Определение величины и точки приложения равнодействующей вертикальных и горизонтальных сил

Величину и точку приложения равнодействующей всех сил, передающихся от сооружения и грунта засыпки над задней консолью, определяем для двух расчетных случаев: строительного и эксплуатационного. В строительном случае (N_стр) учитывается только вес стенки, считая что производство строительных работ по её возведению ведется «насухо», т.е. за перемычкой. В эксплуатационном случае (N_экспл) учитывается: собственный вес стенки (с учетом взвешивающего действия воды для её частей, расположенных ниже уровня воды в акватории); вес засыпки за стенкой в пределах ограниченных вертикальной плоскостью «а- а» (см. рис 1), проходящей через заднюю грань стенки(также с учетом взвешивающего действия воды для соответствующих частей засыпки); боковое давление Е_а. Для определения веса стенки и засыпки контур стенки и засыпки разбивается на элементарные площади: прямоугольники и треугольники (см. рис3, 4). При расположении соответствующих площадей ниже УГВ, совпадающего с уровнем воды в акватории, удельные веса материала стенки и грунта засыпки принимаются с учетом взвешивающего действия воды. Расстояние Х до точки приложения равнодействующей от передней грани стенки определяется обычным способом как частное от деления статического момента N_i X_i вертикальных сил относительно передней грани стенки на сумму всех вертикальных сил N_i, т.е. по формуле:

Х_стр = ,

где N_i – вес элементарной фигуры толщиной 1 м (N_i = _{i i} 1, здесь _{i –} площадь плоской элементарной фигуры, _i – удельный вес); _i – горизонтальное расстояние от передней грани стенки до центра тяжести элементарной плоской фигуры. Для эксплуатационного случая при подсчете статического момента необходимо учесть момент равнодействующей активного давления:

Х_экспл = .

Расчеты выполняются в табличной форме (см. таблицу 3, 4), отдельно для строительного и эксплуатационного случаев. Затем определяется эксцентриситет е (по формуле е = – Х) равнодействующей всех сил передающихся на основание для строительного и эксплуатационного случаев.

Для строительного случая.

Для эксплуатационного случая.

Строительный случай

Таблица 3

Х_стр= = 2, 98 м

е _стр=b/2- Х_стр =3, 9 – 2, 98 = 0, 917 м

Эксплуатационный случай

Таблица 4

Х_экспл= = 3, 26 м е _экспл=3, 9 – 3, 26 = 0, 64 м

5.Построение расчётных эпюр нагрузок на основание на уровне подошвы стенки

а) Построение эпюры вертикального давления (контактной эпюры) для строительного и эксплуатационного случая. Краевые ординаты _max и _min этой эпюры определяются по известным формулам внецентренного сжатия.

Строительный случай

_max = = = 230, 17 кН/м²

_min = = = 39, 03 кН/м²

Эксплуатационный случай

_max = = = 185, 2 кН/м²

_min = = = 63, 4 кН/м²

б) Построение эпюры сдвигающих нагрузок τ для эксплуатационного случая. Эта эпюра также имеет вид трапеции, краевые ординаты τ _max и τ _min которой находятся в том же соотношении, что и ординаты _max и _min. Площадь эпюры τ равна равнодействующей распорного давления Е_а. Таким образом, ординаты τ _max и τ _min определяются совместным решением двух уравнений:

0, 5 (τ _max τ _min) b = Е_а и =

Отсюда: = 2, 92 τ _max = 2, 92 τ _min

0, 5 (2, 92 τ _min τ _min) 7, 8 =179; τ _min =11, 7 кН/м² τ _max = 34, 2 кН/м²

в) Построение эпюры вертикального давления q₁ от собственного веса засыпки и от полезной нагрузки q на кордоне за пределами подошвы стенки для эксплуатационного случая. Эта нагрузка q₁ принимается полубесконечной равномерно-распределенной и определяется по соотношению:

q₁= ^зас _взв^зас =18, 8 1, 5 10 20 = 119, 2 кН/м²

г) Построение эпюры вертикального давления q₂ от веса грунта перед стенкой, представляющую собой равномерно-распределенную полубесконечную нагрузку интенсивностью:

q₂ = _взв^осн = 0 кН/м²