3 ndash засыпка

Давление оказываемое грунтом засыпки на заднюю грань стены может реализоваться в разных видах и значениях в зависимости от конструктивных особенностей стены от прочностных характеристик грунта засыпки и основания от величины и направления перемещений стенки

6

При отсутствии перемещения стенки в сторону от засыпки давление реализуется в виде давления покоя Е0 (в таком случае грунт засыпки находится в условиях компрессионного напряженного состояния) Активное давление грунта Еа (распор) реализуется при перемещении стенки в сторону от засыпки и соответствует минимальному значению давления грунта Пассивное давление Еп (отпор стены) реализуется при перемещениях стены в сторону засыпки соответствует максимальному значению давления грунта

Изменение давления грунта в зависимости от перемещения стенки U представлено на рис 4

Рис 4 Изменение давления грунта засыпки Е на подпорную стену в зависимости от ее перемещения U

Обычно в инженерных расчетах используют величину активного давления Еа которое реализуется при достаточно малых перемещениях стенки В этом случае конструкция стены получается более экономичной чем в расчетах с использованием давления покоя Е0 Под воздействием активного давления Еа стена получает обычно небольшую величину перемещения от засыпки которое не может как правило реализовать полную величину отпора Еп Для реализации полной величины Еп потребуется такая величина перемещения (вследствие уплотняемости грунта) которая не может быть допущена в условиях нормальной эксплуатации стены

Поэтому при проектировании подпорных стен для транспортного строительства допускается вводить в расчеты только треть реализованного отпора

7

По подошве стены действует сила трения Т Схема действия всех сил на стену приведена на рис 5 Правила знаков для угла наклона задней грани стенки ε и для угла наклона засыпки α приведены в задании

Теоретической базой расчетов подпорных стен служит гипотеза Ш Кулона основанная на следующих положениях

1) в грунте засыпки при наступлении предельного состояния образуется призма обрушения АВД ограниченная от остального грунта находящегося в допредельном состоянии плоской поверхностью скольжения (обрушения) АД (рис 5)

Рис 5 Схема действия сил на стену Допущения ШКулона

2) угол наклона плоскости обрушения АD должен быть таким чтобы величина активного давления Еа была максимальной

3) реакция R со стороны грунта находящегося в допредельном состоянии отклонена от нормали к плоскости обрушения АD на угол внутреннего трения φ в сторону противоположную движению призмы обрушения

4) сила активного давления Еа (реакция активного давления) действующая на заднюю грань стены АВ отклоняется от нормали к ней на угол Угол является углом трения грунта засыпки по материалу стенки

Призма обрушения находится в равновесии под действием сил G (собственного веса) R и Еа

8

Расчет подпорной стены можно вести и другими методами используя например решения теории предельного состояния сыпучей среды (численные методы) или графоаналитические методы Однако в силу того что по этим методам получаются решения близкие к результатам расчетов по теории ШКулона последний метод (те метод Кулона) как наиболее простой получил наибольшее распространение при проектировании подпорной стены

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОГО И ПАССИВНОГО ДАВЛЕНИЙ ГРУНТА НА СТЕНУ

31 Аналитический метод

При прямолинейных очертаниях задней грани стены и поверхности засыпки интенсивность активного давления еа определяется по формуле

еа = γ зас z ξа (31)

где γ зас - удельный вес грунта засыпки

z ndash глубина залегания рассматриваемой точки м от поверхности засыпки (точка В на рис 6) в которой определяется величина еа

ξа ndash коэффициент бокового активного давления грунта

ξа = (32)

где

а = (33)

Расшифровка параметров приведена выше в тексте и на рис 5Формулы (32) ndash (35) приведены для положительных значений

углов ε и α При отрицательных значениях ε и α знаки перед этими углами в указанных формулах меняются на обратные

Расчет выполняется для 1 пог м подпорной стены поэтому

размерность интенсивности давления -

9

Величины горизонтальных еаг и вертикальных еав составляющих определяются по следующим формулам

еаг = еа cos (ε + δ) (34)

еав = еа sin (ε + δ) (35)

На рис 6 представлены эпюры давлений еа еаг еав и еп при отсутствии пригрузки q на поверхности засыпки Причем на рис 6 а давление показано приложенным к задней поверхности стены а на рис 6 (б в и г) ndash условно приведенным к вертикальной плоскости Горизонтальную штриховку на рис 6 г не следует отождествлять с направлением действия вертикального давления

а) б) в) г)

Рис 6 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

На этом же рисунке приведены равнодействующие указанных

давлений приложенные на высоте от подошвы стены Величины

равнодействующих определятся из следующих соотношений кН

10

Еа = γзас Н2 а (36)

Еаг = Еа cos (ε + δ) (37)

Еав = Еа sin (ε + δ) (38)

В случае действия равномерно распределенной пригрузки q по поверхности засыпки ее заменяют эквивалентным ей по весу слоем грунта высотой

hпр = (39)

Тогда активное давление на уровне верха стенки определится по формуле

еа1 = γзас hпр а (310)

а в уровне подошвы ndash

еа2 = γзас (hпр + Н) а (311)

Равнодействующая трапецеидальной эпюры активного давления определится по формуле

Еа = Н (312)

и будет приложена к задней поверхности стены в точке отстоящей по вертикали от подошвы на расстоянии

hо = (313)

Положение центра тяжести эпюр интенсивности давлении может быть найдено также графически

Вертикальная Еав и горизонтальная составляющая Еаг в этом случае будут также определяться по формулам (37) (38)

Величина интенсивности пассивного давления еп действующего на переднюю грань фундамента подпорной стенки высотой d определится из выражения

еп = γзас z ξп (314)

где z ndash ордината отсчитываемая от поверхности грунта основания м

11

ξп ndash коэффициент бокового давления отпора (пассивного давления ) определяемый по формуле

ξп = tq2 (450 + ) (315)

где φ- угол внутреннего трения грунта лежащего в пределах глубины заложения d

Коэффициент ξп определяется по формуле (315) при α = 0 ε = 0 и δ = 0 те упрощенно поскольку как упоминалось выше реализация отпора происходит при существенных перемещениях превышающих как правило предельные Поскольку в каждом конкретном случае величина перемещения для реализации полной величины отпора неизвестна то его величина во ndash первых определяется упрощенным способом во ndash вторых с вводом понижающего коэффициента 033

Величина

Еп = ξп (316)

Сила отпора приложена на высоте от подошвы фундамента стены

32 Графоаналитический метод (построение Понселе)

Проведем из точки А (рис7) под углом φ к горизонту линию АС предельного свободного откоса до пересечения с поверхностью грунта ВС (действительной или условной при наличии пригрузки на засыпке) Условная поверхность расположена выше действительной на величину hпр Из точки В пересечения задней грани стены с условной поверхностью грунта проведем ориентирующую прямую ВВ1 под углом φ + δ к лини АВ Из точки В1 восстановим перпендикуляр к АС до пересечения в точке В2 с полуокружностью построенной на АС на как на диаметре Радиусом АВ2 засечем положение точки D1 (АВ2 = AD1) Точку D находим проведя D1D параллельно ВВ1 Наконец радиусом D1D из центра D1 находим положение точки К Треугольник КDD1 у которого стороны DD1 и D1К равны называется треугольником Ребхана Его площадь умноженная на длину призмы обрушения равную 1 м и на удельный вес засыпки γзас равна Еа усл ndash равнодействующей активного давления грунта на стену с условной высотой Н + hпр Тогда

Еа = К D1 DD2 γзас (317)

12

Рис 7 Определение активного давления с помощью построения Понселе

Нижняя ордината эпюры интенсивности активного давления найденного графически

= (318)

Ордината той же эпюры на уровне верха стены

= (319)

Равнодействующая активного давления на стену заданной высоты Н найденная графическим путем при длине стены 1 м

= (320)

Расхождение между и Еа не должно превышать 5

13

4 РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ

41 Расчет по первой группе предельных состояний

4 1 1 Р а с ч е т п р о ч н о с т и г р у н т а о с н о в а н и я Расчет сводится к определению среднего рср максимального рmaх и

минимального рmin напряжений по подошве фундамента стены исходя из линейной зависимости распределения контактных давлений что оправдывает применение формул сопротивления материалов для центрального и внецентренного сжатия

рср = le (41)

pmaх = + le (42)

рmin = - ge 0 (43)

где N1 и М1 ndash соответственно сумма всех расчетных вертикальных сил в уровне подошвы фундамента и момент всех расчетных сил относительно оси проходящий через центр тяжести подошвы (точка О на рис 5)

W ndash момент сопротивления подошвы фундамента относительно той же оси м3

А ndash площадь подошвы фундамента м2

R ndash расчетное сопротивление грунта основания кПа определяемое по формуле (46)

γg ndash коэффициент надежности по грунту принимаемый равным 14

γс ndash коэффициент условий работы принимаемый в расчете равным 1 для рср и 12 для pmaх

Площадь подошвы стены (для случая плоской задачи)

A = b 1 (44)где b ndash ширина подошвы фундамента стены мМомент сопротивления м3

W = (45)

Расчетное сопротивление кПа

14

R = 17 R0 [1 + k1 (b ndash 2)] + k2 γ (d ndash 3) (46)

где R0 ndash условное расчетное сопротивление грунта залегающего под подошвой фундамента принимаемое по табл 5 ndash 6 прил 2

γ - расчетное значение удельного веса грунта расположенного в

пределах глубины заложения фундамента

d ndash глубина заложения фундамента мk1 k2 ndash коэффициенты принимаемые по табл 7 прил 2

4 1 2 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н к и п р о т и в о п р о к и д ы в а н и я Расчет сводится к выполнению условия

le (47)

где Мu1 ndash расчетный момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота (вокруг точки О1 на рис 5)

Мz1 ndash расчетный момент удерживающих сил относительно той же оси m ndash коэффициент условий работы принимаемый при нескальных

основаниях равным 08 γn ndash коэффициент надежности принимаемый равным 11

4 1 3 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н ы п р о т и в с д в и г а Расчет сводится к выполнению условия

le (48)

где Qr1 ndash расчетная сдвигающая сила равная сумме проекций сдвигающих сил на направлении возможного сдвига

Qz2 ndash расчетная удерживающая сила равная сумме проекций удерживающих сил на направлении возможного сдвига

m ndash коэффициент работы принимаемый равным 09 γn - коэффициент надежности принимаемый равным 11

42 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

15

le (49)

где е0 = - эксцентриситет вертикальной равнодействующей NII

относительно центра тяжести площади подошвы фундамента при моменте М II ndash относительно главной центральной оси подошвы

ρ = - радиус ядра сечения площади подошвы фундамента

Величина = 08 (при учете только постоянных нагрузок)

5 ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

51 Исходные данные и цели расчета

Размеры стеныширина поверху а = 1 мширина подошвы стены b = 3мвысота Н = 6высота фундамента d = 15 мугол 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 грани стены δ = 1 угол наклона поверхности засыпки к горизонту = + 8

Грунт под подошвой фундамента (глина)

удельный вес γ = 210

влажность = 016

удельный вес твердых частиц γs = 275

предел текучести = 033предел раскатывания = 015Нагрузка на поверхности засыпки q = 40 кПа

Ц е л и р а с ч е т а 16

Рассчитать давление грунта на подпорную стену сделать поверочные расчеты и дать заключение о соответствии ( или несоответствии) конструкции подпорной стены требованиям расчета по первой и второй группам предельных состояний

52 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены

Последовательно определяем

- удельный вес сухого грунта

γd = = = 181

- пористость

n = 1 - = 1 - = 0342

- коэффициент пористости

е = = = 0519

- показатель текучести

IL = = = 005

- число пластичности

= = 033 ndash 015 = 018

По числу пластичности (в соответствии с табл1 прил 2) грунт является глиной по показателю текучести (табл 2 прил 2) глина находится в полутвердом состоянии По табл 5 прил 2 определяем условное расчетное сопротивление полутвердой глины R0 = 500 кПа

Определяем расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента стены

R = 17 R0

[1 + k1 (b ndash 2)] + k2

γ (d ndash 3)где k1 = 004 и k2 = 20 из табл 7 прил2

R = 17 500 [1 + 004 (3 ndash 2)] + 20 18 (15 ndash 3) = 884 кПа

Здесь второе слагаемое 2 18 (15 ndash 3) принято равным нулю так как d lt 30 м

53 Определение активного и пассивного давлений

17

действующих на подпорную стену

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

= = = 222 м

Рассчитаем коэффициент активного давления

=

= = = 0169

= = 0477

Следует обратить особое внимание при вычислении и на знаки и

Найдем ординаты эпюры интенсивности активного давления- на уровне верха стены

еа1 = γзас hпр = 18 222 0477 = 1906

- на уровне подошвы

еа2 = γзас (hпр + Н) = 18(222 + 6) 0477 = 7058

Тогда активное давление

Е = = 6 = 2689 кН

Горизонтальная и вертикальная составляющие интенсивности активного давлении следующие

еаг1 = еа1 cos ( ) = 1906 cos (10+1)0 = 1871

еаг2 = еа2 cos ( ) = 7058 cos (10+1)0 = 7057

еав1 = еа1 sin ( ) = 1906 sin (10+1)0 = 364

еав2 = еа2 sin ( ) = 7058 sin (10+1)0 = 1347

Соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие активного давления

Еаг = = 6 = 2678 кН

18

Еав = = 6 = 513 кН

Интенсивность пассивного давления на отметке подошвы фундамента

Еп= γзас d tg2 (45 + )o = 18 15 tg2 (45+ = 7478

Пассивное давление действующее на переднюю грань стены

Еп = = = 561 кН

С учетом соображений высказанных в разд 3 снижаем величину

Еп = 033 561 = 185 кН

Эпюры интенсивностей активного и пассивного давлений приведены на рис 8

54 Определение активного давлении графоаналитическим способом (построение Понселе)

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

В результате построения (рис 9) получен треугольник площадью

F = = 164 м2

Активное давление действующее на стену высотой Н + hпp

19

размерность е кНм Масштаб линейный 1 hellip Масштаб давлений 1 hellip

Рис 8 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

20

Еа усл = γзас F = 18 164 = 2952 кН

Для определения доли давления приходящегося на стену высотой Н находим ординаты эпюр интенсивности активного давления найденного графически на уровне подошвы фундамента и верха подпорной стены

= = = 7182

кН

= = 7182 = 1940

Тогда активное давление найденное графически

Е = Н = 6 = 2737 кН

Расхождение с давлением найденным аналитически составляет

100 = 18

что вполне допустимо

55 Определение напряжений действующих по подошве фундамента

Рассчитываем напряжения действующие по подошве фундамента по формулам (41) ndash (43) Расчеты представляем в табличной форме (табл 1)

В табл 1 γf = 11 ndash коэффициент надежности по нагрузке к весу стеныγf = 12 ndash то же к активному давлению грунта

Таблица 1

Нормативная сила кНРасчетная сила кН Плечо

мМомент

кНм

Gст =

(6 ndash 15) 24 = 175

Gст = 11 175 = 1925

01 - 193

Gф = (15 3 - 24 =

1033

Gф = 11 1033 = 1136

005 + 57

Еаг = 2678 Еаг =12 2678 = 3214 24 + 7713Еав = 513 Еав = 12 513 = 616 115 - 739Еп = 185 Еп = 1 185 = 185 05 - 93

21

Масштаб линейный 1 hellip

Масштаб давлений 1 hellipРис 9 Построение Понселе Пример расчета

22

Моменты вычисляем относительно осей проходящих через центр тяжести подошвы фундамента (точка О на рис 10) Равнодействующие активного и пассивного Еn давлений прикладываем к стене на уровне центра тяжести эпюр интенсивности давления Вес стены и фундамента ndash в центре тяжести соответствующего элемента

Плечи сил допускается брать в масштабе по чертежу или находить аналитически

Сумма расчетных вертикальных сил N1 = 1925 + 1136 + 616 = 3677 кН

Сумма моментов расчетных сил М1 = - 193 + 57 + 7713 ndash 739 - 93 = 6745 кНм

Площадь и момент сопротивления подошвы фундамента стены по формулам (44) и (45)

А = b 1 = 3 1 = 3 м2

W = = 15 м3

Тогда

рср = = = 1226 кПа

=

рmaх = 5723 кПа рmin = - 3271 кПа

23

Рис 10 Поперечное сечение стены силы действующие на нее и эпюра напряжений по подошве фундамента

Эпюры напряжений по подошве стены представлены на рис 10Сопоставим найденные напряжения с расчетным сопротивлением

рср = 1226 lt = 6314 кПа

рmах = 5723 lt = 7577 кПа

рmin = - 3271 lt 0

Из трех условий не выполнено последнее те по задней грани подошвы действуют растягивающие напряжения что не допускается

24

56 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

Расчет устойчивости против опрокидывания выполняем в соответствии с формулой (47) Удерживающие и опрокидывающие моменты вычисляем в табличной форме (табл 2)

Таблица 2

Нормативная сила

кН

Расчетная силакН

Плечо м

Момент кНм

Удерживающих сил Мz1

Опрокидывающих

силМ

Gст = 175Gф = 1033Еаг = 2678Еав = 513Еп = 185

Gст = 09 175 = 1575Gф = 09 1033 = 93Е аг = 12 2678 = 3214Еав = 12 513 = 616Еп = 1 185 = 185

161452426505

2521348

163293

7714

5593 7714

В табл 2 моменты вычислены относительно передней грани фундамента стены (точка О1 на рис 10) γf = 09- коэффициент надежности по нагрузке к весу стены

= 3559

4771= 138 gt = 073

те условие (47) не выполняетсяРасчет устойчивости стенки против сдвига по подошве фундамента

выполняется в соответствии с формулой (48) с использованием данных табл 1

Сдвигающая сила r1 = Еаг ndash Eп = 3214 ndash 185 = 3029 кНУдерживающая сила z1 = Ψ (Gcт + Gф + Еав) = 03 (1575 + 93 + 616) =

936 кНЗдесь Ψ = 03 ndash коэффициент трения кладки по грунту (табл 8 прил 2)

= = 324 gt = 082

те условие (48) не выполняется57 Проверка положения равнодействующей

25

Расчет М II и N II ведется по формуле (49) при коэффициентах надежности по нагрузке = 1 с использованием данных табл 1

Эксцентриситет

е0 = = = 168 м

05 м

336 gt = 08

те и эта проверка не выполняется

О б щ и й в ы в о д и р е к о м е н д а ц и и

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- изменить наклон и увеличить шероховатость задней грани стены- сделать стену более массивной - уменьшить активное давление заменив засыпку грунтом с большим

углом внутреннего трения и т д

6 П Р И Л О Ж Е Н И Я

26

Задание на выполнение курсовой работыlaquoРасчет подпорной стеныraquo

П о я с н е н и я к в ы б о р у з а д а н и я

Преподаватель выдает студенту шифр задания состоящий из четырех цифр

Первая цифра означает вариант размеров стены (табл 1)Вторая ndash вариант характеристик грунта засыпки (табл 2)Третья ndash вариант характеристик грунта залегающего под подошвой

фундамента (табл 3)Четвертая ndash вариант равномерно распределенной нагрузки на

поверхности засыпки (табл 4)Например студенту задан шифр 1234 Это значит что студент по

табл 1 принимает = 1 м b = 3 м и т д по табл 2 γзас = 19 φ = 29

град и тд по табл 3 грунт ndash песок крупный γзас = 198 ω = 01 и т д

по табл 4 q = 50 кПа На рис 11 приведено поперечное сечение подпорной стены с

буквенными обозначениями размеров значения которых следует брать из табл 1

Рис 11 Поперечное сечение подпорной стены

27

Исходные данные для выполнения курсовой работыТаблица 1

Размеры стены

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Ширина по верху м 1 12 14 16 08 10 12 14 14 16Ширина подошвы b м 3 4 5 55 25 35 45 55 35 45Высота Н м 6 7 8 10 5 6 7 9 7 8Глубина заложения d м 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2Наклон задней грани ε град 10 8 6 4 2 0 - 2 - 4 -6 -8

Характеристики грунта засыпкиТаблица 2

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Удельный вес γзас кНм3 18 19 20 21 22 22 21 20 18 18Угол внутреннего трения φ град 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37Угол трения грунта о заднюю грань стены

град 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наклон поверхности засыпки

град 8 6 4 2 0 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10

28

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 2: Расчёт подпорной стенки

Приведены основные положения методики определения давления грунта на ограждающие конструкции и расчета подпорных стен по двум группам предельных состояний

Составили доценты кафедры laquoОснования и фундаментыraquoИВ Ковалев и НС Несмелов

2

1 СОСТАВ КУРСОВОЙ РАБОТЫ И ТРЕБОВАНИЯ К ЕЕ ОФОРМЛЕНИЮ

Цель курсовой работы ndash закрепление теоретических знаний по разделу laquoТеория давления грунта на ограждающие конструкцииraquo и приобретение практических навыков в проектировании подпорных стен

Курсовая работа выполняется в соответствии с заданием приведенным в приложении к методическим указаниям Шифр задания выдает студенту преподаватель В задании приводятся поперечный разрез стены и ее размеры характеристики грунта засыпки и грунта залегающего под подошвой фундамента а также распределенная нагрузка находящаяся на засыпке

Основные пункты пояснительной записки1 Задание на курсовую работу2 Анализ строительных свойств грунта под подошвой

фундамента стены3 Построение эпюр интенсивности давления определение

активного и пассивного давлений действующих на стену4 Определение равнодействующей активного давления с

помощью построения Понселе5 Определение напряжений действующих по подошве

фундамента и сравнение их с расчетным сопротивлением грунта

6 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

7 Проверка положения равнодействующей Курсовая работа оформляется на листах писчей бумаги стандартного

размера расчетные схемы вычерчиваются на миллиметровке такого же размера (либо сдвоенных листах) с соблюдением масштабов (для линейных размеров давлений сил)

3

2 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОДПОРНЫХ СТЕНАХ И СИЛОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ НА НИХ

Подпорной стеной называют конструкцию предназначенную для удержания грунтового массива от обрушения при крутизне откоса более предельного Подпорные стены являются одним из наиболее распространенных инженерных сооружений на железных и автомобильных дорогах

а)

б)

Рис1 Откосы

4

а ndash естественный б ndash удерживаемый от обрушения подпорной стеной

При строительстве дорог нередко выемкой подрезают природные откосы сохраняющие свою устойчивость при угле Ψ0 называемом углом естественного откоса Новый откос с углом Ψ превышающим величину Ψ0

не может быть устойчивым и непременно обрушится если его не поддержать подпорной стеной (рис1) В таком случае на подпорную стену грунтовый массив будет оказывать давление которое является следствием веса грунта и его дисперсности Подпорные стены по конструкции подразделяют на массивные (гравитационные) тонкостенные шпунтовые (рис 2) Устойчивость массивных стен обеспечивается их собственным весом а тонкостенных подпорных стен ndash собственным весом и весом грунта лежащего на тонкостенных консольных плитах

а) б)

в)

Рис 2 Подпорные стены

5

а ndash массивная б ndash тонкостенная в ndash шпунтовая 1 ndash анкерная свая 2 ndash тяж 3 ndash распорка

Устойчивость шпунтовых стенок обеспечивается защемлением их в грунтовом основании в сочетании с тяжами 2 закрепленными за анкерную конструкцию (например сваю 1) либо постановкой распорок 3 (рис 2 в)

В методических указаниях рассматривается расчет массивных подпорных стен С расчетом шпунтовых стенок студенты могут ознакомиться в методических указаниях ИВ Ковалева laquoРасчет шпунтовых огражденийraquo (ЛЛИИЖТ 1988)

Массивная подпорная стена состоит непосредственно из тела стены и ее фундамента (рис 3) Грань стены АВ называют задней гранью а грунт лежащий за ней - засыпкой Нижняя плоскость АЕ называется подошвой фундамента стены точка Е ndash передним ребром подошвы

Рис 3 Элементы подпорной стены1 ndash тело 2 ndash фундамент 3 ndash засыпка

Давление оказываемое грунтом засыпки на заднюю грань стены может реализоваться в разных видах и значениях в зависимости от конструктивных особенностей стены от прочностных характеристик грунта засыпки и основания от величины и направления перемещений стенки

6

При отсутствии перемещения стенки в сторону от засыпки давление реализуется в виде давления покоя Е0 (в таком случае грунт засыпки находится в условиях компрессионного напряженного состояния) Активное давление грунта Еа (распор) реализуется при перемещении стенки в сторону от засыпки и соответствует минимальному значению давления грунта Пассивное давление Еп (отпор стены) реализуется при перемещениях стены в сторону засыпки соответствует максимальному значению давления грунта

Изменение давления грунта в зависимости от перемещения стенки U представлено на рис 4

Рис 4 Изменение давления грунта засыпки Е на подпорную стену в зависимости от ее перемещения U

Обычно в инженерных расчетах используют величину активного давления Еа которое реализуется при достаточно малых перемещениях стенки В этом случае конструкция стены получается более экономичной чем в расчетах с использованием давления покоя Е0 Под воздействием активного давления Еа стена получает обычно небольшую величину перемещения от засыпки которое не может как правило реализовать полную величину отпора Еп Для реализации полной величины Еп потребуется такая величина перемещения (вследствие уплотняемости грунта) которая не может быть допущена в условиях нормальной эксплуатации стены

Поэтому при проектировании подпорных стен для транспортного строительства допускается вводить в расчеты только треть реализованного отпора

7

По подошве стены действует сила трения Т Схема действия всех сил на стену приведена на рис 5 Правила знаков для угла наклона задней грани стенки ε и для угла наклона засыпки α приведены в задании

Теоретической базой расчетов подпорных стен служит гипотеза Ш Кулона основанная на следующих положениях

1) в грунте засыпки при наступлении предельного состояния образуется призма обрушения АВД ограниченная от остального грунта находящегося в допредельном состоянии плоской поверхностью скольжения (обрушения) АД (рис 5)

Рис 5 Схема действия сил на стену Допущения ШКулона

2) угол наклона плоскости обрушения АD должен быть таким чтобы величина активного давления Еа была максимальной

3) реакция R со стороны грунта находящегося в допредельном состоянии отклонена от нормали к плоскости обрушения АD на угол внутреннего трения φ в сторону противоположную движению призмы обрушения

4) сила активного давления Еа (реакция активного давления) действующая на заднюю грань стены АВ отклоняется от нормали к ней на угол Угол является углом трения грунта засыпки по материалу стенки

Призма обрушения находится в равновесии под действием сил G (собственного веса) R и Еа

8

Расчет подпорной стены можно вести и другими методами используя например решения теории предельного состояния сыпучей среды (численные методы) или графоаналитические методы Однако в силу того что по этим методам получаются решения близкие к результатам расчетов по теории ШКулона последний метод (те метод Кулона) как наиболее простой получил наибольшее распространение при проектировании подпорной стены

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОГО И ПАССИВНОГО ДАВЛЕНИЙ ГРУНТА НА СТЕНУ

31 Аналитический метод

При прямолинейных очертаниях задней грани стены и поверхности засыпки интенсивность активного давления еа определяется по формуле

еа = γ зас z ξа (31)

где γ зас - удельный вес грунта засыпки

z ndash глубина залегания рассматриваемой точки м от поверхности засыпки (точка В на рис 6) в которой определяется величина еа

ξа ndash коэффициент бокового активного давления грунта

ξа = (32)

где

а = (33)

Расшифровка параметров приведена выше в тексте и на рис 5Формулы (32) ndash (35) приведены для положительных значений

углов ε и α При отрицательных значениях ε и α знаки перед этими углами в указанных формулах меняются на обратные

Расчет выполняется для 1 пог м подпорной стены поэтому

размерность интенсивности давления -

9

Величины горизонтальных еаг и вертикальных еав составляющих определяются по следующим формулам

еаг = еа cos (ε + δ) (34)

еав = еа sin (ε + δ) (35)

На рис 6 представлены эпюры давлений еа еаг еав и еп при отсутствии пригрузки q на поверхности засыпки Причем на рис 6 а давление показано приложенным к задней поверхности стены а на рис 6 (б в и г) ndash условно приведенным к вертикальной плоскости Горизонтальную штриховку на рис 6 г не следует отождествлять с направлением действия вертикального давления

а) б) в) г)

Рис 6 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

На этом же рисунке приведены равнодействующие указанных

давлений приложенные на высоте от подошвы стены Величины

равнодействующих определятся из следующих соотношений кН

10

Еа = γзас Н2 а (36)

Еаг = Еа cos (ε + δ) (37)

Еав = Еа sin (ε + δ) (38)

В случае действия равномерно распределенной пригрузки q по поверхности засыпки ее заменяют эквивалентным ей по весу слоем грунта высотой

hпр = (39)

Тогда активное давление на уровне верха стенки определится по формуле

еа1 = γзас hпр а (310)

а в уровне подошвы ndash

еа2 = γзас (hпр + Н) а (311)

Равнодействующая трапецеидальной эпюры активного давления определится по формуле

Еа = Н (312)

и будет приложена к задней поверхности стены в точке отстоящей по вертикали от подошвы на расстоянии

hо = (313)

Положение центра тяжести эпюр интенсивности давлении может быть найдено также графически

Вертикальная Еав и горизонтальная составляющая Еаг в этом случае будут также определяться по формулам (37) (38)

Величина интенсивности пассивного давления еп действующего на переднюю грань фундамента подпорной стенки высотой d определится из выражения

еп = γзас z ξп (314)

где z ndash ордината отсчитываемая от поверхности грунта основания м

11

ξп ndash коэффициент бокового давления отпора (пассивного давления ) определяемый по формуле

ξп = tq2 (450 + ) (315)

где φ- угол внутреннего трения грунта лежащего в пределах глубины заложения d

Коэффициент ξп определяется по формуле (315) при α = 0 ε = 0 и δ = 0 те упрощенно поскольку как упоминалось выше реализация отпора происходит при существенных перемещениях превышающих как правило предельные Поскольку в каждом конкретном случае величина перемещения для реализации полной величины отпора неизвестна то его величина во ndash первых определяется упрощенным способом во ndash вторых с вводом понижающего коэффициента 033

Величина

Еп = ξп (316)

Сила отпора приложена на высоте от подошвы фундамента стены

32 Графоаналитический метод (построение Понселе)

Проведем из точки А (рис7) под углом φ к горизонту линию АС предельного свободного откоса до пересечения с поверхностью грунта ВС (действительной или условной при наличии пригрузки на засыпке) Условная поверхность расположена выше действительной на величину hпр Из точки В пересечения задней грани стены с условной поверхностью грунта проведем ориентирующую прямую ВВ1 под углом φ + δ к лини АВ Из точки В1 восстановим перпендикуляр к АС до пересечения в точке В2 с полуокружностью построенной на АС на как на диаметре Радиусом АВ2 засечем положение точки D1 (АВ2 = AD1) Точку D находим проведя D1D параллельно ВВ1 Наконец радиусом D1D из центра D1 находим положение точки К Треугольник КDD1 у которого стороны DD1 и D1К равны называется треугольником Ребхана Его площадь умноженная на длину призмы обрушения равную 1 м и на удельный вес засыпки γзас равна Еа усл ndash равнодействующей активного давления грунта на стену с условной высотой Н + hпр Тогда

Еа = К D1 DD2 γзас (317)

12

Рис 7 Определение активного давления с помощью построения Понселе

Нижняя ордината эпюры интенсивности активного давления найденного графически

= (318)

Ордината той же эпюры на уровне верха стены

= (319)

Равнодействующая активного давления на стену заданной высоты Н найденная графическим путем при длине стены 1 м

= (320)

Расхождение между и Еа не должно превышать 5

13

4 РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ

41 Расчет по первой группе предельных состояний

4 1 1 Р а с ч е т п р о ч н о с т и г р у н т а о с н о в а н и я Расчет сводится к определению среднего рср максимального рmaх и

минимального рmin напряжений по подошве фундамента стены исходя из линейной зависимости распределения контактных давлений что оправдывает применение формул сопротивления материалов для центрального и внецентренного сжатия

рср = le (41)

pmaх = + le (42)

рmin = - ge 0 (43)

где N1 и М1 ndash соответственно сумма всех расчетных вертикальных сил в уровне подошвы фундамента и момент всех расчетных сил относительно оси проходящий через центр тяжести подошвы (точка О на рис 5)

W ndash момент сопротивления подошвы фундамента относительно той же оси м3

А ndash площадь подошвы фундамента м2

R ndash расчетное сопротивление грунта основания кПа определяемое по формуле (46)

γg ndash коэффициент надежности по грунту принимаемый равным 14

γс ndash коэффициент условий работы принимаемый в расчете равным 1 для рср и 12 для pmaх

Площадь подошвы стены (для случая плоской задачи)

A = b 1 (44)где b ndash ширина подошвы фундамента стены мМомент сопротивления м3

W = (45)

Расчетное сопротивление кПа

14

R = 17 R0 [1 + k1 (b ndash 2)] + k2 γ (d ndash 3) (46)

где R0 ndash условное расчетное сопротивление грунта залегающего под подошвой фундамента принимаемое по табл 5 ndash 6 прил 2

γ - расчетное значение удельного веса грунта расположенного в

пределах глубины заложения фундамента

d ndash глубина заложения фундамента мk1 k2 ndash коэффициенты принимаемые по табл 7 прил 2

4 1 2 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н к и п р о т и в о п р о к и д ы в а н и я Расчет сводится к выполнению условия

le (47)

где Мu1 ndash расчетный момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота (вокруг точки О1 на рис 5)

Мz1 ndash расчетный момент удерживающих сил относительно той же оси m ndash коэффициент условий работы принимаемый при нескальных

основаниях равным 08 γn ndash коэффициент надежности принимаемый равным 11

4 1 3 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н ы п р о т и в с д в и г а Расчет сводится к выполнению условия

le (48)

где Qr1 ndash расчетная сдвигающая сила равная сумме проекций сдвигающих сил на направлении возможного сдвига

Qz2 ndash расчетная удерживающая сила равная сумме проекций удерживающих сил на направлении возможного сдвига

m ndash коэффициент работы принимаемый равным 09 γn - коэффициент надежности принимаемый равным 11

42 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

15

le (49)

где е0 = - эксцентриситет вертикальной равнодействующей NII

относительно центра тяжести площади подошвы фундамента при моменте М II ndash относительно главной центральной оси подошвы

ρ = - радиус ядра сечения площади подошвы фундамента

Величина = 08 (при учете только постоянных нагрузок)

5 ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

51 Исходные данные и цели расчета

Размеры стеныширина поверху а = 1 мширина подошвы стены b = 3мвысота Н = 6высота фундамента d = 15 мугол 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 грани стены δ = 1 угол наклона поверхности засыпки к горизонту = + 8

Грунт под подошвой фундамента (глина)

удельный вес γ = 210

влажность = 016

удельный вес твердых частиц γs = 275

предел текучести = 033предел раскатывания = 015Нагрузка на поверхности засыпки q = 40 кПа

Ц е л и р а с ч е т а 16

Рассчитать давление грунта на подпорную стену сделать поверочные расчеты и дать заключение о соответствии ( или несоответствии) конструкции подпорной стены требованиям расчета по первой и второй группам предельных состояний

52 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены

Последовательно определяем

- удельный вес сухого грунта

γd = = = 181

- пористость

n = 1 - = 1 - = 0342

- коэффициент пористости

е = = = 0519

- показатель текучести

IL = = = 005

- число пластичности

= = 033 ndash 015 = 018

По числу пластичности (в соответствии с табл1 прил 2) грунт является глиной по показателю текучести (табл 2 прил 2) глина находится в полутвердом состоянии По табл 5 прил 2 определяем условное расчетное сопротивление полутвердой глины R0 = 500 кПа

Определяем расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента стены

R = 17 R0

[1 + k1 (b ndash 2)] + k2

γ (d ndash 3)где k1 = 004 и k2 = 20 из табл 7 прил2

R = 17 500 [1 + 004 (3 ndash 2)] + 20 18 (15 ndash 3) = 884 кПа

Здесь второе слагаемое 2 18 (15 ndash 3) принято равным нулю так как d lt 30 м

53 Определение активного и пассивного давлений

17

действующих на подпорную стену

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

= = = 222 м

Рассчитаем коэффициент активного давления

=

= = = 0169

= = 0477

Следует обратить особое внимание при вычислении и на знаки и

Найдем ординаты эпюры интенсивности активного давления- на уровне верха стены

еа1 = γзас hпр = 18 222 0477 = 1906

- на уровне подошвы

еа2 = γзас (hпр + Н) = 18(222 + 6) 0477 = 7058

Тогда активное давление

Е = = 6 = 2689 кН

Горизонтальная и вертикальная составляющие интенсивности активного давлении следующие

еаг1 = еа1 cos ( ) = 1906 cos (10+1)0 = 1871

еаг2 = еа2 cos ( ) = 7058 cos (10+1)0 = 7057

еав1 = еа1 sin ( ) = 1906 sin (10+1)0 = 364

еав2 = еа2 sin ( ) = 7058 sin (10+1)0 = 1347

Соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие активного давления

Еаг = = 6 = 2678 кН

18

Еав = = 6 = 513 кН

Интенсивность пассивного давления на отметке подошвы фундамента

Еп= γзас d tg2 (45 + )o = 18 15 tg2 (45+ = 7478

Пассивное давление действующее на переднюю грань стены

Еп = = = 561 кН

С учетом соображений высказанных в разд 3 снижаем величину

Еп = 033 561 = 185 кН

Эпюры интенсивностей активного и пассивного давлений приведены на рис 8

54 Определение активного давлении графоаналитическим способом (построение Понселе)

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

В результате построения (рис 9) получен треугольник площадью

F = = 164 м2

Активное давление действующее на стену высотой Н + hпp

19

размерность е кНм Масштаб линейный 1 hellip Масштаб давлений 1 hellip

Рис 8 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

20

Еа усл = γзас F = 18 164 = 2952 кН

Для определения доли давления приходящегося на стену высотой Н находим ординаты эпюр интенсивности активного давления найденного графически на уровне подошвы фундамента и верха подпорной стены

= = = 7182

кН

= = 7182 = 1940

Тогда активное давление найденное графически

Е = Н = 6 = 2737 кН

Расхождение с давлением найденным аналитически составляет

100 = 18

что вполне допустимо

55 Определение напряжений действующих по подошве фундамента

Рассчитываем напряжения действующие по подошве фундамента по формулам (41) ndash (43) Расчеты представляем в табличной форме (табл 1)

В табл 1 γf = 11 ndash коэффициент надежности по нагрузке к весу стеныγf = 12 ndash то же к активному давлению грунта

Таблица 1

Нормативная сила кНРасчетная сила кН Плечо

мМомент

кНм

Gст =

(6 ndash 15) 24 = 175

Gст = 11 175 = 1925

01 - 193

Gф = (15 3 - 24 =

1033

Gф = 11 1033 = 1136

005 + 57

Еаг = 2678 Еаг =12 2678 = 3214 24 + 7713Еав = 513 Еав = 12 513 = 616 115 - 739Еп = 185 Еп = 1 185 = 185 05 - 93

21

Масштаб линейный 1 hellip

Масштаб давлений 1 hellipРис 9 Построение Понселе Пример расчета

22

Моменты вычисляем относительно осей проходящих через центр тяжести подошвы фундамента (точка О на рис 10) Равнодействующие активного и пассивного Еn давлений прикладываем к стене на уровне центра тяжести эпюр интенсивности давления Вес стены и фундамента ndash в центре тяжести соответствующего элемента

Плечи сил допускается брать в масштабе по чертежу или находить аналитически

Сумма расчетных вертикальных сил N1 = 1925 + 1136 + 616 = 3677 кН

Сумма моментов расчетных сил М1 = - 193 + 57 + 7713 ndash 739 - 93 = 6745 кНм

Площадь и момент сопротивления подошвы фундамента стены по формулам (44) и (45)

А = b 1 = 3 1 = 3 м2

W = = 15 м3

Тогда

рср = = = 1226 кПа

=

рmaх = 5723 кПа рmin = - 3271 кПа

23

Рис 10 Поперечное сечение стены силы действующие на нее и эпюра напряжений по подошве фундамента

Эпюры напряжений по подошве стены представлены на рис 10Сопоставим найденные напряжения с расчетным сопротивлением

рср = 1226 lt = 6314 кПа

рmах = 5723 lt = 7577 кПа

рmin = - 3271 lt 0

Из трех условий не выполнено последнее те по задней грани подошвы действуют растягивающие напряжения что не допускается

24

56 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

Расчет устойчивости против опрокидывания выполняем в соответствии с формулой (47) Удерживающие и опрокидывающие моменты вычисляем в табличной форме (табл 2)

Таблица 2

Нормативная сила

кН

Расчетная силакН

Плечо м

Момент кНм

Удерживающих сил Мz1

Опрокидывающих

силМ

Gст = 175Gф = 1033Еаг = 2678Еав = 513Еп = 185

Gст = 09 175 = 1575Gф = 09 1033 = 93Е аг = 12 2678 = 3214Еав = 12 513 = 616Еп = 1 185 = 185

161452426505

2521348

163293

7714

5593 7714

В табл 2 моменты вычислены относительно передней грани фундамента стены (точка О1 на рис 10) γf = 09- коэффициент надежности по нагрузке к весу стены

= 3559

4771= 138 gt = 073

те условие (47) не выполняетсяРасчет устойчивости стенки против сдвига по подошве фундамента

выполняется в соответствии с формулой (48) с использованием данных табл 1

Сдвигающая сила r1 = Еаг ndash Eп = 3214 ndash 185 = 3029 кНУдерживающая сила z1 = Ψ (Gcт + Gф + Еав) = 03 (1575 + 93 + 616) =

936 кНЗдесь Ψ = 03 ndash коэффициент трения кладки по грунту (табл 8 прил 2)

= = 324 gt = 082

те условие (48) не выполняется57 Проверка положения равнодействующей

25

Расчет М II и N II ведется по формуле (49) при коэффициентах надежности по нагрузке = 1 с использованием данных табл 1

Эксцентриситет

е0 = = = 168 м

05 м

336 gt = 08

те и эта проверка не выполняется

О б щ и й в ы в о д и р е к о м е н д а ц и и

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- изменить наклон и увеличить шероховатость задней грани стены- сделать стену более массивной - уменьшить активное давление заменив засыпку грунтом с большим

углом внутреннего трения и т д

6 П Р И Л О Ж Е Н И Я

26

Задание на выполнение курсовой работыlaquoРасчет подпорной стеныraquo

П о я с н е н и я к в ы б о р у з а д а н и я

Преподаватель выдает студенту шифр задания состоящий из четырех цифр

Первая цифра означает вариант размеров стены (табл 1)Вторая ndash вариант характеристик грунта засыпки (табл 2)Третья ndash вариант характеристик грунта залегающего под подошвой

фундамента (табл 3)Четвертая ndash вариант равномерно распределенной нагрузки на

поверхности засыпки (табл 4)Например студенту задан шифр 1234 Это значит что студент по

табл 1 принимает = 1 м b = 3 м и т д по табл 2 γзас = 19 φ = 29

град и тд по табл 3 грунт ndash песок крупный γзас = 198 ω = 01 и т д

по табл 4 q = 50 кПа На рис 11 приведено поперечное сечение подпорной стены с

буквенными обозначениями размеров значения которых следует брать из табл 1

Рис 11 Поперечное сечение подпорной стены

27

Исходные данные для выполнения курсовой работыТаблица 1

Размеры стены

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Ширина по верху м 1 12 14 16 08 10 12 14 14 16Ширина подошвы b м 3 4 5 55 25 35 45 55 35 45Высота Н м 6 7 8 10 5 6 7 9 7 8Глубина заложения d м 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2Наклон задней грани ε град 10 8 6 4 2 0 - 2 - 4 -6 -8

