Мурашко В.А. ПЗ (1216042), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

i-1 - номер слоя, в котором расположено дно котлована.

= 20,6 ∙ (10,76 – 7) + tg² ∙ (45⁰ + 41/2) + 2 ∙ 22 ∙ tg ∙ (45⁰ + 41/2) = 178,26 кПа

Оценка устойчивости ограждения

С помощью эпюры находим опрокидывающий и удерживающий моменты, действующие на ограждение. Ординатами эпюры являются интенсивности давления, т.е. давления, приходящиеся на единицу высоты ограждения (расчет ограждения производится на единицу длины стенки котлована). Площадь участка эпюры некоторой высоты ∆У имеет определенный физический смысл: это равнодействующая давления на этом участке. Зная величину равнодействующей и точку её приложения находим ее момент относительно условно неподвижной точки ограждения.

Эпюру давлений на каждом прямолинейном участке разбиваем вертикальными линиями на части простейшей геометрической формы: прямоугольники и треугольники. Эти части прономеровываем, двигаясь по эпюре сверху вниз. Затем вычисляем величины равнодействующих (площади соответствующих треугольников или прямоугольников). Равнодействующие пассивного давления, направленные в сторону, обратную активному давлению имеют знак минус.

Рис. 4.10 Схема к определению равнодействующих сил.

Определяем значение моментов

= R_i∙ r_i , (4.49)

где r_i – плечо равнодействующей R_i.

Определяем моменты со знаком плюс - опрокидывающие ограждение моменты, со знаком минус - удерживающие. Величины моментов суммируются: получаем суммарный опрокидывающий момент М_оп и суммарный удерживающий момент М_уд. Для расчета свай с шагом 2 метра мы умножаем величины активного давления грунта на 2.

Расчет представлен в табл. 4.5

Таблица 4.5 - Расчет опрокидывающих и удерживающих моментов

Для обеспечения устойчивости ограждения

≥ k_з∙ М_оп, (4.50)

где k_з – коэффициент запаса, который принимаем равным 1,2.

945,2 кН∙м ≥ 193,45 кН∙м

Условие выполняется, это означает, что принятое заглубление ограждения – достаточное.

Подбор размеров ограждения

Определяем требуемые геометрические параметры несущих элементов ограждения, работающих на изгиб (требуемые моменты сопротивления сечений шпунтин), находим место, где возникает наибольший изгибающий момент. Задача решается с помощью эпюры поперечных сил.

Рис. 4.11 Эпюра поперечных сил.

Величина поперечной силы в каждой расчетной точке находится по формуле:

Q= ∑R. (4.51)

в правой части которой под знаком суммы - равнодействующие, расположенные выше расчетной точки. Поскольку в нижней части равнодействующие имеют знак минус, на одном из участков ниже дна котлована эпюра Q меняет знак. Максимальное значение изгибающего момента будет в точке, где Q=0. Координата (расстояние от поверхности) У_т этой точки находится по формуле:

У_т = У_i - , (4.52)

где У_i – координата нижней расчетной точки прямолинейного участка эпюры поперечных сил, на котором поперечная сила меняет знак;

У_i-1 - координата верхней расчетной точки этого участка;

, - соответственно, значения поперечных сил в этих точках.

У_т = 8,88 - м.п.

Вычисляем изгибающий момент в этой точке. Для вычисления можно использовать величины равнодействующих, расположенных выше указанной точки.

М_max= ∑R_j ∙ (У_т – У_j ) , (4.53)

где У_j – координата точек пересечения линии действия раввнодействующих с ограждением. Суммирование осуществляется только для тех равнодействующих, у которых У_j < У_т.

М_max= 50 ∙ (7,26 - 3,33) + 53 ∙ (7,26 - 5,67) = 280,77 кН∙м

Требуемый момент сопротивления несущих элементов ограждения (в расчете на 1м длины стенки по горизонтали)

W_mp = М_max / (R_у ∙ γ_с), (4.54)

где R_y – расчетное сопротивление материалов при изгибе;

y_c – коэффициент условия работы (y_c=1).

W_mp = 280,77 / (245000 ∙ 1) = 1,146 ∙ 10^-3 м³ = 1146 см³

По сортаменту определяем подходящее сечение шпунта из двутавров. Нам подходит двутавр 25К1 с W_x = 1265,1 см³.

4.4 Расчёт свайно-кассетной конструкции в сложных гидродинамических условиях

Рассчитаем крепление котлована на торговом центре в более сложных гидродинамических условиях. Считаем, что существующие грунты стали по водонасыщенности на 30-40% больше.

Конструкция и принципиальная схема крепления котлована представлена на рис. 4.17а, 4.17б, 4.18

Характеристика грунтов

В таблице приведены основные расчётные характеристики грунта, используемые в расчётах устойчивости ограждения стен котлована.

Таблица 4.6 – Расчётные характеристики грунта.

На поверхности действует полосовая распределенная нагрузка с интенсивностью q= 3,43 кПа/м.п. Нагрузка принята из расчета характеристик автомобильного крана KOBELCO RK 250. Полоса нагрузки шириной в=3.5 м.п. смещена от края котлована на расстояние, а = 1 м.п.

