Міські споруди та їх разрахунок

Размещено на http://www.allbest.ru/

Завдання

В проекті необхідно розрахувати наступні міські споруди: прольотну будову моста, комунікаційний канал та підпірну стінку.

1.Міст. залізобетонний навантаження температурний тунель

Міст розташовано на другій технічній категорії доріг прольотом lо має габарити Г-10 та два тротуари шириною b_t=1.5 м. Прольотна будова виконана з n=16 попередньо напружених плит шириною b_p=0,8 м. Приведена товщина плит t_np=22 см, зв'язаних між собою шпоночними швами. Тротуари накладні із збірних елементів. Плити прольотної будови спираються на гумові опорні частини. Осі опирання розташовані від кінців плит на l_c=0.35 м. Переміщення в деформаційному шві складають _?l_d=1.3.

Необхідно:

1.визначити зусилля методом поза центрового стиску (лише згинаючі моменти), що виникають в прольотній будові моста;

2.за компонувати 1-пролітний міст.

2.Тунель.

Тунель збірних залізобетонних лоткових елементів має внутрішні розміри 2,4Ч2,4 м. Нормативна вага ґрунту становить г₂=14,7 кН/м³, питома вага часток ґрунту становить г_s=17 кН/м³, коефіцієнт пористості становить е=0,71. Тимчасове рівномірнорозприділене навантаження на поверхню ґрунту q=15 кН/м², розрахунковий кут внутрішнього тертя ц=24?. Рівень ґрунтових вод розташовується відносно поверхні землі на глибині h_гв=6 м. Глибина закладання тунелю (до верху тунелю) h_м=5 м. Мокрі процеси присутні.

Необхідно:

1.визначити згинаючі моменти;

2.встановити необхідність влаштування температурно-усадочних швів.

3.Підпірна стінка.

Кутова монолітна залізобетонна підпірна стінка призначена для підпору ґрунту висотою h_пд=1,3 м, виконана з бетону класу В 25, в якості робочої арматури прийнято арматуру класу А 400. Висота стіни складає h=2 м. На поверхні ґрунту діє тимчасове навантаження рівне q. Рівень ґрунтових вод на ділянці не виявлено. Грунт засипки має такі характеристики: кут внутрішнього тертя ц, питома вага ґрунту г₂.

Необхідно:

1.розрахувати кутову підпірну стінку;

2.визначити та побудувати епюри згинальних моментів підпірної стінки;

3.підібрати робочу арматуру підпірної стінки;

4.виконати конструювання підпірної стінки.



Розділ 1. Розрахунок 1-пролітної будови моста із збірних залізобетонних елементів

1.1 Встановлення розрахункової схеми моста

В статичному відношенні міст являє собою 1-пролітну балку з розрахунковим прольотом ( рис.1.):

l_p=l-2l_c=23-2Ч0,4=22,2 (м)

1.2 Збір навантажень

1.2.1 Постійне навантаження

Навантаження від збірних плит навантаження на 1 м погонний довжини моста при n=16 плитах по ширині прольотної будови (рис.2,рис.3) складають:

q₁=t_прЧг_вЧnЧb_р=0,24Ч25Ч13Ч1,18=92,04 (кН/м)

Навантаження від власної ваги двох тротуарів шириною b_t=1,5 м і перилами (за типовим проектом q_тр=15 кН/м):

q_t=q_трЧ2=15Ч2=30 (кН/м)

Навантаження від ваги дорожнього покриття:

№	Назва матеріалу	Позначення	t, м	Ширина, м	г, кН/м3	Формула	Значення, кН/м
1	2	3	4	5	6	7	8
1	асф.бетон на проїз.частині	q2	0,07	10	23	tЧГЧг	16,1
2	асф.бетон на тротуарі	q3	0,04	1,5	23	2ЧbtЧtЧг	2,76
3	армований бетон	q4	0,04	10	25	tЧГЧг	10
4	гідроізоляція	q5	0,01	10	15	tЧГЧг	1,5
5	цементна стяжка	q6	0,03	10	21	tЧГЧг	6,3

Загальна вага конструкції на всю ширину прольотної будови складає:

q₁+q_t=92,04+30=120,04 (кН/м)

Загальна вага покриття проїзжої частини та покриття тротуару складає:

q₂+q₃=16,1+2,76=18,86 (кН/м)

Загальна вага вирівнюючих і захисних шарів становить:

q₄+q₅+q₆=10+1,5+6,3=17,8 (кН/м)

Вважаєм, що навантаження від власної ваги розподіляється між плитами порівну, тоді на одну плиту:

- від власної ваги конструкції:

g₁=(q₁+q_t)/n=(92,04+30)/13=9,23 (кН/м)

- від покриття проїзжої частини і тротуарів:

g₂=(q₂+q₃)/n=(16,1+2,76)/13=1,450( кН/м)