Характеристики грунта засыпкиТаблица 2

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Удельный вес γзас кНм3 18 19 20 21 22 22 21 20 18 18Угол внутреннего трения φ град 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37Угол трения грунта о заднюю грань стены

град 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наклон поверхности засыпки

град 8 6 4 2 0 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10

28

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 3: Расчёт подпорной стенки

1 СОСТАВ КУРСОВОЙ РАБОТЫ И ТРЕБОВАНИЯ К ЕЕ ОФОРМЛЕНИЮ

Цель курсовой работы ndash закрепление теоретических знаний по разделу laquoТеория давления грунта на ограждающие конструкцииraquo и приобретение практических навыков в проектировании подпорных стен

Курсовая работа выполняется в соответствии с заданием приведенным в приложении к методическим указаниям Шифр задания выдает студенту преподаватель В задании приводятся поперечный разрез стены и ее размеры характеристики грунта засыпки и грунта залегающего под подошвой фундамента а также распределенная нагрузка находящаяся на засыпке

Основные пункты пояснительной записки1 Задание на курсовую работу2 Анализ строительных свойств грунта под подошвой

фундамента стены3 Построение эпюр интенсивности давления определение

активного и пассивного давлений действующих на стену4 Определение равнодействующей активного давления с

помощью построения Понселе5 Определение напряжений действующих по подошве

фундамента и сравнение их с расчетным сопротивлением грунта

6 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

7 Проверка положения равнодействующей Курсовая работа оформляется на листах писчей бумаги стандартного

размера расчетные схемы вычерчиваются на миллиметровке такого же размера (либо сдвоенных листах) с соблюдением масштабов (для линейных размеров давлений сил)

3

2 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОДПОРНЫХ СТЕНАХ И СИЛОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ НА НИХ

Подпорной стеной называют конструкцию предназначенную для удержания грунтового массива от обрушения при крутизне откоса более предельного Подпорные стены являются одним из наиболее распространенных инженерных сооружений на железных и автомобильных дорогах

а)

б)

Рис1 Откосы

4

а ndash естественный б ndash удерживаемый от обрушения подпорной стеной

При строительстве дорог нередко выемкой подрезают природные откосы сохраняющие свою устойчивость при угле Ψ0 называемом углом естественного откоса Новый откос с углом Ψ превышающим величину Ψ0

не может быть устойчивым и непременно обрушится если его не поддержать подпорной стеной (рис1) В таком случае на подпорную стену грунтовый массив будет оказывать давление которое является следствием веса грунта и его дисперсности Подпорные стены по конструкции подразделяют на массивные (гравитационные) тонкостенные шпунтовые (рис 2) Устойчивость массивных стен обеспечивается их собственным весом а тонкостенных подпорных стен ndash собственным весом и весом грунта лежащего на тонкостенных консольных плитах

а) б)

в)

Рис 2 Подпорные стены

5

а ndash массивная б ndash тонкостенная в ndash шпунтовая 1 ndash анкерная свая 2 ndash тяж 3 ndash распорка

Устойчивость шпунтовых стенок обеспечивается защемлением их в грунтовом основании в сочетании с тяжами 2 закрепленными за анкерную конструкцию (например сваю 1) либо постановкой распорок 3 (рис 2 в)

В методических указаниях рассматривается расчет массивных подпорных стен С расчетом шпунтовых стенок студенты могут ознакомиться в методических указаниях ИВ Ковалева laquoРасчет шпунтовых огражденийraquo (ЛЛИИЖТ 1988)

Массивная подпорная стена состоит непосредственно из тела стены и ее фундамента (рис 3) Грань стены АВ называют задней гранью а грунт лежащий за ней - засыпкой Нижняя плоскость АЕ называется подошвой фундамента стены точка Е ndash передним ребром подошвы

Рис 3 Элементы подпорной стены1 ndash тело 2 ndash фундамент 3 ndash засыпка

Давление оказываемое грунтом засыпки на заднюю грань стены может реализоваться в разных видах и значениях в зависимости от конструктивных особенностей стены от прочностных характеристик грунта засыпки и основания от величины и направления перемещений стенки

6

При отсутствии перемещения стенки в сторону от засыпки давление реализуется в виде давления покоя Е0 (в таком случае грунт засыпки находится в условиях компрессионного напряженного состояния) Активное давление грунта Еа (распор) реализуется при перемещении стенки в сторону от засыпки и соответствует минимальному значению давления грунта Пассивное давление Еп (отпор стены) реализуется при перемещениях стены в сторону засыпки соответствует максимальному значению давления грунта

Изменение давления грунта в зависимости от перемещения стенки U представлено на рис 4

Рис 4 Изменение давления грунта засыпки Е на подпорную стену в зависимости от ее перемещения U

Обычно в инженерных расчетах используют величину активного давления Еа которое реализуется при достаточно малых перемещениях стенки В этом случае конструкция стены получается более экономичной чем в расчетах с использованием давления покоя Е0 Под воздействием активного давления Еа стена получает обычно небольшую величину перемещения от засыпки которое не может как правило реализовать полную величину отпора Еп Для реализации полной величины Еп потребуется такая величина перемещения (вследствие уплотняемости грунта) которая не может быть допущена в условиях нормальной эксплуатации стены

Поэтому при проектировании подпорных стен для транспортного строительства допускается вводить в расчеты только треть реализованного отпора

7

По подошве стены действует сила трения Т Схема действия всех сил на стену приведена на рис 5 Правила знаков для угла наклона задней грани стенки ε и для угла наклона засыпки α приведены в задании

Теоретической базой расчетов подпорных стен служит гипотеза Ш Кулона основанная на следующих положениях

1) в грунте засыпки при наступлении предельного состояния образуется призма обрушения АВД ограниченная от остального грунта находящегося в допредельном состоянии плоской поверхностью скольжения (обрушения) АД (рис 5)

Рис 5 Схема действия сил на стену Допущения ШКулона

2) угол наклона плоскости обрушения АD должен быть таким чтобы величина активного давления Еа была максимальной

3) реакция R со стороны грунта находящегося в допредельном состоянии отклонена от нормали к плоскости обрушения АD на угол внутреннего трения φ в сторону противоположную движению призмы обрушения

4) сила активного давления Еа (реакция активного давления) действующая на заднюю грань стены АВ отклоняется от нормали к ней на угол Угол является углом трения грунта засыпки по материалу стенки

Призма обрушения находится в равновесии под действием сил G (собственного веса) R и Еа

8

Расчет подпорной стены можно вести и другими методами используя например решения теории предельного состояния сыпучей среды (численные методы) или графоаналитические методы Однако в силу того что по этим методам получаются решения близкие к результатам расчетов по теории ШКулона последний метод (те метод Кулона) как наиболее простой получил наибольшее распространение при проектировании подпорной стены

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОГО И ПАССИВНОГО ДАВЛЕНИЙ ГРУНТА НА СТЕНУ

31 Аналитический метод

При прямолинейных очертаниях задней грани стены и поверхности засыпки интенсивность активного давления еа определяется по формуле

еа = γ зас z ξа (31)

где γ зас - удельный вес грунта засыпки

z ndash глубина залегания рассматриваемой точки м от поверхности засыпки (точка В на рис 6) в которой определяется величина еа

ξа ndash коэффициент бокового активного давления грунта

ξа = (32)

где

а = (33)

Расшифровка параметров приведена выше в тексте и на рис 5Формулы (32) ndash (35) приведены для положительных значений

углов ε и α При отрицательных значениях ε и α знаки перед этими углами в указанных формулах меняются на обратные

Расчет выполняется для 1 пог м подпорной стены поэтому

размерность интенсивности давления -

9

Величины горизонтальных еаг и вертикальных еав составляющих определяются по следующим формулам

еаг = еа cos (ε + δ) (34)

еав = еа sin (ε + δ) (35)

На рис 6 представлены эпюры давлений еа еаг еав и еп при отсутствии пригрузки q на поверхности засыпки Причем на рис 6 а давление показано приложенным к задней поверхности стены а на рис 6 (б в и г) ndash условно приведенным к вертикальной плоскости Горизонтальную штриховку на рис 6 г не следует отождествлять с направлением действия вертикального давления

а) б) в) г)

Рис 6 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

На этом же рисунке приведены равнодействующие указанных

давлений приложенные на высоте от подошвы стены Величины

равнодействующих определятся из следующих соотношений кН

10

Еа = γзас Н2 а (36)

Еаг = Еа cos (ε + δ) (37)

Еав = Еа sin (ε + δ) (38)

В случае действия равномерно распределенной пригрузки q по поверхности засыпки ее заменяют эквивалентным ей по весу слоем грунта высотой

hпр = (39)

Тогда активное давление на уровне верха стенки определится по формуле

еа1 = γзас hпр а (310)

а в уровне подошвы ndash

еа2 = γзас (hпр + Н) а (311)

Равнодействующая трапецеидальной эпюры активного давления определится по формуле

Еа = Н (312)

и будет приложена к задней поверхности стены в точке отстоящей по вертикали от подошвы на расстоянии

hо = (313)

Положение центра тяжести эпюр интенсивности давлении может быть найдено также графически

Вертикальная Еав и горизонтальная составляющая Еаг в этом случае будут также определяться по формулам (37) (38)

Величина интенсивности пассивного давления еп действующего на переднюю грань фундамента подпорной стенки высотой d определится из выражения

еп = γзас z ξп (314)

где z ndash ордината отсчитываемая от поверхности грунта основания м

11

ξп ndash коэффициент бокового давления отпора (пассивного давления ) определяемый по формуле

ξп = tq2 (450 + ) (315)

где φ- угол внутреннего трения грунта лежащего в пределах глубины заложения d

Коэффициент ξп определяется по формуле (315) при α = 0 ε = 0 и δ = 0 те упрощенно поскольку как упоминалось выше реализация отпора происходит при существенных перемещениях превышающих как правило предельные Поскольку в каждом конкретном случае величина перемещения для реализации полной величины отпора неизвестна то его величина во ndash первых определяется упрощенным способом во ndash вторых с вводом понижающего коэффициента 033

Величина

Еп = ξп (316)

Сила отпора приложена на высоте от подошвы фундамента стены

32 Графоаналитический метод (построение Понселе)

Проведем из точки А (рис7) под углом φ к горизонту линию АС предельного свободного откоса до пересечения с поверхностью грунта ВС (действительной или условной при наличии пригрузки на засыпке) Условная поверхность расположена выше действительной на величину hпр Из точки В пересечения задней грани стены с условной поверхностью грунта проведем ориентирующую прямую ВВ1 под углом φ + δ к лини АВ Из точки В1 восстановим перпендикуляр к АС до пересечения в точке В2 с полуокружностью построенной на АС на как на диаметре Радиусом АВ2 засечем положение точки D1 (АВ2 = AD1) Точку D находим проведя D1D параллельно ВВ1 Наконец радиусом D1D из центра D1 находим положение точки К Треугольник КDD1 у которого стороны DD1 и D1К равны называется треугольником Ребхана Его площадь умноженная на длину призмы обрушения равную 1 м и на удельный вес засыпки γзас равна Еа усл ndash равнодействующей активного давления грунта на стену с условной высотой Н + hпр Тогда

Еа = К D1 DD2 γзас (317)

12

Рис 7 Определение активного давления с помощью построения Понселе

Нижняя ордината эпюры интенсивности активного давления найденного графически

= (318)

Ордината той же эпюры на уровне верха стены

= (319)

Равнодействующая активного давления на стену заданной высоты Н найденная графическим путем при длине стены 1 м

= (320)

Расхождение между и Еа не должно превышать 5

13

4 РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ

41 Расчет по первой группе предельных состояний

4 1 1 Р а с ч е т п р о ч н о с т и г р у н т а о с н о в а н и я Расчет сводится к определению среднего рср максимального рmaх и

минимального рmin напряжений по подошве фундамента стены исходя из линейной зависимости распределения контактных давлений что оправдывает применение формул сопротивления материалов для центрального и внецентренного сжатия

рср = le (41)

pmaх = + le (42)

рmin = - ge 0 (43)

где N1 и М1 ndash соответственно сумма всех расчетных вертикальных сил в уровне подошвы фундамента и момент всех расчетных сил относительно оси проходящий через центр тяжести подошвы (точка О на рис 5)

W ndash момент сопротивления подошвы фундамента относительно той же оси м3

А ndash площадь подошвы фундамента м2

R ndash расчетное сопротивление грунта основания кПа определяемое по формуле (46)

γg ndash коэффициент надежности по грунту принимаемый равным 14

γс ndash коэффициент условий работы принимаемый в расчете равным 1 для рср и 12 для pmaх

Площадь подошвы стены (для случая плоской задачи)

A = b 1 (44)где b ndash ширина подошвы фундамента стены мМомент сопротивления м3

W = (45)

Расчетное сопротивление кПа

14

R = 17 R0 [1 + k1 (b ndash 2)] + k2 γ (d ndash 3) (46)

где R0 ndash условное расчетное сопротивление грунта залегающего под подошвой фундамента принимаемое по табл 5 ndash 6 прил 2

γ - расчетное значение удельного веса грунта расположенного в

пределах глубины заложения фундамента

d ndash глубина заложения фундамента мk1 k2 ndash коэффициенты принимаемые по табл 7 прил 2

4 1 2 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н к и п р о т и в о п р о к и д ы в а н и я Расчет сводится к выполнению условия

le (47)

где Мu1 ndash расчетный момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота (вокруг точки О1 на рис 5)

Мz1 ndash расчетный момент удерживающих сил относительно той же оси m ndash коэффициент условий работы принимаемый при нескальных

основаниях равным 08 γn ndash коэффициент надежности принимаемый равным 11

4 1 3 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н ы п р о т и в с д в и г а Расчет сводится к выполнению условия

le (48)

где Qr1 ndash расчетная сдвигающая сила равная сумме проекций сдвигающих сил на направлении возможного сдвига

Qz2 ndash расчетная удерживающая сила равная сумме проекций удерживающих сил на направлении возможного сдвига

m ndash коэффициент работы принимаемый равным 09 γn - коэффициент надежности принимаемый равным 11

42 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

15

le (49)

где е0 = - эксцентриситет вертикальной равнодействующей NII

относительно центра тяжести площади подошвы фундамента при моменте М II ndash относительно главной центральной оси подошвы

ρ = - радиус ядра сечения площади подошвы фундамента

Величина = 08 (при учете только постоянных нагрузок)

5 ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

51 Исходные данные и цели расчета

Размеры стеныширина поверху а = 1 мширина подошвы стены b = 3мвысота Н = 6высота фундамента d = 15 мугол 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 грани стены δ = 1 угол наклона поверхности засыпки к горизонту = + 8

Грунт под подошвой фундамента (глина)

удельный вес γ = 210

влажность = 016

удельный вес твердых частиц γs = 275

предел текучести = 033предел раскатывания = 015Нагрузка на поверхности засыпки q = 40 кПа

Ц е л и р а с ч е т а 16

Рассчитать давление грунта на подпорную стену сделать поверочные расчеты и дать заключение о соответствии ( или несоответствии) конструкции подпорной стены требованиям расчета по первой и второй группам предельных состояний

52 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены

Последовательно определяем

- удельный вес сухого грунта

γd = = = 181

- пористость

n = 1 - = 1 - = 0342

- коэффициент пористости

е = = = 0519

- показатель текучести

IL = = = 005

- число пластичности

= = 033 ndash 015 = 018

По числу пластичности (в соответствии с табл1 прил 2) грунт является глиной по показателю текучести (табл 2 прил 2) глина находится в полутвердом состоянии По табл 5 прил 2 определяем условное расчетное сопротивление полутвердой глины R0 = 500 кПа

Определяем расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента стены

R = 17 R0

[1 + k1 (b ndash 2)] + k2

γ (d ndash 3)где k1 = 004 и k2 = 20 из табл 7 прил2

R = 17 500 [1 + 004 (3 ndash 2)] + 20 18 (15 ndash 3) = 884 кПа

Здесь второе слагаемое 2 18 (15 ndash 3) принято равным нулю так как d lt 30 м

53 Определение активного и пассивного давлений

17

действующих на подпорную стену

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

= = = 222 м

Рассчитаем коэффициент активного давления

=

= = = 0169

= = 0477

Следует обратить особое внимание при вычислении и на знаки и

Найдем ординаты эпюры интенсивности активного давления- на уровне верха стены

еа1 = γзас hпр = 18 222 0477 = 1906

- на уровне подошвы

еа2 = γзас (hпр + Н) = 18(222 + 6) 0477 = 7058

Тогда активное давление

Е = = 6 = 2689 кН

Горизонтальная и вертикальная составляющие интенсивности активного давлении следующие

еаг1 = еа1 cos ( ) = 1906 cos (10+1)0 = 1871

еаг2 = еа2 cos ( ) = 7058 cos (10+1)0 = 7057

еав1 = еа1 sin ( ) = 1906 sin (10+1)0 = 364

еав2 = еа2 sin ( ) = 7058 sin (10+1)0 = 1347

Соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие активного давления

Еаг = = 6 = 2678 кН

18

Еав = = 6 = 513 кН

Интенсивность пассивного давления на отметке подошвы фундамента

Еп= γзас d tg2 (45 + )o = 18 15 tg2 (45+ = 7478

Пассивное давление действующее на переднюю грань стены

Еп = = = 561 кН

С учетом соображений высказанных в разд 3 снижаем величину

Еп = 033 561 = 185 кН

Эпюры интенсивностей активного и пассивного давлений приведены на рис 8

54 Определение активного давлении графоаналитическим способом (построение Понселе)

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

В результате построения (рис 9) получен треугольник площадью

F = = 164 м2

Активное давление действующее на стену высотой Н + hпp

19

размерность е кНм Масштаб линейный 1 hellip Масштаб давлений 1 hellip

Рис 8 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

20

Еа усл = γзас F = 18 164 = 2952 кН

Для определения доли давления приходящегося на стену высотой Н находим ординаты эпюр интенсивности активного давления найденного графически на уровне подошвы фундамента и верха подпорной стены

= = = 7182

кН

= = 7182 = 1940

Тогда активное давление найденное графически

Е = Н = 6 = 2737 кН

Расхождение с давлением найденным аналитически составляет

100 = 18

что вполне допустимо

55 Определение напряжений действующих по подошве фундамента

Рассчитываем напряжения действующие по подошве фундамента по формулам (41) ndash (43) Расчеты представляем в табличной форме (табл 1)

В табл 1 γf = 11 ndash коэффициент надежности по нагрузке к весу стеныγf = 12 ndash то же к активному давлению грунта

Таблица 1

Нормативная сила кНРасчетная сила кН Плечо

мМомент

кНм

Gст =

(6 ndash 15) 24 = 175

Gст = 11 175 = 1925

01 - 193

Gф = (15 3 - 24 =

1033

Gф = 11 1033 = 1136

005 + 57

Еаг = 2678 Еаг =12 2678 = 3214 24 + 7713Еав = 513 Еав = 12 513 = 616 115 - 739Еп = 185 Еп = 1 185 = 185 05 - 93

21

Масштаб линейный 1 hellip

Масштаб давлений 1 hellipРис 9 Построение Понселе Пример расчета

22

Моменты вычисляем относительно осей проходящих через центр тяжести подошвы фундамента (точка О на рис 10) Равнодействующие активного и пассивного Еn давлений прикладываем к стене на уровне центра тяжести эпюр интенсивности давления Вес стены и фундамента ndash в центре тяжести соответствующего элемента

Плечи сил допускается брать в масштабе по чертежу или находить аналитически

Сумма расчетных вертикальных сил N1 = 1925 + 1136 + 616 = 3677 кН

Сумма моментов расчетных сил М1 = - 193 + 57 + 7713 ndash 739 - 93 = 6745 кНм

Площадь и момент сопротивления подошвы фундамента стены по формулам (44) и (45)

А = b 1 = 3 1 = 3 м2

W = = 15 м3

Тогда

рср = = = 1226 кПа

=

рmaх = 5723 кПа рmin = - 3271 кПа

23

Рис 10 Поперечное сечение стены силы действующие на нее и эпюра напряжений по подошве фундамента

Эпюры напряжений по подошве стены представлены на рис 10Сопоставим найденные напряжения с расчетным сопротивлением

рср = 1226 lt = 6314 кПа

рmах = 5723 lt = 7577 кПа

рmin = - 3271 lt 0

Из трех условий не выполнено последнее те по задней грани подошвы действуют растягивающие напряжения что не допускается

24

56 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

Расчет устойчивости против опрокидывания выполняем в соответствии с формулой (47) Удерживающие и опрокидывающие моменты вычисляем в табличной форме (табл 2)

Таблица 2

Нормативная сила

кН

Расчетная силакН

Плечо м

Момент кНм

Удерживающих сил Мz1

Опрокидывающих

силМ

Gст = 175Gф = 1033Еаг = 2678Еав = 513Еп = 185

Gст = 09 175 = 1575Gф = 09 1033 = 93Е аг = 12 2678 = 3214Еав = 12 513 = 616Еп = 1 185 = 185

161452426505

2521348

163293

7714

5593 7714

В табл 2 моменты вычислены относительно передней грани фундамента стены (точка О1 на рис 10) γf = 09- коэффициент надежности по нагрузке к весу стены

= 3559

4771= 138 gt = 073

те условие (47) не выполняетсяРасчет устойчивости стенки против сдвига по подошве фундамента

выполняется в соответствии с формулой (48) с использованием данных табл 1

Сдвигающая сила r1 = Еаг ndash Eп = 3214 ndash 185 = 3029 кНУдерживающая сила z1 = Ψ (Gcт + Gф + Еав) = 03 (1575 + 93 + 616) =

936 кНЗдесь Ψ = 03 ndash коэффициент трения кладки по грунту (табл 8 прил 2)

= = 324 gt = 082

те условие (48) не выполняется57 Проверка положения равнодействующей

25

Расчет М II и N II ведется по формуле (49) при коэффициентах надежности по нагрузке = 1 с использованием данных табл 1

Эксцентриситет

е0 = = = 168 м

05 м

336 gt = 08

те и эта проверка не выполняется

О б щ и й в ы в о д и р е к о м е н д а ц и и

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- изменить наклон и увеличить шероховатость задней грани стены- сделать стену более массивной - уменьшить активное давление заменив засыпку грунтом с большим

углом внутреннего трения и т д

6 П Р И Л О Ж Е Н И Я

26

Задание на выполнение курсовой работыlaquoРасчет подпорной стеныraquo

П о я с н е н и я к в ы б о р у з а д а н и я

Преподаватель выдает студенту шифр задания состоящий из четырех цифр

Первая цифра означает вариант размеров стены (табл 1)Вторая ndash вариант характеристик грунта засыпки (табл 2)Третья ndash вариант характеристик грунта залегающего под подошвой

фундамента (табл 3)Четвертая ndash вариант равномерно распределенной нагрузки на

поверхности засыпки (табл 4)Например студенту задан шифр 1234 Это значит что студент по

табл 1 принимает = 1 м b = 3 м и т д по табл 2 γзас = 19 φ = 29

град и тд по табл 3 грунт ndash песок крупный γзас = 198 ω = 01 и т д

по табл 4 q = 50 кПа На рис 11 приведено поперечное сечение подпорной стены с

буквенными обозначениями размеров значения которых следует брать из табл 1

Рис 11 Поперечное сечение подпорной стены

27

Исходные данные для выполнения курсовой работыТаблица 1

Размеры стены

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Ширина по верху м 1 12 14 16 08 10 12 14 14 16Ширина подошвы b м 3 4 5 55 25 35 45 55 35 45Высота Н м 6 7 8 10 5 6 7 9 7 8Глубина заложения d м 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2Наклон задней грани ε град 10 8 6 4 2 0 - 2 - 4 -6 -8

Характеристики грунта засыпкиТаблица 2

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Удельный вес γзас кНм3 18 19 20 21 22 22 21 20 18 18Угол внутреннего трения φ град 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37Угол трения грунта о заднюю грань стены

град 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наклон поверхности засыпки

град 8 6 4 2 0 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10

28

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 4: Расчёт подпорной стенки

2 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОДПОРНЫХ СТЕНАХ И СИЛОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ НА НИХ

Подпорной стеной называют конструкцию предназначенную для удержания грунтового массива от обрушения при крутизне откоса более предельного Подпорные стены являются одним из наиболее распространенных инженерных сооружений на железных и автомобильных дорогах

а)

б)

Рис1 Откосы

4

а ndash естественный б ndash удерживаемый от обрушения подпорной стеной

При строительстве дорог нередко выемкой подрезают природные откосы сохраняющие свою устойчивость при угле Ψ0 называемом углом естественного откоса Новый откос с углом Ψ превышающим величину Ψ0

не может быть устойчивым и непременно обрушится если его не поддержать подпорной стеной (рис1) В таком случае на подпорную стену грунтовый массив будет оказывать давление которое является следствием веса грунта и его дисперсности Подпорные стены по конструкции подразделяют на массивные (гравитационные) тонкостенные шпунтовые (рис 2) Устойчивость массивных стен обеспечивается их собственным весом а тонкостенных подпорных стен ndash собственным весом и весом грунта лежащего на тонкостенных консольных плитах

а) б)

в)

Рис 2 Подпорные стены

5

а ndash массивная б ndash тонкостенная в ndash шпунтовая 1 ndash анкерная свая 2 ndash тяж 3 ndash распорка

Устойчивость шпунтовых стенок обеспечивается защемлением их в грунтовом основании в сочетании с тяжами 2 закрепленными за анкерную конструкцию (например сваю 1) либо постановкой распорок 3 (рис 2 в)

В методических указаниях рассматривается расчет массивных подпорных стен С расчетом шпунтовых стенок студенты могут ознакомиться в методических указаниях ИВ Ковалева laquoРасчет шпунтовых огражденийraquo (ЛЛИИЖТ 1988)

Массивная подпорная стена состоит непосредственно из тела стены и ее фундамента (рис 3) Грань стены АВ называют задней гранью а грунт лежащий за ней - засыпкой Нижняя плоскость АЕ называется подошвой фундамента стены точка Е ndash передним ребром подошвы

Рис 3 Элементы подпорной стены1 ndash тело 2 ndash фундамент 3 ndash засыпка

Давление оказываемое грунтом засыпки на заднюю грань стены может реализоваться в разных видах и значениях в зависимости от конструктивных особенностей стены от прочностных характеристик грунта засыпки и основания от величины и направления перемещений стенки

6

При отсутствии перемещения стенки в сторону от засыпки давление реализуется в виде давления покоя Е0 (в таком случае грунт засыпки находится в условиях компрессионного напряженного состояния) Активное давление грунта Еа (распор) реализуется при перемещении стенки в сторону от засыпки и соответствует минимальному значению давления грунта Пассивное давление Еп (отпор стены) реализуется при перемещениях стены в сторону засыпки соответствует максимальному значению давления грунта

Изменение давления грунта в зависимости от перемещения стенки U представлено на рис 4

Рис 4 Изменение давления грунта засыпки Е на подпорную стену в зависимости от ее перемещения U

Обычно в инженерных расчетах используют величину активного давления Еа которое реализуется при достаточно малых перемещениях стенки В этом случае конструкция стены получается более экономичной чем в расчетах с использованием давления покоя Е0 Под воздействием активного давления Еа стена получает обычно небольшую величину перемещения от засыпки которое не может как правило реализовать полную величину отпора Еп Для реализации полной величины Еп потребуется такая величина перемещения (вследствие уплотняемости грунта) которая не может быть допущена в условиях нормальной эксплуатации стены

Поэтому при проектировании подпорных стен для транспортного строительства допускается вводить в расчеты только треть реализованного отпора

7

По подошве стены действует сила трения Т Схема действия всех сил на стену приведена на рис 5 Правила знаков для угла наклона задней грани стенки ε и для угла наклона засыпки α приведены в задании

Теоретической базой расчетов подпорных стен служит гипотеза Ш Кулона основанная на следующих положениях

1) в грунте засыпки при наступлении предельного состояния образуется призма обрушения АВД ограниченная от остального грунта находящегося в допредельном состоянии плоской поверхностью скольжения (обрушения) АД (рис 5)

Рис 5 Схема действия сил на стену Допущения ШКулона

2) угол наклона плоскости обрушения АD должен быть таким чтобы величина активного давления Еа была максимальной

3) реакция R со стороны грунта находящегося в допредельном состоянии отклонена от нормали к плоскости обрушения АD на угол внутреннего трения φ в сторону противоположную движению призмы обрушения

4) сила активного давления Еа (реакция активного давления) действующая на заднюю грань стены АВ отклоняется от нормали к ней на угол Угол является углом трения грунта засыпки по материалу стенки

Призма обрушения находится в равновесии под действием сил G (собственного веса) R и Еа

8

Расчет подпорной стены можно вести и другими методами используя например решения теории предельного состояния сыпучей среды (численные методы) или графоаналитические методы Однако в силу того что по этим методам получаются решения близкие к результатам расчетов по теории ШКулона последний метод (те метод Кулона) как наиболее простой получил наибольшее распространение при проектировании подпорной стены

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОГО И ПАССИВНОГО ДАВЛЕНИЙ ГРУНТА НА СТЕНУ

31 Аналитический метод

При прямолинейных очертаниях задней грани стены и поверхности засыпки интенсивность активного давления еа определяется по формуле

еа = γ зас z ξа (31)

где γ зас - удельный вес грунта засыпки

z ndash глубина залегания рассматриваемой точки м от поверхности засыпки (точка В на рис 6) в которой определяется величина еа

ξа ndash коэффициент бокового активного давления грунта

ξа = (32)

где

а = (33)

Расшифровка параметров приведена выше в тексте и на рис 5Формулы (32) ndash (35) приведены для положительных значений

углов ε и α При отрицательных значениях ε и α знаки перед этими углами в указанных формулах меняются на обратные

Расчет выполняется для 1 пог м подпорной стены поэтому

размерность интенсивности давления -

9

Величины горизонтальных еаг и вертикальных еав составляющих определяются по следующим формулам

еаг = еа cos (ε + δ) (34)

еав = еа sin (ε + δ) (35)

На рис 6 представлены эпюры давлений еа еаг еав и еп при отсутствии пригрузки q на поверхности засыпки Причем на рис 6 а давление показано приложенным к задней поверхности стены а на рис 6 (б в и г) ndash условно приведенным к вертикальной плоскости Горизонтальную штриховку на рис 6 г не следует отождествлять с направлением действия вертикального давления

а) б) в) г)

Рис 6 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

На этом же рисунке приведены равнодействующие указанных

давлений приложенные на высоте от подошвы стены Величины

равнодействующих определятся из следующих соотношений кН

10

Еа = γзас Н2 а (36)

Еаг = Еа cos (ε + δ) (37)

Еав = Еа sin (ε + δ) (38)

В случае действия равномерно распределенной пригрузки q по поверхности засыпки ее заменяют эквивалентным ей по весу слоем грунта высотой

hпр = (39)

Тогда активное давление на уровне верха стенки определится по формуле

еа1 = γзас hпр а (310)

а в уровне подошвы ndash

еа2 = γзас (hпр + Н) а (311)

Равнодействующая трапецеидальной эпюры активного давления определится по формуле

Еа = Н (312)

и будет приложена к задней поверхности стены в точке отстоящей по вертикали от подошвы на расстоянии

hо = (313)

Положение центра тяжести эпюр интенсивности давлении может быть найдено также графически

Вертикальная Еав и горизонтальная составляющая Еаг в этом случае будут также определяться по формулам (37) (38)

Величина интенсивности пассивного давления еп действующего на переднюю грань фундамента подпорной стенки высотой d определится из выражения

еп = γзас z ξп (314)

где z ndash ордината отсчитываемая от поверхности грунта основания м

11

ξп ndash коэффициент бокового давления отпора (пассивного давления ) определяемый по формуле

ξп = tq2 (450 + ) (315)

где φ- угол внутреннего трения грунта лежащего в пределах глубины заложения d

Коэффициент ξп определяется по формуле (315) при α = 0 ε = 0 и δ = 0 те упрощенно поскольку как упоминалось выше реализация отпора происходит при существенных перемещениях превышающих как правило предельные Поскольку в каждом конкретном случае величина перемещения для реализации полной величины отпора неизвестна то его величина во ndash первых определяется упрощенным способом во ndash вторых с вводом понижающего коэффициента 033

Величина

Еп = ξп (316)

Сила отпора приложена на высоте от подошвы фундамента стены

32 Графоаналитический метод (построение Понселе)

Проведем из точки А (рис7) под углом φ к горизонту линию АС предельного свободного откоса до пересечения с поверхностью грунта ВС (действительной или условной при наличии пригрузки на засыпке) Условная поверхность расположена выше действительной на величину hпр Из точки В пересечения задней грани стены с условной поверхностью грунта проведем ориентирующую прямую ВВ1 под углом φ + δ к лини АВ Из точки В1 восстановим перпендикуляр к АС до пересечения в точке В2 с полуокружностью построенной на АС на как на диаметре Радиусом АВ2 засечем положение точки D1 (АВ2 = AD1) Точку D находим проведя D1D параллельно ВВ1 Наконец радиусом D1D из центра D1 находим положение точки К Треугольник КDD1 у которого стороны DD1 и D1К равны называется треугольником Ребхана Его площадь умноженная на длину призмы обрушения равную 1 м и на удельный вес засыпки γзас равна Еа усл ndash равнодействующей активного давления грунта на стену с условной высотой Н + hпр Тогда

Еа = К D1 DD2 γзас (317)

12

Рис 7 Определение активного давления с помощью построения Понселе

Нижняя ордината эпюры интенсивности активного давления найденного графически

= (318)

Ордината той же эпюры на уровне верха стены

= (319)

Равнодействующая активного давления на стену заданной высоты Н найденная графическим путем при длине стены 1 м

= (320)

Расхождение между и Еа не должно превышать 5

13

4 РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ

41 Расчет по первой группе предельных состояний

4 1 1 Р а с ч е т п р о ч н о с т и г р у н т а о с н о в а н и я Расчет сводится к определению среднего рср максимального рmaх и

минимального рmin напряжений по подошве фундамента стены исходя из линейной зависимости распределения контактных давлений что оправдывает применение формул сопротивления материалов для центрального и внецентренного сжатия

рср = le (41)

pmaх = + le (42)

рmin = - ge 0 (43)

где N1 и М1 ndash соответственно сумма всех расчетных вертикальных сил в уровне подошвы фундамента и момент всех расчетных сил относительно оси проходящий через центр тяжести подошвы (точка О на рис 5)

W ndash момент сопротивления подошвы фундамента относительно той же оси м3

А ndash площадь подошвы фундамента м2

R ndash расчетное сопротивление грунта основания кПа определяемое по формуле (46)

γg ndash коэффициент надежности по грунту принимаемый равным 14

γс ndash коэффициент условий работы принимаемый в расчете равным 1 для рср и 12 для pmaх

Площадь подошвы стены (для случая плоской задачи)

A = b 1 (44)где b ndash ширина подошвы фундамента стены мМомент сопротивления м3

W = (45)

Расчетное сопротивление кПа

14

R = 17 R0 [1 + k1 (b ndash 2)] + k2 γ (d ndash 3) (46)

где R0 ndash условное расчетное сопротивление грунта залегающего под подошвой фундамента принимаемое по табл 5 ndash 6 прил 2

γ - расчетное значение удельного веса грунта расположенного в

пределах глубины заложения фундамента

d ndash глубина заложения фундамента мk1 k2 ndash коэффициенты принимаемые по табл 7 прил 2

4 1 2 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н к и п р о т и в о п р о к и д ы в а н и я Расчет сводится к выполнению условия

le (47)

где Мu1 ndash расчетный момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота (вокруг точки О1 на рис 5)

Мz1 ndash расчетный момент удерживающих сил относительно той же оси m ndash коэффициент условий работы принимаемый при нескальных

основаниях равным 08 γn ndash коэффициент надежности принимаемый равным 11

4 1 3 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н ы п р о т и в с д в и г а Расчет сводится к выполнению условия

le (48)

где Qr1 ndash расчетная сдвигающая сила равная сумме проекций сдвигающих сил на направлении возможного сдвига

Qz2 ndash расчетная удерживающая сила равная сумме проекций удерживающих сил на направлении возможного сдвига

m ndash коэффициент работы принимаемый равным 09 γn - коэффициент надежности принимаемый равным 11

42 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

15

le (49)

где е0 = - эксцентриситет вертикальной равнодействующей NII

относительно центра тяжести площади подошвы фундамента при моменте М II ndash относительно главной центральной оси подошвы

ρ = - радиус ядра сечения площади подошвы фундамента

Величина = 08 (при учете только постоянных нагрузок)

5 ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

51 Исходные данные и цели расчета

Размеры стеныширина поверху а = 1 мширина подошвы стены b = 3мвысота Н = 6высота фундамента d = 15 мугол 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 грани стены δ = 1 угол наклона поверхности засыпки к горизонту = + 8

Грунт под подошвой фундамента (глина)

удельный вес γ = 210

влажность = 016

удельный вес твердых частиц γs = 275

предел текучести = 033предел раскатывания = 015Нагрузка на поверхности засыпки q = 40 кПа

Ц е л и р а с ч е т а 16

Рассчитать давление грунта на подпорную стену сделать поверочные расчеты и дать заключение о соответствии ( или несоответствии) конструкции подпорной стены требованиям расчета по первой и второй группам предельных состояний

52 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены

Последовательно определяем

- удельный вес сухого грунта

γd = = = 181

- пористость

n = 1 - = 1 - = 0342

- коэффициент пористости

е = = = 0519

- показатель текучести

IL = = = 005

- число пластичности

= = 033 ndash 015 = 018

По числу пластичности (в соответствии с табл1 прил 2) грунт является глиной по показателю текучести (табл 2 прил 2) глина находится в полутвердом состоянии По табл 5 прил 2 определяем условное расчетное сопротивление полутвердой глины R0 = 500 кПа

Определяем расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента стены

R = 17 R0

[1 + k1 (b ndash 2)] + k2

γ (d ndash 3)где k1 = 004 и k2 = 20 из табл 7 прил2

R = 17 500 [1 + 004 (3 ndash 2)] + 20 18 (15 ndash 3) = 884 кПа

Здесь второе слагаемое 2 18 (15 ndash 3) принято равным нулю так как d lt 30 м

53 Определение активного и пассивного давлений

17

действующих на подпорную стену

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

= = = 222 м

Рассчитаем коэффициент активного давления

=

= = = 0169

= = 0477

Следует обратить особое внимание при вычислении и на знаки и

Найдем ординаты эпюры интенсивности активного давления- на уровне верха стены

еа1 = γзас hпр = 18 222 0477 = 1906

- на уровне подошвы

еа2 = γзас (hпр + Н) = 18(222 + 6) 0477 = 7058

Тогда активное давление

Е = = 6 = 2689 кН

Горизонтальная и вертикальная составляющие интенсивности активного давлении следующие

еаг1 = еа1 cos ( ) = 1906 cos (10+1)0 = 1871

еаг2 = еа2 cos ( ) = 7058 cos (10+1)0 = 7057

еав1 = еа1 sin ( ) = 1906 sin (10+1)0 = 364

еав2 = еа2 sin ( ) = 7058 sin (10+1)0 = 1347

Соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие активного давления

Еаг = = 6 = 2678 кН

18

Еав = = 6 = 513 кН

Интенсивность пассивного давления на отметке подошвы фундамента

Еп= γзас d tg2 (45 + )o = 18 15 tg2 (45+ = 7478

Пассивное давление действующее на переднюю грань стены

Еп = = = 561 кН

С учетом соображений высказанных в разд 3 снижаем величину

Еп = 033 561 = 185 кН

Эпюры интенсивностей активного и пассивного давлений приведены на рис 8

54 Определение активного давлении графоаналитическим способом (построение Понселе)

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

В результате построения (рис 9) получен треугольник площадью

F = = 164 м2

Активное давление действующее на стену высотой Н + hпp

19

размерность е кНм Масштаб линейный 1 hellip Масштаб давлений 1 hellip

Рис 8 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

20

Еа усл = γзас F = 18 164 = 2952 кН

Для определения доли давления приходящегося на стену высотой Н находим ординаты эпюр интенсивности активного давления найденного графически на уровне подошвы фундамента и верха подпорной стены

= = = 7182

кН

= = 7182 = 1940

Тогда активное давление найденное графически

Е = Н = 6 = 2737 кН

Расхождение с давлением найденным аналитически составляет

100 = 18

что вполне допустимо

55 Определение напряжений действующих по подошве фундамента

Рассчитываем напряжения действующие по подошве фундамента по формулам (41) ndash (43) Расчеты представляем в табличной форме (табл 1)

В табл 1 γf = 11 ndash коэффициент надежности по нагрузке к весу стеныγf = 12 ndash то же к активному давлению грунта

Таблица 1

Нормативная сила кНРасчетная сила кН Плечо

мМомент

кНм

Gст =

(6 ndash 15) 24 = 175

Gст = 11 175 = 1925

01 - 193

Gф = (15 3 - 24 =

1033

Gф = 11 1033 = 1136

005 + 57

Еаг = 2678 Еаг =12 2678 = 3214 24 + 7713Еав = 513 Еав = 12 513 = 616 115 - 739Еп = 185 Еп = 1 185 = 185 05 - 93

21

Масштаб линейный 1 hellip

Масштаб давлений 1 hellipРис 9 Построение Понселе Пример расчета

22

Моменты вычисляем относительно осей проходящих через центр тяжести подошвы фундамента (точка О на рис 10) Равнодействующие активного и пассивного Еn давлений прикладываем к стене на уровне центра тяжести эпюр интенсивности давления Вес стены и фундамента ndash в центре тяжести соответствующего элемента

Плечи сил допускается брать в масштабе по чертежу или находить аналитически

Сумма расчетных вертикальных сил N1 = 1925 + 1136 + 616 = 3677 кН

Сумма моментов расчетных сил М1 = - 193 + 57 + 7713 ndash 739 - 93 = 6745 кНм

Площадь и момент сопротивления подошвы фундамента стены по формулам (44) и (45)

А = b 1 = 3 1 = 3 м2

W = = 15 м3

Тогда

рср = = = 1226 кПа

=

рmaх = 5723 кПа рmin = - 3271 кПа

23

Рис 10 Поперечное сечение стены силы действующие на нее и эпюра напряжений по подошве фундамента

Эпюры напряжений по подошве стены представлены на рис 10Сопоставим найденные напряжения с расчетным сопротивлением

рср = 1226 lt = 6314 кПа

рmах = 5723 lt = 7577 кПа

рmin = - 3271 lt 0

Из трех условий не выполнено последнее те по задней грани подошвы действуют растягивающие напряжения что не допускается

24

56 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

Расчет устойчивости против опрокидывания выполняем в соответствии с формулой (47) Удерживающие и опрокидывающие моменты вычисляем в табличной форме (табл 2)

Таблица 2

Нормативная сила

кН

Расчетная силакН

Плечо м

Момент кНм

Удерживающих сил Мz1

Опрокидывающих

силМ

Gст = 175Gф = 1033Еаг = 2678Еав = 513Еп = 185

Gст = 09 175 = 1575Gф = 09 1033 = 93Е аг = 12 2678 = 3214Еав = 12 513 = 616Еп = 1 185 = 185

161452426505

2521348

163293

7714

5593 7714

В табл 2 моменты вычислены относительно передней грани фундамента стены (точка О1 на рис 10) γf = 09- коэффициент надежности по нагрузке к весу стены

= 3559

4771= 138 gt = 073

те условие (47) не выполняетсяРасчет устойчивости стенки против сдвига по подошве фундамента

