Helga-stroy.ru

Мастер на все руки
8 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Боковое давление грунта на стены подвала

Боковое давление грунта на стены подвала

Нормативная и справочная литература:

[1] СП 20.13330.2011, п.9.17-9.23 (НИИОСП)
[2] ВСН 136-78, прил. 11 (МинТрансСтрой)
[3] СП 43.13330.2012, прил.В (ЦНИИПромзданий)
[4] Руководство по проектированию подпорных стен и стен подвалов (ЦНИИПромзданий, НИИОСП) 84 г.
[5] Основания, фундаменты и подземные сооружения (Справочник проектировщика), глава 7 (Снарский, НИИОСП) 85 г.
[6] СП 101.13330.2012 прил.М (Гидропроект, Гипроречтранс)

В общем, просмотрел указанную литературу (кроме СП101) на предмет поиска примера где были бы учтены сцепление и нагрузка на поверхность. Такие примеры нашлись в «Руководстве» [4]:
— пример 7 (массивная стена подвала) — в примере давление сцепления превышает давление от нагрузки, этим пример интересен в первую очередь;
— пример 8 (тонкостенная стена подвала) — в примере давление сцепления меньше давления от нагрузки;

Если смотреть на то, как изображаются эпюры (в аспекте разделения эпюры на две части), то мне примеры из руководства не нравятся т.к. считаю более корректным изображение, когда ближе к стенке изображается давление от веса грунта, а поверх его давление от нагрузки (как в СП43 рис. В.1.г). Такое расположение ближе к реальности, поскольку давление от веса грунта имеется всегда, а давление от нагрузки появляется впоследствии и добавляется к нагрузке от веса грунта.

Здешний расчет с данными примера 7 (результат сходится): http://webcad.pro/tmp/podpor_564359398.pdf

Здешний расчет с данными примера 8 (в целом сходится, но в примере имеется ошибка на стр.93: ошибочно использовано k=1.35, а должно быть 1.42): http://webcad.pro/tmp/podpor_975027552.pdf

Финт с «натягиванием точки» в явном виде нигде кроме СП43 не используется (если только косвенно — путем неучета сцепления, в подобном случае влияние еще более значимо, поскольку прибавка давления возникает не только в верхней и средней частях эпюры, а по всей ее высоте). Однако, в связи с тем, что в СП43 такой прецедент имеется, можно его учесть как отдельную опцию, но возникает вопрос как в этом случае разделять эпюру на две части? Если обратиться к рисунку из предыдущего сообщения, вопрос будет звучать следующим образом. К какой из эпюр прибавлять синюю добавку: к желтой или пурпурной? Или как-то делить ее между ними?

В целом вывод таков, что текущий вариант в рамках принятых предпосылок и допущений корректен и при необходимости может быть дополнен возможностью учета особенностей указанных в СП43. Возможно, следует переработать формулы, таким образом, что бы явным образом показывать «давление сцепления» и изобразить его на эпюрах.

#11 2018-12-29 20:20:46

Re: [НиВ] Расчет бокового давления грунта

Отмечу еще один источник:

[7] Расчет подпорных стенок. 1964г. (Клейн)

В данном издании подробно освещены различные вопросы из области расчета подпорных стен и определения бокового давления. По части учета сцепления имеется параграф 23 «Учет сцепления в грунте» содержащий пример 11. Характер соответствующих эпюр — треугольные с наличием вертикального откоса без давления. Однако результаты из примера 11 не сходятся со здешним расчетом поскольку автор производит расчет по более точной и сложной методике, которая дает пониженные значения бокового давления по сравнению с методикой использованной в здешних расчетах (СП22).

#12 2018-12-30 16:52:17

Re: [НиВ] Расчет бокового давления грунта

Здравствуйте!
Картинка почему-то отображается не корректно https://yadi.sk/d/XyyBp3QPNhs0Tg

#13 2018-12-30 19:46:04

Re: [НиВ] Расчет бокового давления грунта

Добрый день. Все нормально — это такая картинка)) Расчет в процессе изготовления.