Расчетная схема приведена на рисунке 4.1.

Расчет 1-го ряда свай

Активное давление грунта на ограждение

Вначале надо найти вертикальное давление на уровне границ между слоями, суммируя вес слоев, расположенных выше границы, по формуле:

, (4.55)

где P_i - давление на границе между слоем с номером i (он сверху) и слоем с номером i+1 (он снизу от границы);

j - номера слоев, расположенных выше слоя с номером i+1;

- удельный вес грунта в слое с номером у;

- мощность (толщина) слоя грунта с номером j.

P₁ = 20,1 6= 120,6 кН/м²

P₂ = 22,6 3 + 120,6 =188,4 кН/м²

P₃ = 21,5 5 + 188,4 = 295,9 кН/м²

Вертикальное давление грунта в нижней расчетной точке шпунта

(условно неподвижная точка на глубине У₀)

У_z У₀). (4.56)

P₀ = 295,9 – 21,5∙(14 – 10,76) = 193,56 кН/м²

У_z – координата нижней границы этого слоя

У_z = . (4.57)

У_z = 6 + 3 + 5 =14 м.п.

Рис. 4.12 Эпюра давления грунта на ограждение

После определения активного и пассивного давления в расчетных точках и давления, передаваемого на ограждение нагрузкой, действующей на поверхности грунта, строим суммарную эпюру давлений, суммируя активное (с учетом нагрузки на поверхности грунта) и пассивное давление ниже дна котлована и принимая пассивное давление отрицательным. В нижней части эпюра давлений переходит в отрицательную область.

Величина У₀ находится по формуле:

У₀ = У_d +0,8∙h_з, (4.58)

где У_d – глубина котлована;

h_з – глубина заделки шпунта ниже дна котлована, h_з = 4,7м.п.

У₀ = 7+0,8∙4,7 = 10,76 м.п.

Вертикальное давление на уровне дна котлована

У_z У_d), (4.59)

где z - номер грунта, в котором находится дно котлована;

Уz - координата нижней границы этого слоя;

Уd - координата дна (глубина) котлована.

= 188,4 - 22,6 ∙ (9 - 7) = 143,2 кН/м²

Активное давление на границе слоев имеет два значения: верхнее и нижнее. Верхнее значение вычисляется через характеристики расположенного сверху слоя, нижнее - через характеристики расположенного снизу. Обозначим q_{i, i+1} - давление верхнее (первый индекс- номер верхнего слоя, второй - нижнего), q_{i+1, i} - давление нижнее (индексы меняются местами)

Активное давление, приходящееся на единицу поверхности ограждения на границе слоев с номерами i и i+1: верхнее

= P_i∙ tg² (45⁰- φ_i/2) – 2C_i∙tg (45⁰ - φ_i/2), (4.60)

нижнее

= P_i∙ tg² (45⁰- φ_i+1/2) – 2C_i+1∙tg (45⁰ - φ_i+1/2), (4.61)

где φ_i, C_i – угол внутреннего трения и сцепления в слое i, φ_i+1, C_i+1 – в слое i+1.

= 120,6 ∙ tg² (45⁰- 17,5/2) - 2∙17,5∙tg (450 – 17,5/2) = 38,72 кН/м²

= 120,6 ∙ tg² (45⁰- 19,6/2) - 2∙24,5∙tg (450 – 19,6/2) = 26 кН/м²

Активное давление на уровне дна котлована

= P_d∙ tg² (45⁰- φ_d/2) – 2C_d∙tg (45⁰ – φ_d/2), (4.62)

где φ_d, C_d – угол внутреннего трения и сцепления слоя, в котором находится дно котлована.

= 143,2∙ tg² (45⁰- 19,6/2) – 2 ∙ 24,5 + tg (45⁰ – 19,6/2) = 23,9 кН/м²

= P₀∙ tg² (45⁰- φ₀/2) – 2C₀ +tg (45⁰ – φ₀/2), (4.63)

где φ₀, C₀ – угол внутреннего трения и сцепления слоя, в котором находится неподвижная точка шпунта.

= 193,56∙ tg² (45⁰- 28/2) – 2 ∙ 16,8 +tg (45⁰ – 28/2) = 36,68 кН/м²

Учет влияния нагрузки на поверхность грунта

Нагрузка, расположенная вблизи котлована, на поверхности грунта, оказывает давление на ограждение. Величина давления зависит от угла внутреннего трения грунта на уровне передачи нагрузки на ограждение, от интенсивности и ширины полосы действия нагрузки на поверхности. Вначале определяется верхняя граница участка давления (A₁), для этого из точки А проводится прямая под углом 0=45° +φ/2 к горизонту: A₁ есть точка пересечения этой прямой с ограждением. На глубине У_А1 интенсивность вертикального давления от нагрузки Р₀ уменьшается, она равна Pν, определяемой по формуле:

Характеристики

Список файлов ВКР