Справочное пособие к снип проектирование подпорных стен и стен подвалов разработано к снип 2.09.03-85

Постоянные

Собственный вес конструкции

1,1

Вес грунта в природном залегании

1,1

Вес грунта в засыпке

1,15

Вес насыпного грунта

1,2

Вес дорожного покрытия проезжей части и тротуаров

1,5

Вес полотна, железнодорожных путей

1,3

Гидростатическое давление грунтовых вод

1,1

Временные длительные

От подвижного состава железных дорог СК

1,2

От колонн автомобилей АК

1,2

Нагрузка от оборудования, складируемого материала,

1,2

равномерно распределенная нагрузка на территории

Временные кратковременные

От колесной ПК-80 и гусеничной НГ-60 нагрузки

1

От погрузчиков и каров

1,2

От колонн автомобилей АБ

1,1

5.5. Интенсивность горизонтального активного давления грунта от собственного веса Р_g, на глубине у (рис. 5,а) следует определять по формуле

Р_g =[gg_fhl - с (К₁ + K₂)] y/h, (1)

где К₁ - коэффициент, учитывающий сцепление грунта по плоскости скольжения призмы обрушения, наклоненной под углом q₀ к вертикали; К₂ - то же, по плоскости, наклоненной под углом в к вертикали.

К₁ =2lcosq₀cose/sin(q₀+e); (2)

K₂ = l [sin (q₀ - e) cos (q₀ +r)/sin q₀ cos (r- e) sin (q₀ + e)] + tge, (3)

где e - угол наклона расчетной плоскости к вертикали; - то же, поверхности засыпки к горизонту; q₀ - то же, плоскости скольжения к вертикали; l - коэффициент горизонтального давления грунта. При отсутствии сцепления грунта но стене K₂ = 0.

5.6. Коэффициент горизонтального давления грунта определяется по формуле

, (4)

где d - угол трения грунта па контакте с расчетной плоскостью (для гладкой стены d = 0, шероховатой d = 0,5j, ступенчатой d = j).

Значения коэффициента l приведены в прил. 2.

Рис. 5. Схема давления грунта

а - от собственного веса и давления воды; б - от сплошной равномерно распределенной нагрузки; в - от фиксированной нагрузки; г - от полосовой нагрузки

5.7. Угол наклона плоскости скольжения к вертикали q₀ определяется по формуле

tg q₀ = (cos - hcosj)/(sin - hsinj), (5)

где h = cos (e -r )/ .

5.8. При горизонтальной поверхности засыпки r = 0, вертикальной стене e =0 и отсутствии трения и сцепления со стеной d = 0, К₂ = 0 коэффициент бокового давления грунта l, коэффициент интенсивности сил сцепления К₁ и угол наклона плоскости скольжения q₀ определяются по формулам:

(6)

При r = 0, d ¹ 0, e ¹ 0 значение угла наклона плоскости скольжения к вертикали q₀ определяется из условия

tgq₀ = (cosj - )/sinj. (7)

5.9. Интенсивность дополнительного горизонтального давления грунта, обусловленного наличием грунтовых вод Р_w, кПа, на расстоянии у_w, от верхнего уровня грунтовых вод (рис. 5,а) определяется по формуле

P_w = y_w{10 - l[g -16,5/(1 + e)]}g_f, (8)

где е - пористость грунта; g_f - коэффициент надежности по нагрузке, принимается равным 1,1.

5.10. Интенсивность горизонтального давления грунта от равномерно распределенной нагрузки q, расположенной на поверхности призмы обрушения, следует определять по формулам:

при сплошном и фиксированном расположении нагрузки (рис. 5, б,в)

Р_q = qg_fl; (9)

при полосовом расположении нагрузки (рис. 5, г)

P_q = qg_fl/( 1 + 2 tg q₀у_а/b₀). (10)

Расстояние от поверхности грунта засыпки до начала эпюры интенсивности давления грунта от нагрузки у_а, определяется выражением у_а = a/(tg q₀ +tg e).

Протяженность эпюры интенсивности давления грунта по высоте у_b при фиксированной нагрузке (см. рис. 5, в) принимается равной у_b = h-y_а.

При полосовой нагрузке (см. рис. 5,г) протяженность эпюры давления по высоте y_b =(b₀ + 2tgq₀y_a)/(tge + tgq₀), но принимается не более величины у_b £ h - y_а.