#14 2018-12-31 12:22:49

Re: [НиВ] Расчет бокового давления грунта

Обнаружил, что в Справочнике проектировщика [5] имеется пример 6.3 аналогичный примеру 7 из Руководства [4].

#15 2019-01-03 00:39:29

Re: [НиВ] Расчет бокового давления грунта

Что касается коэффициентов надежности по нагрузке ситуация выглядит немного противоречиво.

С одной стороны п.9.19 СП22 предписывает:

9.19 При определении величин бокового давления грунта на ограждения котлованов и конструкции подземных частей сооружений для выполнения расчетов по первой группе предельных состояний следует использовать значения прочностных характеристик грунтов $phi_I$, $c_I$ (либо $c_$), а для выполнения расчетов по второй группе предельных состояний — $phi_$, $c_$ (либо $c_$). В обоих случаях коэффициент надежности по нагрузке для удельного веса грунта должен приниматься $gamma_=1.0$.

С другой, в руководстве [4] повсеместно используется коэффициент надежности по нагрузке для собственного веса грунта равный 1.1 и соответствующий коэффициент для нагрузки на поверхности равный 1.2.

В общем сделал возможность учета двумя коэффициентами подобно подходу использованному в руководстве [4]. При этом значение объемного веса и нагрузки умножаются на соответствующие коэффициенты сразу в исходных данных и в дальнейших выкладках используются уже «расчетные» значения. На первый взгляд все должно быть корректным, если ошибаюсь — поправьте.

#16 2019-01-09 11:40:27

Re: [НиВ] Расчет бокового давления грунта

Сколько много информации здесь появилось за время праздников)
по поводу эпюр: базовая формула давления грунта — Ϭ=Ка*(ɣ*z+q)-2*c*√Ка. Предлагаю разбить её на три составляющие: Ϭ=Ка*ɣ*z + Ка*q — 2*c*√Ка. Рисовать также три эпюры Pɣ, Pq, -Pс и четвертую — суммарную. Нажав на кнопочку «сооружение промышленных предприятий» в исходных данных, к суммарной эпюре добавлялся бы финт с наращиванием эпюры. Только страшно представить как это сделать технически..
по поводу коэффициентов: думаю возможность введение коэффициентов больше 1 — это хорошо (мы обычно берем 1,15; СП43 по п.В.20 рекомендует брать его по СП20 и СП35). Вот только немного непривычно выглядит умножение на этот коэффициент в исходных данных. Мне кажется правильнее умножать на него в самих формулах (ведь это коэффициент надежности по нагрузке, а не по объемному весу грунта).
А формулу для определения вертикального откоса hс вы сами вывели?

Читать еще:  Размер опирания плит перекрытия на стены

Last edited by Dizel (2019-01-09 11:42:56)

#17 2019-01-11 23:40:12

Re: [НиВ] Расчет бокового давления грунта

>Dizel
Извиняюсь за запоздалый ответ, напряженные послепраздничные дни.

Про разбивку на три эпюры и четвертую суммарную, вообще говоря, не согласен, поскольку идея разбивки эпюр была в том, что бы можно было использовать по отдельности давление от веса грунта и давление от нагрузки. А когда мы рисуем три эпюры (и четвертую сумму) у нас нет по отдельности этих двух компонентов. Поэтому я сам с собою рассуждал так: если за основу вычисления напряжений принять формулу с тремя компонентами (кстати, так сделано и в руководстве [4] и в справочнике [5]), то изображать это целесообразно одной суммарной эпюрой где было бы видно как произошло геометрическое суммирование (т.е. как на рисунке Г из СП43), а рядом две(!) эпюры от собств. веса и нагрузки.