- від вирівнюючих, ізоляційних і захисних шарів:

g₃=(q₄+q₅+q₆)/n=(10+1,5+6,3)/13=1,4(кН/м)

Згідно з діючими нормативними документами приймаємо такі коефіцієнти надійності за навантаженням:

- для власної ваги конструкції г_f=1,1 кН/м³;

- для шарів покриття г_f=1,5 кН/м³;

- для вирівнюючих, ізоляційних і захисних шарів г_f=1,3 кН/м³

1.2.2 Тимчасові навантаження

Побудова ліній впливу

Для отримання розрахункового тимчасового навантаження на одну плиту необхідно визначити її коефіцієнт поперечної установки. Коефіцієнт поперечної установки показує, яка частина від тимчасового навантаження передається на дану плиту. Як правило найбільшзавантаженими є крайні плити, які і розраховують, а всі інші приймають такими.

Визначаємо ординати ліній впливу під центрами ваги крайніх плит прольотної будови.

=

n-число плит прольотної будови моста;

а_к-відстань між центрами плит в поперечному напрямку прольоту;

а_і-відстань між центрами ваги відповідних плит в поперечному напрямку прольотної будови симетрично центральній осі поперечного перерізу прольотної будови моста.

Згідно СниП 2.05.03-84 „Мосты и трубы” нормативне навантаження від рухомого складу авторанспорту необхідно приймати:

- від автотранспорту у вигляді смуги АК, кожна з яких включає один 2-осний возик з осьовим навантаженням Р=9,81К / кН / та рівномірнорозподіленим навантаженням інтенсивністю V=0,98К / кН/м / на обидві колії.Приймаємо К=11.

- від важких одиночних навантажень. Для мостів, що проектуються під навантаженням А-11 у вигляді колісного навантаження НК-800

При розрахунках конструкцій мостів по міцності слід розглядати два випадки дії навандаження АК:

- передбачає невигідне розташування на проїзній частині ( в яку не входять смуги безпеки ) числа смуг навантаження не більше числа смуг руху.

- передбачає при незавантажених тротуарах невигідне розташування на всій ширині їздового полотна (в яке входять смуги безпеки ) двох смуг навантаження

Навантаження НК-800 необхідно розташовувати на краю проїзної частини, в яку не входить смуга безпеки.

Необхідні варіанти розташування навантаження показані на рис. 5

В усіх розрахунках елементів мостівнавантаження з однієї смуги необхідно прийматиз коефіцієнтом S₁=1,0 , з усіх інших смуг для навантаження АК: S₁=1,0 для возиків і S₂=0,6 для рівномірнорозподіленого навантаження.

Визначення коефіцієнтів поперечної установки

1.Коефіцієнт поперечної установки (рис.4.) від навантаження А-11 при розміщенні першої смуги на краю проїзної частини , в яку не входять смуги безпеки:

- для рівномірнорозподіленого навантаження:

КПУ_А-11,ТС=0,117Ч1+0,035Ч0,6=0,138

- для возика:

=0,117Ч1+0,035Ч1=0,152

2.Коефіцієнт поперечної установки від навантаження А-11 при розміщенні першої смуги на краю їздової частини, в яке входять смуги безпеки:

- для смугового навантаження:

=0,158Ч1+0,076Ч0,6=0,204

- для возика:

=0,158Ч1+0,076Ч1=0,234

3.Коефіцієнт поперечної установки від навантаження натовпу на тротуарі:

=0,227

4.Коефіцієнт поперечної установки від навантаження НК-800:

=0,11

Визначення коефіцієнта надійності за навантаженням

Коефіцієнт надійності за навантаженням від колісного навантаження НК-800 становить г_f,НК-800=1,0 кН/м³.

Коефіцієнт надійності за навантаженям від натовпу на тротуар становить: г_f,Т=1,2 кН/м³.

Коефіцієнт надійності за навантаженням від навантаженням А-11 становить:

- для возика г_f,А-11,В=1,5-0,01l _p=1,5-0,01Ч14,3=1,36 кН/м³

- для смугового навантаження г_f,А-11,С=1,2 кН/м³

Визначення коефіцієнтів динамічності

Коефіцієнт динамічності від навантаження А-11 ( для возика смугового руху ) для автодорожніх мостів рівний:

Коефіцієнт динамічності від навантаження НК-800 рівний:

Визначення значень навантаження

Навантаження від натовпу на тротуарах рівне :

Р_Т=4-0,02Чl_p=4-0,02Ч14,3=3,71 / кПа /

Навантаження А-11:

- від возика Р_А-11=9,81ЧК=9,81Ч11=107,91 / кН /

- від смугового навантаження V=9,81ЧК=9,81Ч11=107,91 / кН /

Навантаження НК-800 становить Р_НК-800=785/4=196,25 / кН /

2.2 Визначення згинаючих моментів

Для визначення згинаючих моментів в прольотній будові моста будуємо лінію впливу (рис.5) та визначаємо її площу.

