Мурашко В.А. ПЗ (1216042), страница 14

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

Текст из файла (страница 14)

где i - номер слоя, в котором находится неподвижная точка;

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

= 21,5 ∙ (7 – 7) + 20,1 ∙ (10,76 – 7) + tg²∙(45⁰ + 17,5/2)+2∙17,5 ∙ tg ∙ (45⁰ + 17,5/2) = 125,03 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. 4.17 Схема к определению равнодействующих сил.

Определяем значение моментов

= R_i∙ r_i, (4.87)

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.

Расчет представлен в табл. 4.8

Таблица 4.8 - Расчет опрокидывающих и удерживающих моментов

Для обеспечения устойчивости ограждения

≥ k_з∙ М_оп, (4.88)

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

556,9 кН∙м ≥ 539,9 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. 4.18 Эпюра поперечных сил.

Величина поперечной силы в каждой расчетной точке находится по формуле:

Q= ∑R. (4.89)

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 – , (4.90)

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 ), (4.91)

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= 83 ∙ (7,74 - 5,53) = 183,43 кН∙м

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

W_mp = М_max / (R_у ∙ γ_с), (4.92)

где R_y – расчетное сопротивление материалов при изгибе;

y_c – коэффициент условия работы (y_c=1).

W_mp = 183,43 / (245000 ∙ 1) = 748 см³

По сортаменту определяем подходящее сечение шпунта из двутавров. Нам подходит двутавр 25К2 с W_x = 866,6 см³

Расчет 3-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:

, (4.93)

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 5= 100,5 кН/м²

P₂ = 20,6 5 + 100,5 = 244,7 кН/м²

Вертикальное давление грунта в нижней расчетной точке шпунта

(условно неподвижная точка на глубине У₀)

У_z У₀). (4.94)

P₀ = 244,7 – 20,6∙(12 – 10,76) = 219,16 кН/м²

У_z – координата нижней границы этого слоя

У_z = . (4.95)

У_z = 5 + 7 =12 м.п.

Рис. 4.19 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, (4.96)

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), (4.97)

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

Уz - координата нижней границы этого слоя;

Уd - координата дна (глубина) котлована.

= 244,7 – 20,6 ∙ (12 – 7) = 141,7 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), (4.98)

нижнее

= P_i∙ tg² (45⁰- φ_i+1/2) – 2C_i+1∙tg (45⁰ - φ_i+1/2), (4.99)

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

= 100,5 ∙ tg² (45⁰- 17,5/2) - 2∙17,5∙tg (45⁰ – 17,5/2) = 28,01 кН/м²

= 100,5 ∙ tg² (45⁰- 27,7/2) - 2∙15,4∙tg (45⁰ – 27,7/2) = 17,7 кН/м²

Активное давление на уровне дна котлована

= P_d∙ tg² (45⁰- φ_d/2) – 2C_d∙tg (45⁰ – φ_d/2), (4.100)

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

= 141,7∙ tg² (45⁰- 27,7/2) – 2 ∙ 15,4 + tg (45⁰ – 27,7/2) = 20,81 кН/м²

= P₀∙ tg² (45⁰- φ₀/2) – 2C₀ +tg (45⁰ – φ₀/2), (4.101)

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

= 219,56∙ tg² (45⁰- 27,7/2) – 2 ∙ 15,4 +tg (45⁰ – 27,7/2) = 48,7 кН/м²

Пассивное давление грунта на ограждение

Пассивное давление (отпор грунта) действует на ограждение в направлении, обратном активному давлению, и создается грунтом, находящимся ниже дна котлована. На уровне дна котлована пассивное давление равно:

= 2C_i ∙ tg ∙ (45⁰ + φ_i/2), (4.103)

где i - номер слоя, в котором находится дно котлована;

φi, Ci – угол внутреннего трения и сцепления в слое i.

= 2 ∙ 15,4 ∙ tg ∙ (45⁰ + 27,7/2) = 50,82 кПа

В случае, если между уровнями дна котлована и неподвижной точки находится одна граница раздела слоев, то давление определяется по формуле:

= (γ_{i – 1}∙(У _{i – 1}–У_d )+γ_i ∙ (У₀–У _i–1))+tg² ∙ (45⁰+φ_i/2)+2C_i ∙ tg ∙ (45⁰+φ_i/2), (4.4.15)

где i - номер слоя, в котором находится неподвижная точка;

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

= 20,6 ∙ (10,76 – 7) + tg² ∙ (45⁰ + 27,7/2) + 2 ∙ 15,4 ∙ tg ∙ (45⁰ + 27,7/2) = 131 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.

Характеристики

Список файлов ВКР