курсач механика грунтов. расчет подпорной стены
 Скачать 63.23 Kb.
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I» (ФГБОУ ВО ПГУПС) Факультет «Промышленное и гражданское строительство» Кафедра «Основания и фундаменты» Специальность «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей» Специализация «Строительство магистральных железных дорог» КУРСОВая работа по дисциплине «Механика грунтов» на тему: «РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ» Форма обучения – очная Вариант: 6,4,6,8
Санкт-Петербург 2021 ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I» (ФГБОУ ВО ПГУПС) Факультет «Промышленное и гражданское строительство» Кафедра «Основания и фундаменты» Специальность «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей» Специализация «Строительство магистральных железных дорог» Задание на выполнение курсовой работы по дисциплине «Механика грунтов» Павловского Александра Андреевича Ф.И.О. обучающегося Тема: «РАСЧЕТ ПОДПОРНОЙ СТЕНЫ» Вариант: 6,4,6,8 Срок сдачи обучающимся законченной работы: ______________ 20 года 
Дата выдачи задания: 20 года Руководитель: . Подпись Ф.И.О. Задание принял к исполнению: . Подпись Ф.И.О ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I» (ФГБОУ ВО ПГУПС) Факультет «Промышленное и гражданское строительство» Кафедра Основания и фундаменты» Специальность «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей» Специализация «Строительство магистральных железных дорог» Календарный план выполнения и защиты курсовой работы по дисциплине «Механика грунтов» Павловский Александр Андреевич Ф.И.О. обучающегося Тема: «Расчет подпорной стены»
Руководитель _____________________ ___________________ (подпись) Ф.И.О. «____» ____________ 20__ г. ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I» (ФГБОУ ВО ПГУПС) Факультет «Промышленное и гражданское строительство» Кафедра Основания и фундаменты» Специальность «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей» Специализация «Строительство магистральных железных дорог» Оценочный лист на курсовую работу по дисциплине «Механика грунтов» Павловский Александр Андреевич Ф.И.О. обучающегося Тема: «Расчет подпорной стены» Оценка курсовой работы
Заключение: рецензируемая курсовая работа соответствует требованиям основной образовательной программы: специальность «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей», специализация «Строительство магистральных железных дорог». Итоговая оценка ___________Руководитель _____________ _________________ (подпись) Ф.И.О. «____» __________20__ г. Содержание 1.Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены 7 2.Определение активного и пассивного давления на подпорную стену 8 2.1 Определение активного и пассивного давления аналитическим способом 8 2.2 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) 11 3.Определение напряжений, действующих по подошве фундамента 13 5. Проверка положения равнодействующей 18 Выводы о применимости заданной конструкции стены и рекомендации по ее изменению 19 Список использованной литературы 21 Цели расчета:рассчитать давление грунта на подпорную стену, сделать поверочные расчеты, дать заключение о соответствии (или несоответствии) конструкции подпорной стены требованиям расчета по первой и второй группам предельных состояний, обосновать рекомендации по необходимым изменениям. Анализ строительных свойств грунта под подошвой фундамента стены Последовательно определяем: – Удельный вес сухого грунта:  – Пористость:  – Коэффициент пористости:  - Показатель текучести: IL =  =  = 0.2;- Число пластичности:  =  = 0,25 – 0,19 = 0,05По числу пластичности (в соответствии с табл.1. прил. 2) грунт является супесью, по показателю текучести (табл. 2 прил. 2) супесь находится в пластичном состоянии. По табл. 5 прил. 2 определяем условное расчетное сопротивление пластичной супеси R0 = 200 кПа. Определяем расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента стены: R = 1,7 { R0 . [1 + k1 (b – 2)] + k2 . γ (d – 3)}, где k1 = 0,06 и k2 = 2,0 из табл. 7 прил.2; R = 1,7 { 200 ·[1 + 0,06 . (3,5 – 2)] + 2,0 . 