щ_м=lp²/8=14,3²/8=25,56 /м²/

Визначаємо згинаючий момент від постійних розрахункових навантажень:

М₁=(g₁Чг_f1+g₂Чг_f2+g₃Чг_f3)щ_м=(6,2751,1+1,1791,5+1,11,3)25,56=258,2 /кН/м /

Визначаємо згинаючий момент від постійних нормативних навантажень:

М_1н=(g₁+g₂+g₃)Чщ_м=(6,275+1,179+1,1)Ч25,56=218,64 / кН/м /

Визначаємо момент від тимчасового навантаження:

- від навантаження А-11 і натовпу на тротуар:

М_2н=VЧщ_мЧКПУ_А-11,ТС+Р_А-11Ч(y₁+y_А-11)ЧКПУ_А-11,ТВ+Р_ТЧb_ТЧКПУ_Т= =102,91Ч25,56Ч0,138+107,91Ч(3,575+2,82)Ч0,152+3,71Ч1,5Ч25,56Ч0,227= =517,809 / кН·м /

М₂=(1+м)_А-11Чг_fА-11,СЧщ_МЧКПУ_А-11,ТС+(1+м)_А-11Чг_fА-11,ВЧР_А(y₁+y_А-11)КПУ_А-11,В+г_Fт ЧР_ТЧb_ТЧщ_МЧКПУ_Т=1,23Ч1,2Ч25,56Ч0,138+1,23Ч1,36Ч107,91Ч(3,575+2,82)Ч Ч0,152+1,2Ч3,71Ч1,5Ч25,56Ч0,227=219,418 / кН·м /

- від навантаження А-11 при розміщенні першої смуги на краю їздового полотна, в які входять смуги безпеки:

М_3Н=VЧщ_МЧКПУ_А-11,С+Р_А-11Ч(y₁+y_А-11)ЧКПУ_А-11,В=107,91Ч25,56Ч0,204+107,91Ч Ч(3,575+2,82)Ч0,234=724,149 / кН·м /

М₃=VЧщ_МЧКПУ_А-11,СЧг_fА-11,СЧ(y₁+y_А-11)ЧКПУ_А-11,ВЧ(1+м)_А-11Чг_fА-11,В = 107,91Ч Ч25,56Ч0,204Ч1,23Ч1,2+107,91Ч(3,575+2,82)Ч0,234ЧЧ1,23Ч1,36=1100,62

/ кН·м /

- від навантаження НК-800:

М_4Н=Р_НК-800Ч(y₁+2Чy₃+y₂)ЧКПУ_НК-800=196,25Ч(3,575+2Ч2,975+2,375) Ч0,11= =256,89 / кН·м /

М₄=(1+м)_НК-800Чг_fНК-800ЧР_НК-800Ч(y₁+2Чy₃+y₂)ЧКПУ_НК-800=196,25Ч(3,575+ 2Ч Ч2,975 +2,375)Ч0,11Ч1,1Ч1=282,58 / кН·м /

За максимальний згинаючий момент від постійних і тимчасових навантажень приймаємо більший з трьох:

М₁+М₂=258,18+219,418=477,598 / кН·м/

М₁+М₃=258,18+1100,62=1358,8 / кН·м /

М₁+М₄=258,18+282,58=540,76 / кН·м /

Отриманий момент використовується в розрахунках на міцність. В розрахунках на тріщиностійкість нормальних перерізів використовується згинальний момент від нормативного навантаження, який рівний:

М_ТР=М_1Н+М_2Н=218,64+517,809=736,45 / кН·м /

В розрахунках за переміщенням необхідно використовувати згинальний момент від навантаження НК-800:

М_НК-800=М_1Н+М_4Н=218,64+256,89=475,89 / кН·м /

Подальший розрахунок прольотної будови моста зводиться до визначення площі робочої арматури.

Розділ 2. Розрахунок залізобетонного тунелю

2.1 Влаштування гідроізоляції тунелю

В тунелях та каналах, що розташовані нижче рівня ґрунтових вод, повинна бути передбачена гідроізоляція наступних типів:

- цементно-штукатурна, яка наноситься торкретуванням ( крім зовнішньої поверхні днища )

- асфальтова гаряча

- асфальтова холодна

- бітумна обклеюючи

Гідроізоляція тунелю показана на рис.7.

2.2 Збір навантаження

Визначаємо коефіцієнт надійності за навантаженням:

- коефіцієнт надійності за ґрунтом г_fг=1,2 кН/м³;

- коефіцієнт надійності за власною вагою тунелю г_fт=1,1 кН/м³.

