Настанова з проектування підпірних стін

Внутрішні зусилля в перерізі 6-6 обчислюють за формулами:

^M

(8.55)

^N5-5 ^{= P}h +Q/-/

де р_тах - ордината тиску ґрунту по підошві стіни, яку обчислюють за формулами (8.18) і (8.19) від розрахункових навантажень;

Рз - ордината тиску ґрунту на відстані Ь₃ від правої грані підошви.

При е < Ь/6

Рз ⁼ Ртах ~^з(Рmax ~Pmin)■ (8.56)

При Є > Ь/6

р₃ — (1^—Ь₃ / Зс₀) р_тах , (8.57)

де с₀ = 0,56 - е.

Розрахунок днища щілинного паза виконують, як розрахунок позацентрово розтягнутого еле­мента.

1 - центр ваги перерізу 4-4; 2 - центр ваги перерізу 5-5; 3 - центр ваги перерізу 6-6
Рисунок 8.5 - Розрахункова схема щілинного паза

Примітка. При визначенні необхідної площі поздовжньої арматури в перерізі 6-6, рис. 8.5 (з умови розра­хунку щілинного паза) розрахунковий опір арматурної сталі на розтягування має бути зменшений шляхом вве­дення коефіцієнта умови роботи, що дорівнює 0,7.

При визначенні прогину стіни при її згині жорсткість залізобетонного елемента В допускається визначати з врахуванням пластичних властивостей бетону і появи тріщин в розтягнутій зоні еле­мента за формулою:

B = kE_b/_b, (8.57)

де Е_ь - початковий модуль пружності бетону на стиск;

І_ь - момент інерції нижнього перерізу стіни;

к - коефіцієнт, що приймають 0,35 при тривалій дії навантажень і 0,5 - при короткочасній.

Горизонтальне переміщення верху стіни А за наявності суцільного рівномірно розподіленого навантаження на призмі обвалення визначають за формулою:

А =(4ст_у+15_О(?)/7⁴ /120В, (8.58)

де ф, і - інтенсивність горизонтального тиску ґрунту на глибині h від характеристичних навантажень.

Граничний прогин верху стіни не повинен перевищувати величини h/75.

Горизонтальне переміщення верху стіни, викликане креном підошви, визначають за форму­лою:

A =5Mhlb²E , (8.59)

де М - нормативний момент всіх сил відносно центра ваги підошви стіни;

Е - модуль деформації ґрунту основи;

h - висота стіни;

b - ширина підошви фундаменту (стіна підвалу).

У будівельній практиці використовують конструктивні рішення заанкерених підпірних стін, які виконують безперервними по довжині і глибині у вигляді траншейних і пальових стін або складених з окремих, розташованих на віддаленні одна від одної опор з паль-оболонок, бурових паль, метале­вих трубчастих стояків або двотаврових балок, які включають в спільну роботу за допомогою обв'я­зувальних поясів зверху і розподільних балок в рівнях анкерування.

а - жорстка стіна; б - гнучка стіна

Рисунок 8.6 - Характер роботи заанкереної в одному рівні підпірної стіни залежно
від її жорсткості

В разі стін з опор для утримання вищерозміщеного ґрунту повинна влаштовуватися ззаду без­перервна конструкція (закидка) з дощок, брусків, плит або монолітного залізобетону.

Стійкі ґрунти, особливо зв'язні, можуть тимчасово стримуватися за рахунок арочного ефекту і зчеплення.

Тиск ґрунту (напір) вище за нижню поверхню ґрунту (дно котловану) на кожну опору повинен визначатися виходячи з відстані між ними, а пасивний відпір ґрунту перед кожною опорою нижче за дно котловану слід визначати для її приведеної ширини.

Тиск визначають виходячи з взаємодії з сусідніми опорами в просторових умовах роботи і з вра­хуванням відстані між ними, глибини закладання нижче дна котловану, а також форми поперечного перерізу опори (кругла, прямокутна, двотаврова).

При розрахунку можуть розглядатись розрахункові схеми, які виходять з умов:

• вільного обпирання, в яких глибину закладання у ґрунт визначають тільки умовами забезпе­чення статичної рівноваги проти випору;

• отримання мінімальних значень згинальних моментів. Ця розрахункова схема базується на передумовах, що нижня ділянка стінки повністю затиснута у ґрунті. Приймають, що кут повороту за- тиснутої частини і її зміщення дорівнюють нулю.

Найбільш застосовувані рішення - стіна безперервна по довжині і пальово-балочний варіант з переривчастим розташуванням опор, закладених нижче за дно котловану.

Для безперервних стін всі обчислення ведуть на 1 м стіни, для пальово-балочного варіанту розраховують розміри (ширину або діаметр) опор з врахуванням відстаней між ними.

Розрахунок за схемою мінімальних моментів не слід застосовувати для огорож у вигляді тран­шейних або пальових стін, а також з опорами з двотаврових балок і інших жорстких конструкцій.

При d_aJh_t > 0,06 стіна має підвищену жорсткість і її слід розраховувати за схемою вільного обпи­рання (рисунок. 8.6 а).