21 . (2 – 3)} = 370,6 кПа. Здесь второе слагаемое 2 . 21 . (2 – 3) принято равным нулю, так как d < 3,0 м. Определение активного и пассивного давления на подпорную стену 2.1 Определение активного и пассивного давления аналитическим способом Заменим равномерно распределенную нагрузку  слоем грунта приведенной высоты: Рассчитаем коэффициент активного давления:    Найдем ординаты эпюры интенсивности активного давления: – на уровне верха стены  – на уровне подошвы  Тогда активное давление  Горизонтальная и вертикальная составляющие интенсивности активного давления следующие:     Соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие активного давления   Интенсивность пассивного давления на отметке подошвы фундамента  Пассивное давление, действующее на переднюю грань стены  С учетом соображений снижаем величину опора  Эпюры интенсивностей активного и пассивного давлений приведены на рис. 2.1. 2.2 Определение активного давления графоаналитическим способом (построение Понселе) Построение Понселе выполняем с целью проверки правильности нахождения активного давления аналитическим способом. В результате построения (рис. 2.2) получен треугольник площадью:  Активное давление, действующее на стену высотой  , Для определения доли давления, приходящего на стену высотой Н, находим ординаты эпюр интенсивности активного давления, найденного графически, на уровне подошвы фундамента и верха подпорной стены:   Тогда активное давление, найденное графически:  Расхождение с давлением, найденным аналитически, составляет:  что вполне допустимо. Определение напряжений, действующих по подошве фундамента Рассчитываем напряжения, действующие по подошве фундамента, по формулам:    где N1 и М1 – соответственно сумма всех расчетных вертикальных сил в уровне подошвы фундамента и момент всех расчетных сил относительно оси, проходящий через центр тяжести подошвы (точка О на рис. 3.1); W – момент сопротивления подошвы фундамента относительно той же оси, м3; А – площадь подошвы фундамента, м2 ; R – расчетное сопротивление грунта основания, кПа; γg – коэффициент надежности по грунту, принимаемый равным 1,4; γс – коэффициент условий работы, принимаемый в расчете равным 1 для рср и 1,2 для pmaх.. Расчеты представляем в табличной форме (табл. 3.1). В табл. 3.1 γf = 1,1 – коэффициент надежности по нагрузке к весу стены; γf= 1,2 – то же, к активному давлению грунта. Таблица 3.1
Равнодействующие активного Eaи пассивного Еnдавлений прикладываем к стене на уровне центра тяжести эпюр интенсивности давления. Вес стены и фундамента – в центре тяжести соответствующего элемента. Сумма расчетных вертикальных сил:  Сумма моментов расчетных сил:  Площадь и момент сопротивления подошвы фундамента стены определяются по формулам:   Тогда,     Поперечное сечение стены, силы, действующие на нее, и эпюра напряжений по подошве фундамента представлены на рис. 3.1. Сопоставим найденные напряжения с расчетным сопротивлением:    Из трех условий все выполнены. 4.Расчет устойчивости стены против опрокидывания и сдвига по подошве фундамента Расчет устойчивости против опрокидывания выполняем в соответствии с формулой:  где Мu1 – расчетный момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота (вокруг точки О1 на рис. 3.1); Мz1 – расчетный момент удерживающих сил относительно той же оси; m – коэффициент условий работы, принимаемый при нескальных основаниях равным 0,8; γn – коэффициент надежности, принимаемый равным 1,1. Удерживающие и опрокидывающие моменты вычисляем в табличной форме (табл. 4.1). Таблица 4.1