Визначаємо нормативну вагу зваженого ґрунту нижче рівня ґрунтових вод:

=4,09

Визначаємо коефіцієнт бокового тиску ґрунту:

м=tg²(45?-ц/2)=tg²(45?-24?/2)=0,42



2.3 Визначення навантаження на тунель

Постійне навантаження на перекриття становить:

q_nn=г_гЧh_гЧг_fг+г_mЧt_nЧг_fm=14,7Ч5Ч1,2+25Ч0,2Ч1,1=93,7 / кН/м /

Повне навантаження на перекриття становить:

q₁=q_nn+q=93.7+15=108.7 / кН/м /

Постійні горизонтальні навантаження становлять (рис.8.):

- на рівні осі перекриття:

Р_1,1=(h_г+t_n/2)Чг_гЧг_f2Чм=(5+0,2/2)Ч14,7Ч1,2Ч0,42=37,87 / кН/м /

- на рівні ґрунтових вод:

Р _1,2=(h_ргв-0,5)Чг_гЧг_fгЧм=(5,5-0,5)Ч14,7Ч1,2Ч0,42=37,04 / кН/м /

- на рівні осі днища:

Р_1,3=Р_1,2+h₁Чг_згЧг_fгЧм+ г_vЧh₁=29,11+2,2Ч4,09Ч1,2Ч0,42+10Ч2,2=55,64 / кН/м /

Тимчасові навантаження становлять:

Р_т=qЧм=15Ч0,42=6,3 / кН/м /



2.4 Статичний розрахунок та визначення зусиль

Статичний розрахунок тунелів та каналів виконують з допомогою ЕОМ з врахуванням пружного відпору ґрунту.

Для каналів та тунелів шириною менше 3 м допускається виконувати розрахунок без врахування пружного відпору ґрунту за спеціальними таблицями. Натомість отримані схеми завантаження є досить складними і їх використання призведе до суттєвого ускладнення розрахунку, тому точну розрахункову схему - бокове трапецієподібне навантаження - замінюємо рівномірно розподіленим з умови, що площа трапецієподібного навантаження рівна площі прямокутника.

/ м² /

/ м² /

h₀=h₁+h₂=2.2+0.4=2.6 / м /

q_Б=S_Т/h₀+S₂/h₀=11.76/2.6+92.15/2.6=39.96 / кН/м /

q₂=q_Б+Р_Т=39.96+6,3=46,26 / кН/м /

Навантаження, що діють на тунель, показані на рис.9.

2.5 Визначення згинаючих моментів

1. Від постійних навантажень

· переріз 1-1: М_1-1=0,125Чq_БЧh²₀=0,125Ч39,96Ч2,6²=33,76 /кН·м /

· переріз 2-2: М_2-2=М_1-1

· переріз 3-3: М_3-3=М_2-2-0,125Чq_ППЧb²₀=33,76-0,125Ч93,7Ч2,7²=-51,62 /кН·м /

· переріз 4-4: М_4-4=М_3-3

2.Від тимчасових навантажень

· переріз 1-1: М_1-1=0,125Чq₂Чh²₀=0,125Ч46,26Ч2,6²=33,31 /кН·м /

· переріз 2-2: М_2-2=М_1-1

· переріз 3-3: М_3-3=М_2-2-0,125Чq₁Чb²₀=33,31-0,125Ч108,7Ч2,7² =-3,38 /кН·м /

· переріз 4-4: М_4-4=М_3-3

2.6 Перевірка необхідності влаштування температурно-усадочних швів

Необхідність влаштування температурно-усадочних швів перевіряють за умови:

у_Б,max>R_bt

у_Б,max - найбільші температурно усадочні розтягуючі напруги в бетоні;

R_bt - розрахунковий опір бетону на розтяг за 1 г.г.с. (R_bt=1,05 МПа ).

Таким чином, при у_Б,max?R_bt влаштування температурно-усадочних швів непотрібно. Найбільші температурно-усадочні розтягуючі напруги в бетоні визначаються за виразом:

/ кН/м /

Ь_bt - коефіцієнт лінійної температурної деформації бетону (Ь_bt=1Ч10^-5 град ¹ для важкого бетону );

_Дt - розрахункова зміна середніх температур конструкцій тунелю в холодну пору року (_Дt=15? С);

е_y - відносні усадочні деформації бетону, для збірних конструкцій - 0, для монолітних - 0,00015 );

Е_b - початковий модуль деформації бетону класу В25 ( Е_b=27Ч10³ МПа );

Cb - коефіцієнт, що враховує повзучість бетону ( при середній вологості ?40% Cb=2, при >40% Cb=1,5 ).

Таким чином, в нашому випадку влаштування температурно-усадочних швів потрібно.