Про возможность учета финта (СП43) как опции расчета уже писал и там же задавался вопросом как делить полученную эпюру на две части? Первое, что приходит в голову — это проводить линию параллельную новой суммарной огибающей — см. рис. Впрочем результат выглядит все равно оригинально.

Про коэффициенты: согласен, что лучше прописать все коэффициенты в формулы, но пока идет «брожение» делать этого не хочу, пусть побудет пока так. Моя реплика, про «корректность» имела ввиду корректный окончательный результат, а не ситуацию в целом. А как вы относитесь с процитированному п.9.19 из СП22? Вроде бы ясно сказано — упомянуты ограждения котлованов и подземные части сооружений — остаются подпорные стенки к которым это не относится.

Формула для определения величины вертикального откоса есть в литературе, но и вывести ее проще простого (хотя бы для самопроверки) — вместо сигмы в формуле из СП подставляется ноль, а на место z ставится h_c

В целом пока резюме таково, что предлагаемый подход (деление эпюры на части и формулы из трех компонентов) предполагает практически полную переделку того, что имеется сейчас. В целом соглашаясь, что такая переделка улучшит расчет, тем не менее пока браться за нее не хочу, ибо свободного времени не в избытке. Поэтому, думаю для начала закрыть все оставшиеся вопросы, что бы можно было расчетом пользоваться, а лоск наводить уже следующим этапом.

Стало быть, надо разобраться с вопросами: 1) о вертикальной составляющей при наличии трения или наклона стенки; 2) о направлении равнодействующей давления в случае давления покоя при наличии наклона поверхности (как к этому относиться).

6.2.3. Расчет стен подвалов

Наружные стены подвалов рассчитываются на нагрузки, передаваемые наземными конструкциями, и на давление грунта, определяемое по рекомендациям гл. 7.

Полезная нагрузка на прилегающей к подвалу территории по возможности заменяется эквивалентной равномерно распределенной. При отсутствии данных об интенсивности полезной нагрузки она может быть принята равной 10 кПа.

Усилия в стенах подвала, опертых на перекрытие, определяются как для балочных плит с защемлением на уровне сопряжения с фундаментом, так и с шарнирной опорой в уровне опирания на перекрытие с учетом возможного перераспределения усилий от поворота (крена) фундамента или смещения стен при загружении территории, прилегающей к подвалу.

Изгибающие моменты и поперечные силы в стенах подвалов определяются по формулам:

при перекрытии подвала, расположенном ниже уровня планировки (рис. 6.17)

расстояние от верхней опоры до максимального пролетного момента

при перекрытии подвала, расположенном выше уровня планировки,

где σsup и σinf — горизонтальные давления на верхнюю и нижнюю части стены подвала от собтвенного веса грунта и от равномерно распределенной нагрузки на поверхности грунта:

(здесь σ sup ah , σ inf ah , σqh и σch — определяются по указаниям гл. 7; индексы « sup » и « inf » относятся соответственно к верхней и нижней частям стены); Мinf — изгибающий момент на уровне нижней опоры; Мх — изгибающий момент в сечении стены, расположенном на расстоянии X от верхней опоры; Qsup — поперечная сила на уровне верхней опоры; Qinf — поперечная сила на уровне нижней опоры (на уровне сопряжения стены с фундаментом); l — размер сечения стены (в продольном направлении); H — расстояние от низа перекрытия до верха фундамента; H1 — толщина слоя грунта, вводимая в расчет при определении бокового давления грунта (см. рис. 6.17); m1 — коэффициент, учитывающий поворот фундамента; m2 — коэффициент, учитывающий податливость верхней опоры; k1 и k2 — коэффициенты, учитывающие изменение жесткости стеновых панелей (для стен с переменной толщиной по высоте), принимаются по табл. 6.3 в зависимости от отношения толщины стеновой панели в верхней части σsup к толщине ее в нижней части σinf на уровне сопряжения с фундаментом; n = H1/H .