В табл. 4.1 моменты вычислены относительно передней грани фундамента стены (точка О1 на рис. 3.1), γf = 0,9 – коэффициент надежности по нагрузке к весу стены.  Расчет устойчивости стенки против сдвига по подошве фундамента выполняется в соответствии с формулой с использованием данных табл. 3.1.  где  – расчетная сдвигающая сила, равная сумме проекций сдвигающих сил на направлении возможного сдвига; – расчетная удерживающая сила, равная сумме проекций удерживающих сил на направлении возможного сдвига; – коэффициент работы, принимаемый равным 0,9; – коэффициент надежности, принимаемый равным 1,1.Сдвигающая сила:  r1 = Еаг – Eп = 238,8 – 43,23 = 195,57 кН.Удерживающая сила: z1 = Ψ ∙ (Gcт + Gф + Еав) = 0,4 . (422,4 + 184,8 + 16,31) = 249,4 кН.Здесь Ψ = 0,4 – коэффициент трения кладки по грунту.  5. Проверка положения равнодействующей Расчет МII и NII ведется по формуле  при коэффициентах надежности по нагрузке  = 1 с использованием данных табл. 3.1,где  – эксцентриситет вертикальной равнодействующей NIIотносительно центра тяжести площади подошвы фундамента при моменте  относительно главной центральной оси подошвы; – радиус ядра сечения подошвы фундамента. = 0,8 (при учете только постоянных нагрузок).Эксцентриситет    Выводы о применимости заданной конструкции стены и рекомендации по ее изменению Выполненные проверки показали, что приведенная в задании подпорная стена не удовлетворяет нормативным требованиям. Стену следует перепроектировать. В задании фактически все факторы, обуславливающие невыполнение проверок, связаны с видом эпюры напряжений по подошве фундамента – именно, с растягивающими напряжениями под задним ребром подошвы и большими сжимающими напряжениями под передним ребром подошвы. Это определяет возможность отрыва части подошвы от грунта основания с ростом напряжений под ребром передней грани, крен стены и, в конечном счете, её опрокидывание. Анализируя структуру составляющих момента М1 по таблице 3.1, замечаем, что основной вклад в него даёт активное давление Еа; оно же определяет невыполнение проверок на опрокидывание и сдвиг, а также недопустимый эксцентриситет равнодействующей. Следовательно, нужно уменьшить активное давление. Требуемый порядок снижения при прежних размерах стены оценивается по предельно допустимому моменту из условия  то есть при рmin = 0:   При плече 2,38 м получаем, что активное давление должно быть понижено до значения Еа = 363,7/2,38 = 152,8 кН, то есть в 1,3 раза. От чего зависит коэффициент ξа и какие из влияющих факторов являются управляемыми? Это три фактора – углы φ, δ, ε. Рассмотрим возможность их изменения. 1. Угол внутреннего трения засыпки; по заданию φ = 31° (мелкий песок). Известно, что с увеличением крупности песка угол внутреннего трения увеличивается. При выборе значений φ для уменьшения активного давления засыпки рекомендуется принимать для пылеватых песков φ = 30…34°; мелких – φ = 32…36°; песков средней крупности – φ = 35…38°; крупных и гравелистых φ = 38…40°. Для рассматриваемой задачи следует заменить мелкий песок на крупный (так как угол φ максимальный рекомендуемый для мелких песков), что поспособствует уменьшению активного давления. 2. Угол трения грунта засыпки о стену. В задании дано δ = 4. В то же время с ростом δ активное давление уменьшается. Практически для обычных массивных стен можно принять δ = 0,5 · φ = 15,5°. При специальной обработке поверхностей задней грани можно принять предельное значение δ = φ. 3. Угол наклона задней грани ε существенно влияет на активное давление, причем наклон в сторону засыпки (ε < 0) снижает его. Проще всего требуемое значение ε определить графически – построением Понселе. Список использованной литературы Методические указания: Расчет подпорной стены / В.М. Улицкий, С.Г. Колмогоров, П.Л. Клемяционок – М.: ПГУПС, 2010. – 37 с. ГОСТ 25100-2011. Грунты. Классификация (с Поправками) [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200095052, свободный/. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
= 232,8
= 16,3
=