Розділ 3. Розрахунок кутової монолітної залізобетонної підпірної стінки

3.1 Визначення габаритних параметрів кутової підпірної стінки

Призначаємо попередні габаритні розміри кутової підпірної стінки. Для цього скористаємось графіками, за якими в залежності від кута внутрішнього тертя ґрунту ц, висоти підпірної стінки h, та тимчасового навантаження q визначаємо основні параметри (рис.11):

а=0,8 м;

b=2,1 м.

3.2 Перевірка стійкості стінки проти перекидання

3.2.1 Визначення значень навантажень утримуючих і перекидаючих сил

На підпірну стінку діють перекидаючі і утримуючі сили. До перекидаючих відносять активний тиск ґрунту Р_z та боковий тиск від тимчасового навантаження Р_q. До утримуючих сил відносяться власна вага стінки, вага ґрунту на уступах стінки. При розрахунку на перекидання пасивним тиском ґрунту нехтують.

Визначаємо перекидаючі сили (рис.12.).

Активний тиск ґрунту становить:

Р_z=г_гЧг_fгЧмЧh²/2=14,7Ч1,2Ч0,42Ч2²/2=14,81 / кН/м /

г_г - питома вага ґрунту;

г_fг - коефіцієнт надійності за ґрунтом (г_fг=1,2 кН/м³);

м - коефіцієнт бокового тиску ґрунту:



м=tg²(45?-ц/2)=tg²(45?-24?/2)=0,42

ц - кут внутрішнього тертя;

h - висота підпірної стінки.

Боковий тиск від тимчасового навантаження становить:

Р_q=qЧмЧh=15Ч0,42Ч2=12,6 / кН/м /

Момент перекидаючих сил відносно точки О:

М_пер=P_zЧh/3+P_qЧ0,5h=14,81Ч2/3+12,6Ч2/2=22,47 / кН·м /

Визначаємо утримуючі сили.

Вага стінки на один метр довжини становить:

G₁=А₁Чг_збЧг_fзб=0,315Ч25Ч0,9=7,087 / кН /

G₂=А₂Чг_збЧг_fзб=0,285Ч25Ч0,9=6,41 / кН /

G₃=А₃Чг_збЧг_fзб=0,2Ч25Ч0,9=4,5 / кН /

А₁,А₂,А₃ - площі відповідних частин поперечного перерізу кутової підпірної стінки,м²;

г_fзб - коефіцієнт надійності за матеріалом стінки (г_fзб=0,9 кН/м³);

г_зб - питома вага залізобетону (г_зб=25 кН/м³).

Вага стінки на уступах стінки на 1 м її довжини:

G₄=А₄Чг_гЧг_fг=3,56Ч14,7Ч0,9=80,1 / кН /

G₅=А₅Чг_гЧг_fг=0,4Ч14,7Ч0,9=5,29 / кН /

А₄,А₅ - площа відповідних частин ґрунту на уступах, м²;

г_fг - коефіцієнт надійності за ґрунтом (г_fг=0,9 кН/м³);

Момент утримуючих сил відносно точки О:

М=G₁ЧQ₁+G₂ЧQ₂+G₃ЧQ₃+G₄ЧQ₄+G₅ЧQ₅=7,087Ч1,97+6,41Ч2,63+4,5Ч1+ +80,1Ч2,97+5,29Ч0,4=275,33 / кН·м /

3.2.2 Перевірка умови стійкості проти перекидання

Стійкість кутової підпірної стінки проти перекидання перевіряють за виразом:

М_утр?М_перЧ1,5

При невиконанні даної умови повинні прийняти конструктивні рішення.

М_утр=275,33?М_перЧ1,5=22,47Ч1,5=33,7

Умова виконується.

3.3 Перевірка стійкості підпірної стінки на зсув

Розрахунок стійкості стінки на зсув виконують по підошві стінки - плоский зсув, і по ламаним поверхням ковзання - глибинний зсув (рис.13.).

Стійкість підпірної стінки на зсув при нескельних ґрунтах перевіряється за виразом:

Т_ут/Т_зс?1,2

Т_зс - зсуваюча сила, рівна сумі проекцій всіх зсуваючих сил, що діють на підпірну стінку на горизонтальну площину;

Т_ут - утримуюча сила, рівна сумі проекцій всіх утримуючих сил, що діють на підпірну стінку на горизонтальну площину;

1,2 - коефіцієнт надійності при розрахунку на зсув .

Зсуваюча сила визначається за виразом:

Т_зс=Е_г+Е_qг



Е_г - горизонтальна складова активного тиску ґрунту;

Е_qг - горизонтальна складова активного тиску ґрунту від тимчасового навантаження.

Утримуюча сила визначається за виразом:

Т_ут=NЧtg(ц-в)+ВЧС1+Е_п

N - сума проекцій всіх сил на вертикальну площину;

Е_п - пасивний тиск ґрунту;

В - ширина підошви підпірної стінки;

С - питоме зчеплення (С=0);

в - кут нахилу поверхні ковзання до горизонту.

