Проектирование подпорных стен (к СНиП 2.09.03-85), часть 2

• часть 1
• часть 2
• часть 3
• часть 4
• часть 5
• часть 6
• часть 7
• часть 8
• часть 9

по устойчивости положения стены против сдвига и прочности грунтового основания;

по прочности элементов конструкций и узлов соединений

вторая группа (по пригодности к эксплуатации) предусматривает проверку:

оснований на допускаемые деформации;

элементов конструкций на допустимые величины раскрытия трещин.

6.2. Давление грунта для массивных подпорных стен следует определять по указаниям разд. 5 (рис. 7 ,а ).

Давление грунта для уголковых подпорных стен следует определять исходя из условия образования за стеной клиновидной симметричной (а для короткой задней консоли - несимметричной) призмы обрушения (рис. 7,б ). Давление грунта принимается действующим на наклонную (расчетную) плоскость, проведенную под углом e при d = j¢ .

Угол наклона расчетной плоскости к вертикали e определяется из условия (14), но принимается не более (45° - j /2)

tg e =(b - t )/h . (14)

6.3. Наибольшая величина активного давления грунта при наличии на горизонтальной поверхности засыпки равномерно распределенной нагрузки q определяется при расположении этой нагрузки в пределах всей призмы обрушения, если нагрузка не имеет фиксированного положения.

Расчет устойчивости положения стены против сдвига

6.4. Расчет устойчивости положения стены против сдвига производится из условия

F_sa £ g _c F_sr / g _n , (15)

где F_sa - сдвигающая сила, равная сумме проекции всех сдвигающих сил на горизонтальную плоскость; F_sr - удерживающая сила, равная сумме проекций всех удерживающих сил на горизонтальную плоскость; у_с - коэффициент условий работы грунта основания: для песков, кроме пылеватых - 1 ; для пылеватых песков, а также пылевато-глинистых грунтов в стабилизированном состоянии - 0 ,9; для пылевато-глинистых грунтов в нестабилизированном состоянии - 0 ,85; для скальных, невыветрелых и слабовыветрелых грунтов - 1; выветрелых - 0,9 ; сильновыветрелых - 0,8; g _n - коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,2, 1 ,15 и 1,1 соответственно для зданий и сооружений I , II и III класса, назначаемых в соответствии с прил. 4.

6.5. Сдвигающая сила F_sa определяется по формуле

F_sa = F_{sa, g} + j _sa ,_q , (16)

где F_{sa, g} - сдвигающая сила от собственного веса грунта равна:

F_{sa, g} = P _g h /2 ; (17)

F_sa,q - сдвигающая сила от нагрузки, расположенной на поверхности призмы обрушения, равна:

F_sa,q = P_q y_b . (18)

Рис. 7. Расчетные схемы подпорных стен

а - массивных; б - уголкового профиля

6.6. Удерживающая сила F_sr для нескального основания определяется по формуле

F_sr = F_v tg( j _I - b ) + b с _I + Е_r , (19)

где F_v - сумма проекций всех сил на вертикальную плоскость

а) для массивных подпорных стен

F_v = F_sa t g( e + d ) + G _{с т} + g _I tg b b ² /2, (20)

G _ст - собственный вес стены и грунта на ее уступах.

б) для уголковых подпорных стен (при e £ q ₀ )

F_v = F_sa tg ( e + j ¢ ) + g ¢g _f [h (b - t )/2 + td ]+ g _I tg b b ² /2 (21)

где g _f - коэффициент надежности по нагрузке, принимается равным 1,2; Е_r - пассивное сопротивление грунта:

E_r = g _I l _r /2 + c_I h_r ( l _r - 1)/tg j _I , (22)

где l _r - коэффициент пассивного сопротивления грунта:

l _r =tg² (45° + j _I /2), (23)

h_r - высота призмы выпора грунта

h_r =d + b tg b . (24)

6 .7. Расчет устойчивости подпорных стен против сдвига должен производиться по формуле (15) для трех значений угла b ( b = 0, b = j _I /2 и b = j _I ).

При наклонной подошве стены, кроме указанных значений угла b , следует производить расчет против сдвига также для отрицательных значений угла b .

При сдвиге по подошве ( b = 0) следует учитывать следующие ограничения: с _I £ 5 кПа, j _I £ 30°, l _r = 1.

6.8. Удерживающая сила F_sr для скального основания определяется по формуле

F_sr =F_v f +E_r , (25)

где f - коэффициент трения подошвы по скальному грунту, принимается по результатам непосредственных испытаний, но не более 0,65.