выполняется в соответствии с формулой (48) с использованием данных табл 1

Сдвигающая сила r1 = Еаг ndash Eп = 3214 ndash 185 = 3029 кНУдерживающая сила z1 = Ψ (Gcт + Gф + Еав) = 03 (1575 + 93 + 616) =

936 кНЗдесь Ψ = 03 ndash коэффициент трения кладки по грунту (табл 8 прил 2)

= = 324 gt = 082

те условие (48) не выполняется57 Проверка положения равнодействующей

25

Расчет М II и N II ведется по формуле (49) при коэффициентах надежности по нагрузке = 1 с использованием данных табл 1

Эксцентриситет

е0 = = = 168 м

05 м

336 gt = 08

те и эта проверка не выполняется

О б щ и й в ы в о д и р е к о м е н д а ц и и

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- изменить наклон и увеличить шероховатость задней грани стены- сделать стену более массивной - уменьшить активное давление заменив засыпку грунтом с большим

углом внутреннего трения и т д

6 П Р И Л О Ж Е Н И Я

26

Задание на выполнение курсовой работыlaquoРасчет подпорной стеныraquo

П о я с н е н и я к в ы б о р у з а д а н и я

Преподаватель выдает студенту шифр задания состоящий из четырех цифр

Первая цифра означает вариант размеров стены (табл 1)Вторая ndash вариант характеристик грунта засыпки (табл 2)Третья ndash вариант характеристик грунта залегающего под подошвой

фундамента (табл 3)Четвертая ndash вариант равномерно распределенной нагрузки на

поверхности засыпки (табл 4)Например студенту задан шифр 1234 Это значит что студент по

табл 1 принимает = 1 м b = 3 м и т д по табл 2 γзас = 19 φ = 29

град и тд по табл 3 грунт ndash песок крупный γзас = 198 ω = 01 и т д

по табл 4 q = 50 кПа На рис 11 приведено поперечное сечение подпорной стены с

буквенными обозначениями размеров значения которых следует брать из табл 1

Рис 11 Поперечное сечение подпорной стены

27

Исходные данные для выполнения курсовой работыТаблица 1

Размеры стены

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Ширина по верху м 1 12 14 16 08 10 12 14 14 16Ширина подошвы b м 3 4 5 55 25 35 45 55 35 45Высота Н м 6 7 8 10 5 6 7 9 7 8Глубина заложения d м 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2Наклон задней грани ε град 10 8 6 4 2 0 - 2 - 4 -6 -8

Характеристики грунта засыпкиТаблица 2

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Удельный вес γзас кНм3 18 19 20 21 22 22 21 20 18 18Угол внутреннего трения φ град 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37Угол трения грунта о заднюю грань стены

град 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наклон поверхности засыпки

град 8 6 4 2 0 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10

28

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 5: Расчёт подпорной стенки

а ndash естественный б ndash удерживаемый от обрушения подпорной стеной

При строительстве дорог нередко выемкой подрезают природные откосы сохраняющие свою устойчивость при угле Ψ0 называемом углом естественного откоса Новый откос с углом Ψ превышающим величину Ψ0

не может быть устойчивым и непременно обрушится если его не поддержать подпорной стеной (рис1) В таком случае на подпорную стену грунтовый массив будет оказывать давление которое является следствием веса грунта и его дисперсности Подпорные стены по конструкции подразделяют на массивные (гравитационные) тонкостенные шпунтовые (рис 2) Устойчивость массивных стен обеспечивается их собственным весом а тонкостенных подпорных стен ndash собственным весом и весом грунта лежащего на тонкостенных консольных плитах

а) б)

в)

Рис 2 Подпорные стены

5

а ndash массивная б ndash тонкостенная в ndash шпунтовая 1 ndash анкерная свая 2 ndash тяж 3 ndash распорка

Устойчивость шпунтовых стенок обеспечивается защемлением их в грунтовом основании в сочетании с тяжами 2 закрепленными за анкерную конструкцию (например сваю 1) либо постановкой распорок 3 (рис 2 в)

В методических указаниях рассматривается расчет массивных подпорных стен С расчетом шпунтовых стенок студенты могут ознакомиться в методических указаниях ИВ Ковалева laquoРасчет шпунтовых огражденийraquo (ЛЛИИЖТ 1988)

Массивная подпорная стена состоит непосредственно из тела стены и ее фундамента (рис 3) Грань стены АВ называют задней гранью а грунт лежащий за ней - засыпкой Нижняя плоскость АЕ называется подошвой фундамента стены точка Е ndash передним ребром подошвы

Рис 3 Элементы подпорной стены1 ndash тело 2 ndash фундамент 3 ndash засыпка

Давление оказываемое грунтом засыпки на заднюю грань стены может реализоваться в разных видах и значениях в зависимости от конструктивных особенностей стены от прочностных характеристик грунта засыпки и основания от величины и направления перемещений стенки

6

При отсутствии перемещения стенки в сторону от засыпки давление реализуется в виде давления покоя Е0 (в таком случае грунт засыпки находится в условиях компрессионного напряженного состояния) Активное давление грунта Еа (распор) реализуется при перемещении стенки в сторону от засыпки и соответствует минимальному значению давления грунта Пассивное давление Еп (отпор стены) реализуется при перемещениях стены в сторону засыпки соответствует максимальному значению давления грунта

Изменение давления грунта в зависимости от перемещения стенки U представлено на рис 4

Рис 4 Изменение давления грунта засыпки Е на подпорную стену в зависимости от ее перемещения U

Обычно в инженерных расчетах используют величину активного давления Еа которое реализуется при достаточно малых перемещениях стенки В этом случае конструкция стены получается более экономичной чем в расчетах с использованием давления покоя Е0 Под воздействием активного давления Еа стена получает обычно небольшую величину перемещения от засыпки которое не может как правило реализовать полную величину отпора Еп Для реализации полной величины Еп потребуется такая величина перемещения (вследствие уплотняемости грунта) которая не может быть допущена в условиях нормальной эксплуатации стены

Поэтому при проектировании подпорных стен для транспортного строительства допускается вводить в расчеты только треть реализованного отпора

7

По подошве стены действует сила трения Т Схема действия всех сил на стену приведена на рис 5 Правила знаков для угла наклона задней грани стенки ε и для угла наклона засыпки α приведены в задании

Теоретической базой расчетов подпорных стен служит гипотеза Ш Кулона основанная на следующих положениях

1) в грунте засыпки при наступлении предельного состояния образуется призма обрушения АВД ограниченная от остального грунта находящегося в допредельном состоянии плоской поверхностью скольжения (обрушения) АД (рис 5)

Рис 5 Схема действия сил на стену Допущения ШКулона

2) угол наклона плоскости обрушения АD должен быть таким чтобы величина активного давления Еа была максимальной

3) реакция R со стороны грунта находящегося в допредельном состоянии отклонена от нормали к плоскости обрушения АD на угол внутреннего трения φ в сторону противоположную движению призмы обрушения

4) сила активного давления Еа (реакция активного давления) действующая на заднюю грань стены АВ отклоняется от нормали к ней на угол Угол является углом трения грунта засыпки по материалу стенки

Призма обрушения находится в равновесии под действием сил G (собственного веса) R и Еа

8

Расчет подпорной стены можно вести и другими методами используя например решения теории предельного состояния сыпучей среды (численные методы) или графоаналитические методы Однако в силу того что по этим методам получаются решения близкие к результатам расчетов по теории ШКулона последний метод (те метод Кулона) как наиболее простой получил наибольшее распространение при проектировании подпорной стены

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОГО И ПАССИВНОГО ДАВЛЕНИЙ ГРУНТА НА СТЕНУ

31 Аналитический метод

При прямолинейных очертаниях задней грани стены и поверхности засыпки интенсивность активного давления еа определяется по формуле

еа = γ зас z ξа (31)

где γ зас - удельный вес грунта засыпки

z ndash глубина залегания рассматриваемой точки м от поверхности засыпки (точка В на рис 6) в которой определяется величина еа

ξа ndash коэффициент бокового активного давления грунта

ξа = (32)

где

а = (33)

Расшифровка параметров приведена выше в тексте и на рис 5Формулы (32) ndash (35) приведены для положительных значений

углов ε и α При отрицательных значениях ε и α знаки перед этими углами в указанных формулах меняются на обратные

Расчет выполняется для 1 пог м подпорной стены поэтому

размерность интенсивности давления -

9

Величины горизонтальных еаг и вертикальных еав составляющих определяются по следующим формулам

еаг = еа cos (ε + δ) (34)

еав = еа sin (ε + δ) (35)

На рис 6 представлены эпюры давлений еа еаг еав и еп при отсутствии пригрузки q на поверхности засыпки Причем на рис 6 а давление показано приложенным к задней поверхности стены а на рис 6 (б в и г) ndash условно приведенным к вертикальной плоскости Горизонтальную штриховку на рис 6 г не следует отождествлять с направлением действия вертикального давления

а) б) в) г)

Рис 6 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

На этом же рисунке приведены равнодействующие указанных

давлений приложенные на высоте от подошвы стены Величины

равнодействующих определятся из следующих соотношений кН

10

Еа = γзас Н2 а (36)

Еаг = Еа cos (ε + δ) (37)

Еав = Еа sin (ε + δ) (38)

В случае действия равномерно распределенной пригрузки q по поверхности засыпки ее заменяют эквивалентным ей по весу слоем грунта высотой

hпр = (39)

Тогда активное давление на уровне верха стенки определится по формуле

еа1 = γзас hпр а (310)

а в уровне подошвы ndash

еа2 = γзас (hпр + Н) а (311)

Равнодействующая трапецеидальной эпюры активного давления определится по формуле

Еа = Н (312)

и будет приложена к задней поверхности стены в точке отстоящей по вертикали от подошвы на расстоянии

hо = (313)

Положение центра тяжести эпюр интенсивности давлении может быть найдено также графически

Вертикальная Еав и горизонтальная составляющая Еаг в этом случае будут также определяться по формулам (37) (38)

Величина интенсивности пассивного давления еп действующего на переднюю грань фундамента подпорной стенки высотой d определится из выражения

еп = γзас z ξп (314)

где z ndash ордината отсчитываемая от поверхности грунта основания м

11

ξп ndash коэффициент бокового давления отпора (пассивного давления ) определяемый по формуле

ξп = tq2 (450 + ) (315)

где φ- угол внутреннего трения грунта лежащего в пределах глубины заложения d

Коэффициент ξп определяется по формуле (315) при α = 0 ε = 0 и δ = 0 те упрощенно поскольку как упоминалось выше реализация отпора происходит при существенных перемещениях превышающих как правило предельные Поскольку в каждом конкретном случае величина перемещения для реализации полной величины отпора неизвестна то его величина во ndash первых определяется упрощенным способом во ndash вторых с вводом понижающего коэффициента 033

Величина

Еп = ξп (316)

Сила отпора приложена на высоте от подошвы фундамента стены

32 Графоаналитический метод (построение Понселе)

Проведем из точки А (рис7) под углом φ к горизонту линию АС предельного свободного откоса до пересечения с поверхностью грунта ВС (действительной или условной при наличии пригрузки на засыпке) Условная поверхность расположена выше действительной на величину hпр Из точки В пересечения задней грани стены с условной поверхностью грунта проведем ориентирующую прямую ВВ1 под углом φ + δ к лини АВ Из точки В1 восстановим перпендикуляр к АС до пересечения в точке В2 с полуокружностью построенной на АС на как на диаметре Радиусом АВ2 засечем положение точки D1 (АВ2 = AD1) Точку D находим проведя D1D параллельно ВВ1 Наконец радиусом D1D из центра D1 находим положение точки К Треугольник КDD1 у которого стороны DD1 и D1К равны называется треугольником Ребхана Его площадь умноженная на длину призмы обрушения равную 1 м и на удельный вес засыпки γзас равна Еа усл ndash равнодействующей активного давления грунта на стену с условной высотой Н + hпр Тогда

Еа = К D1 DD2 γзас (317)

12

Рис 7 Определение активного давления с помощью построения Понселе

Нижняя ордината эпюры интенсивности активного давления найденного графически

= (318)

Ордината той же эпюры на уровне верха стены

= (319)

Равнодействующая активного давления на стену заданной высоты Н найденная графическим путем при длине стены 1 м

= (320)

Расхождение между и Еа не должно превышать 5

13

4 РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ

41 Расчет по первой группе предельных состояний

4 1 1 Р а с ч е т п р о ч н о с т и г р у н т а о с н о в а н и я Расчет сводится к определению среднего рср максимального рmaх и

минимального рmin напряжений по подошве фундамента стены исходя из линейной зависимости распределения контактных давлений что оправдывает применение формул сопротивления материалов для центрального и внецентренного сжатия

рср = le (41)

pmaх = + le (42)

рmin = - ge 0 (43)

где N1 и М1 ndash соответственно сумма всех расчетных вертикальных сил в уровне подошвы фундамента и момент всех расчетных сил относительно оси проходящий через центр тяжести подошвы (точка О на рис 5)

W ndash момент сопротивления подошвы фундамента относительно той же оси м3

А ndash площадь подошвы фундамента м2

R ndash расчетное сопротивление грунта основания кПа определяемое по формуле (46)

γg ndash коэффициент надежности по грунту принимаемый равным 14

γс ndash коэффициент условий работы принимаемый в расчете равным 1 для рср и 12 для pmaх

Площадь подошвы стены (для случая плоской задачи)

A = b 1 (44)где b ndash ширина подошвы фундамента стены мМомент сопротивления м3

W = (45)

Расчетное сопротивление кПа

14

R = 17 R0 [1 + k1 (b ndash 2)] + k2 γ (d ndash 3) (46)

где R0 ndash условное расчетное сопротивление грунта залегающего под подошвой фундамента принимаемое по табл 5 ndash 6 прил 2

γ - расчетное значение удельного веса грунта расположенного в

пределах глубины заложения фундамента

d ndash глубина заложения фундамента мk1 k2 ndash коэффициенты принимаемые по табл 7 прил 2

4 1 2 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н к и п р о т и в о п р о к и д ы в а н и я Расчет сводится к выполнению условия

le (47)

где Мu1 ndash расчетный момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота (вокруг точки О1 на рис 5)

Мz1 ndash расчетный момент удерживающих сил относительно той же оси m ndash коэффициент условий работы принимаемый при нескальных

основаниях равным 08 γn ndash коэффициент надежности принимаемый равным 11

4 1 3 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н ы п р о т и в с д в и г а Расчет сводится к выполнению условия

le (48)

где Qr1 ndash расчетная сдвигающая сила равная сумме проекций сдвигающих сил на направлении возможного сдвига

Qz2 ndash расчетная удерживающая сила равная сумме проекций удерживающих сил на направлении возможного сдвига

m ndash коэффициент работы принимаемый равным 09 γn - коэффициент надежности принимаемый равным 11

42 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

15

le (49)

где е0 = - эксцентриситет вертикальной равнодействующей NII

относительно центра тяжести площади подошвы фундамента при моменте М II ndash относительно главной центральной оси подошвы

ρ = - радиус ядра сечения площади подошвы фундамента

Величина = 08 (при учете только постоянных нагрузок)

5 ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

51 Исходные данные и цели расчета

Размеры стеныширина поверху а = 1 мширина подошвы стены b = 3мвысота Н = 6высота фундамента d = 15 мугол 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 грани стены δ = 1 угол наклона поверхности засыпки к горизонту = + 8

Грунт под подошвой фундамента (глина)

удельный вес γ = 210

влажность = 016

удельный вес твердых частиц γs = 275

предел текучести = 033предел раскатывания = 015Нагрузка на поверхности засыпки q = 40 кПа

Ц е л и р а с ч е т а 16

Рассчитать давление грунта на подпорную стену сделать поверочные расчеты и дать заключение о соответствии ( или несоответствии) конструкции подпорной стены требованиям расчета по первой и второй группам предельных состояний

52 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены

Последовательно определяем

- удельный вес сухого грунта

γd = = = 181

- пористость

n = 1 - = 1 - = 0342

- коэффициент пористости

е = = = 0519

- показатель текучести

IL = = = 005

- число пластичности

= = 033 ndash 015 = 018

По числу пластичности (в соответствии с табл1 прил 2) грунт является глиной по показателю текучести (табл 2 прил 2) глина находится в полутвердом состоянии По табл 5 прил 2 определяем условное расчетное сопротивление полутвердой глины R0 = 500 кПа

Определяем расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента стены

R = 17 R0

[1 + k1 (b ndash 2)] + k2

γ (d ndash 3)где k1 = 004 и k2 = 20 из табл 7 прил2

R = 17 500 [1 + 004 (3 ndash 2)] + 20 18 (15 ndash 3) = 884 кПа

Здесь второе слагаемое 2 18 (15 ndash 3) принято равным нулю так как d lt 30 м

53 Определение активного и пассивного давлений

17

действующих на подпорную стену

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

= = = 222 м

Рассчитаем коэффициент активного давления

=

= = = 0169

= = 0477

Следует обратить особое внимание при вычислении и на знаки и

Найдем ординаты эпюры интенсивности активного давления- на уровне верха стены

еа1 = γзас hпр = 18 222 0477 = 1906

- на уровне подошвы

еа2 = γзас (hпр + Н) = 18(222 + 6) 0477 = 7058

Тогда активное давление

Е = = 6 = 2689 кН

Горизонтальная и вертикальная составляющие интенсивности активного давлении следующие

еаг1 = еа1 cos ( ) = 1906 cos (10+1)0 = 1871

еаг2 = еа2 cos ( ) = 7058 cos (10+1)0 = 7057

еав1 = еа1 sin ( ) = 1906 sin (10+1)0 = 364

еав2 = еа2 sin ( ) = 7058 sin (10+1)0 = 1347

Соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие активного давления

Еаг = = 6 = 2678 кН

18

Еав = = 6 = 513 кН

Интенсивность пассивного давления на отметке подошвы фундамента

Еп= γзас d tg2 (45 + )o = 18 15 tg2 (45+ = 7478

Пассивное давление действующее на переднюю грань стены

Еп = = = 561 кН

С учетом соображений высказанных в разд 3 снижаем величину

Еп = 033 561 = 185 кН

Эпюры интенсивностей активного и пассивного давлений приведены на рис 8

54 Определение активного давлении графоаналитическим способом (построение Понселе)

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

В результате построения (рис 9) получен треугольник площадью

F = = 164 м2

Активное давление действующее на стену высотой Н + hпp

19

размерность е кНм Масштаб линейный 1 hellip Масштаб давлений 1 hellip

Рис 8 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

20

Еа усл = γзас F = 18 164 = 2952 кН

Для определения доли давления приходящегося на стену высотой Н находим ординаты эпюр интенсивности активного давления найденного графически на уровне подошвы фундамента и верха подпорной стены

= = = 7182

кН

= = 7182 = 1940

Тогда активное давление найденное графически

Е = Н = 6 = 2737 кН

Расхождение с давлением найденным аналитически составляет

100 = 18

что вполне допустимо

55 Определение напряжений действующих по подошве фундамента

Рассчитываем напряжения действующие по подошве фундамента по формулам (41) ndash (43) Расчеты представляем в табличной форме (табл 1)

В табл 1 γf = 11 ndash коэффициент надежности по нагрузке к весу стеныγf = 12 ndash то же к активному давлению грунта

Таблица 1

Нормативная сила кНРасчетная сила кН Плечо

мМомент

кНм

Gст =

(6 ndash 15) 24 = 175

Gст = 11 175 = 1925

01 - 193

Gф = (15 3 - 24 =

1033

Gф = 11 1033 = 1136

005 + 57

Еаг = 2678 Еаг =12 2678 = 3214 24 + 7713Еав = 513 Еав = 12 513 = 616 115 - 739Еп = 185 Еп = 1 185 = 185 05 - 93

21

Масштаб линейный 1 hellip

Масштаб давлений 1 hellipРис 9 Построение Понселе Пример расчета

22

Моменты вычисляем относительно осей проходящих через центр тяжести подошвы фундамента (точка О на рис 10) Равнодействующие активного и пассивного Еn давлений прикладываем к стене на уровне центра тяжести эпюр интенсивности давления Вес стены и фундамента ndash в центре тяжести соответствующего элемента

Плечи сил допускается брать в масштабе по чертежу или находить аналитически

Сумма расчетных вертикальных сил N1 = 1925 + 1136 + 616 = 3677 кН

Сумма моментов расчетных сил М1 = - 193 + 57 + 7713 ndash 739 - 93 = 6745 кНм

Площадь и момент сопротивления подошвы фундамента стены по формулам (44) и (45)

А = b 1 = 3 1 = 3 м2

W = = 15 м3

Тогда

рср = = = 1226 кПа

=

рmaх = 5723 кПа рmin = - 3271 кПа

23

Рис 10 Поперечное сечение стены силы действующие на нее и эпюра напряжений по подошве фундамента

Эпюры напряжений по подошве стены представлены на рис 10Сопоставим найденные напряжения с расчетным сопротивлением

рср = 1226 lt = 6314 кПа

рmах = 5723 lt = 7577 кПа

рmin = - 3271 lt 0

Из трех условий не выполнено последнее те по задней грани подошвы действуют растягивающие напряжения что не допускается

24

56 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

Расчет устойчивости против опрокидывания выполняем в соответствии с формулой (47) Удерживающие и опрокидывающие моменты вычисляем в табличной форме (табл 2)

Таблица 2

Нормативная сила

кН

Расчетная силакН

Плечо м

Момент кНм

Удерживающих сил Мz1

Опрокидывающих

силМ

Gст = 175Gф = 1033Еаг = 2678Еав = 513Еп = 185

Gст = 09 175 = 1575Gф = 09 1033 = 93Е аг = 12 2678 = 3214Еав = 12 513 = 616Еп = 1 185 = 185

161452426505

2521348

163293

7714

5593 7714

В табл 2 моменты вычислены относительно передней грани фундамента стены (точка О1 на рис 10) γf = 09- коэффициент надежности по нагрузке к весу стены

= 3559

4771= 138 gt = 073

те условие (47) не выполняетсяРасчет устойчивости стенки против сдвига по подошве фундамента

выполняется в соответствии с формулой (48) с использованием данных табл 1

Сдвигающая сила r1 = Еаг ndash Eп = 3214 ndash 185 = 3029 кНУдерживающая сила z1 = Ψ (Gcт + Gф + Еав) = 03 (1575 + 93 + 616) =

936 кНЗдесь Ψ = 03 ndash коэффициент трения кладки по грунту (табл 8 прил 2)

= = 324 gt = 082

те условие (48) не выполняется57 Проверка положения равнодействующей

25

Расчет М II и N II ведется по формуле (49) при коэффициентах надежности по нагрузке = 1 с использованием данных табл 1

Эксцентриситет

е0 = = = 168 м

05 м

336 gt = 08

те и эта проверка не выполняется

О б щ и й в ы в о д и р е к о м е н д а ц и и

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- изменить наклон и увеличить шероховатость задней грани стены- сделать стену более массивной - уменьшить активное давление заменив засыпку грунтом с большим

углом внутреннего трения и т д

6 П Р И Л О Ж Е Н И Я

26

Задание на выполнение курсовой работыlaquoРасчет подпорной стеныraquo

П о я с н е н и я к в ы б о р у з а д а н и я

Преподаватель выдает студенту шифр задания состоящий из четырех цифр

Первая цифра означает вариант размеров стены (табл 1)Вторая ndash вариант характеристик грунта засыпки (табл 2)Третья ndash вариант характеристик грунта залегающего под подошвой

фундамента (табл 3)Четвертая ndash вариант равномерно распределенной нагрузки на

поверхности засыпки (табл 4)Например студенту задан шифр 1234 Это значит что студент по

табл 1 принимает = 1 м b = 3 м и т д по табл 2 γзас = 19 φ = 29

град и тд по табл 3 грунт ndash песок крупный γзас = 198 ω = 01 и т д

по табл 4 q = 50 кПа На рис 11 приведено поперечное сечение подпорной стены с

буквенными обозначениями размеров значения которых следует брать из табл 1

Рис 11 Поперечное сечение подпорной стены

27

Исходные данные для выполнения курсовой работыТаблица 1

Размеры стены

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Ширина по верху м 1 12 14 16 08 10 12 14 14 16Ширина подошвы b м 3 4 5 55 25 35 45 55 35 45Высота Н м 6 7 8 10 5 6 7 9 7 8Глубина заложения d м 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2Наклон задней грани ε град 10 8 6 4 2 0 - 2 - 4 -6 -8

Характеристики грунта засыпкиТаблица 2

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Удельный вес γзас кНм3 18 19 20 21 22 22 21 20 18 18Угол внутреннего трения φ град 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37Угол трения грунта о заднюю грань стены

град 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наклон поверхности засыпки

град 8 6 4 2 0 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10

28

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 6: Расчёт подпорной стенки

а ndash массивная б ndash тонкостенная в ndash шпунтовая 1 ndash анкерная свая 2 ndash тяж 3 ndash распорка

Устойчивость шпунтовых стенок обеспечивается защемлением их в грунтовом основании в сочетании с тяжами 2 закрепленными за анкерную конструкцию (например сваю 1) либо постановкой распорок 3 (рис 2 в)

В методических указаниях рассматривается расчет массивных подпорных стен С расчетом шпунтовых стенок студенты могут ознакомиться в методических указаниях ИВ Ковалева laquoРасчет шпунтовых огражденийraquo (ЛЛИИЖТ 1988)

Массивная подпорная стена состоит непосредственно из тела стены и ее фундамента (рис 3) Грань стены АВ называют задней гранью а грунт лежащий за ней - засыпкой Нижняя плоскость АЕ называется подошвой фундамента стены точка Е ndash передним ребром подошвы

Рис 3 Элементы подпорной стены1 ndash тело 2 ndash фундамент 3 ndash засыпка

Давление оказываемое грунтом засыпки на заднюю грань стены может реализоваться в разных видах и значениях в зависимости от конструктивных особенностей стены от прочностных характеристик грунта засыпки и основания от величины и направления перемещений стенки

6

При отсутствии перемещения стенки в сторону от засыпки давление реализуется в виде давления покоя Е0 (в таком случае грунт засыпки находится в условиях компрессионного напряженного состояния) Активное давление грунта Еа (распор) реализуется при перемещении стенки в сторону от засыпки и соответствует минимальному значению давления грунта Пассивное давление Еп (отпор стены) реализуется при перемещениях стены в сторону засыпки соответствует максимальному значению давления грунта

Изменение давления грунта в зависимости от перемещения стенки U представлено на рис 4

Рис 4 Изменение давления грунта засыпки Е на подпорную стену в зависимости от ее перемещения U

Обычно в инженерных расчетах используют величину активного давления Еа которое реализуется при достаточно малых перемещениях стенки В этом случае конструкция стены получается более экономичной чем в расчетах с использованием давления покоя Е0 Под воздействием активного давления Еа стена получает обычно небольшую величину перемещения от засыпки которое не может как правило реализовать полную величину отпора Еп Для реализации полной величины Еп потребуется такая величина перемещения (вследствие уплотняемости грунта) которая не может быть допущена в условиях нормальной эксплуатации стены

Поэтому при проектировании подпорных стен для транспортного строительства допускается вводить в расчеты только треть реализованного отпора

7

По подошве стены действует сила трения Т Схема действия всех сил на стену приведена на рис 5 Правила знаков для угла наклона задней грани стенки ε и для угла наклона засыпки α приведены в задании

Теоретической базой расчетов подпорных стен служит гипотеза Ш Кулона основанная на следующих положениях

1) в грунте засыпки при наступлении предельного состояния образуется призма обрушения АВД ограниченная от остального грунта находящегося в допредельном состоянии плоской поверхностью скольжения (обрушения) АД (рис 5)

Рис 5 Схема действия сил на стену Допущения ШКулона

2) угол наклона плоскости обрушения АD должен быть таким чтобы величина активного давления Еа была максимальной

3) реакция R со стороны грунта находящегося в допредельном состоянии отклонена от нормали к плоскости обрушения АD на угол внутреннего трения φ в сторону противоположную движению призмы обрушения

4) сила активного давления Еа (реакция активного давления) действующая на заднюю грань стены АВ отклоняется от нормали к ней на угол Угол является углом трения грунта засыпки по материалу стенки

Призма обрушения находится в равновесии под действием сил G (собственного веса) R и Еа

8

Расчет подпорной стены можно вести и другими методами используя например решения теории предельного состояния сыпучей среды (численные методы) или графоаналитические методы Однако в силу того что по этим методам получаются решения близкие к результатам расчетов по теории ШКулона последний метод (те метод Кулона) как наиболее простой получил наибольшее распространение при проектировании подпорной стены

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОГО И ПАССИВНОГО ДАВЛЕНИЙ ГРУНТА НА СТЕНУ

31 Аналитический метод

При прямолинейных очертаниях задней грани стены и поверхности засыпки интенсивность активного давления еа определяется по формуле

еа = γ зас z ξа (31)

где γ зас - удельный вес грунта засыпки

z ndash глубина залегания рассматриваемой точки м от поверхности засыпки (точка В на рис 6) в которой определяется величина еа

ξа ndash коэффициент бокового активного давления грунта

ξа = (32)

где

а = (33)

Расшифровка параметров приведена выше в тексте и на рис 5Формулы (32) ndash (35) приведены для положительных значений

углов ε и α При отрицательных значениях ε и α знаки перед этими углами в указанных формулах меняются на обратные

Расчет выполняется для 1 пог м подпорной стены поэтому

размерность интенсивности давления -

9

Величины горизонтальных еаг и вертикальных еав составляющих определяются по следующим формулам

еаг = еа cos (ε + δ) (34)

еав = еа sin (ε + δ) (35)

На рис 6 представлены эпюры давлений еа еаг еав и еп при отсутствии пригрузки q на поверхности засыпки Причем на рис 6 а давление показано приложенным к задней поверхности стены а на рис 6 (б в и г) ndash условно приведенным к вертикальной плоскости Горизонтальную штриховку на рис 6 г не следует отождествлять с направлением действия вертикального давления

а) б) в) г)

Рис 6 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

На этом же рисунке приведены равнодействующие указанных

давлений приложенные на высоте от подошвы стены Величины

равнодействующих определятся из следующих соотношений кН

10

Еа = γзас Н2 а (36)

Еаг = Еа cos (ε + δ) (37)

Еав = Еа sin (ε + δ) (38)

В случае действия равномерно распределенной пригрузки q по поверхности засыпки ее заменяют эквивалентным ей по весу слоем грунта высотой

hпр = (39)

Тогда активное давление на уровне верха стенки определится по формуле

еа1 = γзас hпр а (310)

а в уровне подошвы ndash

еа2 = γзас (hпр + Н) а (311)

Равнодействующая трапецеидальной эпюры активного давления определится по формуле

Еа = Н (312)

и будет приложена к задней поверхности стены в точке отстоящей по вертикали от подошвы на расстоянии

hо = (313)

Положение центра тяжести эпюр интенсивности давлении может быть найдено также графически

Вертикальная Еав и горизонтальная составляющая Еаг в этом случае будут также определяться по формулам (37) (38)

Величина интенсивности пассивного давления еп действующего на переднюю грань фундамента подпорной стенки высотой d определится из выражения

еп = γзас z ξп (314)

где z ndash ордината отсчитываемая от поверхности грунта основания м

11

ξп ndash коэффициент бокового давления отпора (пассивного давления ) определяемый по формуле

ξп = tq2 (450 + ) (315)

где φ- угол внутреннего трения грунта лежащего в пределах глубины заложения d

Коэффициент ξп определяется по формуле (315) при α = 0 ε = 0 и δ = 0 те упрощенно поскольку как упоминалось выше реализация отпора происходит при существенных перемещениях превышающих как правило предельные Поскольку в каждом конкретном случае величина перемещения для реализации полной величины отпора неизвестна то его величина во ndash первых определяется упрощенным способом во ndash вторых с вводом понижающего коэффициента 033

Величина

Еп = ξп (316)

Сила отпора приложена на высоте от подошвы фундамента стены

32 Графоаналитический метод (построение Понселе)

Проведем из точки А (рис7) под углом φ к горизонту линию АС предельного свободного откоса до пересечения с поверхностью грунта ВС (действительной или условной при наличии пригрузки на засыпке) Условная поверхность расположена выше действительной на величину hпр Из точки В пересечения задней грани стены с условной поверхностью грунта проведем ориентирующую прямую ВВ1 под углом φ + δ к лини АВ Из точки В1 восстановим перпендикуляр к АС до пересечения в точке В2 с полуокружностью построенной на АС на как на диаметре Радиусом АВ2 засечем положение точки D1 (АВ2 = AD1) Точку D находим проведя D1D параллельно ВВ1 Наконец радиусом D1D из центра D1 находим положение точки К Треугольник КDD1 у которого стороны DD1 и D1К равны называется треугольником Ребхана Его площадь умноженная на длину призмы обрушения равную 1 м и на удельный вес засыпки γзас равна Еа усл ndash равнодействующей активного давления грунта на стену с условной высотой Н + hпр Тогда

Еа = К D1 DD2 γзас (317)

12

Рис 7 Определение активного давления с помощью построения Понселе

Нижняя ордината эпюры интенсивности активного давления найденного графически

= (318)

Ордината той же эпюры на уровне верха стены

= (319)

Равнодействующая активного давления на стену заданной высоты Н найденная графическим путем при длине стены 1 м

= (320)

Расхождение между и Еа не должно превышать 5

13

4 РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ

41 Расчет по первой группе предельных состояний

4 1 1 Р а с ч е т п р о ч н о с т и г р у н т а о с н о в а н и я Расчет сводится к определению среднего рср максимального рmaх и

минимального рmin напряжений по подошве фундамента стены исходя из линейной зависимости распределения контактных давлений что оправдывает применение формул сопротивления материалов для центрального и внецентренного сжатия

рср = le (41)

pmaх = + le (42)

рmin = - ge 0 (43)

где N1 и М1 ndash соответственно сумма всех расчетных вертикальных сил в уровне подошвы фундамента и момент всех расчетных сил относительно оси проходящий через центр тяжести подошвы (точка О на рис 5)

W ndash момент сопротивления подошвы фундамента относительно той же оси м3

А ndash площадь подошвы фундамента м2

R ndash расчетное сопротивление грунта основания кПа определяемое по формуле (46)

γg ndash коэффициент надежности по грунту принимаемый равным 14

γс ndash коэффициент условий работы принимаемый в расчете равным 1 для рср и 12 для pmaх

Площадь подошвы стены (для случая плоской задачи)

A = b 1 (44)где b ndash ширина подошвы фундамента стены мМомент сопротивления м3

W = (45)

Расчетное сопротивление кПа

14

R = 17 R0 [1 + k1 (b ndash 2)] + k2 γ (d ndash 3) (46)

где R0 ndash условное расчетное сопротивление грунта залегающего под подошвой фундамента принимаемое по табл 5 ndash 6 прил 2

γ - расчетное значение удельного веса грунта расположенного в

пределах глубины заложения фундамента

d ndash глубина заложения фундамента мk1 k2 ndash коэффициенты принимаемые по табл 7 прил 2

4 1 2 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н к и п р о т и в о п р о к и д ы в а н и я Расчет сводится к выполнению условия

le (47)

где Мu1 ndash расчетный момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота (вокруг точки О1 на рис 5)

Мz1 ndash расчетный момент удерживающих сил относительно той же оси m ndash коэффициент условий работы принимаемый при нескальных

основаниях равным 08 γn ndash коэффициент надежности принимаемый равным 11

4 1 3 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н ы п р о т и в с д в и г а Расчет сводится к выполнению условия

le (48)

где Qr1 ndash расчетная сдвигающая сила равная сумме проекций сдвигающих сил на направлении возможного сдвига

Qz2 ndash расчетная удерживающая сила равная сумме проекций удерживающих сил на направлении возможного сдвига

m ndash коэффициент работы принимаемый равным 09 γn - коэффициент надежности принимаемый равным 11

42 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

15

le (49)

где е0 = - эксцентриситет вертикальной равнодействующей NII

относительно центра тяжести площади подошвы фундамента при моменте М II ndash относительно главной центральной оси подошвы

ρ = - радиус ядра сечения площади подошвы фундамента

Величина = 08 (при учете только постоянных нагрузок)

5 ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

51 Исходные данные и цели расчета

Размеры стеныширина поверху а = 1 мширина подошвы стены b = 3мвысота Н = 6высота фундамента d = 15 мугол 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 грани стены δ = 1 угол наклона поверхности засыпки к горизонту = + 8

Грунт под подошвой фундамента (глина)

удельный вес γ = 210

влажность = 016

удельный вес твердых частиц γs = 275

предел текучести = 033предел раскатывания = 015Нагрузка на поверхности засыпки q = 40 кПа

Ц е л и р а с ч е т а 16

Рассчитать давление грунта на подпорную стену сделать поверочные расчеты и дать заключение о соответствии ( или несоответствии) конструкции подпорной стены требованиям расчета по первой и второй группам предельных состояний

52 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены

Последовательно определяем

- удельный вес сухого грунта

γd = = = 181

- пористость

n = 1 - = 1 - = 0342

- коэффициент пористости

е = = = 0519

- показатель текучести

IL = = = 005

- число пластичности

= = 033 ndash 015 = 018

По числу пластичности (в соответствии с табл1 прил 2) грунт является глиной по показателю текучести (табл 2 прил 2) глина находится в полутвердом состоянии По табл 5 прил 2 определяем условное расчетное сопротивление полутвердой глины R0 = 500 кПа

Определяем расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента стены

R = 17 R0

[1 + k1 (b ndash 2)] + k2

γ (d ndash 3)где k1 = 004 и k2 = 20 из табл 7 прил2

R = 17 500 [1 + 004 (3 ndash 2)] + 20 18 (15 ndash 3) = 884 кПа

Здесь второе слагаемое 2 18 (15 ndash 3) принято равным нулю так как d lt 30 м

53 Определение активного и пассивного давлений

17

действующих на подпорную стену

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

= = = 222 м

Рассчитаем коэффициент активного давления

=

= = = 0169

= = 0477

Следует обратить особое внимание при вычислении и на знаки и

Найдем ординаты эпюры интенсивности активного давления- на уровне верха стены

еа1 = γзас hпр = 18 222 0477 = 1906

- на уровне подошвы

еа2 = γзас (hпр + Н) = 18(222 + 6) 0477 = 7058

Тогда активное давление

Е = = 6 = 2689 кН

Горизонтальная и вертикальная составляющие интенсивности активного давлении следующие

еаг1 = еа1 cos ( ) = 1906 cos (10+1)0 = 1871

еаг2 = еа2 cos ( ) = 7058 cos (10+1)0 = 7057

еав1 = еа1 sin ( ) = 1906 sin (10+1)0 = 364

еав2 = еа2 sin ( ) = 7058 sin (10+1)0 = 1347

Соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие активного давления

Еаг = = 6 = 2678 кН

18

Еав = = 6 = 513 кН

Интенсивность пассивного давления на отметке подошвы фундамента

Еп= γзас d tg2 (45 + )o = 18 15 tg2 (45+ = 7478

Пассивное давление действующее на переднюю грань стены

Еп = = = 561 кН

С учетом соображений высказанных в разд 3 снижаем величину

Еп = 033 561 = 185 кН

Эпюры интенсивностей активного и пассивного давлений приведены на рис 8

54 Определение активного давлении графоаналитическим способом (построение Понселе)

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

В результате построения (рис 9) получен треугольник площадью

F = = 164 м2

Активное давление действующее на стену высотой Н + hпp

19

размерность е кНм Масштаб линейный 1 hellip Масштаб давлений 1 hellip

Рис 8 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

20

Еа усл = γзас F = 18 164 = 2952 кН

Для определения доли давления приходящегося на стену высотой Н находим ординаты эпюр интенсивности активного давления найденного графически на уровне подошвы фундамента и верха подпорной стены

= = = 7182

кН

= = 7182 = 1940

Тогда активное давление найденное графически

Е = Н = 6 = 2737 кН

Расхождение с давлением найденным аналитически составляет

100 = 18

что вполне допустимо

55 Определение напряжений действующих по подошве фундамента

Рассчитываем напряжения действующие по подошве фундамента по формулам (41) ndash (43) Расчеты представляем в табличной форме (табл 1)

В табл 1 γf = 11 ndash коэффициент надежности по нагрузке к весу стеныγf = 12 ndash то же к активному давлению грунта

Таблица 1

Нормативная сила кНРасчетная сила кН Плечо

мМомент

кНм

Gст =

(6 ndash 15) 24 = 175

Gст = 11 175 = 1925

01 - 193

Gф = (15 3 - 24 =

1033

Gф = 11 1033 = 1136

005 + 57

Еаг = 2678 Еаг =12 2678 = 3214 24 + 7713Еав = 513 Еав = 12 513 = 616 115 - 739Еп = 185 Еп = 1 185 = 185 05 - 93

21

Масштаб линейный 1 hellip

Масштаб давлений 1 hellipРис 9 Построение Понселе Пример расчета

22

Моменты вычисляем относительно осей проходящих через центр тяжести подошвы фундамента (точка О на рис 10) Равнодействующие активного и пассивного Еn давлений прикладываем к стене на уровне центра тяжести эпюр интенсивности давления Вес стены и фундамента ndash в центре тяжести соответствующего элемента

Плечи сил допускается брать в масштабе по чертежу или находить аналитически

Сумма расчетных вертикальных сил N1 = 1925 + 1136 + 616 = 3677 кН

Сумма моментов расчетных сил М1 = - 193 + 57 + 7713 ndash 739 - 93 = 6745 кНм

Площадь и момент сопротивления подошвы фундамента стены по формулам (44) и (45)

А = b 1 = 3 1 = 3 м2

W = = 15 м3

Тогда

рср = = = 1226 кПа

=

рmaх = 5723 кПа рmin = - 3271 кПа

23

Рис 10 Поперечное сечение стены силы действующие на нее и эпюра напряжений по подошве фундамента

Эпюры напряжений по подошве стены представлены на рис 10Сопоставим найденные напряжения с расчетным сопротивлением

рср = 1226 lt = 6314 кПа

рmах = 5723 lt = 7577 кПа

рmin = - 3271 lt 0

Из трех условий не выполнено последнее те по задней грани подошвы действуют растягивающие напряжения что не допускается

24

56 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

Расчет устойчивости против опрокидывания выполняем в соответствии с формулой (47) Удерживающие и опрокидывающие моменты вычисляем в табличной форме (табл 2)

Таблица 2

Нормативная сила

кН

Расчетная силакН

Плечо м

Момент кНм

Удерживающих сил Мz1

Опрокидывающих

силМ

Gст = 175Gф = 1033Еаг = 2678Еав = 513Еп = 185

Gст = 09 175 = 1575Gф = 09 1033 = 93Е аг = 12 2678 = 3214Еав = 12 513 = 616Еп = 1 185 = 185

161452426505

2521348

163293

7714

5593 7714

В табл 2 моменты вычислены относительно передней грани фундамента стены (точка О1 на рис 10) γf = 09- коэффициент надежности по нагрузке к весу стены

= 3559

4771= 138 gt = 073

те условие (47) не выполняетсяРасчет устойчивости стенки против сдвига по подошве фундамента

выполняется в соответствии с формулой (48) с использованием данных табл 1

Сдвигающая сила r1 = Еаг ndash Eп = 3214 ndash 185 = 3029 кНУдерживающая сила z1 = Ψ (Gcт + Gф + Еав) = 03 (1575 + 93 + 616) =

936 кНЗдесь Ψ = 03 ndash коэффициент трения кладки по грунту (табл 8 прил 2)