Пасивний тиск ґрунту становить:

Е_п=0,5Чг_гЧh²Чл_гЧ г_гf

Визначаємо кут нахилу площини обрушення:

и₀=45?-ц/2=45?-24?/2=21?

Визначаємо вагу ґрунту над передньою консоллю на 1 м погонний стінки (г_fг =0,9 ) :

Р₅=А₅Чг_гЧг_fг =0,4Ч14,7Ч0,9=5,29 / кН /

Визначаємо вагу ґрунту в контурі АВС на 1 м погонної стінки (г_fг =1,1 ):

Р₄=А₄Чг_гЧг_fг =1,78Ч14,7Ч1,1=28,78 / кН /



Загальна вага ґрунту становить:

G_гр=Р₅+Р₄=5,29+28,87=34,16 / кН /

Визначаємо власну вагу підпірної стінки на 1 м погонний її довжини:

G_ст=А_стЧг_стЧг_fст=(0,315+0,285+0,2)Ч25Ч0,9=18 / кН /

Знаходимо коефіцієнт горизонтальної складової активного тиску ґрунту за виразом:

л_гр=tg²(45?-ц/2)=tg²(45?-24?/2)=0,42

Горизонтальна та вертикальна складова активного тиску ґрунту на повній висоті стіни h рівна:

у_г=г_гЧг_fгЧhЧл_г=14,7Ч1,1Ч2Ч0,42=13,58 / кН/м /

у_в= у_гЧ tg(и₀+ ц)=13,58Ч tg(21+ 24)=13,58 / кН/м /

Горизонтальна та вертикальна рівнодіюча активного тиску ґрунту на повній висоті стіни h рівна:

Е_г=0,5Чу_гЧh=0,5Ч13,58Ч2=13,58 / кН/м /

Е_в=0,5Чу_вЧh=0,5Ч13,58Ч2=13,58 / кН/м /

Горизонтальна та вертикальна складова активного тиску від тимчасового навантаження на поверхні ґрунту рівна:

у_qг=qЧг_fqЧл_г=15Ч1,2Ч0,42=7,56 / кН/м /

у_в= у_qгЧ tg(и₀+ ц)=7,56Ч tg(21+ 24)=7,56 / кН/м /

Горизонтальна та вертикальна рівнодіюча активного тиску від тимчасового навантаження на поверхні ґрунту рівна:

Е_qг=у_qгЧh=7,56Ч2=15,12 / кН/м /

Е_qв=у_qвЧh=7,56Ч2=15,12 / кН/м /

Розрахунок стійкості підпірної стінки проти зсуву з горизонтальною підошвою виконують для трьох значень кута в.

При в₁=0 маємо випадок плоского зсуву по підошві стінки. При в₂= 0,5Чц і в₃=ц маємо випадок глибинного зсуву по ламаним поверхням ковзання.

Розглянемо 1-й випадок, коли в₁=0 :

Зсуваюча сила визначається за виразом:

Т_зс=Е_г+Е_qг=13,58+15,12=28,7 / кН /

Пасивний тиск ґрунту становить:

Е_п=0,5Чг_гЧh₁²Чл_гЧ г_гf=0,5Ч14,7Ч0,7²Ч1Ч 0,9=6,49 / кН/м /

Сума проекцій всіх розрахункових сил на вертикальну площину рівна:

N= G_ст+ G_гр + Е_в + Е_qв =17,99+34,16+13,58+15,12=80,85 / кН/

Утримуюча сила при в₁=0 :

Т_ут=NЧtgц=80,85Чtg24=35,99 / кН /

Перевіряємо умову стійкості при в₁=0 :

Т_ут/Т_зс=1,25?1,2

Умова виконується.

Розглянемо 2-й випадок, коли в₂=0,5Чц :

Зсуваюча сила визначається за виразом:

Т_зс=Е_г+Е_qг=13,58+15,12=28,7 / кН/

Коефіцієнт пасивного тиску становить:

л_п=tg²(45?+ц/2)=tg²(45?+24?/2)=2,37

Пасивний тиск ґрунту становить:

Е_п=0,5Чг_гЧh₂²Чл_пЧ г_fп=0,5Ч14,7Ч1,32²Ч2,37Ч 0,9=27,32 / кН/

Сума проекцій всіх розрахункових сил з врахуванням ваги грунту в контурі DEF рівна:

УP=N+ G_гр(DEF) =80,85+11,89=92,74/ кН/

Утримуюча сила при в₂=0,5Чц:

Т_ут= УPЧtg(ц- в₂)+ Е_п =92,74Чtg(24-12)+27,32=47 / кН/

Перевіряємо умову стійкості при в₂=0,5Чц :

Т_ут/Т_зс=1,63?1,2

Умова виконується.