Расчет прочности грунтового основания

6.9. Расчет прочности основания следует производить для всех скальных грунтов и нескальных при tg d _I < sin j _I из условия

F_v £ g _c N_u / g _n . (26)

6.10. Тангенс угла наклона к вертикали равнодействующей внешней нагрузки на основание определяется из условия

tg d _I = F_sa /F_v . (27)

6.11. Вертикальная составляющая силы предельного сопротивления основания N_u , сложенного нескальными грунтами в стабилизированном состоянии, определяется по формуле

N_u = b ¢ (N _g b ¢g _I + N_q g¢ _I d + N_c c_I ). (28)

где N _g , N_q , N_c - безразмерные коэффициенты несущей способности, определяемые по таб.5 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта j _I и угла наклона к вертикали d _I равнодействующей внешней нагрузки на основание в уровне подошвы стены: d - глубина заложения подошвы от нижней планировочной отметки, м; b ¢ - прицеленная ширина подошвы, определяемая по формуле

b ¢ = h - 2e . (29)

где е - эксцентриситет приложения равнодействующей всех сил относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы стены, величина которого определяется по формуле (30) и не должна превышать е £ b /3 :

e = M ₀ /F_v , (30)

где M ₀ - сумма моментов всех вертикальных и горизонтальных сил относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы.

Таблица 5

Примечания: 1. При промежуточных значениях j _I и d _I коэффициенты N _g , N_q и N_c допускается определить по интерполяции.

2. Значения N _g , N _q , и N_c при j _I > 30° принимаются как для j _I = 30°.

6.12. Сумма моментов М ₀ определяется по формулам:

а) для массивных подпорных стен

M ₀ = F_sa [h * - tg ( e + d ) (b /2 - h * tg e )] + S M_i , (31)

где S M_i - сумма моментов от собственного веса стены и грунта на ее обрезах относительно центра тяжести подошвы стены.

б) для уголковых стен (при e £ q ₀ )

М ₀ = F_sa [h * - tg ( e + j¢ ) (b /2 - h * tg e )] + g¢ _I g _f (b - t ) [h (b - 4t ) + 6td ]/12. (32)

где h * - расстояние от равнодействующей сдвигающей силы до низа подошвы стены; g _f - коэффициент надежности по нагрузке, принимается, равным 1,2;

h * = [F_{sa, g} h /3 + F_sa,q (h - y_a - y_b /2)]/F_sa . (33)

6.13. Вертикальная составляющая силы предельного сопротивления основания N_u , сложенного скальным грунтом, определяется по формуле N_u =R_c b ¢ . (34)

где R_c - расчетное значение предела прочности на одноосное сжатие скального грунта.

Расчет оснований по деформациям

6.14. При отсутствии специальных технологических требований расчет деформации основания считается удовлетворительным, если среднее давление на грунт под подошвой фундамента от нормативной нагрузки не превышает расчетного сопротивления грунта основания R , а краевые - 1,2 R :

(35)

При этом эпюру напряжений допускается принимать трапециевидной или треугольной. Площадь сжатой зоны при треугольной эпюре должна быть не менее 75% общей площади фундамента подпорной стены (е £ b /4) (рис. 8).

Краевые давления на грунт под подошвой стены , р _max при эксцентриситете приложения равнодействующей всех вертикальных сил относительно центра тяжести подошвы е £ b /6 определяются по формуле (36), а при е > b /6 - по формуле (37) :

(36)

p _max = 2F_v /3c ₀ , (37)

где F_v - сумма проекций всех сил на вертикальную плоскость, определяемая по формулам (20) и (21); е - эксцентриситет приложения равнодействующей всех сил относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы стены, определяемый по формуле (30); 3с ₀ - длина эпюры по подошве фундамента:

с ₀ = 0,5 b - е . (38)

6.15. Расчетное сопротивление грунта основания R , кПа (тс/м² ), определяется по формуле

R = ( g _c1 g _{c 2} /k ) (M _g b g _II + M_q d g¢ _II + M_c c _II ). (39)

где g _{c 1} и g _c2 - коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 6;

k - коэффициент, принимаемый: k = 1, если прочностные характеристики грунта j и с определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по табл. 1-3 прил. 5 ; М _g , М_q , М_с - коэффициенты, принимаемые по табл. 7; b - ширина подошвы фундамента; d - глубина заложения подошвы фундамента от нижней планировочной отметки.

Рис. 8. Схема для определения давлений под подошвой стены

а - при малых эксцентриситетах е £ b /6 ; б - при больших эксцентриситетах е > b /6

Таблица 6

Примечания: 1. К сооружениям с жесткой конструктивной схемой относятся такие, конструкции которых специально приспособлены к восприятию усилий от деформаций оснований, в том числе за счет применения мероприятий, указанных в п. 270, б СНиП 2.02.01 -83 “Основания зданий и сооружений”.

2. При гибкой конструктивной схеме значение коэффициента g _с2 принимается равным единице.

3. При промежуточных значениях L /H коэффициент g _с2 определяется по интерполяции.

Определение усилий в элементах конструкции

6.16 . Для массивной подпорной стены внутренние усилия N_i , Q_i и M_i в сечении i-i на глубине у_i , определяются по формулам:

(40)

где S F_vi - сумма всех вертикальных сил выше сечения i- i ; S F_sai - сумма всех горизонтальных сил выше сечения i-i ; S F_vi x_i - сумма моментов всех вертикальных сил относительно центра тяжести сечения i-i ; S F_sai y_i - сумма моментов всех горизонтальных сил относительно центра тяжести сечения i-i.