Приложение М (рекомендуемое). Определение бокового давления грунта

Определение бокового давления грунта

Читать еще:  Как утеплить торцевую стену в квартире изнутри

Основное давление грунта

М.1 В случаях, ограниченных условиями: поверхность грунта плоская и , на поверхность грунта равномерно распределена нагрузка g, слои грунта за подпорной стеной параллельны поверхности (рисунок М.1, а), горизонтальная и вертикальная составляющие интенсивности активного давления на единицу высоты расчетной плоскости при на глубине у допускается определять исходя из гипотезы плоских поверхностей скольжения по формулам

Для связных грунтов должно приниматься не менее 0. Сцепление грунта по расчетной плоскости не учитывается.

и С — соответственно угол внутреннего трения и удельное сцепление грунта, относимые к первой или второй группе предельных состояний;

— угол трения грунта по расчетной плоскости, как правило, принимаемый по абсолютной величине не более и не более 30° для плоскости, проходящей в грунте, и не более — по контакту сооружения с грунтом;

— вертикальное давление в грунте у расчетной плоскости на глубине у

где и — соответственно удельный вес грунта (в случае насыщения грунта водой — с учетом взвешивания) и высота i-го слоя грунта у расчетной плоскости;

и — коэффициенты горизонтальной составляющей активного давления грунта, определяемые по формулам:

При определении горизонтальной и вертикальной составляющих давления грунта суммирование эпюр интенсивности давления производится по высоте.

Если расчетная плоскость проходит в грунте, то следует определять давление при нескольких возможных ее положениях (нескольких углах ), приняв за расчетное наиневыгоднейшее для рассматриваемого предельного состояния. В однородном грунте на участке, где

(пологая стена) расчетную плоскость допускается принимать под углом

М.2 В общем случае горизонтальную и вертикальную составляющие активного давления грунта на расчетную плоскость (рисунок М.1, б) допускается определять, намечая возможные поверхности обрушения 2 от низа расчетной плоскости 1. При больших неравномерных нагрузках на поверхности грунта и слоях, резко отличающихся по характеристикам, поверхности обрушения могут быть неплоскими. Следует также рассматривать поверхности, частично или полностью проходящие по поверхности котлована или слабым прослойкам.

Для каждой поверхности обрушения определяют значение горизонтальной составляющей бокового давления грунта. Наибольшее значение будет искомой горизонтальной составляющей активного давления, а соответствующая этой величине поверхность обрушения — расчетной.

Для определения призму обрушения разделяют вертикальными плоскостями 3 на отдельные элементы таким образом, чтобы в основании каждого был однородный грунт и основание можно было считать плоским. При элемент между расчетной плоскостью и вертикалью, проведенной через ее низ, как самостоятельный элемент не рассматривается: в зависимости от того, что может дать большее значение , вес этого элемента присоединяется к ближайшему или распределяется между остальными, например, пропорционально их весам .

Горизонтальная и вертикальная составляющие бокового давления грунта определяют по формулам:

где n — число элементов в призме обрушения;

здесь — сумма вертикальных составляющих нагрузок, включая вес элемента, нагрузки на его поверхности и др.;

— сумма горизонтальных составляющих нагрузок в пределах ширины элемента , в том числе фильтрационные силы (со знаком «плюс» — при направлении в сторону расчетной плоскости);

— угол внутреннего трения у основания элемента;

— значение удельного сцепления у основания элемента;

— угол между вертикалью и поверхностью обрушения, принимается со знаком «плюс» — по направлению часовой стрелки;

— средневзвешенное значение угла трения по расчетной плоскости.

Если вычисленное значение , то следует принимать . Если сила , то она направлена вверх.

