Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения императора Александра I»

Кафедра «Основания и фундаменты»

РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ

Курсовая работа

Выполнил: студент 3 курса

группы СЖД - 504

Колесников Г.В.

Проверил:

Санкт-Петербург

2017

ФГБОУ ВО ПГУПС

Кафедра «Основания и фундаменты»

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

«РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ»

Студент Колесников Г.В.

Группа СЖД - 504

Шифр 2062

Размеры стены

Грунт засыпки

Грунт под подошвой

Нагрузка

а

м

1.2

γзас

кН/м3

18

γ

кН/м3

20.1

q

кПа

30

b

м

4

φ

град

37

w

–

0.2

Н

м

7

δ

град

10

γs

кН/м3

26.8

d

м

2

α

град

-10

wL

–

0.24

ε

град

8

wP

–

0.19

Подпись преподавателя _______________ Дата ____________

Оглавление

1.Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены 3

2. Определение активного и пассивного давления на подпорную стену 4

3. Определение активного давления графическим способом (построение Понселе) 5

4. Определение напряжений, действующих по подошве фундамента 6

5. Расчёт устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента 7

6. Проверка положения равнодействующей 8

7. Выводы о применимости заданной конструкции стены и рекомендации по её изменению 9

1.Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены

Определяем:

1)Удельный вес сухого грунта

2)Пористость

3)Коэффициент пористости

4)Показатель текучести

5)Число пластичности

По числу пластичности грунт является супесью, по показателю текучести супесь пластичная. Условное расчётное сопротивление пластичной супеси R₀=225 кПа.

6)Расчётное сопротивление грунта под подошвой фундамента

,

где k₁ = 0,06 и k₂ = 2,0

Второе слагаемое 2*20,1(2-3) принимаем равным нулю, так как d<3,0 м.

2. Определение активного и пассивного давления на подпорную стену

Заменим равномерно распределённую нагрузку q = 30 кПа слоем грунта приведённой высоты:

Рассчитаем коэффициент активного давления:

Найдём ординаты эпюры интенсивности активного давления:

1. На уровне верха стены

2. На уровне подошвы

Тогда активное давление

Равнодействующая активного давления будет приложена к задней поверхности стены в точке, отстоящей по вертикали от подошвы на расстоянии

Горизонтальная и вертикальная составляющие интенсивности активного давления следующие:

Соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие активного давления

Интенсивность пассивного давления на отметке подошвы фундамента

Пассивное давление, действующее на переднюю грань стены

Снижаем величину отпора

3. Определение активного давления графическим способом (построение Понселе)

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

В результате построения получен треугольник площадью

Активное давление, действующее на стену высотой

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

Тогда активное давление, найденное графически,

Расхождение с давлением, найденным аналитически, составляет

Что вполне допустимо.

4. Определение напряжений, действующих по подошве фундамента

Таблица 1

Нормативная сила, кН	Расчётная сила, кН	Плечо, м	Момент, кН*м
		0,23	-67,08
		0,075	+15,28
Eаг = 162,32	Eаг = 162,32 * 1,2 = 194,78	2,71	+527,85
Eав = 52,74	Eав = 52,74 * 1,2 = 63,29	1,6	-101,26
Eп = 47,78	Eп = 47,78 * 1 = 47,78	0,67	-32,01

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

Сумма расчетных вертикальных сил

Сумма моментов расчетных сил

Площадь и момент сопротивления подошвы фундамента стены.

Тогда

р_ср = = = 139,68

= = 139,68 128,38

р_maх = 268,06 кПа, р_min = 11,3 кПа.

Сопоставим найденные напряжения, с расчетным сопротивлением:

Все условия выполняются.

5. Расчёт устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

Таблица 2

Нормативная сила, кН	Расчетная сила, кН	Плечо, м	Моменты, кН*м
			Удерживающих сил		Опрокидывающих сил
		2,23	532,14		-
		1,925	320,96		-
		2,71	-		527,85
		3,6	227,84		-
		0,67	32,01		-
				1103,95		527,85

В табл. 2 моменты вычислены относительно точки О₁

т. е. условие устойчивости стены против опрокидывания выполняется.

Сдвигающая сила

Удерживающая сила

Здесь коэффициент трения кладки по грунту.

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

6. Проверка положения равнодействующей

Эксцентриситет

Условие не выполняется.

7. Выводы о применимости заданной конструкции стены и рекомендации по её изменению

Выполненные проверки показали, что приведенная в задании подпорная стена не удовлетворяет нормативным требованиям. Стену следует перепроектировать.

В рассмотренном примере не выполняется условие устойчивости стены на сдвиг и проверка положения равнодействующей. Основной фактор, влияющий на величину сдвигающей силы и эксцентриситет – Величина активного давления E_а. Следовательно, изменения в проекте должны быть направлены на уменьшение активного давления.

Порядок снижения при прежних размерах стены оценивается по предельно допустимой величине сдвигающей силы, т.е. ; E_а=E_п+Q_r1

При снижении E_а уменьшится и значение удерживающей силы, но по сравнению с изменением сдвигающей – незначительно, пренебрежём им.

;кНм.

Активное давление должно быть поменяно до значения 163 кН, то есть примерно на 16%. При определении величины активного давления наибольшую роль играет ξ_а – коэффициент бокового активного давления грунта, который в свою очередь зависит от факторов, поддающихся изменению – углов φ, δ, ε. Рассмотрим возможность их изменения.

1. Угол внутреннего трения засыпки; по заданию φ = 37º (песок крупный). Известно, что с увеличением крупности песка угол внутреннего трения увеличивается. При выборе значений φ для уменьшения активного давления засыпки рекомендуется принимать для пылеватых песков φ = 30…34º; для мелких φ = 32…36º ; для песков средней крупности φ = 35…38º; для крупных и гравелистых φ = 38…40º. В данном случае при засыпке крупным песком угол внутреннего трения можно оставить без изменений.

2. Угол трения грунта засыпки о стену. В примере задано δ = 10º, то есть трение присутствует незначительно. В то же время с ростом δ активное давление уменьшается. Практически для обычных массивных стен можно принять δ = 0,5 φ = 20º. При специальной обработке поверхности задней грани можно принять предельное значение δ = φ.

3. Угол наклона задней грани ε существенно влияет на активное давление, причем наклон в сторону засыпки (ε < 0) снижает его.

Так как в рассматриваемых условиях достаточно небольшого снижения E_а, то при уменьшении угла ε до значения 6 º и меньше будут достигнуты все нормативные требования.