Значення ф,., визначають за залежністю:

І 12/

^=17^7’ ⁽⁸'⁶⁰⁾

V D + J

де І і D - момент інерції і ширина (діаметр палі, поперечний розмір двотаврової балки), опори;

J - зазор між опорами.

Шляхом вирішення системи двох рівнянь (IZ = 0 і S/W_o = 0) визначають невідомі величини Р_а і h_t при заданих значеннях натиску і відпору ґрунту для наявних параметрів у, <р і с, глибин Н і h_t, відста­ней до анкерів h_a і привантаження q.

Для стін кінцевої жорсткості (гнучких шпунтових стін) виконують графоаналітичний розра­хунок за схемою отримання мінімальних значень згинальних моментів шляхом побудови силових і вірьовочних багатокутників методом пружної лінії. Для таких стін, окрім значень h_t і R_a у верхній і нижніх частинах стін, визначають згинальні моменти і по них підбирають необхідний переріз.Оскільки дана методика розрахунку дає більше значення h'_t і менше R_a в порівнянні з результа­тами розрахунку за схемою вільного обпирання, згинальний момент додатково зменшують шляхом множення на поправочний коефіцієнт K_d, отриманий залежно від співвідношення d_gv/H і <р. З метою забезпечення належного запасу стійкості набутих розрахунком значень занурення стін у ґрунт (ни­жче за дно котловану)/?; збільшують в 1,2-1,5 раза.

Ці характеристики ґрунтів слід приймати окремо в їх товщах вище і нижче за дно котловану.

Для підпірних стін потрібно враховувати можливі варіанти розрахунку їх стійкості:

• коли немає обмежень для зсувів стіни у напрямі котловану і викликаних цим осідань ґрунту за відсутності будівель на поверхні в межах можливої призми зрушення;

• якщо вертикальні деформації (осідання) ґрунту з тильного боку стіни і її зсуву у бік котловану строго лімітовані у зв'язку з наявністю будівель біля стіни.

М, =М₀+ Q_ox + Z/Мд + 1М_у, (8.61)

де - момент у палі в точці і;

М_о - момент у місці сполучення палі з ростверком (діє при жорсткому з'єднанні палі з ростверком);

Q_o - горизонтальне зусилля в ростверку;

х - відстань від зусилля Q_o до точки /;

М_ц - момент в точці / від активного (зсувного) тиску ґрунту;

Му - момент від зусиль, розташованих вище за точку к, в /-й точці від реактивного тиску ґрунту.

(У/-1-2У/ +У/₊і)В₍

М, = ±— , (8.62)

а

де Mj - те ж, що і у формулі (8.61);

У/+1> У/> Ум - горизонтальний зсув точки, розташованої відповідно на величину а вище за точку /, в точці / і на величину а нижче за точку /;

Bj - жорсткість палі в точці /;

а - величина ділянок, на які розбита паля.

1. задаються розміри споруди, марка бетону і армування;

2. визначають тріщиностійкість бурових паль і їх жорсткість при М = М_т;

3. складають рівняння, віднімаючи праві частини виразів (8.61) і (8.62) один з одного;

4. отримують із загальних умов статики рівняння, яких невистачає для відшукання невідомих;

5. розв’язують рівняння;

6. знаходять моменти, що діють в палях, і по них визначувані дійсні жорсткості;

7. знаходять нові значення горизонтальних коефіцієнтів постелі з умов:

— = (Q„, / Q₀)¹’⁸, (8-63)

Уо

a - схема підпірної споруди і навантаження, що діють на неї; б - розрахункова схема паль, що безпосередньо сприймають тиск ґрунту; в - розрахункова схема паль, що сприймають тиск ґрунту через горизонтальне зу­силля і згинальний момент у ростверку; г - схема розрахункової епюри реактивного тиску ґрунту на палю

Рисунок 8.7 - Розрахункова схема підпірної споруди з бурових паль

У виразах (8.63) і (8.64) прийняті наступні познаки:

у_пі- переміщення точки і визначене при останньому розрахунку;

Уо = 1 см;

Q_ni- поперечне зусилля, що діє на ділянці і;

Q_o - поперечне зусилля, що викликає переміщення ділянки і уздовж осі У на 1 см;

С_пі- горизонтальний коефіцієнт постелі ділянки і;

10. оновлюють знайдені жорсткості і значення горизонтальних коефіцієнтів постелі і знов розв’я­зують рівняння;

11. ведеться розрахунок доти, поки не виконається умова:

^Мп ~^Mn~¹100% < ±5% , (8.65)

М_п

де М_п - момент в будь-якій точці і, знайдений при останньому розрахунку;

М_п^ - те саме, що при попередньому розрахунку.

y₀<^d, (8.66)

8

1

(8.67)

у о < —h ,
40

де у₀ - переміщення в рівні поверхні ґрунту, що створює реактивні зусилля; d - діаметр палі;

h - глибина закладення палі в ґрунт, що створює реактивні зусилля.

Рисунок 8.8 - Розрахункова схема поперечної рами підвалу