Для определения интенсивности давления и точки приложения сил и принимают допущение, что давление на любую часть стены высотой можно определить тем же способом, что и для всей стены. Вследствие этого выбирают на расчетной плоскости несколько характерных точек на глубинах и для каждой определяют указанным выше способом давление , а затем вычисляют среднюю интенсивность давления на участке по формулам:

1 Для верхних участков, которые удовлетворяют условиям применимости формул (М.1) и (М.2), можно для упрощения расчета использовать рекомендации М.1.

2 Наличие в призме скольжения жестких включений, например, бетонных блоков, старых сооружений и др. может в реальных (допредельных) условиях влиять на распределение давления грунта. Но в предельном состоянии это влияние может отсутствовать полностью.

3 Если ниже расчетной поверхности будет находиться слой слабого грунта или поверхность, например, оползня с очень низкими прочностными характеристиками, нужно исследовать (расчетным путем) возможность того, что распределение давления по высоте расчетной поверхности будет определяться именно характеристиками грунта слабого слоя или поверхности.

Давление грунта в состоянии покоя

М.3 При горизонтальной поверхности и горизонтальных слоях грунтов, равномерно распределенной нагрузке g на поверхности грунта интенсивность давления на жесткую несмещаемую в горизонтальном направлении вертикальную расчетную плоскость при отсутствии трения грунта по этой плоскости определяется по формуле

— коэффициент бокового давления грунта в состоянии покоя.

здесь — коэффициент поперечной деформации грунта, принимаемый при отсутствии опытных данных по СП 23.13330.

М.4 В общем случае давление грунта на жесткую подпорную стену допускается определять как активное, принимая удельное сцепление грунта равным нулю и условное значение угла внутреннего трения по формуле

Давление грунта на внутренние стены ячеек (оболочек) (рисунок М.2)

М.5 При равномерно распределенной нагрузке g на уровне верха ячейки горизонтальная и вертикальная составляющие интенсивности давления грунта на глубине у определяются по формулам:

где — вертикальное давление на глубине у:

— удельный вес грунта внутри ячейки на глубине у;

Читать еще:  Размеры газобетонных блоков для наружных стен

— высота i-го слоя грунта над поверхностью слоя, в пределах которого определяется ;

— вертикальное давление на поверхности слоя, в пределах которого определяется (для верхнего первого слоя при ; для второго при вычисляется по формуле (М.17), принимая и и т.д.);

А и u — соответственно площадь и периметр ячейки (для квадратных и круглых ячеек A / u = d / 4, для параллельных стен A / u = d / 2 (d — расстояние между стенами ячейки или диаметр круглой ячейки);

— коэффициент горизонтальной составляющей давления грунта, определяемый по формуле (М.4). Для жестких, не расширяющихся в горизонтальном направлении ячеек, расчет ведется на условное значение угла внутреннего трения, определенное по формуле (М.14). Угол трения допускается принимать постоянным в пределах высоты слоя грунта: при или при наличии у ячейки днища , при , если , и , если ; и — соответственно модули деформации грунта основания и внутри ячейки; — глубина, на которой осадка грунта внутри ячейки равна осадке ячейки, т.е. отсутствует вертикальное смещение грунта относительно расчетной поверхности (как правило, определяется путем последовательных приближений).

М.6 При плоской поверхности грунта, равномерно распределенной нагрузке g на поверхности грунта и слоях грунта, параллельных поверхности, горизонтальная и вертикальная составляющие пассивного давления грунта на единицу высоты расчетной плоскости определяются по формулам:

где , и с — см. М.1;

и — коэффициенты горизонтальной составляющей пассивного давления грунта;

— угол наклона расчетной плоскости к вертикали, принимаемый со знаком «минус» при наклоне от грунта;

— угол трения грунта по расчетной плоскости, принимаемый равным по абсолютной величине от 0 до — при определении по таблице М.1 или формуле (М.21) и от 0 до — при определении по формуле (М.22).

При р = 0 и учете криволинейных поверхностей выпора следует определять по таблице М.1 или при — по формуле

При и , учете плоских поверхностей выпора — по формуле

Коэффициент определяется по формуле

При значении вертикальная составляющая интенсивности пассивного давления направлена вниз.

