Курсовая работа: Расчет подпорной стены

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

"Петербургский государственный университет путей сообщения

Императора Александра I"

(ФГБОУ ПГУПС)

Факультет "Промышленное и гражданское строительство"

Кафедра "Основания и фундаменты"

Специальность "Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей"

Специализация "Строительство магистральных железных дорог"

Курсовая работа

по дисциплине

"Механика грунтов"

на тему: "Расчет подпорной стены"

Выполнил обучающийся

Прокопов Д.А.

Руководитель Алексеев С.И.

Санкт-Петербург 2021

Содержание

1. Исходные данные

2. Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены

3. Определение активного и пассивного давления на подпорную стену

4. Проверка условия ограничения крена подпорной стенки

5. Пример программного расчёта основания подпорной стенки по двум предельным состояниям с использованием сайта www.BuildCalc.ru

Вывод

1. Исходные данные

Таблица №1

Размер стены

Таблица №2

Характеристики грунта засыпки

засыпку принимаем как рыхлый грунт с коэффициентом пористости е=0,7 и модулем общей деформации в Е 0=6 мПа.

Таблица №3

Характеристика грунта под подошвой фундамента стены

Таблица №4

Равномерно распределенная нагрузка на поверхности засыпки

2. Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены

Последовательно определяем:

Удельный вес сухого грунта грунт фундамент стенка

кН/м 3

Пористость

Коэффициент пористости

Песчаный грунт рыхлый

Степень влажности песчаного грунта:

Песок влажный

Определяем условное расчетное сопротивление песка мелкого кПа.

Определяем расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента стены:

Где м-1 и ; -

принято считать равным нулю, так как м.

3. Определение активного и пассивного давления на подпорную стену

Заменим равномерно распределенную нагрузку слоем грунта приведенной высоты

м

Активное давление на уровне верха стены определяем по формуле:

кН/м

где- коэффициент бокового активного давления грунта;

,

где

Активное давление на уровне подошвы стены определяем по формуле:

кН/м

Равнодействующая трапецеидальной эпюры активного давления определяется по формуле:

кН/м

И будет приложена к задней поверхности стены в точке, отстоящей по вертикали от подошвы на расстоянии:

м

Горизонтальная и вертикальная составляющие интенсивности активного давления:

Соответственно вертикальная и горизонтальная составляющая активного давления:

кН

кН

Интенсивность пассивного давления на отметке подошвы фундамента

кН/м

Пассивное давление, действующее на переднюю грань стены

кН

Коэффициент бокового давления отпора определяется при т.е. упрощенно, поскольку, как упоминалось выше, реализация отпора происходит при существенных перемещениях, превышающих, как правило, допустимые. Поэтому при определении расчетного значения отпора вводится понижающий коэффициент 0,33:

кН

Определение равнодействующей активного давления с помощью построения Ж.В. Понселе

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

В результате построения получен треугольник площадью.

м 2

Активное давление, действующее на стену высотой

:

кН

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

кН

кН

Тогда активное давление, найденное графически

кН

Расхождение с давлением найдены аналитически составляет

кН

Расхождение между и не превышает 5%.

Определение напряжений, действующих по подошве фундамента

Рассчитываем напряжения, действующие по подошве фундамента. Расчеты представлены в таблице №5.

Таблица №5

В табл №5 - коэффициент надежности по нагрузке к весу стены;

- то же, к активному давлению грунта.

Рис. 1. Эпюры интенсивности бокового давления (кН/м) грунта на подпорную стенку

Рис. 2. Графическое построение Ж.В. Понселе. Пример расчёта

Рис. 3. Поперечное сечение подпорной стены; силы, действующие на нее, и эпюра напряжений в основании под подошвой фундамента

Сумма расчетных вертикальных сил

кН

Сумма моментов расчетных сил

кН

Площадь подошвы фундамента стены

м 2

м 3

Тогда

кПа

кПА; кПа;

Сопоставим найденные напряжения с расчетным сопротивлением:

кПА

кПа;

кПА;

Где - расчетное сопротивление грунта основания, кПа,

- коэффициент условий работы, принимаемый в расчет равным 1,4;

- коэффициент условий работы, принимаемый в расчет равным 1 для и 1,2 для.

Не выполняются два последних условия, т.е. устойчивость фундамента не обеспечена.

Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента

Таблица №6

Удерживающие и опрокидывающие моменты

Расчет сводится к выполнению условия

Условие выполняется.

- расчетный момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота О 1

- расчетный момент удерживающих сил относительно оси возможного поворота О 1

- коэффициент условий работы, принимаемый при нескальных основаниях равным 0,8;

- коэффициент надежности, принимаемый равным 1,1;

Расчет устойчивости стены против сдвига сводится к выполнению условия:

- расчетная сдвигающая сила, равная сумме проекций сдвигающих сил на направление возможного сдвига;

- расчетная удерживающая сила, равная сумме проекций удерживающих сил на направление возможного сдвига;

- коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,9;

- коэффициент надежности, принимаемый равным 1,1;

Сдвигающая сила

кН

Удерживающая сила

кН

- коэффициент трения кладки по грунту

Условие не выполняется

Расчет по второй группе предельных состояний

4. Проверка условия ограничения крена подпорной стенки

Расчет сводится к проверке условия ограничения крена подпорной стенки:

Где - предельный крен фундамента подпорной стенки; - фактический крен фундамента подпорной стенки,

Фактический крен фундамента подпорной стенки находим по формуле:

Где - коэффициент Пуассона

кН - суммарный расчетный момент всех сил относительно центра тяжести подошвы фундамента;

- коэффициент, принимаемый в зависимости соотношения сторон фундамента, для подпорной стенки

Предельный крен фундамента подпорной стенки находим по формуле:

кН - Сумма расчетных вертикальных сил

Условие не выполняется, то подпорная стенка получит крен больше предельного значения, что недопустимо.

5. Пример программного расчёта основания подпорной стенки по двум предельным состояниям с использованием сайта www.BuildCalc.ru

Рис. 4. Ввод данных по учётной информации варианта расчета с предельной осадкой

Рис. 5. Ввод данных по грунтовым условиям

Рис. 6. Ввод данных по дополнительной информации по жёсткости сооружения и величине удельного веса минеральных частиц

Рис. 7 Ввод данных по основным параметрам фундамента подпорной стенки

В рассматриваемом примере, можно определить расчётную вертикальную нагрузку, действующую на обрез:

кН

Сумма моментов расчетных сил:

кНм

Рис. 8. Ввод данных по расчётным нагрузкам в уровне обреза фундамента с неудовлетворительными результатами расчёта

Вывод

Выполненный программный расчёт (BRWL) подтверждает ранее полученное аналитическое решение подпорная стенка с принятыми параметрами, является не устойчивой конструкцией. Необходимы изменения в проектном решении