= = 324 gt = 082

те условие (48) не выполняется57 Проверка положения равнодействующей

25

Расчет М II и N II ведется по формуле (49) при коэффициентах надежности по нагрузке = 1 с использованием данных табл 1

Эксцентриситет

е0 = = = 168 м

05 м

336 gt = 08

те и эта проверка не выполняется

О б щ и й в ы в о д и р е к о м е н д а ц и и

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- изменить наклон и увеличить шероховатость задней грани стены- сделать стену более массивной - уменьшить активное давление заменив засыпку грунтом с большим

углом внутреннего трения и т д

6 П Р И Л О Ж Е Н И Я

26

Задание на выполнение курсовой работыlaquoРасчет подпорной стеныraquo

П о я с н е н и я к в ы б о р у з а д а н и я

Преподаватель выдает студенту шифр задания состоящий из четырех цифр

Первая цифра означает вариант размеров стены (табл 1)Вторая ndash вариант характеристик грунта засыпки (табл 2)Третья ndash вариант характеристик грунта залегающего под подошвой

фундамента (табл 3)Четвертая ndash вариант равномерно распределенной нагрузки на

поверхности засыпки (табл 4)Например студенту задан шифр 1234 Это значит что студент по

табл 1 принимает = 1 м b = 3 м и т д по табл 2 γзас = 19 φ = 29

град и тд по табл 3 грунт ndash песок крупный γзас = 198 ω = 01 и т д

по табл 4 q = 50 кПа На рис 11 приведено поперечное сечение подпорной стены с

буквенными обозначениями размеров значения которых следует брать из табл 1

Рис 11 Поперечное сечение подпорной стены

27

Исходные данные для выполнения курсовой работыТаблица 1

Размеры стены

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Ширина по верху м 1 12 14 16 08 10 12 14 14 16Ширина подошвы b м 3 4 5 55 25 35 45 55 35 45Высота Н м 6 7 8 10 5 6 7 9 7 8Глубина заложения d м 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2Наклон задней грани ε град 10 8 6 4 2 0 - 2 - 4 -6 -8

Характеристики грунта засыпкиТаблица 2

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Удельный вес γзас кНм3 18 19 20 21 22 22 21 20 18 18Угол внутреннего трения φ град 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37Угол трения грунта о заднюю грань стены

град 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наклон поверхности засыпки

град 8 6 4 2 0 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10

28

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 7: Расчёт подпорной стенки

При отсутствии перемещения стенки в сторону от засыпки давление реализуется в виде давления покоя Е0 (в таком случае грунт засыпки находится в условиях компрессионного напряженного состояния) Активное давление грунта Еа (распор) реализуется при перемещении стенки в сторону от засыпки и соответствует минимальному значению давления грунта Пассивное давление Еп (отпор стены) реализуется при перемещениях стены в сторону засыпки соответствует максимальному значению давления грунта

Изменение давления грунта в зависимости от перемещения стенки U представлено на рис 4

Рис 4 Изменение давления грунта засыпки Е на подпорную стену в зависимости от ее перемещения U

Обычно в инженерных расчетах используют величину активного давления Еа которое реализуется при достаточно малых перемещениях стенки В этом случае конструкция стены получается более экономичной чем в расчетах с использованием давления покоя Е0 Под воздействием активного давления Еа стена получает обычно небольшую величину перемещения от засыпки которое не может как правило реализовать полную величину отпора Еп Для реализации полной величины Еп потребуется такая величина перемещения (вследствие уплотняемости грунта) которая не может быть допущена в условиях нормальной эксплуатации стены

Поэтому при проектировании подпорных стен для транспортного строительства допускается вводить в расчеты только треть реализованного отпора

7

По подошве стены действует сила трения Т Схема действия всех сил на стену приведена на рис 5 Правила знаков для угла наклона задней грани стенки ε и для угла наклона засыпки α приведены в задании

Теоретической базой расчетов подпорных стен служит гипотеза Ш Кулона основанная на следующих положениях

1) в грунте засыпки при наступлении предельного состояния образуется призма обрушения АВД ограниченная от остального грунта находящегося в допредельном состоянии плоской поверхностью скольжения (обрушения) АД (рис 5)

Рис 5 Схема действия сил на стену Допущения ШКулона

2) угол наклона плоскости обрушения АD должен быть таким чтобы величина активного давления Еа была максимальной

3) реакция R со стороны грунта находящегося в допредельном состоянии отклонена от нормали к плоскости обрушения АD на угол внутреннего трения φ в сторону противоположную движению призмы обрушения

4) сила активного давления Еа (реакция активного давления) действующая на заднюю грань стены АВ отклоняется от нормали к ней на угол Угол является углом трения грунта засыпки по материалу стенки

Призма обрушения находится в равновесии под действием сил G (собственного веса) R и Еа

8

Расчет подпорной стены можно вести и другими методами используя например решения теории предельного состояния сыпучей среды (численные методы) или графоаналитические методы Однако в силу того что по этим методам получаются решения близкие к результатам расчетов по теории ШКулона последний метод (те метод Кулона) как наиболее простой получил наибольшее распространение при проектировании подпорной стены

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОГО И ПАССИВНОГО ДАВЛЕНИЙ ГРУНТА НА СТЕНУ

31 Аналитический метод

При прямолинейных очертаниях задней грани стены и поверхности засыпки интенсивность активного давления еа определяется по формуле

еа = γ зас z ξа (31)

где γ зас - удельный вес грунта засыпки

z ndash глубина залегания рассматриваемой точки м от поверхности засыпки (точка В на рис 6) в которой определяется величина еа

ξа ndash коэффициент бокового активного давления грунта

ξа = (32)

где

а = (33)

Расшифровка параметров приведена выше в тексте и на рис 5Формулы (32) ndash (35) приведены для положительных значений

углов ε и α При отрицательных значениях ε и α знаки перед этими углами в указанных формулах меняются на обратные

Расчет выполняется для 1 пог м подпорной стены поэтому

размерность интенсивности давления -

9

Величины горизонтальных еаг и вертикальных еав составляющих определяются по следующим формулам

еаг = еа cos (ε + δ) (34)

еав = еа sin (ε + δ) (35)

На рис 6 представлены эпюры давлений еа еаг еав и еп при отсутствии пригрузки q на поверхности засыпки Причем на рис 6 а давление показано приложенным к задней поверхности стены а на рис 6 (б в и г) ndash условно приведенным к вертикальной плоскости Горизонтальную штриховку на рис 6 г не следует отождествлять с направлением действия вертикального давления

а) б) в) г)

Рис 6 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

На этом же рисунке приведены равнодействующие указанных

давлений приложенные на высоте от подошвы стены Величины

равнодействующих определятся из следующих соотношений кН

10

Еа = γзас Н2 а (36)

Еаг = Еа cos (ε + δ) (37)

Еав = Еа sin (ε + δ) (38)

В случае действия равномерно распределенной пригрузки q по поверхности засыпки ее заменяют эквивалентным ей по весу слоем грунта высотой

hпр = (39)

Тогда активное давление на уровне верха стенки определится по формуле

еа1 = γзас hпр а (310)

а в уровне подошвы ndash

еа2 = γзас (hпр + Н) а (311)

Равнодействующая трапецеидальной эпюры активного давления определится по формуле

Еа = Н (312)

и будет приложена к задней поверхности стены в точке отстоящей по вертикали от подошвы на расстоянии

hо = (313)

Положение центра тяжести эпюр интенсивности давлении может быть найдено также графически

Вертикальная Еав и горизонтальная составляющая Еаг в этом случае будут также определяться по формулам (37) (38)

Величина интенсивности пассивного давления еп действующего на переднюю грань фундамента подпорной стенки высотой d определится из выражения

еп = γзас z ξп (314)

где z ndash ордината отсчитываемая от поверхности грунта основания м

11

ξп ndash коэффициент бокового давления отпора (пассивного давления ) определяемый по формуле

ξп = tq2 (450 + ) (315)

где φ- угол внутреннего трения грунта лежащего в пределах глубины заложения d

Коэффициент ξп определяется по формуле (315) при α = 0 ε = 0 и δ = 0 те упрощенно поскольку как упоминалось выше реализация отпора происходит при существенных перемещениях превышающих как правило предельные Поскольку в каждом конкретном случае величина перемещения для реализации полной величины отпора неизвестна то его величина во ndash первых определяется упрощенным способом во ndash вторых с вводом понижающего коэффициента 033

Величина

Еп = ξп (316)

Сила отпора приложена на высоте от подошвы фундамента стены

32 Графоаналитический метод (построение Понселе)

Проведем из точки А (рис7) под углом φ к горизонту линию АС предельного свободного откоса до пересечения с поверхностью грунта ВС (действительной или условной при наличии пригрузки на засыпке) Условная поверхность расположена выше действительной на величину hпр Из точки В пересечения задней грани стены с условной поверхностью грунта проведем ориентирующую прямую ВВ1 под углом φ + δ к лини АВ Из точки В1 восстановим перпендикуляр к АС до пересечения в точке В2 с полуокружностью построенной на АС на как на диаметре Радиусом АВ2 засечем положение точки D1 (АВ2 = AD1) Точку D находим проведя D1D параллельно ВВ1 Наконец радиусом D1D из центра D1 находим положение точки К Треугольник КDD1 у которого стороны DD1 и D1К равны называется треугольником Ребхана Его площадь умноженная на длину призмы обрушения равную 1 м и на удельный вес засыпки γзас равна Еа усл ndash равнодействующей активного давления грунта на стену с условной высотой Н + hпр Тогда

Еа = К D1 DD2 γзас (317)

12

Рис 7 Определение активного давления с помощью построения Понселе

Нижняя ордината эпюры интенсивности активного давления найденного графически

= (318)

Ордината той же эпюры на уровне верха стены

= (319)

Равнодействующая активного давления на стену заданной высоты Н найденная графическим путем при длине стены 1 м

= (320)

Расхождение между и Еа не должно превышать 5

13

4 РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ

41 Расчет по первой группе предельных состояний

4 1 1 Р а с ч е т п р о ч н о с т и г р у н т а о с н о в а н и я Расчет сводится к определению среднего рср максимального рmaх и

минимального рmin напряжений по подошве фундамента стены исходя из линейной зависимости распределения контактных давлений что оправдывает применение формул сопротивления материалов для центрального и внецентренного сжатия

рср = le (41)

pmaх = + le (42)

рmin = - ge 0 (43)

где N1 и М1 ndash соответственно сумма всех расчетных вертикальных сил в уровне подошвы фундамента и момент всех расчетных сил относительно оси проходящий через центр тяжести подошвы (точка О на рис 5)

W ndash момент сопротивления подошвы фундамента относительно той же оси м3

А ndash площадь подошвы фундамента м2

R ndash расчетное сопротивление грунта основания кПа определяемое по формуле (46)

γg ndash коэффициент надежности по грунту принимаемый равным 14

γс ndash коэффициент условий работы принимаемый в расчете равным 1 для рср и 12 для pmaх

Площадь подошвы стены (для случая плоской задачи)

A = b 1 (44)где b ndash ширина подошвы фундамента стены мМомент сопротивления м3

W = (45)

Расчетное сопротивление кПа

14

R = 17 R0 [1 + k1 (b ndash 2)] + k2 γ (d ndash 3) (46)

где R0 ndash условное расчетное сопротивление грунта залегающего под подошвой фундамента принимаемое по табл 5 ndash 6 прил 2

γ - расчетное значение удельного веса грунта расположенного в

пределах глубины заложения фундамента

d ndash глубина заложения фундамента мk1 k2 ndash коэффициенты принимаемые по табл 7 прил 2

4 1 2 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н к и п р о т и в о п р о к и д ы в а н и я Расчет сводится к выполнению условия

le (47)

где Мu1 ndash расчетный момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота (вокруг точки О1 на рис 5)

Мz1 ndash расчетный момент удерживающих сил относительно той же оси m ndash коэффициент условий работы принимаемый при нескальных

основаниях равным 08 γn ndash коэффициент надежности принимаемый равным 11

4 1 3 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н ы п р о т и в с д в и г а Расчет сводится к выполнению условия

le (48)

где Qr1 ndash расчетная сдвигающая сила равная сумме проекций сдвигающих сил на направлении возможного сдвига

Qz2 ndash расчетная удерживающая сила равная сумме проекций удерживающих сил на направлении возможного сдвига

m ndash коэффициент работы принимаемый равным 09 γn - коэффициент надежности принимаемый равным 11

42 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

15

le (49)

где е0 = - эксцентриситет вертикальной равнодействующей NII

относительно центра тяжести площади подошвы фундамента при моменте М II ndash относительно главной центральной оси подошвы

ρ = - радиус ядра сечения площади подошвы фундамента

Величина = 08 (при учете только постоянных нагрузок)

5 ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

51 Исходные данные и цели расчета

Размеры стеныширина поверху а = 1 мширина подошвы стены b = 3мвысота Н = 6высота фундамента d = 15 мугол 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 грани стены δ = 1 угол наклона поверхности засыпки к горизонту = + 8

Грунт под подошвой фундамента (глина)

удельный вес γ = 210

влажность = 016

удельный вес твердых частиц γs = 275

предел текучести = 033предел раскатывания = 015Нагрузка на поверхности засыпки q = 40 кПа

Ц е л и р а с ч е т а 16

Рассчитать давление грунта на подпорную стену сделать поверочные расчеты и дать заключение о соответствии ( или несоответствии) конструкции подпорной стены требованиям расчета по первой и второй группам предельных состояний

52 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены

Последовательно определяем

- удельный вес сухого грунта

γd = = = 181

- пористость

n = 1 - = 1 - = 0342

- коэффициент пористости

е = = = 0519

- показатель текучести

IL = = = 005

- число пластичности

= = 033 ndash 015 = 018

По числу пластичности (в соответствии с табл1 прил 2) грунт является глиной по показателю текучести (табл 2 прил 2) глина находится в полутвердом состоянии По табл 5 прил 2 определяем условное расчетное сопротивление полутвердой глины R0 = 500 кПа

Определяем расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента стены

R = 17 R0

[1 + k1 (b ndash 2)] + k2

γ (d ndash 3)где k1 = 004 и k2 = 20 из табл 7 прил2

R = 17 500 [1 + 004 (3 ndash 2)] + 20 18 (15 ndash 3) = 884 кПа

Здесь второе слагаемое 2 18 (15 ndash 3) принято равным нулю так как d lt 30 м

53 Определение активного и пассивного давлений

17

действующих на подпорную стену

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

= = = 222 м

Рассчитаем коэффициент активного давления

=

= = = 0169

= = 0477

Следует обратить особое внимание при вычислении и на знаки и

Найдем ординаты эпюры интенсивности активного давления- на уровне верха стены

еа1 = γзас hпр = 18 222 0477 = 1906

- на уровне подошвы

еа2 = γзас (hпр + Н) = 18(222 + 6) 0477 = 7058

Тогда активное давление

Е = = 6 = 2689 кН

Горизонтальная и вертикальная составляющие интенсивности активного давлении следующие

еаг1 = еа1 cos ( ) = 1906 cos (10+1)0 = 1871

еаг2 = еа2 cos ( ) = 7058 cos (10+1)0 = 7057

еав1 = еа1 sin ( ) = 1906 sin (10+1)0 = 364

еав2 = еа2 sin ( ) = 7058 sin (10+1)0 = 1347

Соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие активного давления

Еаг = = 6 = 2678 кН

18

Еав = = 6 = 513 кН

Интенсивность пассивного давления на отметке подошвы фундамента

Еп= γзас d tg2 (45 + )o = 18 15 tg2 (45+ = 7478

Пассивное давление действующее на переднюю грань стены

Еп = = = 561 кН

С учетом соображений высказанных в разд 3 снижаем величину

Еп = 033 561 = 185 кН

Эпюры интенсивностей активного и пассивного давлений приведены на рис 8

54 Определение активного давлении графоаналитическим способом (построение Понселе)

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

В результате построения (рис 9) получен треугольник площадью

F = = 164 м2

Активное давление действующее на стену высотой Н + hпp

19

размерность е кНм Масштаб линейный 1 hellip Масштаб давлений 1 hellip

Рис 8 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

20

Еа усл = γзас F = 18 164 = 2952 кН

Для определения доли давления приходящегося на стену высотой Н находим ординаты эпюр интенсивности активного давления найденного графически на уровне подошвы фундамента и верха подпорной стены

= = = 7182

кН

= = 7182 = 1940

Тогда активное давление найденное графически

Е = Н = 6 = 2737 кН

Расхождение с давлением найденным аналитически составляет

100 = 18

что вполне допустимо

55 Определение напряжений действующих по подошве фундамента

Рассчитываем напряжения действующие по подошве фундамента по формулам (41) ndash (43) Расчеты представляем в табличной форме (табл 1)

В табл 1 γf = 11 ndash коэффициент надежности по нагрузке к весу стеныγf = 12 ndash то же к активному давлению грунта

Таблица 1

Нормативная сила кНРасчетная сила кН Плечо

мМомент

кНм

Gст =

(6 ndash 15) 24 = 175

Gст = 11 175 = 1925

01 - 193

Gф = (15 3 - 24 =

1033

Gф = 11 1033 = 1136

005 + 57

Еаг = 2678 Еаг =12 2678 = 3214 24 + 7713Еав = 513 Еав = 12 513 = 616 115 - 739Еп = 185 Еп = 1 185 = 185 05 - 93

21

Масштаб линейный 1 hellip

Масштаб давлений 1 hellipРис 9 Построение Понселе Пример расчета

22

Моменты вычисляем относительно осей проходящих через центр тяжести подошвы фундамента (точка О на рис 10) Равнодействующие активного и пассивного Еn давлений прикладываем к стене на уровне центра тяжести эпюр интенсивности давления Вес стены и фундамента ndash в центре тяжести соответствующего элемента

Плечи сил допускается брать в масштабе по чертежу или находить аналитически

Сумма расчетных вертикальных сил N1 = 1925 + 1136 + 616 = 3677 кН

Сумма моментов расчетных сил М1 = - 193 + 57 + 7713 ndash 739 - 93 = 6745 кНм

Площадь и момент сопротивления подошвы фундамента стены по формулам (44) и (45)

А = b 1 = 3 1 = 3 м2

W = = 15 м3

Тогда

рср = = = 1226 кПа

=

рmaх = 5723 кПа рmin = - 3271 кПа

23

Рис 10 Поперечное сечение стены силы действующие на нее и эпюра напряжений по подошве фундамента

Эпюры напряжений по подошве стены представлены на рис 10Сопоставим найденные напряжения с расчетным сопротивлением

рср = 1226 lt = 6314 кПа

рmах = 5723 lt = 7577 кПа

рmin = - 3271 lt 0

Из трех условий не выполнено последнее те по задней грани подошвы действуют растягивающие напряжения что не допускается

24

56 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

Расчет устойчивости против опрокидывания выполняем в соответствии с формулой (47) Удерживающие и опрокидывающие моменты вычисляем в табличной форме (табл 2)

Таблица 2

Нормативная сила

кН

Расчетная силакН

Плечо м

Момент кНм

Удерживающих сил Мz1

Опрокидывающих

силМ

Gст = 175Gф = 1033Еаг = 2678Еав = 513Еп = 185

Gст = 09 175 = 1575Gф = 09 1033 = 93Е аг = 12 2678 = 3214Еав = 12 513 = 616Еп = 1 185 = 185

161452426505

2521348

163293

7714

5593 7714

В табл 2 моменты вычислены относительно передней грани фундамента стены (точка О1 на рис 10) γf = 09- коэффициент надежности по нагрузке к весу стены

= 3559

4771= 138 gt = 073

те условие (47) не выполняетсяРасчет устойчивости стенки против сдвига по подошве фундамента

выполняется в соответствии с формулой (48) с использованием данных табл 1

Сдвигающая сила r1 = Еаг ndash Eп = 3214 ndash 185 = 3029 кНУдерживающая сила z1 = Ψ (Gcт + Gф + Еав) = 03 (1575 + 93 + 616) =

936 кНЗдесь Ψ = 03 ndash коэффициент трения кладки по грунту (табл 8 прил 2)

= = 324 gt = 082

те условие (48) не выполняется57 Проверка положения равнодействующей

25

Расчет М II и N II ведется по формуле (49) при коэффициентах надежности по нагрузке = 1 с использованием данных табл 1

Эксцентриситет

е0 = = = 168 м

05 м

336 gt = 08

те и эта проверка не выполняется

О б щ и й в ы в о д и р е к о м е н д а ц и и

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- изменить наклон и увеличить шероховатость задней грани стены- сделать стену более массивной - уменьшить активное давление заменив засыпку грунтом с большим

углом внутреннего трения и т д

6 П Р И Л О Ж Е Н И Я

26

Задание на выполнение курсовой работыlaquoРасчет подпорной стеныraquo

П о я с н е н и я к в ы б о р у з а д а н и я

Преподаватель выдает студенту шифр задания состоящий из четырех цифр

Первая цифра означает вариант размеров стены (табл 1)Вторая ndash вариант характеристик грунта засыпки (табл 2)Третья ndash вариант характеристик грунта залегающего под подошвой

фундамента (табл 3)Четвертая ndash вариант равномерно распределенной нагрузки на

поверхности засыпки (табл 4)Например студенту задан шифр 1234 Это значит что студент по

табл 1 принимает = 1 м b = 3 м и т д по табл 2 γзас = 19 φ = 29

град и тд по табл 3 грунт ndash песок крупный γзас = 198 ω = 01 и т д

по табл 4 q = 50 кПа На рис 11 приведено поперечное сечение подпорной стены с

буквенными обозначениями размеров значения которых следует брать из табл 1

Рис 11 Поперечное сечение подпорной стены

27

Исходные данные для выполнения курсовой работыТаблица 1

Размеры стены

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Ширина по верху м 1 12 14 16 08 10 12 14 14 16Ширина подошвы b м 3 4 5 55 25 35 45 55 35 45Высота Н м 6 7 8 10 5 6 7 9 7 8Глубина заложения d м 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2Наклон задней грани ε град 10 8 6 4 2 0 - 2 - 4 -6 -8

Характеристики грунта засыпкиТаблица 2

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Удельный вес γзас кНм3 18 19 20 21 22 22 21 20 18 18Угол внутреннего трения φ град 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37Угол трения грунта о заднюю грань стены

град 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наклон поверхности засыпки

град 8 6 4 2 0 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10

28

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 8: Расчёт подпорной стенки

По подошве стены действует сила трения Т Схема действия всех сил на стену приведена на рис 5 Правила знаков для угла наклона задней грани стенки ε и для угла наклона засыпки α приведены в задании

Теоретической базой расчетов подпорных стен служит гипотеза Ш Кулона основанная на следующих положениях

1) в грунте засыпки при наступлении предельного состояния образуется призма обрушения АВД ограниченная от остального грунта находящегося в допредельном состоянии плоской поверхностью скольжения (обрушения) АД (рис 5)

Рис 5 Схема действия сил на стену Допущения ШКулона

2) угол наклона плоскости обрушения АD должен быть таким чтобы величина активного давления Еа была максимальной

3) реакция R со стороны грунта находящегося в допредельном состоянии отклонена от нормали к плоскости обрушения АD на угол внутреннего трения φ в сторону противоположную движению призмы обрушения

4) сила активного давления Еа (реакция активного давления) действующая на заднюю грань стены АВ отклоняется от нормали к ней на угол Угол является углом трения грунта засыпки по материалу стенки

Призма обрушения находится в равновесии под действием сил G (собственного веса) R и Еа

8

Расчет подпорной стены можно вести и другими методами используя например решения теории предельного состояния сыпучей среды (численные методы) или графоаналитические методы Однако в силу того что по этим методам получаются решения близкие к результатам расчетов по теории ШКулона последний метод (те метод Кулона) как наиболее простой получил наибольшее распространение при проектировании подпорной стены

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОГО И ПАССИВНОГО ДАВЛЕНИЙ ГРУНТА НА СТЕНУ

31 Аналитический метод

При прямолинейных очертаниях задней грани стены и поверхности засыпки интенсивность активного давления еа определяется по формуле

еа = γ зас z ξа (31)

где γ зас - удельный вес грунта засыпки

z ndash глубина залегания рассматриваемой точки м от поверхности засыпки (точка В на рис 6) в которой определяется величина еа

ξа ndash коэффициент бокового активного давления грунта

ξа = (32)

где

а = (33)

Расшифровка параметров приведена выше в тексте и на рис 5Формулы (32) ndash (35) приведены для положительных значений

углов ε и α При отрицательных значениях ε и α знаки перед этими углами в указанных формулах меняются на обратные

Расчет выполняется для 1 пог м подпорной стены поэтому

размерность интенсивности давления -

9

Величины горизонтальных еаг и вертикальных еав составляющих определяются по следующим формулам

еаг = еа cos (ε + δ) (34)

еав = еа sin (ε + δ) (35)

На рис 6 представлены эпюры давлений еа еаг еав и еп при отсутствии пригрузки q на поверхности засыпки Причем на рис 6 а давление показано приложенным к задней поверхности стены а на рис 6 (б в и г) ndash условно приведенным к вертикальной плоскости Горизонтальную штриховку на рис 6 г не следует отождествлять с направлением действия вертикального давления

а) б) в) г)

Рис 6 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

На этом же рисунке приведены равнодействующие указанных

давлений приложенные на высоте от подошвы стены Величины

равнодействующих определятся из следующих соотношений кН

10

Еа = γзас Н2 а (36)

Еаг = Еа cos (ε + δ) (37)

Еав = Еа sin (ε + δ) (38)

В случае действия равномерно распределенной пригрузки q по поверхности засыпки ее заменяют эквивалентным ей по весу слоем грунта высотой

hпр = (39)

Тогда активное давление на уровне верха стенки определится по формуле

еа1 = γзас hпр а (310)

а в уровне подошвы ndash

еа2 = γзас (hпр + Н) а (311)

Равнодействующая трапецеидальной эпюры активного давления определится по формуле

Еа = Н (312)

и будет приложена к задней поверхности стены в точке отстоящей по вертикали от подошвы на расстоянии

hо = (313)

Положение центра тяжести эпюр интенсивности давлении может быть найдено также графически

Вертикальная Еав и горизонтальная составляющая Еаг в этом случае будут также определяться по формулам (37) (38)

Величина интенсивности пассивного давления еп действующего на переднюю грань фундамента подпорной стенки высотой d определится из выражения

еп = γзас z ξп (314)

где z ndash ордината отсчитываемая от поверхности грунта основания м

11

ξп ndash коэффициент бокового давления отпора (пассивного давления ) определяемый по формуле

ξп = tq2 (450 + ) (315)

где φ- угол внутреннего трения грунта лежащего в пределах глубины заложения d

Коэффициент ξп определяется по формуле (315) при α = 0 ε = 0 и δ = 0 те упрощенно поскольку как упоминалось выше реализация отпора происходит при существенных перемещениях превышающих как правило предельные Поскольку в каждом конкретном случае величина перемещения для реализации полной величины отпора неизвестна то его величина во ndash первых определяется упрощенным способом во ndash вторых с вводом понижающего коэффициента 033

Величина

Еп = ξп (316)

Сила отпора приложена на высоте от подошвы фундамента стены

32 Графоаналитический метод (построение Понселе)

Проведем из точки А (рис7) под углом φ к горизонту линию АС предельного свободного откоса до пересечения с поверхностью грунта ВС (действительной или условной при наличии пригрузки на засыпке) Условная поверхность расположена выше действительной на величину hпр Из точки В пересечения задней грани стены с условной поверхностью грунта проведем ориентирующую прямую ВВ1 под углом φ + δ к лини АВ Из точки В1 восстановим перпендикуляр к АС до пересечения в точке В2 с полуокружностью построенной на АС на как на диаметре Радиусом АВ2 засечем положение точки D1 (АВ2 = AD1) Точку D находим проведя D1D параллельно ВВ1 Наконец радиусом D1D из центра D1 находим положение точки К Треугольник КDD1 у которого стороны DD1 и D1К равны называется треугольником Ребхана Его площадь умноженная на длину призмы обрушения равную 1 м и на удельный вес засыпки γзас равна Еа усл ndash равнодействующей активного давления грунта на стену с условной высотой Н + hпр Тогда

Еа = К D1 DD2 γзас (317)

12

Рис 7 Определение активного давления с помощью построения Понселе

Нижняя ордината эпюры интенсивности активного давления найденного графически

= (318)

Ордината той же эпюры на уровне верха стены

= (319)

Равнодействующая активного давления на стену заданной высоты Н найденная графическим путем при длине стены 1 м

= (320)

Расхождение между и Еа не должно превышать 5

13

4 РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ

41 Расчет по первой группе предельных состояний

4 1 1 Р а с ч е т п р о ч н о с т и г р у н т а о с н о в а н и я Расчет сводится к определению среднего рср максимального рmaх и

минимального рmin напряжений по подошве фундамента стены исходя из линейной зависимости распределения контактных давлений что оправдывает применение формул сопротивления материалов для центрального и внецентренного сжатия

рср = le (41)

pmaх = + le (42)

рmin = - ge 0 (43)

где N1 и М1 ndash соответственно сумма всех расчетных вертикальных сил в уровне подошвы фундамента и момент всех расчетных сил относительно оси проходящий через центр тяжести подошвы (точка О на рис 5)

W ndash момент сопротивления подошвы фундамента относительно той же оси м3

А ndash площадь подошвы фундамента м2

R ndash расчетное сопротивление грунта основания кПа определяемое по формуле (46)

γg ndash коэффициент надежности по грунту принимаемый равным 14

γс ndash коэффициент условий работы принимаемый в расчете равным 1 для рср и 12 для pmaх

Площадь подошвы стены (для случая плоской задачи)

A = b 1 (44)где b ndash ширина подошвы фундамента стены мМомент сопротивления м3

W = (45)

Расчетное сопротивление кПа

14

R = 17 R0 [1 + k1 (b ndash 2)] + k2 γ (d ndash 3) (46)

где R0 ndash условное расчетное сопротивление грунта залегающего под подошвой фундамента принимаемое по табл 5 ndash 6 прил 2

γ - расчетное значение удельного веса грунта расположенного в

пределах глубины заложения фундамента

d ndash глубина заложения фундамента мk1 k2 ndash коэффициенты принимаемые по табл 7 прил 2

4 1 2 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н к и п р о т и в о п р о к и д ы в а н и я Расчет сводится к выполнению условия

le (47)

где Мu1 ndash расчетный момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота (вокруг точки О1 на рис 5)

Мz1 ndash расчетный момент удерживающих сил относительно той же оси m ndash коэффициент условий работы принимаемый при нескальных

основаниях равным 08 γn ndash коэффициент надежности принимаемый равным 11

4 1 3 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н ы п р о т и в с д в и г а Расчет сводится к выполнению условия

le (48)

где Qr1 ndash расчетная сдвигающая сила равная сумме проекций сдвигающих сил на направлении возможного сдвига

Qz2 ndash расчетная удерживающая сила равная сумме проекций удерживающих сил на направлении возможного сдвига

m ndash коэффициент работы принимаемый равным 09 γn - коэффициент надежности принимаемый равным 11

42 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

15

le (49)

где е0 = - эксцентриситет вертикальной равнодействующей NII

относительно центра тяжести площади подошвы фундамента при моменте М II ndash относительно главной центральной оси подошвы

ρ = - радиус ядра сечения площади подошвы фундамента

Величина = 08 (при учете только постоянных нагрузок)

5 ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

51 Исходные данные и цели расчета

Размеры стеныширина поверху а = 1 мширина подошвы стены b = 3мвысота Н = 6высота фундамента d = 15 мугол 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 грани стены δ = 1 угол наклона поверхности засыпки к горизонту = + 8

Грунт под подошвой фундамента (глина)

удельный вес γ = 210

влажность = 016

удельный вес твердых частиц γs = 275

предел текучести = 033предел раскатывания = 015Нагрузка на поверхности засыпки q = 40 кПа

Ц е л и р а с ч е т а 16

Рассчитать давление грунта на подпорную стену сделать поверочные расчеты и дать заключение о соответствии ( или несоответствии) конструкции подпорной стены требованиям расчета по первой и второй группам предельных состояний

52 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены

Последовательно определяем

- удельный вес сухого грунта

γd = = = 181

- пористость

n = 1 - = 1 - = 0342

- коэффициент пористости

е = = = 0519

- показатель текучести

IL = = = 005

- число пластичности

= = 033 ndash 015 = 018

По числу пластичности (в соответствии с табл1 прил 2) грунт является глиной по показателю текучести (табл 2 прил 2) глина находится в полутвердом состоянии По табл 5 прил 2 определяем условное расчетное сопротивление полутвердой глины R0 = 500 кПа

Определяем расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента стены

R = 17 R0

[1 + k1 (b ndash 2)] + k2

γ (d ndash 3)где k1 = 004 и k2 = 20 из табл 7 прил2

R = 17 500 [1 + 004 (3 ndash 2)] + 20 18 (15 ndash 3) = 884 кПа

Здесь второе слагаемое 2 18 (15 ndash 3) принято равным нулю так как d lt 30 м

53 Определение активного и пассивного давлений

17

действующих на подпорную стену

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

= = = 222 м

Рассчитаем коэффициент активного давления

=

= = = 0169

= = 0477

Следует обратить особое внимание при вычислении и на знаки и

Найдем ординаты эпюры интенсивности активного давления- на уровне верха стены

еа1 = γзас hпр = 18 222 0477 = 1906

- на уровне подошвы

еа2 = γзас (hпр + Н) = 18(222 + 6) 0477 = 7058

Тогда активное давление

Е = = 6 = 2689 кН

Горизонтальная и вертикальная составляющие интенсивности активного давлении следующие

еаг1 = еа1 cos ( ) = 1906 cos (10+1)0 = 1871

еаг2 = еа2 cos ( ) = 7058 cos (10+1)0 = 7057

еав1 = еа1 sin ( ) = 1906 sin (10+1)0 = 364

еав2 = еа2 sin ( ) = 7058 sin (10+1)0 = 1347

Соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие активного давления

Еаг = = 6 = 2678 кН

18

Еав = = 6 = 513 кН

Интенсивность пассивного давления на отметке подошвы фундамента

Еп= γзас d tg2 (45 + )o = 18 15 tg2 (45+ = 7478

Пассивное давление действующее на переднюю грань стены

Еп = = = 561 кН

С учетом соображений высказанных в разд 3 снижаем величину

Еп = 033 561 = 185 кН

Эпюры интенсивностей активного и пассивного давлений приведены на рис 8

54 Определение активного давлении графоаналитическим способом (построение Понселе)

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

В результате построения (рис 9) получен треугольник площадью

F = = 164 м2

Активное давление действующее на стену высотой Н + hпp

19

размерность е кНм Масштаб линейный 1 hellip Масштаб давлений 1 hellip

Рис 8 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

20

Еа усл = γзас F = 18 164 = 2952 кН

Для определения доли давления приходящегося на стену высотой Н находим ординаты эпюр интенсивности активного давления найденного графически на уровне подошвы фундамента и верха подпорной стены

= = = 7182

кН

= = 7182 = 1940

Тогда активное давление найденное графически

Е = Н = 6 = 2737 кН

Расхождение с давлением найденным аналитически составляет

100 = 18

что вполне допустимо

55 Определение напряжений действующих по подошве фундамента

Рассчитываем напряжения действующие по подошве фундамента по формулам (41) ndash (43) Расчеты представляем в табличной форме (табл 1)

В табл 1 γf = 11 ndash коэффициент надежности по нагрузке к весу стеныγf = 12 ndash то же к активному давлению грунта

Таблица 1

Нормативная сила кНРасчетная сила кН Плечо

мМомент

кНм

Gст =

(6 ndash 15) 24 = 175

Gст = 11 175 = 1925

01 - 193

Gф = (15 3 - 24 =

1033

Gф = 11 1033 = 1136

005 + 57

Еаг = 2678 Еаг =12 2678 = 3214 24 + 7713Еав = 513 Еав = 12 513 = 616 115 - 739Еп = 185 Еп = 1 185 = 185 05 - 93

21

Масштаб линейный 1 hellip

Масштаб давлений 1 hellipРис 9 Построение Понселе Пример расчета

22

Моменты вычисляем относительно осей проходящих через центр тяжести подошвы фундамента (точка О на рис 10) Равнодействующие активного и пассивного Еn давлений прикладываем к стене на уровне центра тяжести эпюр интенсивности давления Вес стены и фундамента ndash в центре тяжести соответствующего элемента

Плечи сил допускается брать в масштабе по чертежу или находить аналитически

Сумма расчетных вертикальных сил N1 = 1925 + 1136 + 616 = 3677 кН

Сумма моментов расчетных сил М1 = - 193 + 57 + 7713 ndash 739 - 93 = 6745 кНм

Площадь и момент сопротивления подошвы фундамента стены по формулам (44) и (45)

А = b 1 = 3 1 = 3 м2

W = = 15 м3

Тогда

рср = = = 1226 кПа

=

рmaх = 5723 кПа рmin = - 3271 кПа

23

Рис 10 Поперечное сечение стены силы действующие на нее и эпюра напряжений по подошве фундамента

Эпюры напряжений по подошве стены представлены на рис 10Сопоставим найденные напряжения с расчетным сопротивлением

рср = 1226 lt = 6314 кПа

рmах = 5723 lt = 7577 кПа

рmin = - 3271 lt 0

Из трех условий не выполнено последнее те по задней грани подошвы действуют растягивающие напряжения что не допускается

24

56 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

Расчет устойчивости против опрокидывания выполняем в соответствии с формулой (47) Удерживающие и опрокидывающие моменты вычисляем в табличной форме (табл 2)

Таблица 2

Нормативная сила

кН

Расчетная силакН

Плечо м

Момент кНм

Удерживающих сил Мz1

Опрокидывающих

силМ

Gст = 175Gф = 1033Еаг = 2678Еав = 513Еп = 185

Gст = 09 175 = 1575Gф = 09 1033 = 93Е аг = 12 2678 = 3214Еав = 12 513 = 616Еп = 1 185 = 185

161452426505

2521348

163293

7714

5593 7714

В табл 2 моменты вычислены относительно передней грани фундамента стены (точка О1 на рис 10) γf = 09- коэффициент надежности по нагрузке к весу стены

= 3559

4771= 138 gt = 073

те условие (47) не выполняетсяРасчет устойчивости стенки против сдвига по подошве фундамента

выполняется в соответствии с формулой (48) с использованием данных табл 1

Сдвигающая сила r1 = Еаг ndash Eп = 3214 ndash 185 = 3029 кНУдерживающая сила z1 = Ψ (Gcт + Gф + Еав) = 03 (1575 + 93 + 616) =

936 кНЗдесь Ψ = 03 ndash коэффициент трения кладки по грунту (табл 8 прил 2)

= = 324 gt = 082

те условие (48) не выполняется57 Проверка положения равнодействующей

25

Расчет М II и N II ведется по формуле (49) при коэффициентах надежности по нагрузке = 1 с использованием данных табл 1

Эксцентриситет

е0 = = = 168 м

05 м

336 gt = 08

те и эта проверка не выполняется

О б щ и й в ы в о д и р е к о м е н д а ц и и

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- изменить наклон и увеличить шероховатость задней грани стены- сделать стену более массивной - уменьшить активное давление заменив засыпку грунтом с большим

углом внутреннего трения и т д

6 П Р И Л О Ж Е Н И Я

26

Задание на выполнение курсовой работыlaquoРасчет подпорной стеныraquo

П о я с н е н и я к в ы б о р у з а д а н и я

Преподаватель выдает студенту шифр задания состоящий из четырех цифр

Первая цифра означает вариант размеров стены (табл 1)Вторая ndash вариант характеристик грунта засыпки (табл 2)Третья ndash вариант характеристик грунта залегающего под подошвой

фундамента (табл 3)Четвертая ndash вариант равномерно распределенной нагрузки на

поверхности засыпки (табл 4)Например студенту задан шифр 1234 Это значит что студент по

табл 1 принимает = 1 м b = 3 м и т д по табл 2 γзас = 19 φ = 29

град и тд по табл 3 грунт ndash песок крупный γзас = 198 ω = 01 и т д

по табл 4 q = 50 кПа На рис 11 приведено поперечное сечение подпорной стены с

буквенными обозначениями размеров значения которых следует брать из табл 1

Рис 11 Поперечное сечение подпорной стены

27

Исходные данные для выполнения курсовой работыТаблица 1

Размеры стены

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Ширина по верху м 1 12 14 16 08 10 12 14 14 16Ширина подошвы b м 3 4 5 55 25 35 45 55 35 45Высота Н м 6 7 8 10 5 6 7 9 7 8Глубина заложения d м 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2Наклон задней грани ε град 10 8 6 4 2 0 - 2 - 4 -6 -8

Характеристики грунта засыпкиТаблица 2

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Удельный вес γзас кНм3 18 19 20 21 22 22 21 20 18 18Угол внутреннего трения φ град 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37Угол трения грунта о заднюю грань стены

град 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наклон поверхности засыпки

град 8 6 4 2 0 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10

28

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 9: Расчёт подпорной стенки

Расчет подпорной стены можно вести и другими методами используя например решения теории предельного состояния сыпучей среды (численные методы) или графоаналитические методы Однако в силу того что по этим методам получаются решения близкие к результатам расчетов по теории ШКулона последний метод (те метод Кулона) как наиболее простой получил наибольшее распространение при проектировании подпорной стены

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОГО И ПАССИВНОГО ДАВЛЕНИЙ ГРУНТА НА СТЕНУ

31 Аналитический метод

При прямолинейных очертаниях задней грани стены и поверхности засыпки интенсивность активного давления еа определяется по формуле

еа = γ зас z ξа (31)

где γ зас - удельный вес грунта засыпки

z ndash глубина залегания рассматриваемой точки м от поверхности засыпки (точка В на рис 6) в которой определяется величина еа

ξа ndash коэффициент бокового активного давления грунта

ξа = (32)

где

а = (33)

Расшифровка параметров приведена выше в тексте и на рис 5Формулы (32) ndash (35) приведены для положительных значений

углов ε и α При отрицательных значениях ε и α знаки перед этими углами в указанных формулах меняются на обратные

Расчет выполняется для 1 пог м подпорной стены поэтому

размерность интенсивности давления -

9

Величины горизонтальных еаг и вертикальных еав составляющих определяются по следующим формулам

еаг = еа cos (ε + δ) (34)

еав = еа sin (ε + δ) (35)

На рис 6 представлены эпюры давлений еа еаг еав и еп при отсутствии пригрузки q на поверхности засыпки Причем на рис 6 а давление показано приложенным к задней поверхности стены а на рис 6 (б в и г) ndash условно приведенным к вертикальной плоскости Горизонтальную штриховку на рис 6 г не следует отождествлять с направлением действия вертикального давления

а) б) в) г)

Рис 6 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

На этом же рисунке приведены равнодействующие указанных

давлений приложенные на высоте от подошвы стены Величины

равнодействующих определятся из следующих соотношений кН

10

Еа = γзас Н2 а (36)

Еаг = Еа cos (ε + δ) (37)

Еав = Еа sin (ε + δ) (38)

В случае действия равномерно распределенной пригрузки q по поверхности засыпки ее заменяют эквивалентным ей по весу слоем грунта высотой

hпр = (39)

Тогда активное давление на уровне верха стенки определится по формуле

еа1 = γзас hпр а (310)

а в уровне подошвы ndash

еа2 = γзас (hпр + Н) а (311)

Равнодействующая трапецеидальной эпюры активного давления определится по формуле

Еа = Н (312)

и будет приложена к задней поверхности стены в точке отстоящей по вертикали от подошвы на расстоянии

hо = (313)

Положение центра тяжести эпюр интенсивности давлении может быть найдено также графически