Таблица 7

6.17. Расчетные усилия (изгибающие моменты и поперечные силы) в уголковых подпорных стенах (рис. 9) определяются по формулам:

для сечения 1 -1

при у £ у_а + y_b

(41)

при y > y_a + y_b

(42)

для сечения 2-2

а) в случае е > b /6

(43)

Рис. 9. Расчетная схема уголковой подпорной стены

при расчете ее на прочность

а - изгибающие моменты; б - поперечные силы

б) в случае е < b /6

(44)

для сечения 3-3

а) в случае е > b /6

при х₃ £ x + х_b

(45)

(46)

при х₃ > x + х_b

(47)

(48)

б) в случае е < b /6

при х₃ £ x + х_b

(49)

(50)

при x ₃ > x + х_b

(51)

(52)

Максимальные расчетные усилия М и Q в лицевых и фундаментных плитах должны приниматься по граням сопрягаемых элементов.

6.18. Интенсивности горизонтального давления Р _g и Р_q и вычисляются по формулам разд. 5 с учетом п. 6.2.

Интенсивность вертикального давления от собственного веса грунта в призме обрушения Р_{v g} и от временной нагрузки Р_vq определяются по формулам:

Р_{v g} = P _g tg ( e + j¢ _I )/tg e ; (53)

P_vq = P_q tg ( e + j¢ _I )/tg e ; (54)

Интенсивность вертикального давления от собственного веса грунта Р ¢ _{v g} и над передней консолью Р ¢¢ _{v g} в контуре abc определяется по формулам:

Р ¢ _{v g} = g ¢ _I g _f h ; (55)

Р ¢¢ _{v g} = g ¢ _I g _f d . (56)

Коэффициент надежности по нагрузке g _f в формулах (55) и (56) принимается равным 1,2.

Расстояние от внутренней грани стены до начала эпюры интенсивности вертикального давления грунта от временной нагрузки определяется выражением х_а = у_а tg e , а величина x_b = y_b tg e .

6.19. Краевые давления на грунт под подошвой стены р _min и р _max определяются по формулам (36) и (37) из условия расчета по первой группе предельных состояний.

6.20. Конструкции подпорных стен, элементы которых шарнирно сопряжены гибкими связями (например, уголковые стены с анкерными тягами), следует рассчитывать по схеме, представленной на рис. 10.

При этом рассматриваются два случая загружения призмы обрушения временной нагрузкой:

1-й случай - нагрузка расположена на части призмы обрушения, что создает максимальный пролетный момент в вертикальном элементе стены;

2-й случай - временная нагрузка расположена на всей поверхности призмы обрушения, что создает максимальные условия в остальных элементах стены.

Величины расчетных усилий в сечениях элементов стены определяются по формулам:

для сечений 1-1

(57)

для сечений 2-2

(58)

где U ₁ = [h² P _g + 3P_q (h-h_b )² ]/6(h-h_b ) ; (59)

V ₁ = U ₁ /tg a ; (60)

U ₂ = h ₂ (3P_q + P _g )/6(h-h_b ) ; (61)

V ₂ = U ₂ /tg a , (62)

U ₁ и V ₁ - горизонтальная и вертикальная составляющие усилия в тяге при частичном загружении равномерно распределенной нагрузкой; U ₂ и V ₂ - горизонтальная и вертикальная составляющие усилия в тяге при полном загружении равномерно распределенной нагрузкой.

Рис. 10. Расчетная схема подпорной стены

с анкерными тягами

При е < b /6 :

для сечения 3-3

(63)

для сечения 4-4

(64)

для сечения 5-5

(65)

При е > b /6 ; (с₀ = 0,5b - e ) :

для сечения 3-3

(66)

для сечения 4-4

(67)

для сечения 5-5

(68)

где G ₁ - вес плиты и грунта, расположенного справа от сечения 3-3;

G ₄₍₅₎ = [P_{v g} (b - t - x )/(b - t ) + P ¢ _{v g} x /(b - t )+P_{v g} ]x /2.

6 .21. Максимальные усилия в анкерных тягах S , имеющих шарнирное сопряжение с лицевыми и фундаментными плитами, определяются по второму случаю загружения (п. 6.20) по формуле

S = U ₂ /sin a . (69)

Учитывая возможность зависания грунта, расчетное усилие в тяге следует увеличить в 1,5 раза.

6.22. Расчет щелевого паза в случае жесткого сопряжения сборной лицевой плиты с фундаментной плитой (рис. 11) осуществляется из условия, что при действии момента М в щелевом паза возникают силы Р с плечом внутренней пары а . Сдвигающая сила Q прикладывается к верхней части стенки паза. В верхней и нижней частях стенок паза возникают сжимающие напряжения, равнодействующие которых приложены на расстояниях 0,1l от верхней грани паза и 0,15l - от нижней части (l - высота паза).

• часть 1
• часть 2
• часть 3
• часть 4
• часть 5
• часть 6
• часть 7
• часть 8
• часть 9