Горизонтальная и вертикальная составляющие пассивного давления грунта определяются суммированием эпюр интенсивности давления грунта по высоте.

Сбор нагрузок на стену подвала

Необходимо произвести расчет наружной стены подвала на основании следующих исходных данных: высота стены подвала — 2,5 м; толщина бетонного пола подвала — 0,18 м; длина площадки опирания плит перекрытия подвала — 0,19 м; материал стены подвала — ФБС 24.6.6; марка раствора для стены подвала — М150; отметка уровня земли — -1,300 м; объемная масса грунта — 20 кН/м3; расчетный угол внутреннего трения грунта — 33°; нормативное значение поверхностной нагрузки от грунта — 13 кН/м2.

Принимаем толщину стены подвала h=600 мм ( блоки ФБС 24.6.6 СТБ 1076-97). В качестве конструкции перекрытия принимаем железобетонные плиты перекрытия ПК60.15 с размерами в плане 5980х1490 мм. Длина площадки опирания плит перекрытия подвала — 0,19 м. Для упрощения ширину грузовой площади примем B=2,6 м соответственно на стену подвала будет передаваться нагрузка с кирпичной стены первого этажа — N1; нагрузка, передаваемая с плиты перекрытия — N2; т. к. N2 действует с эксцентриситетом будет возникать изгибающий момент — М; а также на стену будет оказывать влияние грунт.

Конструктивное решение стены подвала, ее расчетная схема и эпюра изгибающих моментов приведены на рис. 4.

Стену будем рассчитывать как балку с двумя неподвижными шарнирными опорами.

Далее определим значения расчетных усилий на стену подвала.

Определение усилий, действующих в расчетных сечениях стены подвала

Нагрузка на стену подвала, передаваемая с кирпичной стены первого этажа

где (0,8+дПЛ) — это расстояние от низа простенка до стены подвала.

Нагрузка на стену подвала, передаваемая с перекрытия

Эксцентриситет нагрузки от перекрытия над подвалом N2 относительно оси стены подвала (см. рис. 4)

Согласно п. 6.65 [2], при определении изгибающего момента от вертикальных нагрузок в верхнем сечении стены подвала, учитываем суммарную величину фактического и случайного эксцентриситетов (e1+eсл) для N1 (т.к. е1=0, учитываем только eсл), а для N2 учитываем только фактический эксцентриситет e2.

Временную нормативную нагрузку на поверхности земли заменяем добавочным эквивалентным слоем грунта высотой

hred = , где р — нормативное значение поверхностной нагрузки от грунта; г — объемная масса грунта

Верхняя и нижняя ординаты эпюры бокового давления грунта определим по формуле:

где ц — расчетный угол внутреннего трения грунта;

гf = 1.2 — коэффициент надежности по нагрузке ( табл. 1) [1];

где Н2 — расстояние от пола подвала до поверхности земли ( см. рис. 4).

Изгибающий момент в любом сечении стены подвала от горизонтальной нагрузки определим по формуле:

где Н1 — высота подвала ( см. рис. 4).

Изгибающий момент в любом сечении стены подвала от действия вертикальных нагрузок определим по формуле:

Определим сечение по высоте стены подвала с максимальным изгибающим моментом от совместного действия вертикальных и горизонтальных нагрузок. Для этого дифференцируем полученное путем суммирования уравнение.

В сечении с координатой х, где , действует максимальный изгибающий момент Мmax.

Решаем квадратное уравнение:

Значит уравнение не имеет корней, следовательно функция МХ не имеет экстремумов и ее величина плавно убывает на всей области определения от х=0 до х=Н1. Поэтому, максимальный изгибающий момент действует в верхнем сечении стены подвала и равен Мmax=84,1 кН•м.

В этом же сечении действует продольная сила

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты 220 Вольт
Adblock
detector