Вертикальная Еав и горизонтальная составляющая Еаг в этом случае будут также определяться по формулам (37) (38)

Величина интенсивности пассивного давления еп действующего на переднюю грань фундамента подпорной стенки высотой d определится из выражения

еп = γзас z ξп (314)

где z ndash ордината отсчитываемая от поверхности грунта основания м

11

ξп ndash коэффициент бокового давления отпора (пассивного давления ) определяемый по формуле

ξп = tq2 (450 + ) (315)

где φ- угол внутреннего трения грунта лежащего в пределах глубины заложения d

Коэффициент ξп определяется по формуле (315) при α = 0 ε = 0 и δ = 0 те упрощенно поскольку как упоминалось выше реализация отпора происходит при существенных перемещениях превышающих как правило предельные Поскольку в каждом конкретном случае величина перемещения для реализации полной величины отпора неизвестна то его величина во ndash первых определяется упрощенным способом во ndash вторых с вводом понижающего коэффициента 033

Величина

Еп = ξп (316)

Сила отпора приложена на высоте от подошвы фундамента стены

32 Графоаналитический метод (построение Понселе)

Проведем из точки А (рис7) под углом φ к горизонту линию АС предельного свободного откоса до пересечения с поверхностью грунта ВС (действительной или условной при наличии пригрузки на засыпке) Условная поверхность расположена выше действительной на величину hпр Из точки В пересечения задней грани стены с условной поверхностью грунта проведем ориентирующую прямую ВВ1 под углом φ + δ к лини АВ Из точки В1 восстановим перпендикуляр к АС до пересечения в точке В2 с полуокружностью построенной на АС на как на диаметре Радиусом АВ2 засечем положение точки D1 (АВ2 = AD1) Точку D находим проведя D1D параллельно ВВ1 Наконец радиусом D1D из центра D1 находим положение точки К Треугольник КDD1 у которого стороны DD1 и D1К равны называется треугольником Ребхана Его площадь умноженная на длину призмы обрушения равную 1 м и на удельный вес засыпки γзас равна Еа усл ndash равнодействующей активного давления грунта на стену с условной высотой Н + hпр Тогда

Еа = К D1 DD2 γзас (317)

12

Рис 7 Определение активного давления с помощью построения Понселе

Нижняя ордината эпюры интенсивности активного давления найденного графически

= (318)

Ордината той же эпюры на уровне верха стены

= (319)

Равнодействующая активного давления на стену заданной высоты Н найденная графическим путем при длине стены 1 м

= (320)

Расхождение между и Еа не должно превышать 5

13

4 РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ

41 Расчет по первой группе предельных состояний

4 1 1 Р а с ч е т п р о ч н о с т и г р у н т а о с н о в а н и я Расчет сводится к определению среднего рср максимального рmaх и

минимального рmin напряжений по подошве фундамента стены исходя из линейной зависимости распределения контактных давлений что оправдывает применение формул сопротивления материалов для центрального и внецентренного сжатия

рср = le (41)

pmaх = + le (42)

рmin = - ge 0 (43)

где N1 и М1 ndash соответственно сумма всех расчетных вертикальных сил в уровне подошвы фундамента и момент всех расчетных сил относительно оси проходящий через центр тяжести подошвы (точка О на рис 5)

W ndash момент сопротивления подошвы фундамента относительно той же оси м3

А ndash площадь подошвы фундамента м2

R ndash расчетное сопротивление грунта основания кПа определяемое по формуле (46)

γg ndash коэффициент надежности по грунту принимаемый равным 14

γс ndash коэффициент условий работы принимаемый в расчете равным 1 для рср и 12 для pmaх

Площадь подошвы стены (для случая плоской задачи)

A = b 1 (44)где b ndash ширина подошвы фундамента стены мМомент сопротивления м3

W = (45)

Расчетное сопротивление кПа

14

R = 17 R0 [1 + k1 (b ndash 2)] + k2 γ (d ndash 3) (46)

где R0 ndash условное расчетное сопротивление грунта залегающего под подошвой фундамента принимаемое по табл 5 ndash 6 прил 2

γ - расчетное значение удельного веса грунта расположенного в

пределах глубины заложения фундамента

d ndash глубина заложения фундамента мk1 k2 ndash коэффициенты принимаемые по табл 7 прил 2

4 1 2 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н к и п р о т и в о п р о к и д ы в а н и я Расчет сводится к выполнению условия

le (47)

где Мu1 ndash расчетный момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота (вокруг точки О1 на рис 5)

Мz1 ndash расчетный момент удерживающих сил относительно той же оси m ndash коэффициент условий работы принимаемый при нескальных

основаниях равным 08 γn ndash коэффициент надежности принимаемый равным 11

4 1 3 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н ы п р о т и в с д в и г а Расчет сводится к выполнению условия

le (48)

где Qr1 ndash расчетная сдвигающая сила равная сумме проекций сдвигающих сил на направлении возможного сдвига

Qz2 ndash расчетная удерживающая сила равная сумме проекций удерживающих сил на направлении возможного сдвига

m ndash коэффициент работы принимаемый равным 09 γn - коэффициент надежности принимаемый равным 11

42 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

15

le (49)

где е0 = - эксцентриситет вертикальной равнодействующей NII

относительно центра тяжести площади подошвы фундамента при моменте М II ndash относительно главной центральной оси подошвы

ρ = - радиус ядра сечения площади подошвы фундамента

Величина = 08 (при учете только постоянных нагрузок)

5 ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

51 Исходные данные и цели расчета

Размеры стеныширина поверху а = 1 мширина подошвы стены b = 3мвысота Н = 6высота фундамента d = 15 мугол 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 грани стены δ = 1 угол наклона поверхности засыпки к горизонту = + 8

Грунт под подошвой фундамента (глина)

удельный вес γ = 210

влажность = 016

удельный вес твердых частиц γs = 275

предел текучести = 033предел раскатывания = 015Нагрузка на поверхности засыпки q = 40 кПа

Ц е л и р а с ч е т а 16

Рассчитать давление грунта на подпорную стену сделать поверочные расчеты и дать заключение о соответствии ( или несоответствии) конструкции подпорной стены требованиям расчета по первой и второй группам предельных состояний

52 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены

Последовательно определяем

- удельный вес сухого грунта

γd = = = 181

- пористость

n = 1 - = 1 - = 0342

- коэффициент пористости

е = = = 0519

- показатель текучести

IL = = = 005

- число пластичности

= = 033 ndash 015 = 018

По числу пластичности (в соответствии с табл1 прил 2) грунт является глиной по показателю текучести (табл 2 прил 2) глина находится в полутвердом состоянии По табл 5 прил 2 определяем условное расчетное сопротивление полутвердой глины R0 = 500 кПа

Определяем расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента стены

R = 17 R0

[1 + k1 (b ndash 2)] + k2

γ (d ndash 3)где k1 = 004 и k2 = 20 из табл 7 прил2

R = 17 500 [1 + 004 (3 ndash 2)] + 20 18 (15 ndash 3) = 884 кПа

Здесь второе слагаемое 2 18 (15 ndash 3) принято равным нулю так как d lt 30 м

53 Определение активного и пассивного давлений

17

действующих на подпорную стену

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

= = = 222 м

Рассчитаем коэффициент активного давления

=

= = = 0169

= = 0477

Следует обратить особое внимание при вычислении и на знаки и

Найдем ординаты эпюры интенсивности активного давления- на уровне верха стены

еа1 = γзас hпр = 18 222 0477 = 1906

- на уровне подошвы

еа2 = γзас (hпр + Н) = 18(222 + 6) 0477 = 7058

Тогда активное давление

Е = = 6 = 2689 кН

Горизонтальная и вертикальная составляющие интенсивности активного давлении следующие

еаг1 = еа1 cos ( ) = 1906 cos (10+1)0 = 1871

еаг2 = еа2 cos ( ) = 7058 cos (10+1)0 = 7057

еав1 = еа1 sin ( ) = 1906 sin (10+1)0 = 364

еав2 = еа2 sin ( ) = 7058 sin (10+1)0 = 1347

Соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие активного давления

Еаг = = 6 = 2678 кН

18

Еав = = 6 = 513 кН

Интенсивность пассивного давления на отметке подошвы фундамента

Еп= γзас d tg2 (45 + )o = 18 15 tg2 (45+ = 7478

Пассивное давление действующее на переднюю грань стены

Еп = = = 561 кН

С учетом соображений высказанных в разд 3 снижаем величину

Еп = 033 561 = 185 кН

Эпюры интенсивностей активного и пассивного давлений приведены на рис 8

54 Определение активного давлении графоаналитическим способом (построение Понселе)

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

В результате построения (рис 9) получен треугольник площадью

F = = 164 м2

Активное давление действующее на стену высотой Н + hпp

19

размерность е кНм Масштаб линейный 1 hellip Масштаб давлений 1 hellip

Рис 8 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

20

Еа усл = γзас F = 18 164 = 2952 кН

Для определения доли давления приходящегося на стену высотой Н находим ординаты эпюр интенсивности активного давления найденного графически на уровне подошвы фундамента и верха подпорной стены

= = = 7182

кН

= = 7182 = 1940

Тогда активное давление найденное графически

Е = Н = 6 = 2737 кН

Расхождение с давлением найденным аналитически составляет

100 = 18

что вполне допустимо

55 Определение напряжений действующих по подошве фундамента

Рассчитываем напряжения действующие по подошве фундамента по формулам (41) ndash (43) Расчеты представляем в табличной форме (табл 1)

В табл 1 γf = 11 ndash коэффициент надежности по нагрузке к весу стеныγf = 12 ndash то же к активному давлению грунта

Таблица 1

Нормативная сила кНРасчетная сила кН Плечо

мМомент

кНм

Gст =

(6 ndash 15) 24 = 175

Gст = 11 175 = 1925

01 - 193

Gф = (15 3 - 24 =

1033

Gф = 11 1033 = 1136

005 + 57

Еаг = 2678 Еаг =12 2678 = 3214 24 + 7713Еав = 513 Еав = 12 513 = 616 115 - 739Еп = 185 Еп = 1 185 = 185 05 - 93

21

Масштаб линейный 1 hellip

Масштаб давлений 1 hellipРис 9 Построение Понселе Пример расчета

22

Моменты вычисляем относительно осей проходящих через центр тяжести подошвы фундамента (точка О на рис 10) Равнодействующие активного и пассивного Еn давлений прикладываем к стене на уровне центра тяжести эпюр интенсивности давления Вес стены и фундамента ndash в центре тяжести соответствующего элемента

Плечи сил допускается брать в масштабе по чертежу или находить аналитически

Сумма расчетных вертикальных сил N1 = 1925 + 1136 + 616 = 3677 кН

Сумма моментов расчетных сил М1 = - 193 + 57 + 7713 ndash 739 - 93 = 6745 кНм

Площадь и момент сопротивления подошвы фундамента стены по формулам (44) и (45)

А = b 1 = 3 1 = 3 м2

W = = 15 м3

Тогда

рср = = = 1226 кПа

=

рmaх = 5723 кПа рmin = - 3271 кПа

23

Рис 10 Поперечное сечение стены силы действующие на нее и эпюра напряжений по подошве фундамента

Эпюры напряжений по подошве стены представлены на рис 10Сопоставим найденные напряжения с расчетным сопротивлением

рср = 1226 lt = 6314 кПа

рmах = 5723 lt = 7577 кПа

рmin = - 3271 lt 0

Из трех условий не выполнено последнее те по задней грани подошвы действуют растягивающие напряжения что не допускается

24

56 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

Расчет устойчивости против опрокидывания выполняем в соответствии с формулой (47) Удерживающие и опрокидывающие моменты вычисляем в табличной форме (табл 2)

Таблица 2

Нормативная сила

кН

Расчетная силакН

Плечо м

Момент кНм

Удерживающих сил Мz1

Опрокидывающих

силМ

Gст = 175Gф = 1033Еаг = 2678Еав = 513Еп = 185

Gст = 09 175 = 1575Gф = 09 1033 = 93Е аг = 12 2678 = 3214Еав = 12 513 = 616Еп = 1 185 = 185

161452426505

2521348

163293

7714

5593 7714

В табл 2 моменты вычислены относительно передней грани фундамента стены (точка О1 на рис 10) γf = 09- коэффициент надежности по нагрузке к весу стены

= 3559

4771= 138 gt = 073

те условие (47) не выполняетсяРасчет устойчивости стенки против сдвига по подошве фундамента

выполняется в соответствии с формулой (48) с использованием данных табл 1

Сдвигающая сила r1 = Еаг ndash Eп = 3214 ndash 185 = 3029 кНУдерживающая сила z1 = Ψ (Gcт + Gф + Еав) = 03 (1575 + 93 + 616) =

936 кНЗдесь Ψ = 03 ndash коэффициент трения кладки по грунту (табл 8 прил 2)

= = 324 gt = 082

те условие (48) не выполняется57 Проверка положения равнодействующей

25

Расчет М II и N II ведется по формуле (49) при коэффициентах надежности по нагрузке = 1 с использованием данных табл 1

Эксцентриситет

е0 = = = 168 м

05 м

336 gt = 08

те и эта проверка не выполняется

О б щ и й в ы в о д и р е к о м е н д а ц и и

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- изменить наклон и увеличить шероховатость задней грани стены- сделать стену более массивной - уменьшить активное давление заменив засыпку грунтом с большим

углом внутреннего трения и т д

6 П Р И Л О Ж Е Н И Я

26

Задание на выполнение курсовой работыlaquoРасчет подпорной стеныraquo

П о я с н е н и я к в ы б о р у з а д а н и я

Преподаватель выдает студенту шифр задания состоящий из четырех цифр

Первая цифра означает вариант размеров стены (табл 1)Вторая ndash вариант характеристик грунта засыпки (табл 2)Третья ndash вариант характеристик грунта залегающего под подошвой

фундамента (табл 3)Четвертая ndash вариант равномерно распределенной нагрузки на

поверхности засыпки (табл 4)Например студенту задан шифр 1234 Это значит что студент по

табл 1 принимает = 1 м b = 3 м и т д по табл 2 γзас = 19 φ = 29

град и тд по табл 3 грунт ndash песок крупный γзас = 198 ω = 01 и т д

по табл 4 q = 50 кПа На рис 11 приведено поперечное сечение подпорной стены с

буквенными обозначениями размеров значения которых следует брать из табл 1

Рис 11 Поперечное сечение подпорной стены

27

Исходные данные для выполнения курсовой работыТаблица 1

Размеры стены

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Ширина по верху м 1 12 14 16 08 10 12 14 14 16Ширина подошвы b м 3 4 5 55 25 35 45 55 35 45Высота Н м 6 7 8 10 5 6 7 9 7 8Глубина заложения d м 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2Наклон задней грани ε град 10 8 6 4 2 0 - 2 - 4 -6 -8

Характеристики грунта засыпкиТаблица 2

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Удельный вес γзас кНм3 18 19 20 21 22 22 21 20 18 18Угол внутреннего трения φ град 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37Угол трения грунта о заднюю грань стены

град 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наклон поверхности засыпки

град 8 6 4 2 0 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10

28

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 10: Расчёт подпорной стенки

Величины горизонтальных еаг и вертикальных еав составляющих определяются по следующим формулам

еаг = еа cos (ε + δ) (34)

еав = еа sin (ε + δ) (35)

На рис 6 представлены эпюры давлений еа еаг еав и еп при отсутствии пригрузки q на поверхности засыпки Причем на рис 6 а давление показано приложенным к задней поверхности стены а на рис 6 (б в и г) ndash условно приведенным к вертикальной плоскости Горизонтальную штриховку на рис 6 г не следует отождествлять с направлением действия вертикального давления

а) б) в) г)

Рис 6 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

На этом же рисунке приведены равнодействующие указанных

давлений приложенные на высоте от подошвы стены Величины

равнодействующих определятся из следующих соотношений кН

10

Еа = γзас Н2 а (36)

Еаг = Еа cos (ε + δ) (37)

Еав = Еа sin (ε + δ) (38)

В случае действия равномерно распределенной пригрузки q по поверхности засыпки ее заменяют эквивалентным ей по весу слоем грунта высотой

hпр = (39)

Тогда активное давление на уровне верха стенки определится по формуле

еа1 = γзас hпр а (310)

а в уровне подошвы ndash

еа2 = γзас (hпр + Н) а (311)

Равнодействующая трапецеидальной эпюры активного давления определится по формуле

Еа = Н (312)

и будет приложена к задней поверхности стены в точке отстоящей по вертикали от подошвы на расстоянии

hо = (313)

Положение центра тяжести эпюр интенсивности давлении может быть найдено также графически

Вертикальная Еав и горизонтальная составляющая Еаг в этом случае будут также определяться по формулам (37) (38)

Величина интенсивности пассивного давления еп действующего на переднюю грань фундамента подпорной стенки высотой d определится из выражения

еп = γзас z ξп (314)

где z ndash ордината отсчитываемая от поверхности грунта основания м

11

ξп ndash коэффициент бокового давления отпора (пассивного давления ) определяемый по формуле

ξп = tq2 (450 + ) (315)

где φ- угол внутреннего трения грунта лежащего в пределах глубины заложения d

Коэффициент ξп определяется по формуле (315) при α = 0 ε = 0 и δ = 0 те упрощенно поскольку как упоминалось выше реализация отпора происходит при существенных перемещениях превышающих как правило предельные Поскольку в каждом конкретном случае величина перемещения для реализации полной величины отпора неизвестна то его величина во ndash первых определяется упрощенным способом во ndash вторых с вводом понижающего коэффициента 033

Величина

Еп = ξп (316)

Сила отпора приложена на высоте от подошвы фундамента стены

32 Графоаналитический метод (построение Понселе)

Проведем из точки А (рис7) под углом φ к горизонту линию АС предельного свободного откоса до пересечения с поверхностью грунта ВС (действительной или условной при наличии пригрузки на засыпке) Условная поверхность расположена выше действительной на величину hпр Из точки В пересечения задней грани стены с условной поверхностью грунта проведем ориентирующую прямую ВВ1 под углом φ + δ к лини АВ Из точки В1 восстановим перпендикуляр к АС до пересечения в точке В2 с полуокружностью построенной на АС на как на диаметре Радиусом АВ2 засечем положение точки D1 (АВ2 = AD1) Точку D находим проведя D1D параллельно ВВ1 Наконец радиусом D1D из центра D1 находим положение точки К Треугольник КDD1 у которого стороны DD1 и D1К равны называется треугольником Ребхана Его площадь умноженная на длину призмы обрушения равную 1 м и на удельный вес засыпки γзас равна Еа усл ndash равнодействующей активного давления грунта на стену с условной высотой Н + hпр Тогда

Еа = К D1 DD2 γзас (317)

12

Рис 7 Определение активного давления с помощью построения Понселе

Нижняя ордината эпюры интенсивности активного давления найденного графически

= (318)

Ордината той же эпюры на уровне верха стены

= (319)

Равнодействующая активного давления на стену заданной высоты Н найденная графическим путем при длине стены 1 м

= (320)

Расхождение между и Еа не должно превышать 5

13

4 РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ

41 Расчет по первой группе предельных состояний

4 1 1 Р а с ч е т п р о ч н о с т и г р у н т а о с н о в а н и я Расчет сводится к определению среднего рср максимального рmaх и

минимального рmin напряжений по подошве фундамента стены исходя из линейной зависимости распределения контактных давлений что оправдывает применение формул сопротивления материалов для центрального и внецентренного сжатия

рср = le (41)

pmaх = + le (42)

рmin = - ge 0 (43)

где N1 и М1 ndash соответственно сумма всех расчетных вертикальных сил в уровне подошвы фундамента и момент всех расчетных сил относительно оси проходящий через центр тяжести подошвы (точка О на рис 5)

W ndash момент сопротивления подошвы фундамента относительно той же оси м3

А ndash площадь подошвы фундамента м2

R ndash расчетное сопротивление грунта основания кПа определяемое по формуле (46)

γg ndash коэффициент надежности по грунту принимаемый равным 14

γс ndash коэффициент условий работы принимаемый в расчете равным 1 для рср и 12 для pmaх

Площадь подошвы стены (для случая плоской задачи)

A = b 1 (44)где b ndash ширина подошвы фундамента стены мМомент сопротивления м3

W = (45)

Расчетное сопротивление кПа

14

R = 17 R0 [1 + k1 (b ndash 2)] + k2 γ (d ndash 3) (46)

где R0 ndash условное расчетное сопротивление грунта залегающего под подошвой фундамента принимаемое по табл 5 ndash 6 прил 2

γ - расчетное значение удельного веса грунта расположенного в

пределах глубины заложения фундамента

d ndash глубина заложения фундамента мk1 k2 ndash коэффициенты принимаемые по табл 7 прил 2

4 1 2 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н к и п р о т и в о п р о к и д ы в а н и я Расчет сводится к выполнению условия

le (47)

где Мu1 ndash расчетный момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота (вокруг точки О1 на рис 5)

Мz1 ndash расчетный момент удерживающих сил относительно той же оси m ndash коэффициент условий работы принимаемый при нескальных

основаниях равным 08 γn ndash коэффициент надежности принимаемый равным 11

4 1 3 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н ы п р о т и в с д в и г а Расчет сводится к выполнению условия

le (48)

где Qr1 ndash расчетная сдвигающая сила равная сумме проекций сдвигающих сил на направлении возможного сдвига

Qz2 ndash расчетная удерживающая сила равная сумме проекций удерживающих сил на направлении возможного сдвига

m ndash коэффициент работы принимаемый равным 09 γn - коэффициент надежности принимаемый равным 11

42 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

15

le (49)

где е0 = - эксцентриситет вертикальной равнодействующей NII

относительно центра тяжести площади подошвы фундамента при моменте М II ndash относительно главной центральной оси подошвы

ρ = - радиус ядра сечения площади подошвы фундамента

Величина = 08 (при учете только постоянных нагрузок)

5 ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

51 Исходные данные и цели расчета

Размеры стеныширина поверху а = 1 мширина подошвы стены b = 3мвысота Н = 6высота фундамента d = 15 мугол 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 грани стены δ = 1 угол наклона поверхности засыпки к горизонту = + 8

Грунт под подошвой фундамента (глина)

удельный вес γ = 210

влажность = 016

удельный вес твердых частиц γs = 275

предел текучести = 033предел раскатывания = 015Нагрузка на поверхности засыпки q = 40 кПа

Ц е л и р а с ч е т а 16

Рассчитать давление грунта на подпорную стену сделать поверочные расчеты и дать заключение о соответствии ( или несоответствии) конструкции подпорной стены требованиям расчета по первой и второй группам предельных состояний

52 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены

Последовательно определяем

- удельный вес сухого грунта

γd = = = 181

- пористость

n = 1 - = 1 - = 0342

- коэффициент пористости

е = = = 0519

- показатель текучести

IL = = = 005

- число пластичности

= = 033 ndash 015 = 018

По числу пластичности (в соответствии с табл1 прил 2) грунт является глиной по показателю текучести (табл 2 прил 2) глина находится в полутвердом состоянии По табл 5 прил 2 определяем условное расчетное сопротивление полутвердой глины R0 = 500 кПа

Определяем расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента стены

R = 17 R0

[1 + k1 (b ndash 2)] + k2

γ (d ndash 3)где k1 = 004 и k2 = 20 из табл 7 прил2

R = 17 500 [1 + 004 (3 ndash 2)] + 20 18 (15 ndash 3) = 884 кПа

Здесь второе слагаемое 2 18 (15 ndash 3) принято равным нулю так как d lt 30 м

53 Определение активного и пассивного давлений

17

действующих на подпорную стену

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

= = = 222 м

Рассчитаем коэффициент активного давления

=

= = = 0169

= = 0477

Следует обратить особое внимание при вычислении и на знаки и

Найдем ординаты эпюры интенсивности активного давления- на уровне верха стены

еа1 = γзас hпр = 18 222 0477 = 1906

- на уровне подошвы

еа2 = γзас (hпр + Н) = 18(222 + 6) 0477 = 7058

Тогда активное давление

Е = = 6 = 2689 кН

Горизонтальная и вертикальная составляющие интенсивности активного давлении следующие

еаг1 = еа1 cos ( ) = 1906 cos (10+1)0 = 1871

еаг2 = еа2 cos ( ) = 7058 cos (10+1)0 = 7057

еав1 = еа1 sin ( ) = 1906 sin (10+1)0 = 364

еав2 = еа2 sin ( ) = 7058 sin (10+1)0 = 1347

Соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие активного давления

Еаг = = 6 = 2678 кН

18

Еав = = 6 = 513 кН

Интенсивность пассивного давления на отметке подошвы фундамента

Еп= γзас d tg2 (45 + )o = 18 15 tg2 (45+ = 7478

Пассивное давление действующее на переднюю грань стены

Еп = = = 561 кН

С учетом соображений высказанных в разд 3 снижаем величину

Еп = 033 561 = 185 кН

Эпюры интенсивностей активного и пассивного давлений приведены на рис 8

54 Определение активного давлении графоаналитическим способом (построение Понселе)

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

В результате построения (рис 9) получен треугольник площадью

F = = 164 м2

Активное давление действующее на стену высотой Н + hпp

19

размерность е кНм Масштаб линейный 1 hellip Масштаб давлений 1 hellip

Рис 8 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

20

Еа усл = γзас F = 18 164 = 2952 кН

Для определения доли давления приходящегося на стену высотой Н находим ординаты эпюр интенсивности активного давления найденного графически на уровне подошвы фундамента и верха подпорной стены

= = = 7182

кН

= = 7182 = 1940

Тогда активное давление найденное графически

Е = Н = 6 = 2737 кН

Расхождение с давлением найденным аналитически составляет

100 = 18

что вполне допустимо

55 Определение напряжений действующих по подошве фундамента

Рассчитываем напряжения действующие по подошве фундамента по формулам (41) ndash (43) Расчеты представляем в табличной форме (табл 1)

В табл 1 γf = 11 ndash коэффициент надежности по нагрузке к весу стеныγf = 12 ndash то же к активному давлению грунта

Таблица 1

Нормативная сила кНРасчетная сила кН Плечо

мМомент

кНм

Gст =

(6 ndash 15) 24 = 175

Gст = 11 175 = 1925

01 - 193

Gф = (15 3 - 24 =

1033

Gф = 11 1033 = 1136

005 + 57

Еаг = 2678 Еаг =12 2678 = 3214 24 + 7713Еав = 513 Еав = 12 513 = 616 115 - 739Еп = 185 Еп = 1 185 = 185 05 - 93

21

Масштаб линейный 1 hellip

Масштаб давлений 1 hellipРис 9 Построение Понселе Пример расчета

22

Моменты вычисляем относительно осей проходящих через центр тяжести подошвы фундамента (точка О на рис 10) Равнодействующие активного и пассивного Еn давлений прикладываем к стене на уровне центра тяжести эпюр интенсивности давления Вес стены и фундамента ndash в центре тяжести соответствующего элемента

Плечи сил допускается брать в масштабе по чертежу или находить аналитически

Сумма расчетных вертикальных сил N1 = 1925 + 1136 + 616 = 3677 кН

Сумма моментов расчетных сил М1 = - 193 + 57 + 7713 ndash 739 - 93 = 6745 кНм

Площадь и момент сопротивления подошвы фундамента стены по формулам (44) и (45)

А = b 1 = 3 1 = 3 м2

W = = 15 м3

Тогда

рср = = = 1226 кПа

=

рmaх = 5723 кПа рmin = - 3271 кПа

23

Рис 10 Поперечное сечение стены силы действующие на нее и эпюра напряжений по подошве фундамента

Эпюры напряжений по подошве стены представлены на рис 10Сопоставим найденные напряжения с расчетным сопротивлением

рср = 1226 lt = 6314 кПа

рmах = 5723 lt = 7577 кПа

рmin = - 3271 lt 0

Из трех условий не выполнено последнее те по задней грани подошвы действуют растягивающие напряжения что не допускается

24

56 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

Расчет устойчивости против опрокидывания выполняем в соответствии с формулой (47) Удерживающие и опрокидывающие моменты вычисляем в табличной форме (табл 2)

Таблица 2

Нормативная сила

кН

Расчетная силакН

Плечо м

Момент кНм

Удерживающих сил Мz1

Опрокидывающих

силМ

Gст = 175Gф = 1033Еаг = 2678Еав = 513Еп = 185

Gст = 09 175 = 1575Gф = 09 1033 = 93Е аг = 12 2678 = 3214Еав = 12 513 = 616Еп = 1 185 = 185

161452426505

2521348

163293

7714

5593 7714

В табл 2 моменты вычислены относительно передней грани фундамента стены (точка О1 на рис 10) γf = 09- коэффициент надежности по нагрузке к весу стены

= 3559

4771= 138 gt = 073

те условие (47) не выполняетсяРасчет устойчивости стенки против сдвига по подошве фундамента

выполняется в соответствии с формулой (48) с использованием данных табл 1

Сдвигающая сила r1 = Еаг ndash Eп = 3214 ndash 185 = 3029 кНУдерживающая сила z1 = Ψ (Gcт + Gф + Еав) = 03 (1575 + 93 + 616) =

936 кНЗдесь Ψ = 03 ndash коэффициент трения кладки по грунту (табл 8 прил 2)

= = 324 gt = 082

те условие (48) не выполняется57 Проверка положения равнодействующей

25

Расчет М II и N II ведется по формуле (49) при коэффициентах надежности по нагрузке = 1 с использованием данных табл 1

Эксцентриситет

е0 = = = 168 м

05 м

336 gt = 08

те и эта проверка не выполняется

О б щ и й в ы в о д и р е к о м е н д а ц и и

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- изменить наклон и увеличить шероховатость задней грани стены- сделать стену более массивной - уменьшить активное давление заменив засыпку грунтом с большим

углом внутреннего трения и т д

6 П Р И Л О Ж Е Н И Я

26

Задание на выполнение курсовой работыlaquoРасчет подпорной стеныraquo

П о я с н е н и я к в ы б о р у з а д а н и я

Преподаватель выдает студенту шифр задания состоящий из четырех цифр

Первая цифра означает вариант размеров стены (табл 1)Вторая ndash вариант характеристик грунта засыпки (табл 2)Третья ndash вариант характеристик грунта залегающего под подошвой

фундамента (табл 3)Четвертая ndash вариант равномерно распределенной нагрузки на

поверхности засыпки (табл 4)Например студенту задан шифр 1234 Это значит что студент по

табл 1 принимает = 1 м b = 3 м и т д по табл 2 γзас = 19 φ = 29

град и тд по табл 3 грунт ndash песок крупный γзас = 198 ω = 01 и т д

по табл 4 q = 50 кПа На рис 11 приведено поперечное сечение подпорной стены с

буквенными обозначениями размеров значения которых следует брать из табл 1

Рис 11 Поперечное сечение подпорной стены

27

Исходные данные для выполнения курсовой работыТаблица 1

Размеры стены

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Ширина по верху м 1 12 14 16 08 10 12 14 14 16Ширина подошвы b м 3 4 5 55 25 35 45 55 35 45Высота Н м 6 7 8 10 5 6 7 9 7 8Глубина заложения d м 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2Наклон задней грани ε град 10 8 6 4 2 0 - 2 - 4 -6 -8

Характеристики грунта засыпкиТаблица 2

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Удельный вес γзас кНм3 18 19 20 21 22 22 21 20 18 18Угол внутреннего трения φ град 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37Угол трения грунта о заднюю грань стены

град 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наклон поверхности засыпки

град 8 6 4 2 0 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10

28

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 11: Расчёт подпорной стенки

Еа = γзас Н2 а (36)

Еаг = Еа cos (ε + δ) (37)

Еав = Еа sin (ε + δ) (38)

В случае действия равномерно распределенной пригрузки q по поверхности засыпки ее заменяют эквивалентным ей по весу слоем грунта высотой

hпр = (39)

Тогда активное давление на уровне верха стенки определится по формуле

еа1 = γзас hпр а (310)

а в уровне подошвы ndash

еа2 = γзас (hпр + Н) а (311)

Равнодействующая трапецеидальной эпюры активного давления определится по формуле

Еа = Н (312)

и будет приложена к задней поверхности стены в точке отстоящей по вертикали от подошвы на расстоянии

hо = (313)

Положение центра тяжести эпюр интенсивности давлении может быть найдено также графически

Вертикальная Еав и горизонтальная составляющая Еаг в этом случае будут также определяться по формулам (37) (38)

Величина интенсивности пассивного давления еп действующего на переднюю грань фундамента подпорной стенки высотой d определится из выражения

еп = γзас z ξп (314)

где z ndash ордината отсчитываемая от поверхности грунта основания м

11

ξп ndash коэффициент бокового давления отпора (пассивного давления ) определяемый по формуле

ξп = tq2 (450 + ) (315)

где φ- угол внутреннего трения грунта лежащего в пределах глубины заложения d

Коэффициент ξп определяется по формуле (315) при α = 0 ε = 0 и δ = 0 те упрощенно поскольку как упоминалось выше реализация отпора происходит при существенных перемещениях превышающих как правило предельные Поскольку в каждом конкретном случае величина перемещения для реализации полной величины отпора неизвестна то его величина во ndash первых определяется упрощенным способом во ndash вторых с вводом понижающего коэффициента 033

Величина

Еп = ξп (316)

Сила отпора приложена на высоте от подошвы фундамента стены

32 Графоаналитический метод (построение Понселе)

Проведем из точки А (рис7) под углом φ к горизонту линию АС предельного свободного откоса до пересечения с поверхностью грунта ВС (действительной или условной при наличии пригрузки на засыпке) Условная поверхность расположена выше действительной на величину hпр Из точки В пересечения задней грани стены с условной поверхностью грунта проведем ориентирующую прямую ВВ1 под углом φ + δ к лини АВ Из точки В1 восстановим перпендикуляр к АС до пересечения в точке В2 с полуокружностью построенной на АС на как на диаметре Радиусом АВ2 засечем положение точки D1 (АВ2 = AD1) Точку D находим проведя D1D параллельно ВВ1 Наконец радиусом D1D из центра D1 находим положение точки К Треугольник КDD1 у которого стороны DD1 и D1К равны называется треугольником Ребхана Его площадь умноженная на длину призмы обрушения равную 1 м и на удельный вес засыпки γзас равна Еа усл ndash равнодействующей активного давления грунта на стену с условной высотой Н + hпр Тогда

Еа = К D1 DD2 γзас (317)

12

Рис 7 Определение активного давления с помощью построения Понселе

Нижняя ордината эпюры интенсивности активного давления найденного графически

= (318)

Ордината той же эпюры на уровне верха стены

= (319)

Равнодействующая активного давления на стену заданной высоты Н найденная графическим путем при длине стены 1 м

= (320)

Расхождение между и Еа не должно превышать 5

13

4 РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ

41 Расчет по первой группе предельных состояний

4 1 1 Р а с ч е т п р о ч н о с т и г р у н т а о с н о в а н и я Расчет сводится к определению среднего рср максимального рmaх и

минимального рmin напряжений по подошве фундамента стены исходя из линейной зависимости распределения контактных давлений что оправдывает применение формул сопротивления материалов для центрального и внецентренного сжатия

рср = le (41)

pmaх = + le (42)

рmin = - ge 0 (43)

где N1 и М1 ndash соответственно сумма всех расчетных вертикальных сил в уровне подошвы фундамента и момент всех расчетных сил относительно оси проходящий через центр тяжести подошвы (точка О на рис 5)

W ndash момент сопротивления подошвы фундамента относительно той же оси м3

А ndash площадь подошвы фундамента м2

R ndash расчетное сопротивление грунта основания кПа определяемое по формуле (46)

γg ndash коэффициент надежности по грунту принимаемый равным 14

γс ndash коэффициент условий работы принимаемый в расчете равным 1 для рср и 12 для pmaх

Площадь подошвы стены (для случая плоской задачи)

A = b 1 (44)где b ndash ширина подошвы фундамента стены мМомент сопротивления м3

W = (45)

Расчетное сопротивление кПа

14

R = 17 R0 [1 + k1 (b ndash 2)] + k2 γ (d ndash 3) (46)

где R0 ndash условное расчетное сопротивление грунта залегающего под подошвой фундамента принимаемое по табл 5 ndash 6 прил 2

γ - расчетное значение удельного веса грунта расположенного в

пределах глубины заложения фундамента

d ndash глубина заложения фундамента мk1 k2 ndash коэффициенты принимаемые по табл 7 прил 2

4 1 2 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н к и п р о т и в о п р о к и д ы в а н и я Расчет сводится к выполнению условия

le (47)

где Мu1 ndash расчетный момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота (вокруг точки О1 на рис 5)

Мz1 ndash расчетный момент удерживающих сил относительно той же оси m ndash коэффициент условий работы принимаемый при нескальных

основаниях равным 08 γn ndash коэффициент надежности принимаемый равным 11

4 1 3 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н ы п р о т и в с д в и г а Расчет сводится к выполнению условия

le (48)

где Qr1 ndash расчетная сдвигающая сила равная сумме проекций сдвигающих сил на направлении возможного сдвига

Qz2 ndash расчетная удерживающая сила равная сумме проекций удерживающих сил на направлении возможного сдвига

m ndash коэффициент работы принимаемый равным 09 γn - коэффициент надежности принимаемый равным 11

42 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

15

le (49)

где е0 = - эксцентриситет вертикальной равнодействующей NII

относительно центра тяжести площади подошвы фундамента при моменте М II ndash относительно главной центральной оси подошвы

ρ = - радиус ядра сечения площади подошвы фундамента

Величина = 08 (при учете только постоянных нагрузок)

5 ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

51 Исходные данные и цели расчета

Размеры стеныширина поверху а = 1 мширина подошвы стены b = 3мвысота Н = 6высота фундамента d = 15 мугол 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 грани стены δ = 1 угол наклона поверхности засыпки к горизонту = + 8

Грунт под подошвой фундамента (глина)

удельный вес γ = 210

влажность = 016

удельный вес твердых частиц γs = 275

предел текучести = 033предел раскатывания = 015Нагрузка на поверхности засыпки q = 40 кПа

Ц е л и р а с ч е т а 16

Рассчитать давление грунта на подпорную стену сделать поверочные расчеты и дать заключение о соответствии ( или несоответствии) конструкции подпорной стены требованиям расчета по первой и второй группам предельных состояний

52 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены

Последовательно определяем

- удельный вес сухого грунта

γd = = = 181

- пористость

n = 1 - = 1 - = 0342

- коэффициент пористости

е = = = 0519

- показатель текучести

IL = = = 005

- число пластичности

= = 033 ndash 015 = 018

По числу пластичности (в соответствии с табл1 прил 2) грунт является глиной по показателю текучести (табл 2 прил 2) глина находится в полутвердом состоянии По табл 5 прил 2 определяем условное расчетное сопротивление полутвердой глины R0 = 500 кПа

Определяем расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента стены

R = 17 R0

[1 + k1 (b ndash 2)] + k2

γ (d ndash 3)где k1 = 004 и k2 = 20 из табл 7 прил2

R = 17 500 [1 + 004 (3 ndash 2)] + 20 18 (15 ndash 3) = 884 кПа

Здесь второе слагаемое 2 18 (15 ndash 3) принято равным нулю так как d lt 30 м

53 Определение активного и пассивного давлений

17

действующих на подпорную стену

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

= = = 222 м

Рассчитаем коэффициент активного давления

=

= = = 0169

= = 0477

Следует обратить особое внимание при вычислении и на знаки и

Найдем ординаты эпюры интенсивности активного давления- на уровне верха стены

еа1 = γзас hпр = 18 222 0477 = 1906

- на уровне подошвы

еа2 = γзас (hпр + Н) = 18(222 + 6) 0477 = 7058

Тогда активное давление

Е = = 6 = 2689 кН

Горизонтальная и вертикальная составляющие интенсивности активного давлении следующие

еаг1 = еа1 cos ( ) = 1906 cos (10+1)0 = 1871

еаг2 = еа2 cos ( ) = 7058 cos (10+1)0 = 7057

еав1 = еа1 sin ( ) = 1906 sin (10+1)0 = 364

еав2 = еа2 sin ( ) = 7058 sin (10+1)0 = 1347

Соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие активного давления

Еаг = = 6 = 2678 кН

18

Еав = = 6 = 513 кН

Интенсивность пассивного давления на отметке подошвы фундамента

Еп= γзас d tg2 (45 + )o = 18 15 tg2 (45+ = 7478

Пассивное давление действующее на переднюю грань стены

Еп = = = 561 кН

С учетом соображений высказанных в разд 3 снижаем величину

Еп = 033 561 = 185 кН

Эпюры интенсивностей активного и пассивного давлений приведены на рис 8

54 Определение активного давлении графоаналитическим способом (построение Понселе)

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

В результате построения (рис 9) получен треугольник площадью

F = = 164 м2

Активное давление действующее на стену высотой Н + hпp

19

размерность е кНм Масштаб линейный 1 hellip Масштаб давлений 1 hellip

Рис 8 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

20

Еа усл = γзас F = 18 164 = 2952 кН

Для определения доли давления приходящегося на стену высотой Н находим ординаты эпюр интенсивности активного давления найденного графически на уровне подошвы фундамента и верха подпорной стены

= = = 7182

кН

= = 7182 = 1940

Тогда активное давление найденное графически

Е = Н = 6 = 2737 кН

Расхождение с давлением найденным аналитически составляет

100 = 18

что вполне допустимо

55 Определение напряжений действующих по подошве фундамента

Рассчитываем напряжения действующие по подошве фундамента по формулам (41) ndash (43) Расчеты представляем в табличной форме (табл 1)

В табл 1 γf = 11 ndash коэффициент надежности по нагрузке к весу стеныγf = 12 ndash то же к активному давлению грунта

Таблица 1

Нормативная сила кНРасчетная сила кН Плечо

мМомент

кНм

Gст =

(6 ndash 15) 24 = 175

Gст = 11 175 = 1925

01 - 193

Gф = (15 3 - 24 =

1033

Gф = 11 1033 = 1136

005 + 57

Еаг = 2678 Еаг =12 2678 = 3214 24 + 7713Еав = 513 Еав = 12 513 = 616 115 - 739Еп = 185 Еп = 1 185 = 185 05 - 93

21

Масштаб линейный 1 hellip

Масштаб давлений 1 hellipРис 9 Построение Понселе Пример расчета

22

Моменты вычисляем относительно осей проходящих через центр тяжести подошвы фундамента (точка О на рис 10) Равнодействующие активного и пассивного Еn давлений прикладываем к стене на уровне центра тяжести эпюр интенсивности давления Вес стены и фундамента ndash в центре тяжести соответствующего элемента

Плечи сил допускается брать в масштабе по чертежу или находить аналитически

Сумма расчетных вертикальных сил N1 = 1925 + 1136 + 616 = 3677 кН

Сумма моментов расчетных сил М1 = - 193 + 57 + 7713 ndash 739 - 93 = 6745 кНм

Площадь и момент сопротивления подошвы фундамента стены по формулам (44) и (45)

А = b 1 = 3 1 = 3 м2

W = = 15 м3

Тогда

рср = = = 1226 кПа

=

рmaх = 5723 кПа рmin = - 3271 кПа

23

Рис 10 Поперечное сечение стены силы действующие на нее и эпюра напряжений по подошве фундамента

Эпюры напряжений по подошве стены представлены на рис 10Сопоставим найденные напряжения с расчетным сопротивлением

рср = 1226 lt = 6314 кПа

рmах = 5723 lt = 7577 кПа

рmin = - 3271 lt 0

Из трех условий не выполнено последнее те по задней грани подошвы действуют растягивающие напряжения что не допускается