5.11. Временные нагрузки от подвижного транспорта следует принимать в соответствии со СНиП 2.05.03-84 “Мосты и трубы” в виде нагрузки СК - от подвижного состава железных дорог, АК - от автотранспортных средств ПК-80 - от колесной нагрузки, НГ-60 - от гусеничной нагрузки.

Примечания: 1. СК- условная эквивалентная равномерно распределенная нормативная нагрузка от подвижного состава железных дорог на 1 м пути, ширина которого принимается равной 2,7м (по длине шпал).

2. ЛК - нормативная нагрузка от автотранспортных средств в виде двух полос.

3. НК-80 - нормативная нагрузка, состоящая из одной машины на колесном ходу весом 785 кН (80 тс).

4. НГ-60 - нормативная нагрузка, состоящая из одной машины на гусеничном ходу весом 588 кН (60 тс).

5.12. Нагрузки от подвижного транспорта (рис. 6) приводятся к эквивалентной равномерно распределенной полосовой нагрузке при следующих исходных данных:

для СК - b₀ = 2,7 м, а интенсивность нагрузки q == 76 кПа на уровне низа шпал;

для АК - b₀ = 2,5 м, а интенсивность нагрузки, кПа,

q = К (10,85 + y_atgq₀)/(0,85 + y_atgq₀) 2,55, (11)

где К = 1,1 - для основных магистральных дорог; К = 8 - для внутренних хозяйственных дорог.

Рис. 6. Схема приведения нагрузок от подвижного транспорта к эквивалентной полосовой нагрузке

для НК-80 - b₀ = 3,5 м, а интенсивность нагрузки, кПа,

q = 112/(1,9 + y_atgq₀); (12)

для НГ-60 - b₀ = 3,3 м, а интенсивность нагрузки, кПа,

q = 90/(2,5 + y_atgq₀). (13)

5.13. Нормативную вертикальную нагрузку от подвижного состава на автомобильных дорогах промышленных предприятий, где предусмотрено движение автомобилей особо большой грузоподъемности и на которые не распространяются ограничения весовых и габаритных параметров автотранспортных средств общего назначения, следует принимать в виде колонн двухосных автомобилей АБ с параметрами, приведенными в табл. 4.

5.14. При отсутствии конкретных нагрузок на поверхности призмы обрушения следует принимать условную нормативную равномерно распределенную нагрузку интенсивностью 9,81 кПа (1 тс/м²).

5.15. Динамический коэффициент от подвижного состава железных дорог и автомобильного транспорта следует принимать равным единице.

Таблица 4

Параметры

Тип двухосного автомобиля

АБ-51

AБ-74

АБ-151

Нагрузка на ось груженого автомобиля, кН (тс):

заднюю

333(34)

490(50)

990(101)

переднюю

167(17)

235(24)

490(50)

Расстояние между осями (база) автомобиля, м

3,5

4,2

4,5

Габариты по ширине (по колесам задней оси), м

3,5

3,8

5,4

Ширина колеи колес, м:

задних

2,4

2,5

3,75

передних

2,8

2,8

4,1

Размер площадки соприкасания задних колес с покрытием проезжей части, м:

по длине

0,4

0,45

0,8

по ширине

1,1

1,3

1,65

Диаметр колеса, м

1,5

1,8

2,5

6. РАСЧЕТ ПОДПОРНЫХ СТЕН

6.1. Подпорные стены следует рассчитывать по двум группам предельных состояний:

первая группа (по несущей способности) предусматривает выполнение расчетов:

по устойчивости положения стены против сдвига и прочности грунтового основания;

по прочности элементов конструкций и узлов соединений

вторая группа (по пригодности к эксплуатации) предусматривает проверку:

оснований на допускаемые деформации;

элементов конструкций на допустимые величины раскрытия трещин.

6.2. Давление грунта для массивных подпорных стен следует определять по указаниям разд. 5 (рис. 7,а).

Давление грунта для уголковых подпорных стен следует определять исходя из условия образования за стеной клиновидной симметричной (а для короткой задней консоли - несимметричной) призмы обрушения (рис. 7,б). Давление грунта принимается действующим на наклонную (расчетную) плоскость, проведенную под углом e при d = j¢.

Угол наклона расчетной плоскости к вертикали e определяется из условия (14), но принимается не более (45° - j/2)

tg e =(b - t)/h. (14)

6.3. Наибольшая величина активного давления грунта при наличии на горизонтальной поверхности засыпки равномерно распределенной нагрузки q определяется при расположении этой нагрузки в пределах всей призмы обрушения, если нагрузка не имеет фиксированного положения.

