Проектування та розрахунок підпірних стінок

При проектуванні амфітеатру було розроблено 2 варіанти рішення: перший варіант – з краю сцени вписується підпірна стінка з продовженням її на 3 м відносно поверхні підлоги сцени. Таким чином створюється задня частина сцени і відгороджує її від навколишнього оточення. Другий варіант – створення на краю сцени аркади із семи колонами висотою 5 м, яка спирається на фундамент у вигляді підпірної стінки. Зі сцени можна спуститися вниз по сходах, пройшовши під аркою. За основний обрано другий варіант.

Вихідні дані: поперечник схилу з інженерно-геологічним розрізом, фізико-механічні характеристики ґрунтів (в даному випадку для піщаних), висота підпірної стіни Н.

Необхідно „вписати” підпірну стіну в схил, провести необхідні розрахунки і запроектувати підпірну стіну.

Розрахунок підпірної стінки 1

Рис.1. Тиск грунту Е на підпірну стіну 1

– формула Кулона.

,

де – коефіцієнт надійності – 1, 2;

γ – щільність ґрунту засипки (γ = 1, 8 т/м³);

Н – висота підпірної стіни (3, 2 м);

j – кут внутрішнього тертя ґрунту засипки (j = 30^о).

т.

т.

Розрахунок стійкості підпірної стіни проти перекидання

Можливо перекидання відносно ребра А.

– згинальний момент, що перекидає.

т.

– згинальний момент, що утримує.

т∙ м.

Рис.2. До розрахунку стійкості підпірної стінки 1 проти перекидання

Утримує згинальний момент від ваги стіни – Р ₁ і ґрунту на плиті фундаменту – Р ₂.

т.

т.

< 0, 7. Умова стійкості проти перекидання задоволь-няється.

Розрахунок стійкості підпірної стіни проти зсуву

, де

– коефіцієнт тертя, ;

.

Рис.3 Сила тертя, яка протидіє зсуву

Утримують підпірну стінку сили тертя.

Р ₁ і Р ₂ – маса підпірної стіни і маса ґрунту на плиті фундаменту.

т.

< 0, 7. Стійкість підпірної стіни проти зсуву за рахунок сил тертя забезпечена.

Розрахунок міцності залізобетонної підпірної стіни на дію згинального моменту

Найбільш небезпечним тут є переріз 1-1 (місце закріплення стіни в її фундаменті) (рис. 4).

Слід перевірити міцність залізобетонного перерізу на дію згинального моменту М_р.

, (т·м),

де 0, 2 м – товщина плити фундаменту.

т·м = 321000 кг·см.

Рис.4 Небезпечний переріз 1-1

Необхідно, щоб несуча здатність перерізу 1-1 М _нес була не меншою ніж М_р.

Розрахунок несучої здатності підпірної стіни в перерізі 1-1:

;

.

Тут х – висота стиснутої зони бетону, корисна висота см, в = 100 см.

Можна прийняти кг/см², = 2400 кг/см² (розрахункова міцність бетону і арматури).

Спочатку знаходимо х. Для цього можна прийняти, що = 0, 005 , тобто . – площа перерізу арматури, – площа перерізу 1-1.

см².

см.

см.

кг·см.

= 27, 4 т·м > 3, 21 т·м = М_р.

На кінцевому етапі визначаємо діаметр арматури та відстань між арматурними стержнями.

Обираємо 5Ø 9, = 3, 18 см².

см.

кг·см > 321000 кг·см = М_р. Отже, міцність стінки на дію згинального моменту забезпечено.

Розрахунок підпірної стінки 2

т.

т.

Рис.5. Тиск грунту Е на підпірну стіну 2

Розрахунок стійкості підпірної стіни проти перекидання

Можливо перекидання відносно ребра А.

– згинальний момент, що перекидає.

т.

– згинальний момент, що утримує.

т∙ м.

Рис.6. До розрахунку стійкості підпірної стінки 2 проти перекидання

Утримує згинальний момент від ваги стіни – Р ₁ і ґрунту на плиті фунда-

менту – Р ₂.

т.

т.

< 0, 7. Умова стійкості проти перекидання задоволь-няється.

Розрахунок стійкості підпірної стіни проти зсуву

.

Утримують підпірну стінку сили тертя.

Р ₁ і Р ₂ – маса підпірної стіни і маса ґрунту на плиті фундаменту.

т.

< 0, 7. Стійкість підпірної стіни проти зсуву за рахунок сил тертя забезпечена.

Розрахунок міцності залізобетонної підпірної стіни на дію згинального моменту

Слід перевірити міцність залізобетонного перерізу 1-1 на дію згинального моменту М_р.

, (т·м).

т·м = 90600 кг·см.

Необхідно, щоб несуча здатність перерізу 1-1 М _нес була не меншою ніж М_р.

Розрахунок несучої здатності підпірної стіни в перерізі 1-1:

;

.

. – площа перерізу арматури, – площа перерізу 1-1.

см².

см.

см.

кг·см.

= 9, 45 т·м > 0, 906 т·м = М_р.

На кінцевому етапі визначаємо діаметр арматури та відстань між арматурними стержнями.

Обираємо 5Ø 7, = 1, 92 см².

см.

кг·см > 90600 кг·см = М_р. Отже, міцність стінки на дію згинального моменту забезпечено.

Розрахунок підпірної стінки 3

т.

т.

Рис.7. Тиск грунту Е на підпірну стіну 3

Розрахунок стійкості підпірної стіни проти перекидання

Можливо перекидання відносно ребра А.

– згинальний момент, що перекидає.

т.

– згинальний момент, що утримує.

т∙ м.

Рис.8. До розрахунку стійкості підпірної стінки 3 проти прекидання

Утримує згинальний момент від ваги стіни – Р ₁ і ґрунту на плиті фундаменту – Р ₂.

т.

т.

< 0, 7. Умова стійкості проти перекидання задоволь-няється.

Розрахунок стійкості підпірної стіни проти зсуву

.

Утримують підпірну стінку сили тертя.

Р ₁ і Р ₂ – маса підпірної стіни і маса ґрунту на плиті фундаменту.

т.

< 0, 7. Стійкість підпірної стіни проти зсуву за рахунок сил тертя забезпечена.

Розрахунок міцності залізобетонної підпірної стіни на дію згинального моменту

Слід перевірити міцність залізобетонного перерізу 1-1 на дію згинального моменту М_р.

, (т·м).

т·м = 230000 кг·см.

Необхідно, щоб несуча здатність перерізу 1-1 М _нес була не меншою ніж М_р.

Розрахунок несучої здатності підпірної стіни в перерізі 1-1:

;

.

. – площа перерізу арматури, – площа перерізу 1-1.

см².

см.

см.

кг·см.

= 17, 2 т·м > 2, 3 т·м = М_р.

На кінцевому етапі визначаємо діаметр арматури та відстань між арматурними стержнями.

Обираємо 5Ø 9, = 3, 18 см².

см.

кг·см > 230000 кг·см = М_р. Отже, міцність стінки на дію згинального моменту забезпечено.