24

56 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

Расчет устойчивости против опрокидывания выполняем в соответствии с формулой (47) Удерживающие и опрокидывающие моменты вычисляем в табличной форме (табл 2)

Таблица 2

Нормативная сила

кН

Расчетная силакН

Плечо м

Момент кНм

Удерживающих сил Мz1

Опрокидывающих

силМ

Gст = 175Gф = 1033Еаг = 2678Еав = 513Еп = 185

Gст = 09 175 = 1575Gф = 09 1033 = 93Е аг = 12 2678 = 3214Еав = 12 513 = 616Еп = 1 185 = 185

161452426505

2521348

163293

7714

5593 7714

В табл 2 моменты вычислены относительно передней грани фундамента стены (точка О1 на рис 10) γf = 09- коэффициент надежности по нагрузке к весу стены

= 3559

4771= 138 gt = 073

те условие (47) не выполняетсяРасчет устойчивости стенки против сдвига по подошве фундамента

выполняется в соответствии с формулой (48) с использованием данных табл 1

Сдвигающая сила r1 = Еаг ndash Eп = 3214 ndash 185 = 3029 кНУдерживающая сила z1 = Ψ (Gcт + Gф + Еав) = 03 (1575 + 93 + 616) =

936 кНЗдесь Ψ = 03 ndash коэффициент трения кладки по грунту (табл 8 прил 2)

= = 324 gt = 082

те условие (48) не выполняется57 Проверка положения равнодействующей

25

Расчет М II и N II ведется по формуле (49) при коэффициентах надежности по нагрузке = 1 с использованием данных табл 1

Эксцентриситет

е0 = = = 168 м

05 м

336 gt = 08

те и эта проверка не выполняется

О б щ и й в ы в о д и р е к о м е н д а ц и и

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- изменить наклон и увеличить шероховатость задней грани стены- сделать стену более массивной - уменьшить активное давление заменив засыпку грунтом с большим

углом внутреннего трения и т д

6 П Р И Л О Ж Е Н И Я

26

Задание на выполнение курсовой работыlaquoРасчет подпорной стеныraquo

П о я с н е н и я к в ы б о р у з а д а н и я

Преподаватель выдает студенту шифр задания состоящий из четырех цифр

Первая цифра означает вариант размеров стены (табл 1)Вторая ndash вариант характеристик грунта засыпки (табл 2)Третья ndash вариант характеристик грунта залегающего под подошвой

фундамента (табл 3)Четвертая ndash вариант равномерно распределенной нагрузки на

поверхности засыпки (табл 4)Например студенту задан шифр 1234 Это значит что студент по

табл 1 принимает = 1 м b = 3 м и т д по табл 2 γзас = 19 φ = 29

град и тд по табл 3 грунт ndash песок крупный γзас = 198 ω = 01 и т д

по табл 4 q = 50 кПа На рис 11 приведено поперечное сечение подпорной стены с

буквенными обозначениями размеров значения которых следует брать из табл 1

Рис 11 Поперечное сечение подпорной стены

27

Исходные данные для выполнения курсовой работыТаблица 1

Размеры стены

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Ширина по верху м 1 12 14 16 08 10 12 14 14 16Ширина подошвы b м 3 4 5 55 25 35 45 55 35 45Высота Н м 6 7 8 10 5 6 7 9 7 8Глубина заложения d м 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2Наклон задней грани ε град 10 8 6 4 2 0 - 2 - 4 -6 -8

Характеристики грунта засыпкиТаблица 2

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Удельный вес γзас кНм3 18 19 20 21 22 22 21 20 18 18Угол внутреннего трения φ град 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37Угол трения грунта о заднюю грань стены

град 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наклон поверхности засыпки

град 8 6 4 2 0 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10

28

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 12: Расчёт подпорной стенки

ξп ndash коэффициент бокового давления отпора (пассивного давления ) определяемый по формуле

ξп = tq2 (450 + ) (315)

где φ- угол внутреннего трения грунта лежащего в пределах глубины заложения d

Коэффициент ξп определяется по формуле (315) при α = 0 ε = 0 и δ = 0 те упрощенно поскольку как упоминалось выше реализация отпора происходит при существенных перемещениях превышающих как правило предельные Поскольку в каждом конкретном случае величина перемещения для реализации полной величины отпора неизвестна то его величина во ndash первых определяется упрощенным способом во ndash вторых с вводом понижающего коэффициента 033

Величина

Еп = ξп (316)

Сила отпора приложена на высоте от подошвы фундамента стены

32 Графоаналитический метод (построение Понселе)

Проведем из точки А (рис7) под углом φ к горизонту линию АС предельного свободного откоса до пересечения с поверхностью грунта ВС (действительной или условной при наличии пригрузки на засыпке) Условная поверхность расположена выше действительной на величину hпр Из точки В пересечения задней грани стены с условной поверхностью грунта проведем ориентирующую прямую ВВ1 под углом φ + δ к лини АВ Из точки В1 восстановим перпендикуляр к АС до пересечения в точке В2 с полуокружностью построенной на АС на как на диаметре Радиусом АВ2 засечем положение точки D1 (АВ2 = AD1) Точку D находим проведя D1D параллельно ВВ1 Наконец радиусом D1D из центра D1 находим положение точки К Треугольник КDD1 у которого стороны DD1 и D1К равны называется треугольником Ребхана Его площадь умноженная на длину призмы обрушения равную 1 м и на удельный вес засыпки γзас равна Еа усл ndash равнодействующей активного давления грунта на стену с условной высотой Н + hпр Тогда

Еа = К D1 DD2 γзас (317)

12

Рис 7 Определение активного давления с помощью построения Понселе

Нижняя ордината эпюры интенсивности активного давления найденного графически

= (318)

Ордината той же эпюры на уровне верха стены

= (319)

Равнодействующая активного давления на стену заданной высоты Н найденная графическим путем при длине стены 1 м

= (320)

Расхождение между и Еа не должно превышать 5

13

4 РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ

41 Расчет по первой группе предельных состояний

4 1 1 Р а с ч е т п р о ч н о с т и г р у н т а о с н о в а н и я Расчет сводится к определению среднего рср максимального рmaх и

минимального рmin напряжений по подошве фундамента стены исходя из линейной зависимости распределения контактных давлений что оправдывает применение формул сопротивления материалов для центрального и внецентренного сжатия

рср = le (41)

pmaх = + le (42)

рmin = - ge 0 (43)

где N1 и М1 ndash соответственно сумма всех расчетных вертикальных сил в уровне подошвы фундамента и момент всех расчетных сил относительно оси проходящий через центр тяжести подошвы (точка О на рис 5)

W ndash момент сопротивления подошвы фундамента относительно той же оси м3

А ndash площадь подошвы фундамента м2

R ndash расчетное сопротивление грунта основания кПа определяемое по формуле (46)

γg ndash коэффициент надежности по грунту принимаемый равным 14

γс ndash коэффициент условий работы принимаемый в расчете равным 1 для рср и 12 для pmaх

Площадь подошвы стены (для случая плоской задачи)

A = b 1 (44)где b ndash ширина подошвы фундамента стены мМомент сопротивления м3

W = (45)

Расчетное сопротивление кПа

14

R = 17 R0 [1 + k1 (b ndash 2)] + k2 γ (d ndash 3) (46)

где R0 ndash условное расчетное сопротивление грунта залегающего под подошвой фундамента принимаемое по табл 5 ndash 6 прил 2

γ - расчетное значение удельного веса грунта расположенного в

пределах глубины заложения фундамента

d ndash глубина заложения фундамента мk1 k2 ndash коэффициенты принимаемые по табл 7 прил 2

4 1 2 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н к и п р о т и в о п р о к и д ы в а н и я Расчет сводится к выполнению условия

le (47)

где Мu1 ndash расчетный момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота (вокруг точки О1 на рис 5)

Мz1 ndash расчетный момент удерживающих сил относительно той же оси m ndash коэффициент условий работы принимаемый при нескальных

основаниях равным 08 γn ndash коэффициент надежности принимаемый равным 11

4 1 3 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н ы п р о т и в с д в и г а Расчет сводится к выполнению условия

le (48)

где Qr1 ndash расчетная сдвигающая сила равная сумме проекций сдвигающих сил на направлении возможного сдвига

Qz2 ndash расчетная удерживающая сила равная сумме проекций удерживающих сил на направлении возможного сдвига

m ndash коэффициент работы принимаемый равным 09 γn - коэффициент надежности принимаемый равным 11

42 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

15

le (49)

где е0 = - эксцентриситет вертикальной равнодействующей NII

относительно центра тяжести площади подошвы фундамента при моменте М II ndash относительно главной центральной оси подошвы

ρ = - радиус ядра сечения площади подошвы фундамента

Величина = 08 (при учете только постоянных нагрузок)

5 ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

51 Исходные данные и цели расчета

Размеры стеныширина поверху а = 1 мширина подошвы стены b = 3мвысота Н = 6высота фундамента d = 15 мугол 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 грани стены δ = 1 угол наклона поверхности засыпки к горизонту = + 8

Грунт под подошвой фундамента (глина)

удельный вес γ = 210

влажность = 016

удельный вес твердых частиц γs = 275

предел текучести = 033предел раскатывания = 015Нагрузка на поверхности засыпки q = 40 кПа

Ц е л и р а с ч е т а 16

Рассчитать давление грунта на подпорную стену сделать поверочные расчеты и дать заключение о соответствии ( или несоответствии) конструкции подпорной стены требованиям расчета по первой и второй группам предельных состояний

52 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены

Последовательно определяем

- удельный вес сухого грунта

γd = = = 181

- пористость

n = 1 - = 1 - = 0342

- коэффициент пористости

е = = = 0519

- показатель текучести

IL = = = 005

- число пластичности

= = 033 ndash 015 = 018

По числу пластичности (в соответствии с табл1 прил 2) грунт является глиной по показателю текучести (табл 2 прил 2) глина находится в полутвердом состоянии По табл 5 прил 2 определяем условное расчетное сопротивление полутвердой глины R0 = 500 кПа

Определяем расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента стены

R = 17 R0

[1 + k1 (b ndash 2)] + k2

γ (d ndash 3)где k1 = 004 и k2 = 20 из табл 7 прил2

R = 17 500 [1 + 004 (3 ndash 2)] + 20 18 (15 ndash 3) = 884 кПа

Здесь второе слагаемое 2 18 (15 ndash 3) принято равным нулю так как d lt 30 м

53 Определение активного и пассивного давлений

17

действующих на подпорную стену

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

= = = 222 м

Рассчитаем коэффициент активного давления

=

= = = 0169

= = 0477

Следует обратить особое внимание при вычислении и на знаки и

Найдем ординаты эпюры интенсивности активного давления- на уровне верха стены

еа1 = γзас hпр = 18 222 0477 = 1906

- на уровне подошвы

еа2 = γзас (hпр + Н) = 18(222 + 6) 0477 = 7058

Тогда активное давление

Е = = 6 = 2689 кН

Горизонтальная и вертикальная составляющие интенсивности активного давлении следующие

еаг1 = еа1 cos ( ) = 1906 cos (10+1)0 = 1871

еаг2 = еа2 cos ( ) = 7058 cos (10+1)0 = 7057

еав1 = еа1 sin ( ) = 1906 sin (10+1)0 = 364

еав2 = еа2 sin ( ) = 7058 sin (10+1)0 = 1347

Соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие активного давления

Еаг = = 6 = 2678 кН

18

Еав = = 6 = 513 кН

Интенсивность пассивного давления на отметке подошвы фундамента

Еп= γзас d tg2 (45 + )o = 18 15 tg2 (45+ = 7478

Пассивное давление действующее на переднюю грань стены

Еп = = = 561 кН

С учетом соображений высказанных в разд 3 снижаем величину

Еп = 033 561 = 185 кН

Эпюры интенсивностей активного и пассивного давлений приведены на рис 8

54 Определение активного давлении графоаналитическим способом (построение Понселе)

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

В результате построения (рис 9) получен треугольник площадью

F = = 164 м2

Активное давление действующее на стену высотой Н + hпp

19

размерность е кНм Масштаб линейный 1 hellip Масштаб давлений 1 hellip

Рис 8 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

20

Еа усл = γзас F = 18 164 = 2952 кН

Для определения доли давления приходящегося на стену высотой Н находим ординаты эпюр интенсивности активного давления найденного графически на уровне подошвы фундамента и верха подпорной стены

= = = 7182

кН

= = 7182 = 1940

Тогда активное давление найденное графически

Е = Н = 6 = 2737 кН

Расхождение с давлением найденным аналитически составляет

100 = 18

что вполне допустимо

55 Определение напряжений действующих по подошве фундамента

Рассчитываем напряжения действующие по подошве фундамента по формулам (41) ndash (43) Расчеты представляем в табличной форме (табл 1)

В табл 1 γf = 11 ndash коэффициент надежности по нагрузке к весу стеныγf = 12 ndash то же к активному давлению грунта

Таблица 1

Нормативная сила кНРасчетная сила кН Плечо

мМомент

кНм

Gст =

(6 ndash 15) 24 = 175

Gст = 11 175 = 1925

01 - 193

Gф = (15 3 - 24 =

1033

Gф = 11 1033 = 1136

005 + 57

Еаг = 2678 Еаг =12 2678 = 3214 24 + 7713Еав = 513 Еав = 12 513 = 616 115 - 739Еп = 185 Еп = 1 185 = 185 05 - 93

21

Масштаб линейный 1 hellip

Масштаб давлений 1 hellipРис 9 Построение Понселе Пример расчета

22

Моменты вычисляем относительно осей проходящих через центр тяжести подошвы фундамента (точка О на рис 10) Равнодействующие активного и пассивного Еn давлений прикладываем к стене на уровне центра тяжести эпюр интенсивности давления Вес стены и фундамента ndash в центре тяжести соответствующего элемента

Плечи сил допускается брать в масштабе по чертежу или находить аналитически

Сумма расчетных вертикальных сил N1 = 1925 + 1136 + 616 = 3677 кН

Сумма моментов расчетных сил М1 = - 193 + 57 + 7713 ndash 739 - 93 = 6745 кНм

Площадь и момент сопротивления подошвы фундамента стены по формулам (44) и (45)

А = b 1 = 3 1 = 3 м2

W = = 15 м3

Тогда

рср = = = 1226 кПа

=

рmaх = 5723 кПа рmin = - 3271 кПа

23

Рис 10 Поперечное сечение стены силы действующие на нее и эпюра напряжений по подошве фундамента

Эпюры напряжений по подошве стены представлены на рис 10Сопоставим найденные напряжения с расчетным сопротивлением

рср = 1226 lt = 6314 кПа

рmах = 5723 lt = 7577 кПа

рmin = - 3271 lt 0

Из трех условий не выполнено последнее те по задней грани подошвы действуют растягивающие напряжения что не допускается

24

56 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

Расчет устойчивости против опрокидывания выполняем в соответствии с формулой (47) Удерживающие и опрокидывающие моменты вычисляем в табличной форме (табл 2)

Таблица 2

Нормативная сила

кН

Расчетная силакН

Плечо м

Момент кНм

Удерживающих сил Мz1

Опрокидывающих

силМ

Gст = 175Gф = 1033Еаг = 2678Еав = 513Еп = 185

Gст = 09 175 = 1575Gф = 09 1033 = 93Е аг = 12 2678 = 3214Еав = 12 513 = 616Еп = 1 185 = 185

161452426505

2521348

163293

7714

5593 7714

В табл 2 моменты вычислены относительно передней грани фундамента стены (точка О1 на рис 10) γf = 09- коэффициент надежности по нагрузке к весу стены

= 3559

4771= 138 gt = 073

те условие (47) не выполняетсяРасчет устойчивости стенки против сдвига по подошве фундамента

выполняется в соответствии с формулой (48) с использованием данных табл 1

Сдвигающая сила r1 = Еаг ndash Eп = 3214 ndash 185 = 3029 кНУдерживающая сила z1 = Ψ (Gcт + Gф + Еав) = 03 (1575 + 93 + 616) =

936 кНЗдесь Ψ = 03 ndash коэффициент трения кладки по грунту (табл 8 прил 2)

= = 324 gt = 082

те условие (48) не выполняется57 Проверка положения равнодействующей

25

Расчет М II и N II ведется по формуле (49) при коэффициентах надежности по нагрузке = 1 с использованием данных табл 1

Эксцентриситет

е0 = = = 168 м

05 м

336 gt = 08

те и эта проверка не выполняется

О б щ и й в ы в о д и р е к о м е н д а ц и и

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- изменить наклон и увеличить шероховатость задней грани стены- сделать стену более массивной - уменьшить активное давление заменив засыпку грунтом с большим

углом внутреннего трения и т д

6 П Р И Л О Ж Е Н И Я

26

Задание на выполнение курсовой работыlaquoРасчет подпорной стеныraquo

П о я с н е н и я к в ы б о р у з а д а н и я

Преподаватель выдает студенту шифр задания состоящий из четырех цифр

Первая цифра означает вариант размеров стены (табл 1)Вторая ndash вариант характеристик грунта засыпки (табл 2)Третья ndash вариант характеристик грунта залегающего под подошвой

фундамента (табл 3)Четвертая ndash вариант равномерно распределенной нагрузки на

поверхности засыпки (табл 4)Например студенту задан шифр 1234 Это значит что студент по

табл 1 принимает = 1 м b = 3 м и т д по табл 2 γзас = 19 φ = 29

град и тд по табл 3 грунт ndash песок крупный γзас = 198 ω = 01 и т д

по табл 4 q = 50 кПа На рис 11 приведено поперечное сечение подпорной стены с

буквенными обозначениями размеров значения которых следует брать из табл 1

Рис 11 Поперечное сечение подпорной стены

27

Исходные данные для выполнения курсовой работыТаблица 1

Размеры стены

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Ширина по верху м 1 12 14 16 08 10 12 14 14 16Ширина подошвы b м 3 4 5 55 25 35 45 55 35 45Высота Н м 6 7 8 10 5 6 7 9 7 8Глубина заложения d м 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2Наклон задней грани ε град 10 8 6 4 2 0 - 2 - 4 -6 -8

Характеристики грунта засыпкиТаблица 2

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Удельный вес γзас кНм3 18 19 20 21 22 22 21 20 18 18Угол внутреннего трения φ град 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37Угол трения грунта о заднюю грань стены

град 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наклон поверхности засыпки

град 8 6 4 2 0 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10

28

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 13: Расчёт подпорной стенки

Рис 7 Определение активного давления с помощью построения Понселе

Нижняя ордината эпюры интенсивности активного давления найденного графически

= (318)

Ордината той же эпюры на уровне верха стены

= (319)

Равнодействующая активного давления на стену заданной высоты Н найденная графическим путем при длине стены 1 м

= (320)

Расхождение между и Еа не должно превышать 5

13

4 РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ

41 Расчет по первой группе предельных состояний

4 1 1 Р а с ч е т п р о ч н о с т и г р у н т а о с н о в а н и я Расчет сводится к определению среднего рср максимального рmaх и

минимального рmin напряжений по подошве фундамента стены исходя из линейной зависимости распределения контактных давлений что оправдывает применение формул сопротивления материалов для центрального и внецентренного сжатия

рср = le (41)

pmaх = + le (42)

рmin = - ge 0 (43)

где N1 и М1 ndash соответственно сумма всех расчетных вертикальных сил в уровне подошвы фундамента и момент всех расчетных сил относительно оси проходящий через центр тяжести подошвы (точка О на рис 5)

W ndash момент сопротивления подошвы фундамента относительно той же оси м3

А ndash площадь подошвы фундамента м2

R ndash расчетное сопротивление грунта основания кПа определяемое по формуле (46)

γg ndash коэффициент надежности по грунту принимаемый равным 14

γс ndash коэффициент условий работы принимаемый в расчете равным 1 для рср и 12 для pmaх

Площадь подошвы стены (для случая плоской задачи)

A = b 1 (44)где b ndash ширина подошвы фундамента стены мМомент сопротивления м3

W = (45)

Расчетное сопротивление кПа

14

R = 17 R0 [1 + k1 (b ndash 2)] + k2 γ (d ndash 3) (46)

где R0 ndash условное расчетное сопротивление грунта залегающего под подошвой фундамента принимаемое по табл 5 ndash 6 прил 2

γ - расчетное значение удельного веса грунта расположенного в

пределах глубины заложения фундамента

d ndash глубина заложения фундамента мk1 k2 ndash коэффициенты принимаемые по табл 7 прил 2

4 1 2 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н к и п р о т и в о п р о к и д ы в а н и я Расчет сводится к выполнению условия

le (47)

где Мu1 ndash расчетный момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота (вокруг точки О1 на рис 5)

Мz1 ndash расчетный момент удерживающих сил относительно той же оси m ndash коэффициент условий работы принимаемый при нескальных

основаниях равным 08 γn ndash коэффициент надежности принимаемый равным 11

4 1 3 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н ы п р о т и в с д в и г а Расчет сводится к выполнению условия

le (48)

где Qr1 ndash расчетная сдвигающая сила равная сумме проекций сдвигающих сил на направлении возможного сдвига

Qz2 ndash расчетная удерживающая сила равная сумме проекций удерживающих сил на направлении возможного сдвига

m ndash коэффициент работы принимаемый равным 09 γn - коэффициент надежности принимаемый равным 11

42 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

15

le (49)

где е0 = - эксцентриситет вертикальной равнодействующей NII

относительно центра тяжести площади подошвы фундамента при моменте М II ndash относительно главной центральной оси подошвы

ρ = - радиус ядра сечения площади подошвы фундамента

Величина = 08 (при учете только постоянных нагрузок)

5 ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

51 Исходные данные и цели расчета

Размеры стеныширина поверху а = 1 мширина подошвы стены b = 3мвысота Н = 6высота фундамента d = 15 мугол 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 грани стены δ = 1 угол наклона поверхности засыпки к горизонту = + 8

Грунт под подошвой фундамента (глина)

удельный вес γ = 210

влажность = 016

удельный вес твердых частиц γs = 275

предел текучести = 033предел раскатывания = 015Нагрузка на поверхности засыпки q = 40 кПа

Ц е л и р а с ч е т а 16

Рассчитать давление грунта на подпорную стену сделать поверочные расчеты и дать заключение о соответствии ( или несоответствии) конструкции подпорной стены требованиям расчета по первой и второй группам предельных состояний

52 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены

Последовательно определяем

- удельный вес сухого грунта

γd = = = 181

- пористость

n = 1 - = 1 - = 0342

- коэффициент пористости

е = = = 0519

- показатель текучести

IL = = = 005

- число пластичности

= = 033 ndash 015 = 018

По числу пластичности (в соответствии с табл1 прил 2) грунт является глиной по показателю текучести (табл 2 прил 2) глина находится в полутвердом состоянии По табл 5 прил 2 определяем условное расчетное сопротивление полутвердой глины R0 = 500 кПа

Определяем расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента стены

R = 17 R0

[1 + k1 (b ndash 2)] + k2

γ (d ndash 3)где k1 = 004 и k2 = 20 из табл 7 прил2

R = 17 500 [1 + 004 (3 ndash 2)] + 20 18 (15 ndash 3) = 884 кПа

Здесь второе слагаемое 2 18 (15 ndash 3) принято равным нулю так как d lt 30 м

53 Определение активного и пассивного давлений

17

действующих на подпорную стену

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

= = = 222 м

Рассчитаем коэффициент активного давления

=

= = = 0169

= = 0477

Следует обратить особое внимание при вычислении и на знаки и

Найдем ординаты эпюры интенсивности активного давления- на уровне верха стены

еа1 = γзас hпр = 18 222 0477 = 1906

- на уровне подошвы

еа2 = γзас (hпр + Н) = 18(222 + 6) 0477 = 7058

Тогда активное давление

Е = = 6 = 2689 кН

Горизонтальная и вертикальная составляющие интенсивности активного давлении следующие

еаг1 = еа1 cos ( ) = 1906 cos (10+1)0 = 1871

еаг2 = еа2 cos ( ) = 7058 cos (10+1)0 = 7057

еав1 = еа1 sin ( ) = 1906 sin (10+1)0 = 364

еав2 = еа2 sin ( ) = 7058 sin (10+1)0 = 1347

Соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие активного давления

Еаг = = 6 = 2678 кН

18

Еав = = 6 = 513 кН

Интенсивность пассивного давления на отметке подошвы фундамента

Еп= γзас d tg2 (45 + )o = 18 15 tg2 (45+ = 7478

Пассивное давление действующее на переднюю грань стены

Еп = = = 561 кН

С учетом соображений высказанных в разд 3 снижаем величину

Еп = 033 561 = 185 кН

Эпюры интенсивностей активного и пассивного давлений приведены на рис 8

54 Определение активного давлении графоаналитическим способом (построение Понселе)

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

В результате построения (рис 9) получен треугольник площадью

F = = 164 м2

Активное давление действующее на стену высотой Н + hпp

19

размерность е кНм Масштаб линейный 1 hellip Масштаб давлений 1 hellip

Рис 8 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

20

Еа усл = γзас F = 18 164 = 2952 кН

Для определения доли давления приходящегося на стену высотой Н находим ординаты эпюр интенсивности активного давления найденного графически на уровне подошвы фундамента и верха подпорной стены

= = = 7182

кН

= = 7182 = 1940

Тогда активное давление найденное графически

Е = Н = 6 = 2737 кН

Расхождение с давлением найденным аналитически составляет

100 = 18

что вполне допустимо

55 Определение напряжений действующих по подошве фундамента

Рассчитываем напряжения действующие по подошве фундамента по формулам (41) ndash (43) Расчеты представляем в табличной форме (табл 1)

В табл 1 γf = 11 ndash коэффициент надежности по нагрузке к весу стеныγf = 12 ndash то же к активному давлению грунта

Таблица 1

Нормативная сила кНРасчетная сила кН Плечо

мМомент

кНм

Gст =

(6 ndash 15) 24 = 175

Gст = 11 175 = 1925

01 - 193

Gф = (15 3 - 24 =

1033

Gф = 11 1033 = 1136

005 + 57

Еаг = 2678 Еаг =12 2678 = 3214 24 + 7713Еав = 513 Еав = 12 513 = 616 115 - 739Еп = 185 Еп = 1 185 = 185 05 - 93

21

Масштаб линейный 1 hellip

Масштаб давлений 1 hellipРис 9 Построение Понселе Пример расчета

22

Моменты вычисляем относительно осей проходящих через центр тяжести подошвы фундамента (точка О на рис 10) Равнодействующие активного и пассивного Еn давлений прикладываем к стене на уровне центра тяжести эпюр интенсивности давления Вес стены и фундамента ndash в центре тяжести соответствующего элемента

Плечи сил допускается брать в масштабе по чертежу или находить аналитически

Сумма расчетных вертикальных сил N1 = 1925 + 1136 + 616 = 3677 кН

Сумма моментов расчетных сил М1 = - 193 + 57 + 7713 ndash 739 - 93 = 6745 кНм

Площадь и момент сопротивления подошвы фундамента стены по формулам (44) и (45)

А = b 1 = 3 1 = 3 м2

W = = 15 м3

Тогда

рср = = = 1226 кПа

=

рmaх = 5723 кПа рmin = - 3271 кПа

23

Рис 10 Поперечное сечение стены силы действующие на нее и эпюра напряжений по подошве фундамента

Эпюры напряжений по подошве стены представлены на рис 10Сопоставим найденные напряжения с расчетным сопротивлением

рср = 1226 lt = 6314 кПа

рmах = 5723 lt = 7577 кПа

рmin = - 3271 lt 0

Из трех условий не выполнено последнее те по задней грани подошвы действуют растягивающие напряжения что не допускается

24

56 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

Расчет устойчивости против опрокидывания выполняем в соответствии с формулой (47) Удерживающие и опрокидывающие моменты вычисляем в табличной форме (табл 2)

Таблица 2

Нормативная сила

кН

Расчетная силакН

Плечо м

Момент кНм

Удерживающих сил Мz1

Опрокидывающих

силМ

Gст = 175Gф = 1033Еаг = 2678Еав = 513Еп = 185

Gст = 09 175 = 1575Gф = 09 1033 = 93Е аг = 12 2678 = 3214Еав = 12 513 = 616Еп = 1 185 = 185

161452426505

2521348

163293

7714

5593 7714

В табл 2 моменты вычислены относительно передней грани фундамента стены (точка О1 на рис 10) γf = 09- коэффициент надежности по нагрузке к весу стены

= 3559

4771= 138 gt = 073

те условие (47) не выполняетсяРасчет устойчивости стенки против сдвига по подошве фундамента

выполняется в соответствии с формулой (48) с использованием данных табл 1

Сдвигающая сила r1 = Еаг ndash Eп = 3214 ndash 185 = 3029 кНУдерживающая сила z1 = Ψ (Gcт + Gф + Еав) = 03 (1575 + 93 + 616) =

936 кНЗдесь Ψ = 03 ndash коэффициент трения кладки по грунту (табл 8 прил 2)

= = 324 gt = 082

те условие (48) не выполняется57 Проверка положения равнодействующей

25

Расчет М II и N II ведется по формуле (49) при коэффициентах надежности по нагрузке = 1 с использованием данных табл 1

Эксцентриситет

е0 = = = 168 м

05 м

336 gt = 08

те и эта проверка не выполняется

О б щ и й в ы в о д и р е к о м е н д а ц и и

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- изменить наклон и увеличить шероховатость задней грани стены- сделать стену более массивной - уменьшить активное давление заменив засыпку грунтом с большим

углом внутреннего трения и т д

6 П Р И Л О Ж Е Н И Я

26

Задание на выполнение курсовой работыlaquoРасчет подпорной стеныraquo

П о я с н е н и я к в ы б о р у з а д а н и я

Преподаватель выдает студенту шифр задания состоящий из четырех цифр

Первая цифра означает вариант размеров стены (табл 1)Вторая ndash вариант характеристик грунта засыпки (табл 2)Третья ndash вариант характеристик грунта залегающего под подошвой

фундамента (табл 3)Четвертая ndash вариант равномерно распределенной нагрузки на

поверхности засыпки (табл 4)Например студенту задан шифр 1234 Это значит что студент по

табл 1 принимает = 1 м b = 3 м и т д по табл 2 γзас = 19 φ = 29

град и тд по табл 3 грунт ndash песок крупный γзас = 198 ω = 01 и т д

по табл 4 q = 50 кПа На рис 11 приведено поперечное сечение подпорной стены с

буквенными обозначениями размеров значения которых следует брать из табл 1

Рис 11 Поперечное сечение подпорной стены

27

Исходные данные для выполнения курсовой работыТаблица 1

Размеры стены

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Ширина по верху м 1 12 14 16 08 10 12 14 14 16Ширина подошвы b м 3 4 5 55 25 35 45 55 35 45Высота Н м 6 7 8 10 5 6 7 9 7 8Глубина заложения d м 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2Наклон задней грани ε град 10 8 6 4 2 0 - 2 - 4 -6 -8

Характеристики грунта засыпкиТаблица 2

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Удельный вес γзас кНм3 18 19 20 21 22 22 21 20 18 18Угол внутреннего трения φ град 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37Угол трения грунта о заднюю грань стены

град 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наклон поверхности засыпки

град 8 6 4 2 0 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10

28

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 14: Расчёт подпорной стенки

4 РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ

41 Расчет по первой группе предельных состояний

4 1 1 Р а с ч е т п р о ч н о с т и г р у н т а о с н о в а н и я Расчет сводится к определению среднего рср максимального рmaх и

минимального рmin напряжений по подошве фундамента стены исходя из линейной зависимости распределения контактных давлений что оправдывает применение формул сопротивления материалов для центрального и внецентренного сжатия

рср = le (41)

pmaх = + le (42)

рmin = - ge 0 (43)

где N1 и М1 ndash соответственно сумма всех расчетных вертикальных сил в уровне подошвы фундамента и момент всех расчетных сил относительно оси проходящий через центр тяжести подошвы (точка О на рис 5)

W ndash момент сопротивления подошвы фундамента относительно той же оси м3

А ndash площадь подошвы фундамента м2

R ndash расчетное сопротивление грунта основания кПа определяемое по формуле (46)

γg ndash коэффициент надежности по грунту принимаемый равным 14

γс ndash коэффициент условий работы принимаемый в расчете равным 1 для рср и 12 для pmaх

Площадь подошвы стены (для случая плоской задачи)

A = b 1 (44)где b ndash ширина подошвы фундамента стены мМомент сопротивления м3

W = (45)

Расчетное сопротивление кПа

14

R = 17 R0 [1 + k1 (b ndash 2)] + k2 γ (d ndash 3) (46)

где R0 ndash условное расчетное сопротивление грунта залегающего под подошвой фундамента принимаемое по табл 5 ndash 6 прил 2

γ - расчетное значение удельного веса грунта расположенного в

пределах глубины заложения фундамента

d ndash глубина заложения фундамента мk1 k2 ndash коэффициенты принимаемые по табл 7 прил 2

4 1 2 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н к и п р о т и в о п р о к и д ы в а н и я Расчет сводится к выполнению условия

le (47)

где Мu1 ndash расчетный момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота (вокруг точки О1 на рис 5)

Мz1 ndash расчетный момент удерживающих сил относительно той же оси m ndash коэффициент условий работы принимаемый при нескальных

основаниях равным 08 γn ndash коэффициент надежности принимаемый равным 11

4 1 3 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н ы п р о т и в с д в и г а Расчет сводится к выполнению условия

le (48)

где Qr1 ndash расчетная сдвигающая сила равная сумме проекций сдвигающих сил на направлении возможного сдвига

Qz2 ndash расчетная удерживающая сила равная сумме проекций удерживающих сил на направлении возможного сдвига

m ndash коэффициент работы принимаемый равным 09 γn - коэффициент надежности принимаемый равным 11

42 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

15

le (49)

где е0 = - эксцентриситет вертикальной равнодействующей NII

относительно центра тяжести площади подошвы фундамента при моменте М II ndash относительно главной центральной оси подошвы

ρ = - радиус ядра сечения площади подошвы фундамента

Величина = 08 (при учете только постоянных нагрузок)

5 ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

51 Исходные данные и цели расчета

Размеры стеныширина поверху а = 1 мширина подошвы стены b = 3мвысота Н = 6высота фундамента d = 15 мугол 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 грани стены δ = 1 угол наклона поверхности засыпки к горизонту = + 8

Грунт под подошвой фундамента (глина)

удельный вес γ = 210

влажность = 016

удельный вес твердых частиц γs = 275

предел текучести = 033предел раскатывания = 015Нагрузка на поверхности засыпки q = 40 кПа

Ц е л и р а с ч е т а 16

Рассчитать давление грунта на подпорную стену сделать поверочные расчеты и дать заключение о соответствии ( или несоответствии) конструкции подпорной стены требованиям расчета по первой и второй группам предельных состояний

52 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены

Последовательно определяем

- удельный вес сухого грунта

γd = = = 181

- пористость

n = 1 - = 1 - = 0342

- коэффициент пористости

е = = = 0519

- показатель текучести

IL = = = 005

- число пластичности

= = 033 ndash 015 = 018

По числу пластичности (в соответствии с табл1 прил 2) грунт является глиной по показателю текучести (табл 2 прил 2) глина находится в полутвердом состоянии По табл 5 прил 2 определяем условное расчетное сопротивление полутвердой глины R0 = 500 кПа

Определяем расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента стены

R = 17 R0

[1 + k1 (b ndash 2)] + k2

γ (d ndash 3)где k1 = 004 и k2 = 20 из табл 7 прил2

R = 17 500 [1 + 004 (3 ndash 2)] + 20 18 (15 ndash 3) = 884 кПа

Здесь второе слагаемое 2 18 (15 ndash 3) принято равным нулю так как d lt 30 м

53 Определение активного и пассивного давлений

17

действующих на подпорную стену

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

= = = 222 м

Рассчитаем коэффициент активного давления

=

= = = 0169

= = 0477

Следует обратить особое внимание при вычислении и на знаки и

Найдем ординаты эпюры интенсивности активного давления- на уровне верха стены

еа1 = γзас hпр = 18 222 0477 = 1906

- на уровне подошвы

еа2 = γзас (hпр + Н) = 18(222 + 6) 0477 = 7058

Тогда активное давление

Е = = 6 = 2689 кН

Горизонтальная и вертикальная составляющие интенсивности активного давлении следующие

еаг1 = еа1 cos ( ) = 1906 cos (10+1)0 = 1871

еаг2 = еа2 cos ( ) = 7058 cos (10+1)0 = 7057

еав1 = еа1 sin ( ) = 1906 sin (10+1)0 = 364

еав2 = еа2 sin ( ) = 7058 sin (10+1)0 = 1347

Соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие активного давления

Еаг = = 6 = 2678 кН

18

Еав = = 6 = 513 кН

Интенсивность пассивного давления на отметке подошвы фундамента

Еп= γзас d tg2 (45 + )o = 18 15 tg2 (45+ = 7478

Пассивное давление действующее на переднюю грань стены

Еп = = = 561 кН

С учетом соображений высказанных в разд 3 снижаем величину

Еп = 033 561 = 185 кН

Эпюры интенсивностей активного и пассивного давлений приведены на рис 8

54 Определение активного давлении графоаналитическим способом (построение Понселе)

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

В результате построения (рис 9) получен треугольник площадью

F = = 164 м2

Активное давление действующее на стену высотой Н + hпp

19

размерность е кНм Масштаб линейный 1 hellip Масштаб давлений 1 hellip

Рис 8 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

20

Еа усл = γзас F = 18 164 = 2952 кН

Для определения доли давления приходящегося на стену высотой Н находим ординаты эпюр интенсивности активного давления найденного графически на уровне подошвы фундамента и верха подпорной стены

= = = 7182

кН

= = 7182 = 1940

Тогда активное давление найденное графически

Е = Н = 6 = 2737 кН

Расхождение с давлением найденным аналитически составляет

100 = 18

что вполне допустимо

55 Определение напряжений действующих по подошве фундамента

Рассчитываем напряжения действующие по подошве фундамента по формулам (41) ndash (43) Расчеты представляем в табличной форме (табл 1)

В табл 1 γf = 11 ndash коэффициент надежности по нагрузке к весу стеныγf = 12 ndash то же к активному давлению грунта

Таблица 1

Нормативная сила кНРасчетная сила кН Плечо

мМомент

кНм

Gст =

(6 ndash 15) 24 = 175

Gст = 11 175 = 1925

01 - 193

Gф = (15 3 - 24 =

1033

Gф = 11 1033 = 1136

005 + 57

Еаг = 2678 Еаг =12 2678 = 3214 24 + 7713Еав = 513 Еав = 12 513 = 616 115 - 739Еп = 185 Еп = 1 185 = 185 05 - 93

21

Масштаб линейный 1 hellip

Масштаб давлений 1 hellipРис 9 Построение Понселе Пример расчета

22

Моменты вычисляем относительно осей проходящих через центр тяжести подошвы фундамента (точка О на рис 10) Равнодействующие активного и пассивного Еn давлений прикладываем к стене на уровне центра тяжести эпюр интенсивности давления Вес стены и фундамента ndash в центре тяжести соответствующего элемента

Плечи сил допускается брать в масштабе по чертежу или находить аналитически

Сумма расчетных вертикальных сил N1 = 1925 + 1136 + 616 = 3677 кН

Сумма моментов расчетных сил М1 = - 193 + 57 + 7713 ndash 739 - 93 = 6745 кНм

Площадь и момент сопротивления подошвы фундамента стены по формулам (44) и (45)

А = b 1 = 3 1 = 3 м2

W = = 15 м3

Тогда

рср = = = 1226 кПа

=

рmaх = 5723 кПа рmin = - 3271 кПа

23

Рис 10 Поперечное сечение стены силы действующие на нее и эпюра напряжений по подошве фундамента

Эпюры напряжений по подошве стены представлены на рис 10Сопоставим найденные напряжения с расчетным сопротивлением

рср = 1226 lt = 6314 кПа

рmах = 5723 lt = 7577 кПа

рmin = - 3271 lt 0

Из трех условий не выполнено последнее те по задней грани подошвы действуют растягивающие напряжения что не допускается

24

56 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

Расчет устойчивости против опрокидывания выполняем в соответствии с формулой (47) Удерживающие и опрокидывающие моменты вычисляем в табличной форме (табл 2)

Таблица 2

Нормативная сила

кН

Расчетная силакН

Плечо м

Момент кНм

Удерживающих сил Мz1

Опрокидывающих

силМ

Gст = 175Gф = 1033Еаг = 2678Еав = 513Еп = 185

Gст = 09 175 = 1575Gф = 09 1033 = 93Е аг = 12 2678 = 3214Еав = 12 513 = 616Еп = 1 185 = 185

161452426505

2521348

163293

7714

5593 7714

В табл 2 моменты вычислены относительно передней грани фундамента стены (точка О1 на рис 10) γf = 09- коэффициент надежности по нагрузке к весу стены

= 3559

4771= 138 gt = 073

те условие (47) не выполняетсяРасчет устойчивости стенки против сдвига по подошве фундамента

выполняется в соответствии с формулой (48) с использованием данных табл 1

Сдвигающая сила r1 = Еаг ndash Eп = 3214 ndash 185 = 3029 кНУдерживающая сила z1 = Ψ (Gcт + Gф + Еав) = 03 (1575 + 93 + 616) =

936 кНЗдесь Ψ = 03 ndash коэффициент трения кладки по грунту (табл 8 прил 2)

= = 324 gt = 082

те условие (48) не выполняется57 Проверка положения равнодействующей

25

Расчет М II и N II ведется по формуле (49) при коэффициентах надежности по нагрузке = 1 с использованием данных табл 1

Эксцентриситет

е0 = = = 168 м

05 м

336 gt = 08

те и эта проверка не выполняется

О б щ и й в ы в о д и р е к о м е н д а ц и и

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- изменить наклон и увеличить шероховатость задней грани стены- сделать стену более массивной - уменьшить активное давление заменив засыпку грунтом с большим

углом внутреннего трения и т д

6 П Р И Л О Ж Е Н И Я

26

Задание на выполнение курсовой работыlaquoРасчет подпорной стеныraquo

П о я с н е н и я к в ы б о р у з а д а н и я

Преподаватель выдает студенту шифр задания состоящий из четырех цифр

Первая цифра означает вариант размеров стены (табл 1)Вторая ndash вариант характеристик грунта засыпки (табл 2)Третья ndash вариант характеристик грунта залегающего под подошвой

фундамента (табл 3)Четвертая ndash вариант равномерно распределенной нагрузки на

поверхности засыпки (табл 4)Например студенту задан шифр 1234 Это значит что студент по

табл 1 принимает = 1 м b = 3 м и т д по табл 2 γзас = 19 φ = 29

град и тд по табл 3 грунт ndash песок крупный γзас = 198 ω = 01 и т д

по табл 4 q = 50 кПа На рис 11 приведено поперечное сечение подпорной стены с

буквенными обозначениями размеров значения которых следует брать из табл 1

Рис 11 Поперечное сечение подпорной стены

27

Исходные данные для выполнения курсовой работыТаблица 1

Размеры стены

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Ширина по верху м 1 12 14 16 08 10 12 14 14 16Ширина подошвы b м 3 4 5 55 25 35 45 55 35 45Высота Н м 6 7 8 10 5 6 7 9 7 8Глубина заложения d м 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2Наклон задней грани ε град 10 8 6 4 2 0 - 2 - 4 -6 -8

Характеристики грунта засыпкиТаблица 2

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Удельный вес γзас кНм3 18 19 20 21 22 22 21 20 18 18Угол внутреннего трения φ град 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37Угол трения грунта о заднюю грань стены

град 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наклон поверхности засыпки