Расчет устойчивости положения стены против сдвига

6.4. Расчет устойчивости положения стены против сдвига производится из условия

F_sa £ g_cF_sr/g_n, (15)

где F_sa - сдвигающая сила, равная сумме проекции всех сдвигающих сил на горизонтальную плоскость; F_sr - удерживающая сила, равная сумме проекций всех удерживающих сил на горизонтальную плоскость; у_с - коэффициент условий работы грунта основания: для песков, кроме пылеватых - 1; для пылеватых песков, а также пылевато-глинистых грунтов в стабилизированном состоянии - 0,9; для пылевато-глинистых грунтов в нестабилизированном состоянии - 0,85; для скальных, невыветрелых и слабовыветрелых грунтов - 1; выветрелых - 0,9; сильновыветрелых - 0,8; g_n - коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,2, 1,15 и 1,1 соответственно для зданий и сооружений I, II и III класса, назначаемых в соответствии с прил. 4.

6.5. Сдвигающая сила F_sa определяется по формуле

F_sa = F_sa,g + j_sa,_q, (16)

где F_sa,g - сдвигающая сила от собственного веса грунта равна:

F_sa,g = P_gh/2; (17)

F_sa,q - сдвигающая сила от нагрузки, расположенной на поверхности призмы обрушения, равна:

F_sa,q = P_qy_b. (18)

Рис. 7. Расчетные схемы подпорных стен

а - массивных; б - уголкового профиля

6.6. Удерживающая сила F_sr для нескального основания определяется по формуле

F_sr = F_v tg(j_I - b) + bс_I + Е_r, (19)

где F_v - сумма проекций всех сил на вертикальную плоскость

а) для массивных подпорных стен

F_v = F_sa tg(e + d) + G_ст + g_I tgbb²/2, (20)

G_ст - собственный вес стены и грунта на ее уступах.

б) для уголковых подпорных стен (при e £ q₀)

F_v = F_sa tg (e +j ¢) + g ¢g_f [h(b - t)/2 + td]+ g_I tgbb²/2 (21)

где g_f - коэффициент надежности по нагрузке, принимается равным 1,2; Е_r - пассивное сопротивление грунта:

E_r = g_I l_r/2 + c_Ih_r(l_r - 1)/tg j_I, (22)

где l_r - коэффициент пассивного сопротивления грунта:

l_r =tg²(45° + j_I/2), (23)

h_r - высота призмы выпора грунта

h_r =d + btgb. (24)

6.7. Расчет устойчивости подпорных стен против сдвига должен производиться по формуле (15) для трех значений угла b (b = 0, b = j_I/2 и b = j_I).

При наклонной подошве стены, кроме указанных значений угла b, следует производить расчет против сдвига также для отрицательных значений угла b.

При сдвиге по подошве (b = 0) следует учитывать следующие ограничения: с_I £ 5 кПа, j_I £ 30°, l_r = 1.

6.8. Удерживающая сила F_sr для скального основания определяется по формуле

F_sr =F_vf +E_r, (25)

где f - коэффициент трения подошвы по скальному грунту, принимается по результатам непосредственных испытаний, но не более 0,65.

Расчет прочности грунтового основания

6.9. Расчет прочности основания следует производить для всех скальных грунтов и нескальных при tgd_I < sin j_I из условия

F_v £ g_cN_u/g_n. (26)

6.10. Тангенс угла наклона к вертикали равнодействующей внешней нагрузки на основание определяется из условия

tgd_I = F_sa/F_v. (27)

6.11. Вертикальная составляющая силы предельного сопротивления основания N_u, сложенного нескальными грунтами в стабилизированном состоянии, определяется по формуле

N_u = b¢ (N_gb¢g_I + N_qg¢_Id + N_cc_I ). (28)

где N_g, N_q, N_c - безразмерные коэффициенты несущей способности, определяемые по таб.5 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта j_I и угла наклона к вертикали d_I равнодействующей внешней нагрузки на основание в уровне подошвы стены: d - глубина заложения подошвы от нижней планировочной отметки, м; b¢ - прицеленная ширина подошвы, определяемая по формуле

b¢ = h - 2e. (29)

где е - эксцентриситет приложения равнодействующей всех сил относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы стены, величина которого определяется по формуле (30) и не должна превышать е £ b/3:

e = M₀/F_v, (30)

где M₀ - сумма моментов всех вертикальных и горизонтальных сил относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы.