Розглянемо 3-й випадок, коли в₃=ц :

Зсуваюча сила визначається за виразом:

Т_зс=Е_г+Е_qг=13,58+15,12=28,7 / кН /

Коефіцієнт пасивного тиску становить:

л_п=tg²(45?+ц/2)=tg²(45?+24?/2)=2,37

Пасивний тиск ґрунту становить:

Е_п=0,5Чг_гЧh₃²Чл_пЧ г_fп=0,5Ч14,7Ч1,99²Ч2,37Ч 0,9=56,18 / кН /

Утримуюча сила при в₃=ц:

Т_ут= Е_п

Перевіряємо умову стійкості при в₂=0,5Чц :

Т_ут/Т_зс=1,95?1,2

Умова виконується.

3.4.Визначення зусиль в елементах підпірної стінки

Для кутикової підпірної стінки консольного типу згинальні моменти в перерізах 1-1, 2-2, 3-3 визначаються за виразом (рис.14):

М_1-1=УT_іЧz_і=E_гЧz₁+E_qгЧz_q

М_2-2=УG_іЧl_і-b₁²/3Ч(p₁+0,5p₂)

М_3-3=-УG_іЧl_і-G_qЧХ_q+G₂²/3Ч(p₄+0,5p₃)

УT_іЧz_і - сума моментів всіх горизонтальних сил відносно перерізу 1-1;

Е_г, E_qг - відповідно горизонтальні складові активного тиску ґрунту від власної ваги та навантаження, яке розташоване на призмі обрушення;

z₁, z_q - відстані від горизонтальних тисків ґрунту Е_г, E_qг до перерізу 1-1;

G_і - вага і-тої ділянки стіни або ґрунту, розташованого зліва для перерізу 2-2 і справа для перерізу 3-3;

G_q - рівнодіюча рівномірно розподіленого навантаження, розташованого на поверхні призми обрушення в межах b₂;

l_і - відстань від центру ваги і-тої ділянки стіни або грунту до розглядуваного перерізу;

Х_q - відстань від рівнодіючої рівномірно розподіленого навантаження, розташованого на поверхні призми обрушення в межах b₂;

р₁...p₄- крайові тиски під підошвою стіни для нескельних грунтів.

Знаходимо коефіцієнт горизонтальної складової активного тиску ґрунту за виразом:

л_гр=tg²(45?-ц/2)=tg²(45?-24?/2)=0,42

Визначаємо інтенсивність активного тиску грунту на висоті h:

у_г=г_гЧг_fгЧhЧл_г=14,7Ч1,1Ч2Ч0,42=13,58 / кН /

у_qг=qЧг_fqЧл_г=15Ч1,2Ч0,42=7,56 / кН /

Горизонтальна та вертикальна рівнодіюча активного тиску ґрунту рівна:

Е_г=0,5Чу_гЧh=0,5Ч13,58Ч2=13,58 / кН /

Е_qг=у_qгЧh=7,56Ч2=15,12 / кН/

Сума проекцій всіх розрахункових сил на вертикальну площину рівна:

N= УP_i=P₁Чг_f+P₂Чг_f+P₃Чг_f+G_грЧг_f+G_qЧг_f= =0,9Ч1,1+0,315Ч1,1+0,685Ч1,1+13,58Ч1,1+35,1Ч1,2=59,14 / кН/

G_гр=г_грЧг_fгрЧhЧл_гр=14,7Ч1,1Ч2Ч0,42=13,58 / кН/

G_q=qЧг_qЧl=15Ч1,2Ч1,95=35,1/ кН/

Сума моментів всіх вертикальних сил (рис.16.) відносно осі, що проходить через центр ваги підошви, рівна:

N= УP_iЧli =P₁Чl₁+P₂Чl₂+P₃Чl₃-G_грЧl_q-G_qЧl_Gq = =0,9Ч1,05+0,315Ч0,475+0,685Ч0,6-35,1Ч0,475-13,58Ч0,58=-23,04 / кН/

Сума моментів всіх горизонтальних сил відносно точки О рівна:

УT_iЧr_i=E_грЧl_гр+E_qгрЧl_q=13,58Ч0,66+15,12Ч1=24,17 / кН/

Визначаємо величину ексцентриситету:

=0,019

Так як е=0,019<В/6=2,9/6=0,483 то знаходимо значення навантаження (рис.15.) в трапеції за таким виразом:

Р₂=21,26 / кН/; Р₃=21,10 / кН/

Розподілене навантаження над передньою консоллю рівне:

- від ваги грунту: q₁=г_fгЧг_гЧ(h₁-b₁)=14,7Ч1,1Ч(0,7-0,2)=8,08 / кН/м /

- від власної ваги плит:

q₂=0,5Ч(b₁+b₂)ЧаЧг_стЧг_fст=0,5Ч(0,2+0,2)Ч0,8Ч25Ч1,1=4,4 / кН/м /

Розподілене навантаження над задньою консоллю рівне:

- від тимчасового навантаження: q₃=qЧг_fq=15Ч1,2=18 / кН/м /

- від ваги грунту: q₄=г_fгЧ(h-0,5Ч(b₃+b₂))=1,1Ч(2-(0,5Ч(0,1+0,2))=2,035/ кН/м /

- від власної ваги плити:

q₅=0,5Ч(b₃+b₂)Ча₂Чг_стЧг_fст=0,5Ч(0,1+0,2)Ч0,8Ч25Ч1,1=7,84 / кН/м /

Визначаємо згинаючі моменти (рис.17) в підпірній стінці:

· переріз 1-1: М_1-1=E_qгЧl_q+E_гЧl_г=6,8Ч1+6,11Ч0,66=10,83 /кН·м /

E_qг =0,5Чу_гЧ(h-b₃)=0,5Ч13,58Ч(2-0,1)=6,11/кН·м /

E_г = у_гЧ(h-b₃)=7,56Ч(2-0,1)=6,8/кН·м /

· переріз 2-2:

М_2-2=0,5Чq₁Ча²+0,5Чq₂Ча²-а²/3Ч(p₁+0,5Чp₂)=0,5Ч8,08Ч0,8²+0,5Ч4,4Ч0,8²---0,8²/3Ч(21,9+0,5Ч21,26)=-2,95 /кН·м /

· переріз 3-3:

М_3-3=-0,5Чq₄Ча₂²-0,5Чq₅Ча₂²-0,5Чq₃Ча₂²+а²Ч(0,5Чp₃+p₄)=-0,5Ч2,035 Ч1,9²-0,5Ч7,84 Ч1,9^2-0,5Ч18Ч1,9²+1,9²Ч(2,035+0,5Ч18)=-10,47/кН·м /

Остаточна епюра згинальних моментів матиме вигляд на рис.

4.Визначення площі робочої арматури підпірної стінки

Робочу арматуру підпірної стінки будемо визначати в трьох перерізах.

Переріз1-1.Приймаємо робочу арматуру класу А-400, клас бетону В25. За табл.8. в СниП 2.03.01. - 84* для бетону В25 знаходимо R_bЧг_b=13 Мпа. Захистний шар попередньо приймаємо 2 см. Тоді робоча висота перерізу рівна:

h₀=b₄-а=20-2=18 см

Визначаємо допоміжну характеристику:

Порівнюємо Ь_m з Ь_R=0,422. Так, як Ь_m=0,0275<Ь_R=0,422, то стиснута арматура по розрахунку не подрібна, її приймаємо конструктивно. За табл.20. в СниП 2.03.01. - 84* за Ь_m знаходимо ж=

Тоді площа арматури на 1м щирини рівна:

см²

Приймаємо арматуру діаметром d=6мм.

Переріз2-2.Приймаємо робочу арматуру класу А-400, клас бетону В25. За табл.8. в СниП 2.03.01. - 84* для бетону В25 знаходимо R_bЧг_b=13 Мпа. Захистний шар попередньо приймаємо 2 см. Тоді робоча висота перерізу рівна:

h₀=b₄-а=20-2=18 см

Визначаємо допоміжну характеристику:

Порівнюємо Ь_m з Ь_R=0,422. Так, як Ь_m=0,01<Ь_R=0,422, то стиснута арматура по розрахунку не подрібна, її приймаємо конструктивно. За табл.20. в СниП 2.03.01. - 84* за Ь_m знаходимо ж=

Тоді площа арматури на 1м щирини рівна:

см²



Приймаємо арматуру діаметром d=6мм.

Переріз3-3.Приймаємо робочу арматуру класу А-400, клас бетону В25. За табл.8. в СниП 2.03.01. - 84* для бетону В25 знаходимо R_bЧг_b=13 Мпа. Захистний шар попередньо приймаємо 2 см. Тоді робоча висота перерізу рівна:

h₀=b₄-а=20-2=18 см

Визначаємо допоміжну характеристику:

Порівнюємо Ь_m з Ь_R=0,422. Так, як Ь_m=0,0248<Ь_R=0,422, то стиснута арматура по розрахунку не подрібна, її приймаємо конструктивно. За табл.20. в СниП 2.03.01. - 84* за Ь_m знаходимо ж=

Тоді площа арматури на 1м щирини рівна:

см²

Приймаємо арматуру діаметром d=6мм.

Стиснуту арматуру приймаємо діаметром d=10 мм з кроком 200

Визначаємо довжину анкеровки:

l_ан=ланЧd=29Ч6=174 мм

Размещено на Allbest.ru

...