град 8 6 4 2 0 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10

28

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 15: Расчёт подпорной стенки

R = 17 R0 [1 + k1 (b ndash 2)] + k2 γ (d ndash 3) (46)

где R0 ndash условное расчетное сопротивление грунта залегающего под подошвой фундамента принимаемое по табл 5 ndash 6 прил 2

γ - расчетное значение удельного веса грунта расположенного в

пределах глубины заложения фундамента

d ndash глубина заложения фундамента мk1 k2 ndash коэффициенты принимаемые по табл 7 прил 2

4 1 2 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н к и п р о т и в о п р о к и д ы в а н и я Расчет сводится к выполнению условия

le (47)

где Мu1 ndash расчетный момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота (вокруг точки О1 на рис 5)

Мz1 ndash расчетный момент удерживающих сил относительно той же оси m ndash коэффициент условий работы принимаемый при нескальных

основаниях равным 08 γn ndash коэффициент надежности принимаемый равным 11

4 1 3 Р а с ч е т у с т о й ч и в о с т и с т е н ы п р о т и в с д в и г а Расчет сводится к выполнению условия

le (48)

где Qr1 ndash расчетная сдвигающая сила равная сумме проекций сдвигающих сил на направлении возможного сдвига

Qz2 ndash расчетная удерживающая сила равная сумме проекций удерживающих сил на направлении возможного сдвига

m ndash коэффициент работы принимаемый равным 09 γn - коэффициент надежности принимаемый равным 11

42 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

15

le (49)

где е0 = - эксцентриситет вертикальной равнодействующей NII

относительно центра тяжести площади подошвы фундамента при моменте М II ndash относительно главной центральной оси подошвы

ρ = - радиус ядра сечения площади подошвы фундамента

Величина = 08 (при учете только постоянных нагрузок)

5 ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

51 Исходные данные и цели расчета

Размеры стеныширина поверху а = 1 мширина подошвы стены b = 3мвысота Н = 6высота фундамента d = 15 мугол 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 грани стены δ = 1 угол наклона поверхности засыпки к горизонту = + 8

Грунт под подошвой фундамента (глина)

удельный вес γ = 210

влажность = 016

удельный вес твердых частиц γs = 275

предел текучести = 033предел раскатывания = 015Нагрузка на поверхности засыпки q = 40 кПа

Ц е л и р а с ч е т а 16

Рассчитать давление грунта на подпорную стену сделать поверочные расчеты и дать заключение о соответствии ( или несоответствии) конструкции подпорной стены требованиям расчета по первой и второй группам предельных состояний

52 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены

Последовательно определяем

- удельный вес сухого грунта

γd = = = 181

- пористость

n = 1 - = 1 - = 0342

- коэффициент пористости

е = = = 0519

- показатель текучести

IL = = = 005

- число пластичности

= = 033 ndash 015 = 018

По числу пластичности (в соответствии с табл1 прил 2) грунт является глиной по показателю текучести (табл 2 прил 2) глина находится в полутвердом состоянии По табл 5 прил 2 определяем условное расчетное сопротивление полутвердой глины R0 = 500 кПа

Определяем расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента стены

R = 17 R0

[1 + k1 (b ndash 2)] + k2

γ (d ndash 3)где k1 = 004 и k2 = 20 из табл 7 прил2

R = 17 500 [1 + 004 (3 ndash 2)] + 20 18 (15 ndash 3) = 884 кПа

Здесь второе слагаемое 2 18 (15 ndash 3) принято равным нулю так как d lt 30 м

53 Определение активного и пассивного давлений

17

действующих на подпорную стену

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

= = = 222 м

Рассчитаем коэффициент активного давления

=

= = = 0169

= = 0477

Следует обратить особое внимание при вычислении и на знаки и

Найдем ординаты эпюры интенсивности активного давления- на уровне верха стены

еа1 = γзас hпр = 18 222 0477 = 1906

- на уровне подошвы

еа2 = γзас (hпр + Н) = 18(222 + 6) 0477 = 7058

Тогда активное давление

Е = = 6 = 2689 кН

Горизонтальная и вертикальная составляющие интенсивности активного давлении следующие

еаг1 = еа1 cos ( ) = 1906 cos (10+1)0 = 1871

еаг2 = еа2 cos ( ) = 7058 cos (10+1)0 = 7057

еав1 = еа1 sin ( ) = 1906 sin (10+1)0 = 364

еав2 = еа2 sin ( ) = 7058 sin (10+1)0 = 1347

Соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие активного давления

Еаг = = 6 = 2678 кН

18

Еав = = 6 = 513 кН

Интенсивность пассивного давления на отметке подошвы фундамента

Еп= γзас d tg2 (45 + )o = 18 15 tg2 (45+ = 7478

Пассивное давление действующее на переднюю грань стены

Еп = = = 561 кН

С учетом соображений высказанных в разд 3 снижаем величину

Еп = 033 561 = 185 кН

Эпюры интенсивностей активного и пассивного давлений приведены на рис 8

54 Определение активного давлении графоаналитическим способом (построение Понселе)

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

В результате построения (рис 9) получен треугольник площадью

F = = 164 м2

Активное давление действующее на стену высотой Н + hпp

19

размерность е кНм Масштаб линейный 1 hellip Масштаб давлений 1 hellip

Рис 8 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

20

Еа усл = γзас F = 18 164 = 2952 кН

Для определения доли давления приходящегося на стену высотой Н находим ординаты эпюр интенсивности активного давления найденного графически на уровне подошвы фундамента и верха подпорной стены

= = = 7182

кН

= = 7182 = 1940

Тогда активное давление найденное графически

Е = Н = 6 = 2737 кН

Расхождение с давлением найденным аналитически составляет

100 = 18

что вполне допустимо

55 Определение напряжений действующих по подошве фундамента

Рассчитываем напряжения действующие по подошве фундамента по формулам (41) ndash (43) Расчеты представляем в табличной форме (табл 1)

В табл 1 γf = 11 ndash коэффициент надежности по нагрузке к весу стеныγf = 12 ndash то же к активному давлению грунта

Таблица 1

Нормативная сила кНРасчетная сила кН Плечо

мМомент

кНм

Gст =

(6 ndash 15) 24 = 175

Gст = 11 175 = 1925

01 - 193

Gф = (15 3 - 24 =

1033

Gф = 11 1033 = 1136

005 + 57

Еаг = 2678 Еаг =12 2678 = 3214 24 + 7713Еав = 513 Еав = 12 513 = 616 115 - 739Еп = 185 Еп = 1 185 = 185 05 - 93

21

Масштаб линейный 1 hellip

Масштаб давлений 1 hellipРис 9 Построение Понселе Пример расчета

22

Моменты вычисляем относительно осей проходящих через центр тяжести подошвы фундамента (точка О на рис 10) Равнодействующие активного и пассивного Еn давлений прикладываем к стене на уровне центра тяжести эпюр интенсивности давления Вес стены и фундамента ndash в центре тяжести соответствующего элемента

Плечи сил допускается брать в масштабе по чертежу или находить аналитически

Сумма расчетных вертикальных сил N1 = 1925 + 1136 + 616 = 3677 кН

Сумма моментов расчетных сил М1 = - 193 + 57 + 7713 ndash 739 - 93 = 6745 кНм

Площадь и момент сопротивления подошвы фундамента стены по формулам (44) и (45)

А = b 1 = 3 1 = 3 м2

W = = 15 м3

Тогда

рср = = = 1226 кПа

=

рmaх = 5723 кПа рmin = - 3271 кПа

23

Рис 10 Поперечное сечение стены силы действующие на нее и эпюра напряжений по подошве фундамента

Эпюры напряжений по подошве стены представлены на рис 10Сопоставим найденные напряжения с расчетным сопротивлением

рср = 1226 lt = 6314 кПа

рmах = 5723 lt = 7577 кПа

рmin = - 3271 lt 0

Из трех условий не выполнено последнее те по задней грани подошвы действуют растягивающие напряжения что не допускается

24

56 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

Расчет устойчивости против опрокидывания выполняем в соответствии с формулой (47) Удерживающие и опрокидывающие моменты вычисляем в табличной форме (табл 2)

Таблица 2

Нормативная сила

кН

Расчетная силакН

Плечо м

Момент кНм

Удерживающих сил Мz1

Опрокидывающих

силМ

Gст = 175Gф = 1033Еаг = 2678Еав = 513Еп = 185

Gст = 09 175 = 1575Gф = 09 1033 = 93Е аг = 12 2678 = 3214Еав = 12 513 = 616Еп = 1 185 = 185

161452426505

2521348

163293

7714

5593 7714

В табл 2 моменты вычислены относительно передней грани фундамента стены (точка О1 на рис 10) γf = 09- коэффициент надежности по нагрузке к весу стены

= 3559

4771= 138 gt = 073

те условие (47) не выполняетсяРасчет устойчивости стенки против сдвига по подошве фундамента

выполняется в соответствии с формулой (48) с использованием данных табл 1

Сдвигающая сила r1 = Еаг ndash Eп = 3214 ndash 185 = 3029 кНУдерживающая сила z1 = Ψ (Gcт + Gф + Еав) = 03 (1575 + 93 + 616) =

936 кНЗдесь Ψ = 03 ndash коэффициент трения кладки по грунту (табл 8 прил 2)

= = 324 gt = 082

те условие (48) не выполняется57 Проверка положения равнодействующей

25

Расчет М II и N II ведется по формуле (49) при коэффициентах надежности по нагрузке = 1 с использованием данных табл 1

Эксцентриситет

е0 = = = 168 м

05 м

336 gt = 08

те и эта проверка не выполняется

О б щ и й в ы в о д и р е к о м е н д а ц и и

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- изменить наклон и увеличить шероховатость задней грани стены- сделать стену более массивной - уменьшить активное давление заменив засыпку грунтом с большим

углом внутреннего трения и т д

6 П Р И Л О Ж Е Н И Я

26

Задание на выполнение курсовой работыlaquoРасчет подпорной стеныraquo

П о я с н е н и я к в ы б о р у з а д а н и я

Преподаватель выдает студенту шифр задания состоящий из четырех цифр

Первая цифра означает вариант размеров стены (табл 1)Вторая ndash вариант характеристик грунта засыпки (табл 2)Третья ndash вариант характеристик грунта залегающего под подошвой

фундамента (табл 3)Четвертая ndash вариант равномерно распределенной нагрузки на

поверхности засыпки (табл 4)Например студенту задан шифр 1234 Это значит что студент по

табл 1 принимает = 1 м b = 3 м и т д по табл 2 γзас = 19 φ = 29

град и тд по табл 3 грунт ndash песок крупный γзас = 198 ω = 01 и т д

по табл 4 q = 50 кПа На рис 11 приведено поперечное сечение подпорной стены с

буквенными обозначениями размеров значения которых следует брать из табл 1

Рис 11 Поперечное сечение подпорной стены

27

Исходные данные для выполнения курсовой работыТаблица 1

Размеры стены

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Ширина по верху м 1 12 14 16 08 10 12 14 14 16Ширина подошвы b м 3 4 5 55 25 35 45 55 35 45Высота Н м 6 7 8 10 5 6 7 9 7 8Глубина заложения d м 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2Наклон задней грани ε град 10 8 6 4 2 0 - 2 - 4 -6 -8

Характеристики грунта засыпкиТаблица 2

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Удельный вес γзас кНм3 18 19 20 21 22 22 21 20 18 18Угол внутреннего трения φ град 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37Угол трения грунта о заднюю грань стены

град 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наклон поверхности засыпки

град 8 6 4 2 0 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10

28

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 16: Расчёт подпорной стенки

le (49)

где е0 = - эксцентриситет вертикальной равнодействующей NII

относительно центра тяжести площади подошвы фундамента при моменте М II ndash относительно главной центральной оси подошвы

ρ = - радиус ядра сечения площади подошвы фундамента

Величина = 08 (при учете только постоянных нагрузок)

5 ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

51 Исходные данные и цели расчета

Размеры стеныширина поверху а = 1 мширина подошвы стены b = 3мвысота Н = 6высота фундамента d = 15 мугол 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 грани стены δ = 1 угол наклона поверхности засыпки к горизонту = + 8

Грунт под подошвой фундамента (глина)

удельный вес γ = 210

влажность = 016

удельный вес твердых частиц γs = 275

предел текучести = 033предел раскатывания = 015Нагрузка на поверхности засыпки q = 40 кПа

Ц е л и р а с ч е т а 16

Рассчитать давление грунта на подпорную стену сделать поверочные расчеты и дать заключение о соответствии ( или несоответствии) конструкции подпорной стены требованиям расчета по первой и второй группам предельных состояний

52 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены

Последовательно определяем

- удельный вес сухого грунта

γd = = = 181

- пористость

n = 1 - = 1 - = 0342

- коэффициент пористости

е = = = 0519

- показатель текучести

IL = = = 005

- число пластичности

= = 033 ndash 015 = 018

По числу пластичности (в соответствии с табл1 прил 2) грунт является глиной по показателю текучести (табл 2 прил 2) глина находится в полутвердом состоянии По табл 5 прил 2 определяем условное расчетное сопротивление полутвердой глины R0 = 500 кПа

Определяем расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента стены

R = 17 R0

[1 + k1 (b ndash 2)] + k2

γ (d ndash 3)где k1 = 004 и k2 = 20 из табл 7 прил2

R = 17 500 [1 + 004 (3 ndash 2)] + 20 18 (15 ndash 3) = 884 кПа

Здесь второе слагаемое 2 18 (15 ndash 3) принято равным нулю так как d lt 30 м

53 Определение активного и пассивного давлений

17

действующих на подпорную стену

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

= = = 222 м

Рассчитаем коэффициент активного давления

=

= = = 0169

= = 0477

Следует обратить особое внимание при вычислении и на знаки и

Найдем ординаты эпюры интенсивности активного давления- на уровне верха стены

еа1 = γзас hпр = 18 222 0477 = 1906

- на уровне подошвы

еа2 = γзас (hпр + Н) = 18(222 + 6) 0477 = 7058

Тогда активное давление

Е = = 6 = 2689 кН

Горизонтальная и вертикальная составляющие интенсивности активного давлении следующие

еаг1 = еа1 cos ( ) = 1906 cos (10+1)0 = 1871

еаг2 = еа2 cos ( ) = 7058 cos (10+1)0 = 7057

еав1 = еа1 sin ( ) = 1906 sin (10+1)0 = 364

еав2 = еа2 sin ( ) = 7058 sin (10+1)0 = 1347

Соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие активного давления

Еаг = = 6 = 2678 кН

18

Еав = = 6 = 513 кН

Интенсивность пассивного давления на отметке подошвы фундамента

Еп= γзас d tg2 (45 + )o = 18 15 tg2 (45+ = 7478

Пассивное давление действующее на переднюю грань стены

Еп = = = 561 кН

С учетом соображений высказанных в разд 3 снижаем величину

Еп = 033 561 = 185 кН

Эпюры интенсивностей активного и пассивного давлений приведены на рис 8

54 Определение активного давлении графоаналитическим способом (построение Понселе)

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

В результате построения (рис 9) получен треугольник площадью

F = = 164 м2

Активное давление действующее на стену высотой Н + hпp

19

размерность е кНм Масштаб линейный 1 hellip Масштаб давлений 1 hellip

Рис 8 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

20

Еа усл = γзас F = 18 164 = 2952 кН

Для определения доли давления приходящегося на стену высотой Н находим ординаты эпюр интенсивности активного давления найденного графически на уровне подошвы фундамента и верха подпорной стены

= = = 7182

кН

= = 7182 = 1940

Тогда активное давление найденное графически

Е = Н = 6 = 2737 кН

Расхождение с давлением найденным аналитически составляет

100 = 18

что вполне допустимо

55 Определение напряжений действующих по подошве фундамента

Рассчитываем напряжения действующие по подошве фундамента по формулам (41) ndash (43) Расчеты представляем в табличной форме (табл 1)

В табл 1 γf = 11 ndash коэффициент надежности по нагрузке к весу стеныγf = 12 ndash то же к активному давлению грунта

Таблица 1

Нормативная сила кНРасчетная сила кН Плечо

мМомент

кНм

Gст =

(6 ndash 15) 24 = 175

Gст = 11 175 = 1925

01 - 193

Gф = (15 3 - 24 =

1033

Gф = 11 1033 = 1136

005 + 57

Еаг = 2678 Еаг =12 2678 = 3214 24 + 7713Еав = 513 Еав = 12 513 = 616 115 - 739Еп = 185 Еп = 1 185 = 185 05 - 93

21

Масштаб линейный 1 hellip

Масштаб давлений 1 hellipРис 9 Построение Понселе Пример расчета

22

Моменты вычисляем относительно осей проходящих через центр тяжести подошвы фундамента (точка О на рис 10) Равнодействующие активного и пассивного Еn давлений прикладываем к стене на уровне центра тяжести эпюр интенсивности давления Вес стены и фундамента ndash в центре тяжести соответствующего элемента

Плечи сил допускается брать в масштабе по чертежу или находить аналитически

Сумма расчетных вертикальных сил N1 = 1925 + 1136 + 616 = 3677 кН

Сумма моментов расчетных сил М1 = - 193 + 57 + 7713 ndash 739 - 93 = 6745 кНм

Площадь и момент сопротивления подошвы фундамента стены по формулам (44) и (45)

А = b 1 = 3 1 = 3 м2

W = = 15 м3

Тогда

рср = = = 1226 кПа

=

рmaх = 5723 кПа рmin = - 3271 кПа

23

Рис 10 Поперечное сечение стены силы действующие на нее и эпюра напряжений по подошве фундамента

Эпюры напряжений по подошве стены представлены на рис 10Сопоставим найденные напряжения с расчетным сопротивлением

рср = 1226 lt = 6314 кПа

рmах = 5723 lt = 7577 кПа

рmin = - 3271 lt 0

Из трех условий не выполнено последнее те по задней грани подошвы действуют растягивающие напряжения что не допускается

24

56 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

Расчет устойчивости против опрокидывания выполняем в соответствии с формулой (47) Удерживающие и опрокидывающие моменты вычисляем в табличной форме (табл 2)

Таблица 2

Нормативная сила

кН

Расчетная силакН

Плечо м

Момент кНм

Удерживающих сил Мz1

Опрокидывающих

силМ

Gст = 175Gф = 1033Еаг = 2678Еав = 513Еп = 185

Gст = 09 175 = 1575Gф = 09 1033 = 93Е аг = 12 2678 = 3214Еав = 12 513 = 616Еп = 1 185 = 185

161452426505

2521348

163293

7714

5593 7714

В табл 2 моменты вычислены относительно передней грани фундамента стены (точка О1 на рис 10) γf = 09- коэффициент надежности по нагрузке к весу стены

= 3559

4771= 138 gt = 073

те условие (47) не выполняетсяРасчет устойчивости стенки против сдвига по подошве фундамента

выполняется в соответствии с формулой (48) с использованием данных табл 1

Сдвигающая сила r1 = Еаг ndash Eп = 3214 ndash 185 = 3029 кНУдерживающая сила z1 = Ψ (Gcт + Gф + Еав) = 03 (1575 + 93 + 616) =

936 кНЗдесь Ψ = 03 ndash коэффициент трения кладки по грунту (табл 8 прил 2)

= = 324 gt = 082

те условие (48) не выполняется57 Проверка положения равнодействующей

25

Расчет М II и N II ведется по формуле (49) при коэффициентах надежности по нагрузке = 1 с использованием данных табл 1

Эксцентриситет

е0 = = = 168 м

05 м

336 gt = 08

те и эта проверка не выполняется

О б щ и й в ы в о д и р е к о м е н д а ц и и

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- изменить наклон и увеличить шероховатость задней грани стены- сделать стену более массивной - уменьшить активное давление заменив засыпку грунтом с большим

углом внутреннего трения и т д

6 П Р И Л О Ж Е Н И Я

26

Задание на выполнение курсовой работыlaquoРасчет подпорной стеныraquo

П о я с н е н и я к в ы б о р у з а д а н и я

Преподаватель выдает студенту шифр задания состоящий из четырех цифр

Первая цифра означает вариант размеров стены (табл 1)Вторая ndash вариант характеристик грунта засыпки (табл 2)Третья ndash вариант характеристик грунта залегающего под подошвой

фундамента (табл 3)Четвертая ndash вариант равномерно распределенной нагрузки на

поверхности засыпки (табл 4)Например студенту задан шифр 1234 Это значит что студент по

табл 1 принимает = 1 м b = 3 м и т д по табл 2 γзас = 19 φ = 29

град и тд по табл 3 грунт ndash песок крупный γзас = 198 ω = 01 и т д

по табл 4 q = 50 кПа На рис 11 приведено поперечное сечение подпорной стены с

буквенными обозначениями размеров значения которых следует брать из табл 1

Рис 11 Поперечное сечение подпорной стены

27

Исходные данные для выполнения курсовой работыТаблица 1

Размеры стены

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Ширина по верху м 1 12 14 16 08 10 12 14 14 16Ширина подошвы b м 3 4 5 55 25 35 45 55 35 45Высота Н м 6 7 8 10 5 6 7 9 7 8Глубина заложения d м 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2Наклон задней грани ε град 10 8 6 4 2 0 - 2 - 4 -6 -8

Характеристики грунта засыпкиТаблица 2

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Удельный вес γзас кНм3 18 19 20 21 22 22 21 20 18 18Угол внутреннего трения φ град 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37Угол трения грунта о заднюю грань стены

град 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наклон поверхности засыпки

град 8 6 4 2 0 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10

28

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 17: Расчёт подпорной стенки

Рассчитать давление грунта на подпорную стену сделать поверочные расчеты и дать заключение о соответствии ( или несоответствии) конструкции подпорной стены требованиям расчета по первой и второй группам предельных состояний

52 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены

Последовательно определяем

- удельный вес сухого грунта

γd = = = 181

- пористость

n = 1 - = 1 - = 0342

- коэффициент пористости

е = = = 0519

- показатель текучести

IL = = = 005

- число пластичности

= = 033 ndash 015 = 018

По числу пластичности (в соответствии с табл1 прил 2) грунт является глиной по показателю текучести (табл 2 прил 2) глина находится в полутвердом состоянии По табл 5 прил 2 определяем условное расчетное сопротивление полутвердой глины R0 = 500 кПа

Определяем расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента стены

R = 17 R0

[1 + k1 (b ndash 2)] + k2

γ (d ndash 3)где k1 = 004 и k2 = 20 из табл 7 прил2

R = 17 500 [1 + 004 (3 ndash 2)] + 20 18 (15 ndash 3) = 884 кПа

Здесь второе слагаемое 2 18 (15 ndash 3) принято равным нулю так как d lt 30 м

53 Определение активного и пассивного давлений

17

действующих на подпорную стену

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

= = = 222 м

Рассчитаем коэффициент активного давления

=

= = = 0169

= = 0477

Следует обратить особое внимание при вычислении и на знаки и

Найдем ординаты эпюры интенсивности активного давления- на уровне верха стены

еа1 = γзас hпр = 18 222 0477 = 1906

- на уровне подошвы

еа2 = γзас (hпр + Н) = 18(222 + 6) 0477 = 7058

Тогда активное давление

Е = = 6 = 2689 кН

Горизонтальная и вертикальная составляющие интенсивности активного давлении следующие

еаг1 = еа1 cos ( ) = 1906 cos (10+1)0 = 1871

еаг2 = еа2 cos ( ) = 7058 cos (10+1)0 = 7057

еав1 = еа1 sin ( ) = 1906 sin (10+1)0 = 364

еав2 = еа2 sin ( ) = 7058 sin (10+1)0 = 1347

Соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие активного давления

Еаг = = 6 = 2678 кН

18

Еав = = 6 = 513 кН

Интенсивность пассивного давления на отметке подошвы фундамента

Еп= γзас d tg2 (45 + )o = 18 15 tg2 (45+ = 7478

Пассивное давление действующее на переднюю грань стены

Еп = = = 561 кН

С учетом соображений высказанных в разд 3 снижаем величину

Еп = 033 561 = 185 кН

Эпюры интенсивностей активного и пассивного давлений приведены на рис 8

54 Определение активного давлении графоаналитическим способом (построение Понселе)

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

В результате построения (рис 9) получен треугольник площадью

F = = 164 м2

Активное давление действующее на стену высотой Н + hпp

19

размерность е кНм Масштаб линейный 1 hellip Масштаб давлений 1 hellip

Рис 8 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

20

Еа усл = γзас F = 18 164 = 2952 кН

Для определения доли давления приходящегося на стену высотой Н находим ординаты эпюр интенсивности активного давления найденного графически на уровне подошвы фундамента и верха подпорной стены

= = = 7182

кН

= = 7182 = 1940

Тогда активное давление найденное графически

Е = Н = 6 = 2737 кН

Расхождение с давлением найденным аналитически составляет

100 = 18

что вполне допустимо

55 Определение напряжений действующих по подошве фундамента

Рассчитываем напряжения действующие по подошве фундамента по формулам (41) ndash (43) Расчеты представляем в табличной форме (табл 1)

В табл 1 γf = 11 ndash коэффициент надежности по нагрузке к весу стеныγf = 12 ndash то же к активному давлению грунта

Таблица 1

Нормативная сила кНРасчетная сила кН Плечо

мМомент

кНм

Gст =

(6 ndash 15) 24 = 175

Gст = 11 175 = 1925

01 - 193

Gф = (15 3 - 24 =

1033

Gф = 11 1033 = 1136

005 + 57

Еаг = 2678 Еаг =12 2678 = 3214 24 + 7713Еав = 513 Еав = 12 513 = 616 115 - 739Еп = 185 Еп = 1 185 = 185 05 - 93

21

Масштаб линейный 1 hellip

Масштаб давлений 1 hellipРис 9 Построение Понселе Пример расчета

22

Моменты вычисляем относительно осей проходящих через центр тяжести подошвы фундамента (точка О на рис 10) Равнодействующие активного и пассивного Еn давлений прикладываем к стене на уровне центра тяжести эпюр интенсивности давления Вес стены и фундамента ndash в центре тяжести соответствующего элемента

Плечи сил допускается брать в масштабе по чертежу или находить аналитически

Сумма расчетных вертикальных сил N1 = 1925 + 1136 + 616 = 3677 кН

Сумма моментов расчетных сил М1 = - 193 + 57 + 7713 ndash 739 - 93 = 6745 кНм

Площадь и момент сопротивления подошвы фундамента стены по формулам (44) и (45)

А = b 1 = 3 1 = 3 м2

W = = 15 м3

Тогда

рср = = = 1226 кПа

=

рmaх = 5723 кПа рmin = - 3271 кПа

23

Рис 10 Поперечное сечение стены силы действующие на нее и эпюра напряжений по подошве фундамента

Эпюры напряжений по подошве стены представлены на рис 10Сопоставим найденные напряжения с расчетным сопротивлением

рср = 1226 lt = 6314 кПа

рmах = 5723 lt = 7577 кПа

рmin = - 3271 lt 0

Из трех условий не выполнено последнее те по задней грани подошвы действуют растягивающие напряжения что не допускается

24

56 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

Расчет устойчивости против опрокидывания выполняем в соответствии с формулой (47) Удерживающие и опрокидывающие моменты вычисляем в табличной форме (табл 2)

Таблица 2

Нормативная сила

кН

Расчетная силакН

Плечо м

Момент кНм

Удерживающих сил Мz1

Опрокидывающих

силМ

Gст = 175Gф = 1033Еаг = 2678Еав = 513Еп = 185

Gст = 09 175 = 1575Gф = 09 1033 = 93Е аг = 12 2678 = 3214Еав = 12 513 = 616Еп = 1 185 = 185

161452426505

2521348

163293

7714

5593 7714

В табл 2 моменты вычислены относительно передней грани фундамента стены (точка О1 на рис 10) γf = 09- коэффициент надежности по нагрузке к весу стены

= 3559

4771= 138 gt = 073

те условие (47) не выполняетсяРасчет устойчивости стенки против сдвига по подошве фундамента

выполняется в соответствии с формулой (48) с использованием данных табл 1

Сдвигающая сила r1 = Еаг ndash Eп = 3214 ndash 185 = 3029 кНУдерживающая сила z1 = Ψ (Gcт + Gф + Еав) = 03 (1575 + 93 + 616) =

936 кНЗдесь Ψ = 03 ndash коэффициент трения кладки по грунту (табл 8 прил 2)

= = 324 gt = 082

те условие (48) не выполняется57 Проверка положения равнодействующей

25

Расчет М II и N II ведется по формуле (49) при коэффициентах надежности по нагрузке = 1 с использованием данных табл 1

Эксцентриситет

е0 = = = 168 м

05 м

336 gt = 08

те и эта проверка не выполняется

О б щ и й в ы в о д и р е к о м е н д а ц и и

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- изменить наклон и увеличить шероховатость задней грани стены- сделать стену более массивной - уменьшить активное давление заменив засыпку грунтом с большим

углом внутреннего трения и т д

6 П Р И Л О Ж Е Н И Я

26

Задание на выполнение курсовой работыlaquoРасчет подпорной стеныraquo

П о я с н е н и я к в ы б о р у з а д а н и я

Преподаватель выдает студенту шифр задания состоящий из четырех цифр

Первая цифра означает вариант размеров стены (табл 1)Вторая ndash вариант характеристик грунта засыпки (табл 2)Третья ndash вариант характеристик грунта залегающего под подошвой

фундамента (табл 3)Четвертая ndash вариант равномерно распределенной нагрузки на

поверхности засыпки (табл 4)Например студенту задан шифр 1234 Это значит что студент по

табл 1 принимает = 1 м b = 3 м и т д по табл 2 γзас = 19 φ = 29

град и тд по табл 3 грунт ndash песок крупный γзас = 198 ω = 01 и т д

по табл 4 q = 50 кПа На рис 11 приведено поперечное сечение подпорной стены с

буквенными обозначениями размеров значения которых следует брать из табл 1

Рис 11 Поперечное сечение подпорной стены

27

Исходные данные для выполнения курсовой работыТаблица 1

Размеры стены

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Ширина по верху м 1 12 14 16 08 10 12 14 14 16Ширина подошвы b м 3 4 5 55 25 35 45 55 35 45Высота Н м 6 7 8 10 5 6 7 9 7 8Глубина заложения d м 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2Наклон задней грани ε град 10 8 6 4 2 0 - 2 - 4 -6 -8

Характеристики грунта засыпкиТаблица 2

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Удельный вес γзас кНм3 18 19 20 21 22 22 21 20 18 18Угол внутреннего трения φ град 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37Угол трения грунта о заднюю грань стены

град 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наклон поверхности засыпки

град 8 6 4 2 0 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10

28

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 18: Расчёт подпорной стенки

действующих на подпорную стену

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

= = = 222 м

Рассчитаем коэффициент активного давления

=

= = = 0169

= = 0477

Следует обратить особое внимание при вычислении и на знаки и

Найдем ординаты эпюры интенсивности активного давления- на уровне верха стены

еа1 = γзас hпр = 18 222 0477 = 1906

- на уровне подошвы

еа2 = γзас (hпр + Н) = 18(222 + 6) 0477 = 7058

Тогда активное давление

Е = = 6 = 2689 кН

Горизонтальная и вертикальная составляющие интенсивности активного давлении следующие

еаг1 = еа1 cos ( ) = 1906 cos (10+1)0 = 1871

еаг2 = еа2 cos ( ) = 7058 cos (10+1)0 = 7057

еав1 = еа1 sin ( ) = 1906 sin (10+1)0 = 364

еав2 = еа2 sin ( ) = 7058 sin (10+1)0 = 1347

Соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие активного давления

Еаг = = 6 = 2678 кН

18

Еав = = 6 = 513 кН

Интенсивность пассивного давления на отметке подошвы фундамента

Еп= γзас d tg2 (45 + )o = 18 15 tg2 (45+ = 7478

Пассивное давление действующее на переднюю грань стены

Еп = = = 561 кН

С учетом соображений высказанных в разд 3 снижаем величину

Еп = 033 561 = 185 кН

Эпюры интенсивностей активного и пассивного давлений приведены на рис 8

54 Определение активного давлении графоаналитическим способом (построение Понселе)

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

В результате построения (рис 9) получен треугольник площадью

F = = 164 м2

Активное давление действующее на стену высотой Н + hпp

19

размерность е кНм Масштаб линейный 1 hellip Масштаб давлений 1 hellip

Рис 8 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

20

Еа усл = γзас F = 18 164 = 2952 кН

Для определения доли давления приходящегося на стену высотой Н находим ординаты эпюр интенсивности активного давления найденного графически на уровне подошвы фундамента и верха подпорной стены

= = = 7182

кН

= = 7182 = 1940

Тогда активное давление найденное графически

Е = Н = 6 = 2737 кН

Расхождение с давлением найденным аналитически составляет

100 = 18

что вполне допустимо

55 Определение напряжений действующих по подошве фундамента

Рассчитываем напряжения действующие по подошве фундамента по формулам (41) ndash (43) Расчеты представляем в табличной форме (табл 1)

В табл 1 γf = 11 ndash коэффициент надежности по нагрузке к весу стеныγf = 12 ndash то же к активному давлению грунта

Таблица 1

Нормативная сила кНРасчетная сила кН Плечо

мМомент

кНм

Gст =

(6 ndash 15) 24 = 175

Gст = 11 175 = 1925

01 - 193

Gф = (15 3 - 24 =

1033

Gф = 11 1033 = 1136

005 + 57

Еаг = 2678 Еаг =12 2678 = 3214 24 + 7713Еав = 513 Еав = 12 513 = 616 115 - 739Еп = 185 Еп = 1 185 = 185 05 - 93

21

Масштаб линейный 1 hellip

Масштаб давлений 1 hellipРис 9 Построение Понселе Пример расчета

22

Моменты вычисляем относительно осей проходящих через центр тяжести подошвы фундамента (точка О на рис 10) Равнодействующие активного и пассивного Еn давлений прикладываем к стене на уровне центра тяжести эпюр интенсивности давления Вес стены и фундамента ndash в центре тяжести соответствующего элемента

Плечи сил допускается брать в масштабе по чертежу или находить аналитически

Сумма расчетных вертикальных сил N1 = 1925 + 1136 + 616 = 3677 кН

Сумма моментов расчетных сил М1 = - 193 + 57 + 7713 ndash 739 - 93 = 6745 кНм

Площадь и момент сопротивления подошвы фундамента стены по формулам (44) и (45)

А = b 1 = 3 1 = 3 м2

W = = 15 м3

Тогда

рср = = = 1226 кПа

=

рmaх = 5723 кПа рmin = - 3271 кПа

23

Рис 10 Поперечное сечение стены силы действующие на нее и эпюра напряжений по подошве фундамента

Эпюры напряжений по подошве стены представлены на рис 10Сопоставим найденные напряжения с расчетным сопротивлением

рср = 1226 lt = 6314 кПа

рmах = 5723 lt = 7577 кПа

рmin = - 3271 lt 0

Из трех условий не выполнено последнее те по задней грани подошвы действуют растягивающие напряжения что не допускается

24

56 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

Расчет устойчивости против опрокидывания выполняем в соответствии с формулой (47) Удерживающие и опрокидывающие моменты вычисляем в табличной форме (табл 2)

Таблица 2

Нормативная сила

кН

Расчетная силакН

Плечо м

Момент кНм

Удерживающих сил Мz1

Опрокидывающих

силМ

Gст = 175Gф = 1033Еаг = 2678Еав = 513Еп = 185

Gст = 09 175 = 1575Gф = 09 1033 = 93Е аг = 12 2678 = 3214Еав = 12 513 = 616Еп = 1 185 = 185

161452426505

2521348

163293

7714

5593 7714

В табл 2 моменты вычислены относительно передней грани фундамента стены (точка О1 на рис 10) γf = 09- коэффициент надежности по нагрузке к весу стены

= 3559

4771= 138 gt = 073

те условие (47) не выполняетсяРасчет устойчивости стенки против сдвига по подошве фундамента

выполняется в соответствии с формулой (48) с использованием данных табл 1

Сдвигающая сила r1 = Еаг ndash Eп = 3214 ndash 185 = 3029 кНУдерживающая сила z1 = Ψ (Gcт + Gф + Еав) = 03 (1575 + 93 + 616) =

936 кНЗдесь Ψ = 03 ndash коэффициент трения кладки по грунту (табл 8 прил 2)

= = 324 gt = 082

те условие (48) не выполняется57 Проверка положения равнодействующей

25

Расчет М II и N II ведется по формуле (49) при коэффициентах надежности по нагрузке = 1 с использованием данных табл 1

Эксцентриситет

е0 = = = 168 м

05 м

336 gt = 08

те и эта проверка не выполняется

О б щ и й в ы в о д и р е к о м е н д а ц и и

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- изменить наклон и увеличить шероховатость задней грани стены- сделать стену более массивной - уменьшить активное давление заменив засыпку грунтом с большим

углом внутреннего трения и т д

6 П Р И Л О Ж Е Н И Я

26

Задание на выполнение курсовой работыlaquoРасчет подпорной стеныraquo

П о я с н е н и я к в ы б о р у з а д а н и я

Преподаватель выдает студенту шифр задания состоящий из четырех цифр

Первая цифра означает вариант размеров стены (табл 1)Вторая ndash вариант характеристик грунта засыпки (табл 2)Третья ndash вариант характеристик грунта залегающего под подошвой

фундамента (табл 3)Четвертая ndash вариант равномерно распределенной нагрузки на

поверхности засыпки (табл 4)Например студенту задан шифр 1234 Это значит что студент по

табл 1 принимает = 1 м b = 3 м и т д по табл 2 γзас = 19 φ = 29

град и тд по табл 3 грунт ndash песок крупный γзас = 198 ω = 01 и т д

по табл 4 q = 50 кПа На рис 11 приведено поперечное сечение подпорной стены с

буквенными обозначениями размеров значения которых следует брать из табл 1

Рис 11 Поперечное сечение подпорной стены

27

Исходные данные для выполнения курсовой работыТаблица 1

Размеры стены

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Ширина по верху м 1 12 14 16 08 10 12 14 14 16Ширина подошвы b м 3 4 5 55 25 35 45 55 35 45Высота Н м 6 7 8 10 5 6 7 9 7 8Глубина заложения d м 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2Наклон задней грани ε град 10 8 6 4 2 0 - 2 - 4 -6 -8

Характеристики грунта засыпкиТаблица 2

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Удельный вес γзас кНм3 18 19 20 21 22 22 21 20 18 18Угол внутреннего трения φ град 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37Угол трения грунта о заднюю грань стены

град 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наклон поверхности засыпки

град 8 6 4 2 0 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10

28

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 19: Расчёт подпорной стенки

Еав = = 6 = 513 кН

Интенсивность пассивного давления на отметке подошвы фундамента

Еп= γзас d tg2 (45 + )o = 18 15 tg2 (45+ = 7478

Пассивное давление действующее на переднюю грань стены

Еп = = = 561 кН

С учетом соображений высказанных в разд 3 снижаем величину

Еп = 033 561 = 185 кН

Эпюры интенсивностей активного и пассивного давлений приведены на рис 8

54 Определение активного давлении графоаналитическим способом (построение Понселе)

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

В результате построения (рис 9) получен треугольник площадью

F = = 164 м2

Активное давление действующее на стену высотой Н + hпp

19

размерность е кНм Масштаб линейный 1 hellip Масштаб давлений 1 hellip

Рис 8 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

20

Еа усл = γзас F = 18 164 = 2952 кН

Для определения доли давления приходящегося на стену высотой Н находим ординаты эпюр интенсивности активного давления найденного графически на уровне подошвы фундамента и верха подпорной стены

= = = 7182

кН

= = 7182 = 1940

Тогда активное давление найденное графически

Е = Н = 6 = 2737 кН

Расхождение с давлением найденным аналитически составляет

100 = 18

что вполне допустимо

55 Определение напряжений действующих по подошве фундамента

Рассчитываем напряжения действующие по подошве фундамента по формулам (41) ndash (43) Расчеты представляем в табличной форме (табл 1)

В табл 1 γf = 11 ndash коэффициент надежности по нагрузке к весу стеныγf = 12 ndash то же к активному давлению грунта

Таблица 1

Нормативная сила кНРасчетная сила кН Плечо

мМомент

кНм

Gст =

(6 ndash 15) 24 = 175

Gст = 11 175 = 1925

01 - 193

Gф = (15 3 - 24 =

1033

Gф = 11 1033 = 1136

005 + 57

Еаг = 2678 Еаг =12 2678 = 3214 24 + 7713Еав = 513 Еав = 12 513 = 616 115 - 739Еп = 185 Еп = 1 185 = 185 05 - 93

21

Масштаб линейный 1 hellip

Масштаб давлений 1 hellipРис 9 Построение Понселе Пример расчета

22

Моменты вычисляем относительно осей проходящих через центр тяжести подошвы фундамента (точка О на рис 10) Равнодействующие активного и пассивного Еn давлений прикладываем к стене на уровне центра тяжести эпюр интенсивности давления Вес стены и фундамента ndash в центре тяжести соответствующего элемента

Плечи сил допускается брать в масштабе по чертежу или находить аналитически

Сумма расчетных вертикальных сил N1 = 1925 + 1136 + 616 = 3677 кН

Сумма моментов расчетных сил М1 = - 193 + 57 + 7713 ndash 739 - 93 = 6745 кНм

Площадь и момент сопротивления подошвы фундамента стены по формулам (44) и (45)

А = b 1 = 3 1 = 3 м2

W = = 15 м3

Тогда

рср = = = 1226 кПа

=

рmaх = 5723 кПа рmin = - 3271 кПа

23

Рис 10 Поперечное сечение стены силы действующие на нее и эпюра напряжений по подошве фундамента

Эпюры напряжений по подошве стены представлены на рис 10Сопоставим найденные напряжения с расчетным сопротивлением

рср = 1226 lt = 6314 кПа

рmах = 5723 lt = 7577 кПа

рmin = - 3271 lt 0

Из трех условий не выполнено последнее те по задней грани подошвы действуют растягивающие напряжения что не допускается

24

56 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

Расчет устойчивости против опрокидывания выполняем в соответствии с формулой (47) Удерживающие и опрокидывающие моменты вычисляем в табличной форме (табл 2)

Таблица 2

Нормативная сила

кН

Расчетная силакН

Плечо м

Момент кНм

Удерживающих сил Мz1

Опрокидывающих

силМ

Gст = 175Gф = 1033Еаг = 2678Еав = 513Еп = 185

Gст = 09 175 = 1575Gф = 09 1033 = 93Е аг = 12 2678 = 3214Еав = 12 513 = 616Еп = 1 185 = 185

161452426505

2521348

163293

7714

5593 7714

В табл 2 моменты вычислены относительно передней грани фундамента стены (точка О1 на рис 10) γf = 09- коэффициент надежности по нагрузке к весу стены

= 3559

4771= 138 gt = 073

те условие (47) не выполняетсяРасчет устойчивости стенки против сдвига по подошве фундамента

выполняется в соответствии с формулой (48) с использованием данных табл 1

Сдвигающая сила r1 = Еаг ndash Eп = 3214 ndash 185 = 3029 кНУдерживающая сила z1 = Ψ (Gcт + Gф + Еав) = 03 (1575 + 93 + 616) =

936 кНЗдесь Ψ = 03 ndash коэффициент трения кладки по грунту (табл 8 прил 2)

= = 324 gt = 082

те условие (48) не выполняется57 Проверка положения равнодействующей

25

Расчет М II и N II ведется по формуле (49) при коэффициентах надежности по нагрузке = 1 с использованием данных табл 1