Таблица 5

Угол

Коэффициенты несущей способности N_g, N_q и N_c

внутреннего трения грунта j_I град

Коэффициент

при угле наклона к вертикали равнодействующей внешней нагрузки d_I, град., равном

0

5

10

15

20

25

30

N_g

0

-

-

-

-

-

-

0

N_q

1

-

-

-

-

-

-

N_c

5,14

-

-

-

-

-

-

N_g

0,2

0,05

-

-

-

-

-

5

N_q

1,57

1,26

-

-

-

-

-

N_c

6,49

2,93

-

-

-

-

-

N_g

0,6

0,42

0,12

-

-

-

-

10

N_q

2,47

2,16

1,6

-

-

-

-

N_c

8,34

6,57

3,38

-

-

-

-

N_g

1,35

1,02

0,61

0,21

-

-

-

15

N_q

3,94

3,45

2,84

2,06

-

-

-

N_c

10,98

9,13

6,88

3,94

-

-

N_g

1,66

1,25

0,78

0,33

0,07

-

-

16

N_q

4,43

3,87

3,2

2,38

0,54

-

-

N_c

11,75

9,81

7,51

4,61

0,93

-

-

N_g

1,96

1,48

0,95

0,45

0,14

-

-

17

N_q

4,92

4,29

3,56

2,69

1,08

-

-

N_c

12,52

10,49

8,14

5,27

1,86

-

-

N_g

2,27

1,72

1,13

0,58

0,22

-

-

18

N_q

5,42

4,72

3,92

3,01

1,61

-

-

N_c

13,3

11,17

8,76

5,93

2,79

-

-

N_g

2,57

1,95

1,3

0,7

0,29

-

-

19

N_q

5,91

5,14

4,28

3,32

2,15

-

-

N_c

14,07

11,85

9,39

6,6

3,72

-

-

N_g

2,88

2,18

1,47

0,82

0,36

-

-

20

N_q

6,4

5,56

4,64

3,64

2,69

-

-

N_c

14,84

12,53

10,02

7,26

4,65

-

-

N_g

3,48

2,64

1,81

1,06

0,5

0,12

-

21

N_q

7,25

6,28

5,24

4,14

3,07

0,72

-

N_c

16,02

13,53

10,87

8,01

5,26

1,12

-

N_g

4,08

3.11

2,15

1,29

0,64

0.23

-

22

N_q

8,11

7,01

5,84

4,64

3.45

1,44

-

N_c

17,19

14,53

11,72

8,75

5,86

2,23

-

N_g

4,67

3,57

2,5

1,53

0,77

0,35

-

23

N_q

8,96

7,73

6,45

5,13

3,83

2,16

-

N_c

18,37

15,53

12,56

9,5

6,47

3,35

-

N_g

5,27

4,04

2,84

1,77

0,91

0.46

-

24

N_q

9,81

8,45

7,05

5,63

4,2

2,88

-

N_c

19,54

16,53

13,41

10,24

7,07

4,46

-

N_g

5,87

4,5

3,18

2

1,05

0,58

-

25

N_q

10,66

9,17

7,65

6,13

4,58

3,6

-

N_c

20,72

17,53

14,26

10,99

7,68

5,58

-

N_g

7,17

5,49

3,89

2,49

1,37

0,72

0,19

26

N_q

12,21

10,46

8,71

6,98

5,26

4,01

0,99

N_c

22,61

19,09

15,54

12,04

8,55

6,08

1,37

N_g

8,48

6,47

4,59

2,98

1,68

0,86

0,38

27

N_q

13,76

11,75

9,77

7,83

5,93

4,43

1,98

N_c

24,49

20,65

16,83

13,09

9,43

6,58

2,74

N_g

9,78

7,46

5,3

3,46

2

1,01

0,57

28

N_q

15,3

13,05

10,82

8,67

6,61

4,84

2,97

N_c

26,37

22,22

18,11

14,13

10,3

7,09

4,11

N_g

11,09

8,44

6

3,95

2,31

1,15

0,76

29

N_q

16,85

14,34

11,88

9,52

7,28

5,26

3,96

N_c

28,26

23,78

19,4

15,18

11,18

7,59

5,48

N_g

12,39

9,43

6,71

4,44

2,63

1,3

0,95

30

N_q

18,4

15,63

12,94

10,37

7,96

5,67

4,95

N_c

30,14

25,34

20,68

16,23

12,05

8,09

6,85

Примечания: 1. При промежуточных значениях j_I и d_I коэффициенты N_g, N_q и N_c допускается определить по интерполяции.