Эксцентриситет

е0 = = = 168 м

05 м

336 gt = 08

те и эта проверка не выполняется

О б щ и й в ы в о д и р е к о м е н д а ц и и

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- изменить наклон и увеличить шероховатость задней грани стены- сделать стену более массивной - уменьшить активное давление заменив засыпку грунтом с большим

углом внутреннего трения и т д

6 П Р И Л О Ж Е Н И Я

26

Задание на выполнение курсовой работыlaquoРасчет подпорной стеныraquo

П о я с н е н и я к в ы б о р у з а д а н и я

Преподаватель выдает студенту шифр задания состоящий из четырех цифр

Первая цифра означает вариант размеров стены (табл 1)Вторая ndash вариант характеристик грунта засыпки (табл 2)Третья ndash вариант характеристик грунта залегающего под подошвой

фундамента (табл 3)Четвертая ndash вариант равномерно распределенной нагрузки на

поверхности засыпки (табл 4)Например студенту задан шифр 1234 Это значит что студент по

табл 1 принимает = 1 м b = 3 м и т д по табл 2 γзас = 19 φ = 29

град и тд по табл 3 грунт ndash песок крупный γзас = 198 ω = 01 и т д

по табл 4 q = 50 кПа На рис 11 приведено поперечное сечение подпорной стены с

буквенными обозначениями размеров значения которых следует брать из табл 1

Рис 11 Поперечное сечение подпорной стены

27

Исходные данные для выполнения курсовой работыТаблица 1

Размеры стены

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Ширина по верху м 1 12 14 16 08 10 12 14 14 16Ширина подошвы b м 3 4 5 55 25 35 45 55 35 45Высота Н м 6 7 8 10 5 6 7 9 7 8Глубина заложения d м 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2Наклон задней грани ε град 10 8 6 4 2 0 - 2 - 4 -6 -8

Характеристики грунта засыпкиТаблица 2

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Удельный вес γзас кНм3 18 19 20 21 22 22 21 20 18 18Угол внутреннего трения φ град 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37Угол трения грунта о заднюю грань стены

град 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наклон поверхности засыпки

град 8 6 4 2 0 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10

28

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 20: Расчёт подпорной стенки

размерность е кНм Масштаб линейный 1 hellip Масштаб давлений 1 hellip

Рис 8 Эпюры интенсивности давления грунта на подпорную стену

20

Еа усл = γзас F = 18 164 = 2952 кН

Для определения доли давления приходящегося на стену высотой Н находим ординаты эпюр интенсивности активного давления найденного графически на уровне подошвы фундамента и верха подпорной стены

= = = 7182

кН

= = 7182 = 1940

Тогда активное давление найденное графически

Е = Н = 6 = 2737 кН

Расхождение с давлением найденным аналитически составляет

100 = 18

что вполне допустимо

55 Определение напряжений действующих по подошве фундамента

Рассчитываем напряжения действующие по подошве фундамента по формулам (41) ndash (43) Расчеты представляем в табличной форме (табл 1)

В табл 1 γf = 11 ndash коэффициент надежности по нагрузке к весу стеныγf = 12 ndash то же к активному давлению грунта

Таблица 1

Нормативная сила кНРасчетная сила кН Плечо

мМомент

кНм

Gст =

(6 ndash 15) 24 = 175

Gст = 11 175 = 1925

01 - 193

Gф = (15 3 - 24 =

1033

Gф = 11 1033 = 1136

005 + 57

Еаг = 2678 Еаг =12 2678 = 3214 24 + 7713Еав = 513 Еав = 12 513 = 616 115 - 739Еп = 185 Еп = 1 185 = 185 05 - 93

21

Масштаб линейный 1 hellip

Масштаб давлений 1 hellipРис 9 Построение Понселе Пример расчета

22

Моменты вычисляем относительно осей проходящих через центр тяжести подошвы фундамента (точка О на рис 10) Равнодействующие активного и пассивного Еn давлений прикладываем к стене на уровне центра тяжести эпюр интенсивности давления Вес стены и фундамента ndash в центре тяжести соответствующего элемента

Плечи сил допускается брать в масштабе по чертежу или находить аналитически

Сумма расчетных вертикальных сил N1 = 1925 + 1136 + 616 = 3677 кН

Сумма моментов расчетных сил М1 = - 193 + 57 + 7713 ndash 739 - 93 = 6745 кНм

Площадь и момент сопротивления подошвы фундамента стены по формулам (44) и (45)

А = b 1 = 3 1 = 3 м2

W = = 15 м3

Тогда

рср = = = 1226 кПа

=

рmaх = 5723 кПа рmin = - 3271 кПа

23

Рис 10 Поперечное сечение стены силы действующие на нее и эпюра напряжений по подошве фундамента

Эпюры напряжений по подошве стены представлены на рис 10Сопоставим найденные напряжения с расчетным сопротивлением

рср = 1226 lt = 6314 кПа

рmах = 5723 lt = 7577 кПа

рmin = - 3271 lt 0

Из трех условий не выполнено последнее те по задней грани подошвы действуют растягивающие напряжения что не допускается

24

56 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

Расчет устойчивости против опрокидывания выполняем в соответствии с формулой (47) Удерживающие и опрокидывающие моменты вычисляем в табличной форме (табл 2)

Таблица 2

Нормативная сила

кН

Расчетная силакН

Плечо м

Момент кНм

Удерживающих сил Мz1

Опрокидывающих

силМ

Gст = 175Gф = 1033Еаг = 2678Еав = 513Еп = 185

Gст = 09 175 = 1575Gф = 09 1033 = 93Е аг = 12 2678 = 3214Еав = 12 513 = 616Еп = 1 185 = 185

161452426505

2521348

163293

7714

5593 7714

В табл 2 моменты вычислены относительно передней грани фундамента стены (точка О1 на рис 10) γf = 09- коэффициент надежности по нагрузке к весу стены

= 3559

4771= 138 gt = 073

те условие (47) не выполняетсяРасчет устойчивости стенки против сдвига по подошве фундамента

выполняется в соответствии с формулой (48) с использованием данных табл 1

Сдвигающая сила r1 = Еаг ndash Eп = 3214 ndash 185 = 3029 кНУдерживающая сила z1 = Ψ (Gcт + Gф + Еав) = 03 (1575 + 93 + 616) =

936 кНЗдесь Ψ = 03 ndash коэффициент трения кладки по грунту (табл 8 прил 2)

= = 324 gt = 082

те условие (48) не выполняется57 Проверка положения равнодействующей

25

Расчет М II и N II ведется по формуле (49) при коэффициентах надежности по нагрузке = 1 с использованием данных табл 1

Эксцентриситет

е0 = = = 168 м

05 м

336 gt = 08

те и эта проверка не выполняется

О б щ и й в ы в о д и р е к о м е н д а ц и и

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- изменить наклон и увеличить шероховатость задней грани стены- сделать стену более массивной - уменьшить активное давление заменив засыпку грунтом с большим

углом внутреннего трения и т д

6 П Р И Л О Ж Е Н И Я

26

Задание на выполнение курсовой работыlaquoРасчет подпорной стеныraquo

П о я с н е н и я к в ы б о р у з а д а н и я

Преподаватель выдает студенту шифр задания состоящий из четырех цифр

Первая цифра означает вариант размеров стены (табл 1)Вторая ndash вариант характеристик грунта засыпки (табл 2)Третья ndash вариант характеристик грунта залегающего под подошвой

фундамента (табл 3)Четвертая ndash вариант равномерно распределенной нагрузки на

поверхности засыпки (табл 4)Например студенту задан шифр 1234 Это значит что студент по

табл 1 принимает = 1 м b = 3 м и т д по табл 2 γзас = 19 φ = 29

град и тд по табл 3 грунт ndash песок крупный γзас = 198 ω = 01 и т д

по табл 4 q = 50 кПа На рис 11 приведено поперечное сечение подпорной стены с

буквенными обозначениями размеров значения которых следует брать из табл 1

Рис 11 Поперечное сечение подпорной стены

27

Исходные данные для выполнения курсовой работыТаблица 1

Размеры стены

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Ширина по верху м 1 12 14 16 08 10 12 14 14 16Ширина подошвы b м 3 4 5 55 25 35 45 55 35 45Высота Н м 6 7 8 10 5 6 7 9 7 8Глубина заложения d м 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2Наклон задней грани ε град 10 8 6 4 2 0 - 2 - 4 -6 -8

Характеристики грунта засыпкиТаблица 2

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Удельный вес γзас кНм3 18 19 20 21 22 22 21 20 18 18Угол внутреннего трения φ град 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37Угол трения грунта о заднюю грань стены

град 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наклон поверхности засыпки

град 8 6 4 2 0 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10

28

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 21: Расчёт подпорной стенки

Еа усл = γзас F = 18 164 = 2952 кН

Для определения доли давления приходящегося на стену высотой Н находим ординаты эпюр интенсивности активного давления найденного графически на уровне подошвы фундамента и верха подпорной стены

= = = 7182

кН

= = 7182 = 1940

Тогда активное давление найденное графически

Е = Н = 6 = 2737 кН

Расхождение с давлением найденным аналитически составляет

100 = 18

что вполне допустимо

55 Определение напряжений действующих по подошве фундамента

Рассчитываем напряжения действующие по подошве фундамента по формулам (41) ndash (43) Расчеты представляем в табличной форме (табл 1)

В табл 1 γf = 11 ndash коэффициент надежности по нагрузке к весу стеныγf = 12 ndash то же к активному давлению грунта

Таблица 1

Нормативная сила кНРасчетная сила кН Плечо

мМомент

кНм

Gст =

(6 ndash 15) 24 = 175

Gст = 11 175 = 1925

01 - 193

Gф = (15 3 - 24 =

1033

Gф = 11 1033 = 1136

005 + 57

Еаг = 2678 Еаг =12 2678 = 3214 24 + 7713Еав = 513 Еав = 12 513 = 616 115 - 739Еп = 185 Еп = 1 185 = 185 05 - 93

21

Масштаб линейный 1 hellip

Масштаб давлений 1 hellipРис 9 Построение Понселе Пример расчета

22

Моменты вычисляем относительно осей проходящих через центр тяжести подошвы фундамента (точка О на рис 10) Равнодействующие активного и пассивного Еn давлений прикладываем к стене на уровне центра тяжести эпюр интенсивности давления Вес стены и фундамента ndash в центре тяжести соответствующего элемента

Плечи сил допускается брать в масштабе по чертежу или находить аналитически

Сумма расчетных вертикальных сил N1 = 1925 + 1136 + 616 = 3677 кН

Сумма моментов расчетных сил М1 = - 193 + 57 + 7713 ndash 739 - 93 = 6745 кНм

Площадь и момент сопротивления подошвы фундамента стены по формулам (44) и (45)

А = b 1 = 3 1 = 3 м2

W = = 15 м3

Тогда

рср = = = 1226 кПа

=

рmaх = 5723 кПа рmin = - 3271 кПа

23

Рис 10 Поперечное сечение стены силы действующие на нее и эпюра напряжений по подошве фундамента

Эпюры напряжений по подошве стены представлены на рис 10Сопоставим найденные напряжения с расчетным сопротивлением

рср = 1226 lt = 6314 кПа

рmах = 5723 lt = 7577 кПа

рmin = - 3271 lt 0

Из трех условий не выполнено последнее те по задней грани подошвы действуют растягивающие напряжения что не допускается

24

56 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

Расчет устойчивости против опрокидывания выполняем в соответствии с формулой (47) Удерживающие и опрокидывающие моменты вычисляем в табличной форме (табл 2)

Таблица 2

Нормативная сила

кН

Расчетная силакН

Плечо м

Момент кНм

Удерживающих сил Мz1

Опрокидывающих

силМ

Gст = 175Gф = 1033Еаг = 2678Еав = 513Еп = 185

Gст = 09 175 = 1575Gф = 09 1033 = 93Е аг = 12 2678 = 3214Еав = 12 513 = 616Еп = 1 185 = 185

161452426505

2521348

163293

7714

5593 7714

В табл 2 моменты вычислены относительно передней грани фундамента стены (точка О1 на рис 10) γf = 09- коэффициент надежности по нагрузке к весу стены

= 3559

4771= 138 gt = 073

те условие (47) не выполняетсяРасчет устойчивости стенки против сдвига по подошве фундамента

выполняется в соответствии с формулой (48) с использованием данных табл 1

Сдвигающая сила r1 = Еаг ndash Eп = 3214 ndash 185 = 3029 кНУдерживающая сила z1 = Ψ (Gcт + Gф + Еав) = 03 (1575 + 93 + 616) =

936 кНЗдесь Ψ = 03 ndash коэффициент трения кладки по грунту (табл 8 прил 2)

= = 324 gt = 082

те условие (48) не выполняется57 Проверка положения равнодействующей

25

Расчет М II и N II ведется по формуле (49) при коэффициентах надежности по нагрузке = 1 с использованием данных табл 1

Эксцентриситет

е0 = = = 168 м

05 м

336 gt = 08

те и эта проверка не выполняется

О б щ и й в ы в о д и р е к о м е н д а ц и и

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- изменить наклон и увеличить шероховатость задней грани стены- сделать стену более массивной - уменьшить активное давление заменив засыпку грунтом с большим

углом внутреннего трения и т д

6 П Р И Л О Ж Е Н И Я

26

Задание на выполнение курсовой работыlaquoРасчет подпорной стеныraquo

П о я с н е н и я к в ы б о р у з а д а н и я

Преподаватель выдает студенту шифр задания состоящий из четырех цифр

Первая цифра означает вариант размеров стены (табл 1)Вторая ndash вариант характеристик грунта засыпки (табл 2)Третья ndash вариант характеристик грунта залегающего под подошвой

фундамента (табл 3)Четвертая ndash вариант равномерно распределенной нагрузки на

поверхности засыпки (табл 4)Например студенту задан шифр 1234 Это значит что студент по

табл 1 принимает = 1 м b = 3 м и т д по табл 2 γзас = 19 φ = 29

град и тд по табл 3 грунт ndash песок крупный γзас = 198 ω = 01 и т д

по табл 4 q = 50 кПа На рис 11 приведено поперечное сечение подпорной стены с

буквенными обозначениями размеров значения которых следует брать из табл 1

Рис 11 Поперечное сечение подпорной стены

27

Исходные данные для выполнения курсовой работыТаблица 1

Размеры стены

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Ширина по верху м 1 12 14 16 08 10 12 14 14 16Ширина подошвы b м 3 4 5 55 25 35 45 55 35 45Высота Н м 6 7 8 10 5 6 7 9 7 8Глубина заложения d м 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2Наклон задней грани ε град 10 8 6 4 2 0 - 2 - 4 -6 -8

Характеристики грунта засыпкиТаблица 2

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Удельный вес γзас кНм3 18 19 20 21 22 22 21 20 18 18Угол внутреннего трения φ град 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37Угол трения грунта о заднюю грань стены

град 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наклон поверхности засыпки

град 8 6 4 2 0 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10

28

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 22: Расчёт подпорной стенки

Масштаб линейный 1 hellip

Масштаб давлений 1 hellipРис 9 Построение Понселе Пример расчета

22

Моменты вычисляем относительно осей проходящих через центр тяжести подошвы фундамента (точка О на рис 10) Равнодействующие активного и пассивного Еn давлений прикладываем к стене на уровне центра тяжести эпюр интенсивности давления Вес стены и фундамента ndash в центре тяжести соответствующего элемента

Плечи сил допускается брать в масштабе по чертежу или находить аналитически

Сумма расчетных вертикальных сил N1 = 1925 + 1136 + 616 = 3677 кН

Сумма моментов расчетных сил М1 = - 193 + 57 + 7713 ndash 739 - 93 = 6745 кНм

Площадь и момент сопротивления подошвы фундамента стены по формулам (44) и (45)

А = b 1 = 3 1 = 3 м2

W = = 15 м3

Тогда

рср = = = 1226 кПа

=

рmaх = 5723 кПа рmin = - 3271 кПа

23

Рис 10 Поперечное сечение стены силы действующие на нее и эпюра напряжений по подошве фундамента

Эпюры напряжений по подошве стены представлены на рис 10Сопоставим найденные напряжения с расчетным сопротивлением

рср = 1226 lt = 6314 кПа

рmах = 5723 lt = 7577 кПа

рmin = - 3271 lt 0

Из трех условий не выполнено последнее те по задней грани подошвы действуют растягивающие напряжения что не допускается

24

56 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

Расчет устойчивости против опрокидывания выполняем в соответствии с формулой (47) Удерживающие и опрокидывающие моменты вычисляем в табличной форме (табл 2)

Таблица 2

Нормативная сила

кН

Расчетная силакН

Плечо м

Момент кНм

Удерживающих сил Мz1

Опрокидывающих

силМ

Gст = 175Gф = 1033Еаг = 2678Еав = 513Еп = 185

Gст = 09 175 = 1575Gф = 09 1033 = 93Е аг = 12 2678 = 3214Еав = 12 513 = 616Еп = 1 185 = 185

161452426505

2521348

163293

7714

5593 7714

В табл 2 моменты вычислены относительно передней грани фундамента стены (точка О1 на рис 10) γf = 09- коэффициент надежности по нагрузке к весу стены

= 3559

4771= 138 gt = 073

те условие (47) не выполняетсяРасчет устойчивости стенки против сдвига по подошве фундамента

выполняется в соответствии с формулой (48) с использованием данных табл 1

Сдвигающая сила r1 = Еаг ndash Eп = 3214 ndash 185 = 3029 кНУдерживающая сила z1 = Ψ (Gcт + Gф + Еав) = 03 (1575 + 93 + 616) =

936 кНЗдесь Ψ = 03 ndash коэффициент трения кладки по грунту (табл 8 прил 2)

= = 324 gt = 082

те условие (48) не выполняется57 Проверка положения равнодействующей

25

Расчет М II и N II ведется по формуле (49) при коэффициентах надежности по нагрузке = 1 с использованием данных табл 1

Эксцентриситет

е0 = = = 168 м

05 м

336 gt = 08

те и эта проверка не выполняется

О б щ и й в ы в о д и р е к о м е н д а ц и и

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- изменить наклон и увеличить шероховатость задней грани стены- сделать стену более массивной - уменьшить активное давление заменив засыпку грунтом с большим

углом внутреннего трения и т д

6 П Р И Л О Ж Е Н И Я

26

Задание на выполнение курсовой работыlaquoРасчет подпорной стеныraquo

П о я с н е н и я к в ы б о р у з а д а н и я

Преподаватель выдает студенту шифр задания состоящий из четырех цифр

Первая цифра означает вариант размеров стены (табл 1)Вторая ndash вариант характеристик грунта засыпки (табл 2)Третья ndash вариант характеристик грунта залегающего под подошвой

фундамента (табл 3)Четвертая ndash вариант равномерно распределенной нагрузки на

поверхности засыпки (табл 4)Например студенту задан шифр 1234 Это значит что студент по

табл 1 принимает = 1 м b = 3 м и т д по табл 2 γзас = 19 φ = 29

град и тд по табл 3 грунт ndash песок крупный γзас = 198 ω = 01 и т д

по табл 4 q = 50 кПа На рис 11 приведено поперечное сечение подпорной стены с

буквенными обозначениями размеров значения которых следует брать из табл 1

Рис 11 Поперечное сечение подпорной стены

27

Исходные данные для выполнения курсовой работыТаблица 1

Размеры стены

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Ширина по верху м 1 12 14 16 08 10 12 14 14 16Ширина подошвы b м 3 4 5 55 25 35 45 55 35 45Высота Н м 6 7 8 10 5 6 7 9 7 8Глубина заложения d м 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2Наклон задней грани ε град 10 8 6 4 2 0 - 2 - 4 -6 -8

Характеристики грунта засыпкиТаблица 2

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Удельный вес γзас кНм3 18 19 20 21 22 22 21 20 18 18Угол внутреннего трения φ град 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37Угол трения грунта о заднюю грань стены

град 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наклон поверхности засыпки

град 8 6 4 2 0 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10

28

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 23: Расчёт подпорной стенки

Моменты вычисляем относительно осей проходящих через центр тяжести подошвы фундамента (точка О на рис 10) Равнодействующие активного и пассивного Еn давлений прикладываем к стене на уровне центра тяжести эпюр интенсивности давления Вес стены и фундамента ndash в центре тяжести соответствующего элемента

Плечи сил допускается брать в масштабе по чертежу или находить аналитически

Сумма расчетных вертикальных сил N1 = 1925 + 1136 + 616 = 3677 кН

Сумма моментов расчетных сил М1 = - 193 + 57 + 7713 ndash 739 - 93 = 6745 кНм

Площадь и момент сопротивления подошвы фундамента стены по формулам (44) и (45)

А = b 1 = 3 1 = 3 м2

W = = 15 м3

Тогда

рср = = = 1226 кПа

=

рmaх = 5723 кПа рmin = - 3271 кПа

23

Рис 10 Поперечное сечение стены силы действующие на нее и эпюра напряжений по подошве фундамента

Эпюры напряжений по подошве стены представлены на рис 10Сопоставим найденные напряжения с расчетным сопротивлением

рср = 1226 lt = 6314 кПа

рmах = 5723 lt = 7577 кПа

рmin = - 3271 lt 0

Из трех условий не выполнено последнее те по задней грани подошвы действуют растягивающие напряжения что не допускается

24

56 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

Расчет устойчивости против опрокидывания выполняем в соответствии с формулой (47) Удерживающие и опрокидывающие моменты вычисляем в табличной форме (табл 2)

Таблица 2

Нормативная сила

кН

Расчетная силакН

Плечо м

Момент кНм

Удерживающих сил Мz1

Опрокидывающих

силМ

Gст = 175Gф = 1033Еаг = 2678Еав = 513Еп = 185

Gст = 09 175 = 1575Gф = 09 1033 = 93Е аг = 12 2678 = 3214Еав = 12 513 = 616Еп = 1 185 = 185

161452426505

2521348

163293

7714

5593 7714

В табл 2 моменты вычислены относительно передней грани фундамента стены (точка О1 на рис 10) γf = 09- коэффициент надежности по нагрузке к весу стены

= 3559

4771= 138 gt = 073

те условие (47) не выполняетсяРасчет устойчивости стенки против сдвига по подошве фундамента

выполняется в соответствии с формулой (48) с использованием данных табл 1

Сдвигающая сила r1 = Еаг ndash Eп = 3214 ndash 185 = 3029 кНУдерживающая сила z1 = Ψ (Gcт + Gф + Еав) = 03 (1575 + 93 + 616) =

936 кНЗдесь Ψ = 03 ndash коэффициент трения кладки по грунту (табл 8 прил 2)

= = 324 gt = 082

те условие (48) не выполняется57 Проверка положения равнодействующей

25

Расчет М II и N II ведется по формуле (49) при коэффициентах надежности по нагрузке = 1 с использованием данных табл 1

Эксцентриситет

е0 = = = 168 м

05 м

336 gt = 08

те и эта проверка не выполняется

О б щ и й в ы в о д и р е к о м е н д а ц и и

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- изменить наклон и увеличить шероховатость задней грани стены- сделать стену более массивной - уменьшить активное давление заменив засыпку грунтом с большим

углом внутреннего трения и т д

6 П Р И Л О Ж Е Н И Я

26

Задание на выполнение курсовой работыlaquoРасчет подпорной стеныraquo

П о я с н е н и я к в ы б о р у з а д а н и я

Преподаватель выдает студенту шифр задания состоящий из четырех цифр

Первая цифра означает вариант размеров стены (табл 1)Вторая ndash вариант характеристик грунта засыпки (табл 2)Третья ndash вариант характеристик грунта залегающего под подошвой

фундамента (табл 3)Четвертая ndash вариант равномерно распределенной нагрузки на

поверхности засыпки (табл 4)Например студенту задан шифр 1234 Это значит что студент по

табл 1 принимает = 1 м b = 3 м и т д по табл 2 γзас = 19 φ = 29

град и тд по табл 3 грунт ndash песок крупный γзас = 198 ω = 01 и т д

по табл 4 q = 50 кПа На рис 11 приведено поперечное сечение подпорной стены с

буквенными обозначениями размеров значения которых следует брать из табл 1

Рис 11 Поперечное сечение подпорной стены

27

Исходные данные для выполнения курсовой работыТаблица 1

Размеры стены

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Ширина по верху м 1 12 14 16 08 10 12 14 14 16Ширина подошвы b м 3 4 5 55 25 35 45 55 35 45Высота Н м 6 7 8 10 5 6 7 9 7 8Глубина заложения d м 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2Наклон задней грани ε град 10 8 6 4 2 0 - 2 - 4 -6 -8

Характеристики грунта засыпкиТаблица 2

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Удельный вес γзас кНм3 18 19 20 21 22 22 21 20 18 18Угол внутреннего трения φ град 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37Угол трения грунта о заднюю грань стены

град 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наклон поверхности засыпки

град 8 6 4 2 0 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10

28

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 24: Расчёт подпорной стенки

Рис 10 Поперечное сечение стены силы действующие на нее и эпюра напряжений по подошве фундамента

Эпюры напряжений по подошве стены представлены на рис 10Сопоставим найденные напряжения с расчетным сопротивлением

рср = 1226 lt = 6314 кПа

рmах = 5723 lt = 7577 кПа

рmin = - 3271 lt 0

Из трех условий не выполнено последнее те по задней грани подошвы действуют растягивающие напряжения что не допускается

24

56 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

Расчет устойчивости против опрокидывания выполняем в соответствии с формулой (47) Удерживающие и опрокидывающие моменты вычисляем в табличной форме (табл 2)

Таблица 2

Нормативная сила

кН

Расчетная силакН

Плечо м

Момент кНм

Удерживающих сил Мz1

Опрокидывающих

силМ

Gст = 175Gф = 1033Еаг = 2678Еав = 513Еп = 185

Gст = 09 175 = 1575Gф = 09 1033 = 93Е аг = 12 2678 = 3214Еав = 12 513 = 616Еп = 1 185 = 185

161452426505

2521348

163293

7714

5593 7714

В табл 2 моменты вычислены относительно передней грани фундамента стены (точка О1 на рис 10) γf = 09- коэффициент надежности по нагрузке к весу стены

= 3559

4771= 138 gt = 073

те условие (47) не выполняетсяРасчет устойчивости стенки против сдвига по подошве фундамента

выполняется в соответствии с формулой (48) с использованием данных табл 1

Сдвигающая сила r1 = Еаг ndash Eп = 3214 ndash 185 = 3029 кНУдерживающая сила z1 = Ψ (Gcт + Gф + Еав) = 03 (1575 + 93 + 616) =

936 кНЗдесь Ψ = 03 ndash коэффициент трения кладки по грунту (табл 8 прил 2)

= = 324 gt = 082

те условие (48) не выполняется57 Проверка положения равнодействующей

25

Расчет М II и N II ведется по формуле (49) при коэффициентах надежности по нагрузке = 1 с использованием данных табл 1

Эксцентриситет

е0 = = = 168 м

05 м

336 gt = 08

те и эта проверка не выполняется

О б щ и й в ы в о д и р е к о м е н д а ц и и

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- изменить наклон и увеличить шероховатость задней грани стены- сделать стену более массивной - уменьшить активное давление заменив засыпку грунтом с большим

углом внутреннего трения и т д

6 П Р И Л О Ж Е Н И Я

26

Задание на выполнение курсовой работыlaquoРасчет подпорной стеныraquo

П о я с н е н и я к в ы б о р у з а д а н и я

Преподаватель выдает студенту шифр задания состоящий из четырех цифр

Первая цифра означает вариант размеров стены (табл 1)Вторая ndash вариант характеристик грунта засыпки (табл 2)Третья ndash вариант характеристик грунта залегающего под подошвой

фундамента (табл 3)Четвертая ndash вариант равномерно распределенной нагрузки на

поверхности засыпки (табл 4)Например студенту задан шифр 1234 Это значит что студент по

табл 1 принимает = 1 м b = 3 м и т д по табл 2 γзас = 19 φ = 29

град и тд по табл 3 грунт ndash песок крупный γзас = 198 ω = 01 и т д

по табл 4 q = 50 кПа На рис 11 приведено поперечное сечение подпорной стены с

буквенными обозначениями размеров значения которых следует брать из табл 1

Рис 11 Поперечное сечение подпорной стены

27

Исходные данные для выполнения курсовой работыТаблица 1

Размеры стены

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Ширина по верху м 1 12 14 16 08 10 12 14 14 16Ширина подошвы b м 3 4 5 55 25 35 45 55 35 45Высота Н м 6 7 8 10 5 6 7 9 7 8Глубина заложения d м 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2Наклон задней грани ε град 10 8 6 4 2 0 - 2 - 4 -6 -8

Характеристики грунта засыпкиТаблица 2

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Удельный вес γзас кНм3 18 19 20 21 22 22 21 20 18 18Угол внутреннего трения φ град 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37Угол трения грунта о заднюю грань стены

град 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наклон поверхности засыпки

град 8 6 4 2 0 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10

28

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 25: Расчёт подпорной стенки

56 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

Расчет устойчивости против опрокидывания выполняем в соответствии с формулой (47) Удерживающие и опрокидывающие моменты вычисляем в табличной форме (табл 2)

Таблица 2

Нормативная сила

кН

Расчетная силакН

Плечо м

Момент кНм

Удерживающих сил Мz1

Опрокидывающих

силМ

Gст = 175Gф = 1033Еаг = 2678Еав = 513Еп = 185

Gст = 09 175 = 1575Gф = 09 1033 = 93Е аг = 12 2678 = 3214Еав = 12 513 = 616Еп = 1 185 = 185

161452426505

2521348

163293

7714

5593 7714

В табл 2 моменты вычислены относительно передней грани фундамента стены (точка О1 на рис 10) γf = 09- коэффициент надежности по нагрузке к весу стены

= 3559

4771= 138 gt = 073

те условие (47) не выполняетсяРасчет устойчивости стенки против сдвига по подошве фундамента

выполняется в соответствии с формулой (48) с использованием данных табл 1

Сдвигающая сила r1 = Еаг ndash Eп = 3214 ndash 185 = 3029 кНУдерживающая сила z1 = Ψ (Gcт + Gф + Еав) = 03 (1575 + 93 + 616) =

936 кНЗдесь Ψ = 03 ndash коэффициент трения кладки по грунту (табл 8 прил 2)

= = 324 gt = 082

те условие (48) не выполняется57 Проверка положения равнодействующей

25

Расчет М II и N II ведется по формуле (49) при коэффициентах надежности по нагрузке = 1 с использованием данных табл 1

Эксцентриситет

е0 = = = 168 м

05 м

336 gt = 08

те и эта проверка не выполняется

О б щ и й в ы в о д и р е к о м е н д а ц и и

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- изменить наклон и увеличить шероховатость задней грани стены- сделать стену более массивной - уменьшить активное давление заменив засыпку грунтом с большим

углом внутреннего трения и т д

6 П Р И Л О Ж Е Н И Я

26

Задание на выполнение курсовой работыlaquoРасчет подпорной стеныraquo

П о я с н е н и я к в ы б о р у з а д а н и я

Преподаватель выдает студенту шифр задания состоящий из четырех цифр

Первая цифра означает вариант размеров стены (табл 1)Вторая ndash вариант характеристик грунта засыпки (табл 2)Третья ndash вариант характеристик грунта залегающего под подошвой

фундамента (табл 3)Четвертая ndash вариант равномерно распределенной нагрузки на

поверхности засыпки (табл 4)Например студенту задан шифр 1234 Это значит что студент по

табл 1 принимает = 1 м b = 3 м и т д по табл 2 γзас = 19 φ = 29

град и тд по табл 3 грунт ndash песок крупный γзас = 198 ω = 01 и т д

по табл 4 q = 50 кПа На рис 11 приведено поперечное сечение подпорной стены с

буквенными обозначениями размеров значения которых следует брать из табл 1

Рис 11 Поперечное сечение подпорной стены

27

Исходные данные для выполнения курсовой работыТаблица 1

Размеры стены

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Ширина по верху м 1 12 14 16 08 10 12 14 14 16Ширина подошвы b м 3 4 5 55 25 35 45 55 35 45Высота Н м 6 7 8 10 5 6 7 9 7 8Глубина заложения d м 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2Наклон задней грани ε град 10 8 6 4 2 0 - 2 - 4 -6 -8

Характеристики грунта засыпкиТаблица 2

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Удельный вес γзас кНм3 18 19 20 21 22 22 21 20 18 18Угол внутреннего трения φ град 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37Угол трения грунта о заднюю грань стены

град 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наклон поверхности засыпки

град 8 6 4 2 0 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10

28

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 26: Расчёт подпорной стенки

Расчет М II и N II ведется по формуле (49) при коэффициентах надежности по нагрузке = 1 с использованием данных табл 1

Эксцентриситет

е0 = = = 168 м

05 м

336 gt = 08

те и эта проверка не выполняется

О б щ и й в ы в о д и р е к о м е н д а ц и и

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- изменить наклон и увеличить шероховатость задней грани стены- сделать стену более массивной - уменьшить активное давление заменив засыпку грунтом с большим

углом внутреннего трения и т д

6 П Р И Л О Ж Е Н И Я

26

Задание на выполнение курсовой работыlaquoРасчет подпорной стеныraquo

П о я с н е н и я к в ы б о р у з а д а н и я

Преподаватель выдает студенту шифр задания состоящий из четырех цифр

Первая цифра означает вариант размеров стены (табл 1)Вторая ndash вариант характеристик грунта засыпки (табл 2)Третья ndash вариант характеристик грунта залегающего под подошвой

фундамента (табл 3)Четвертая ndash вариант равномерно распределенной нагрузки на

поверхности засыпки (табл 4)Например студенту задан шифр 1234 Это значит что студент по

табл 1 принимает = 1 м b = 3 м и т д по табл 2 γзас = 19 φ = 29

град и тд по табл 3 грунт ndash песок крупный γзас = 198 ω = 01 и т д

по табл 4 q = 50 кПа На рис 11 приведено поперечное сечение подпорной стены с

буквенными обозначениями размеров значения которых следует брать из табл 1

Рис 11 Поперечное сечение подпорной стены

27

Исходные данные для выполнения курсовой работыТаблица 1

Размеры стены

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Ширина по верху м 1 12 14 16 08 10 12 14 14 16Ширина подошвы b м 3 4 5 55 25 35 45 55 35 45Высота Н м 6 7 8 10 5 6 7 9 7 8Глубина заложения d м 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2Наклон задней грани ε град 10 8 6 4 2 0 - 2 - 4 -6 -8

Характеристики грунта засыпкиТаблица 2

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Удельный вес γзас кНм3 18 19 20 21 22 22 21 20 18 18Угол внутреннего трения φ град 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37Угол трения грунта о заднюю грань стены

град 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наклон поверхности засыпки

град 8 6 4 2 0 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10

28

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 27: Расчёт подпорной стенки

Задание на выполнение курсовой работыlaquoРасчет подпорной стеныraquo

П о я с н е н и я к в ы б о р у з а д а н и я

Преподаватель выдает студенту шифр задания состоящий из четырех цифр

Первая цифра означает вариант размеров стены (табл 1)Вторая ndash вариант характеристик грунта засыпки (табл 2)Третья ndash вариант характеристик грунта залегающего под подошвой

фундамента (табл 3)Четвертая ndash вариант равномерно распределенной нагрузки на

поверхности засыпки (табл 4)Например студенту задан шифр 1234 Это значит что студент по

табл 1 принимает = 1 м b = 3 м и т д по табл 2 γзас = 19 φ = 29

град и тд по табл 3 грунт ndash песок крупный γзас = 198 ω = 01 и т д

по табл 4 q = 50 кПа На рис 11 приведено поперечное сечение подпорной стены с

буквенными обозначениями размеров значения которых следует брать из табл 1

Рис 11 Поперечное сечение подпорной стены

27

Исходные данные для выполнения курсовой работыТаблица 1

Размеры стены

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Ширина по верху м 1 12 14 16 08 10 12 14 14 16Ширина подошвы b м 3 4 5 55 25 35 45 55 35 45Высота Н м 6 7 8 10 5 6 7 9 7 8Глубина заложения d м 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2Наклон задней грани ε град 10 8 6 4 2 0 - 2 - 4 -6 -8

Характеристики грунта засыпкиТаблица 2

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Удельный вес γзас кНм3 18 19 20 21 22 22 21 20 18 18Угол внутреннего трения φ град 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37Угол трения грунта о заднюю грань стены

град 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наклон поверхности засыпки

град 8 6 4 2 0 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10

28

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 28: Расчёт подпорной стенки

Исходные данные для выполнения курсовой работыТаблица 1

Размеры стены

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Ширина по верху м 1 12 14 16 08 10 12 14 14 16Ширина подошвы b м 3 4 5 55 25 35 45 55 35 45Высота Н м 6 7 8 10 5 6 7 9 7 8Глубина заложения d м 15 2 25 3 15 2 25 3 15 2Наклон задней грани ε град 10 8 6 4 2 0 - 2 - 4 -6 -8

Характеристики грунта засыпкиТаблица 2

Наименование Обозна -

ченияРазмерность

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Удельный вес γзас кНм3 18 19 20 21 22 22 21 20 18 18Угол внутреннего трения φ град 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37Угол трения грунта о заднюю грань стены

град 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Наклон поверхности засыпки

град 8 6 4 2 0 - 2 - 4 - 6 - 8 - 10

28

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 29: Расчёт подпорной стенки

Характеристики грунта под подошвой фундамента cтеныТаблица 3

Наименование Обозна -чения

РазмерностьВарианты

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0Грунт

- -песок

мелкийпесок

крупныйсупесь суглинок глина

Удельный вес γ кНм3 185 192 198 190 202 201 183 214 210 218Влажность - 02 023 01 019 02 02 045 016 016 014Удельный вес твердых частиц

γs кНм3 264 266 268 265 267 268 260 273 275 276

Предел текучести L - - - - - 024 024 054 024 033 034Предел раскатывания - - - - - 019 019 038 014 015 016

Таблица 4 Равномерно ndash распределенная нагрузка на поверхности засыпки

Наименование Обозна -

ченияРазмеры

Варианты1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Нагрузка q кПа 20 30 40 50 60 60 50 40 30 20

29

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 30: Расчёт подпорной стенки

На рис 12 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали Углы и принимаются положительными при движении против часовой стрелки и отрицательными ndash при движении в противоположном направлении

Рис 12 Правило знаков и

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцуВ задании приводятся только те исходные данные которые соответствуют шифру полученному от преподавателяПодпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульный лист курсовой работы

30

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 31: Расчёт подпорной стенки

Пример оформления

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет путей сообщений (ПГУПС)

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

К у р с о в а я р а б о т а

Выполнил студент ________ курса группы _________

Проверил _____________

Санкт ndash Петербург200hellip г

31

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 32: Расчёт подпорной стенки

Образец оформления задания

П ГУПС

Кафедра laquoОснования и фундаментыraquo

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

laquoРАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫraquo

Студент _________________

Группа _________________

Шифр __________________

Размеры стены

Грунт засыпкиГрунт под подошвой

Нагрузка

а м γзас кНм3 γ кНм3 q кПаb м φ град -Н м град γs кНм3

d м град L -ε град -

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

32

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 33: Расчёт подпорной стенки

Данные необходимые для строительной оценки грунтаТаблица 1

Виды глинистых грунтов

Грунт Число пластичностиСупесь 001 le Ip le 007Суглинок 007 lt Ip le017Глина Ip gt 017

Таблица 2Консистенция глинистых грунтов

Таблица 3

Водонасыщенность песчаных и крупнообломочных грунтов

Наименование по степени влажности

Степень влажности Sr

Маловлажные 0 lt Sr le 05Влажные 05 lt Sr le 08Насыщенные водой 08 lt Sr le 1

Консистенция Показатель текучести (консистенции) IL

Супесьтвердая IL lt 0пластичная 0le IL le 1текучая IL gt 1

Суглинок и глинатвердая IL lt 0полутвердая 0 le IL le 025тугопластичная 025 lt IL le 050мягкопластичная 050 lt IL le 075текучепластичная 075 lt IL le 1текучая IL gt 1

33

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 34: Расчёт подпорной стенки

Таблица 4Плотность песчаных грунтов

Виды песковПлотность сложения песков

плотныеСредней

плотностирыхлые

Гравелистые крупные и средней крупности

е lt 055 055 le е le 070 е gt 070

Мелкие е lt 060 060 le е le 075 е gt 075Пылеватые е lt 060 060 le е le 080 е gt 080

Таблица 5Условные сопротивления R0 глинистых (непросадочных)

грунтов в основаниях кПа

Наименование грунта

Коэ

фф

ицие

нт

пори

стос

ти е

Показатель текучести(консистенции) IL

0 01 02 03 04 05 06

Супеси(при Ip le 005)

0507

350400

300250

250200

200150

150100

100-

--

Суглинки(при 010 le Ip le 015)

050710

400350300

350300250

300250200

250200150

200150100

150100

-

100--

Глина(при Iυ ge 020)

05060811

600500400300

450350300250

350300250200

300250200150

250200150100

200150100

-

150100

--

При значениях числа пластичности Ip в пределах 005 ndash 010 и 015 ndash 020 следует принимать средние значения R0 приведенные в табл 5 соответственно для супесей и суглинков и для суглинков и глин Величину условного сопротивления R0 для твердых глинистых грунтов (IL lt 0) следует получить у преподавателя либо определять по формуле

34

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 35: Расчёт подпорной стенки

R0 = 15 Rnс

и принимать для супесей ndash не более 1000 кПа для суглинков ndash 2000 кПа для глин ndash 3000 кПа Rnс ndash среднее арифметическое значение временного сопротивления на сжатие образцов глинистого грунта природной влажности

Таблица 6Условные сопротивления R0 песчаных грунтов в

основаниях кПа

Наименование грунта и его влажность

R0 для песков средней плотности

Пески гравелистые и крупные независимо от их влажности

Пески средней крупностималовлажныевлажные и насыщенные водой

Пески мелкиемаловлажныевлажные и насыщенные водой

Пески пылеватыемаловлажныевлажные насыщенные водой

350

300250

200150

200150100

Для плотных песков значения приведенные в табл 6 надлежит увеличивать на 100 если плотность определена статическим зондирование и на 60 если их плотность определена другими способами например по результатам лабораторных испытаний грунтов

Таблица 735

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 36: Расчёт подпорной стенки

Коэффициенты k1 и k2

Наименование грунта k1 м - 1 k2

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

010

008

006

004

002

30

25

20

20

15

Таблица 8Коэффициент трения Ψ кладки по грунту

Вид грунта Значения коэффициента

- Глины и скальные породы с омыливающейся поверхностью (глинистые известняки сланцы и т п) во влажном состояниив сухом состоянии- Суглинки и супеси- Пески - Гравийные и галечниковые породы- Скальные породы с неомыливающейся поверхностью

025030030040050

060

Содержание

36

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37

Page 37: Расчёт подпорной стенки

1 Состав курсовой работы и требования к ее оформлению helliphelliphellip 4 2 Общие сведения о подпорных стенах и силовых воздействиях на

них helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 53 Определение активного и пассивного давлений грунта на стену

helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1031 Аналитический метод helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1032 Графический метод (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphellip13

4 Расчет подпорной стены по предельным состояниям helliphelliphelliphellip1541 Расчет по первой группе предельных состояний helliphelliphelliphellip1542 Расчет по второй группе предельных состояний helliphellip 17

5 Пример расчета подпорной стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1751 Исходные данные и цели расчета helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1752 Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1853 Определение активного и пассивного давлений действующих на подпорную стену helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1954 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2055 Определение напряжений действующих по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2256 Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2657 Проверка положения равнодействующейhelliphelliphelliphelliphelliphellip2758 Общий вывод и рекомендации helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip27

6 Приложения helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 28

37