Расчет шпунтового ограждения
Курсовой проект - Строительство
Другие курсовые по предмету Строительство
Из условия прочности при изгибе, которое имеет вид
,
определим требуемый момент сопротивления Wтр поперечного сечения шпунтового ограждения длиной в плане 1м:
Для стального шпунта R=16кН/см2, тогда
.
Задача 2.
Исходные данные приведены в таблице:
h1, мh2, мb, м?, град.?, град.?,град.?,кН/м33,04,52,514281418,0
I.Определение нагрузок, действующих на подпорную стену
1.Давление грунта
Для напорной грани 1-2 имеем:
, где
;
Для напорной грани 2-3 имеем:
Эпюру интенсивности активного давления на участке 1-2 строим по двум точкам:
Для точки 1 имеем h0=0, P0=0;
Для точки 2 имеем h1=3м,
Для построения эпюры интенсивности активного давления грунта на участке 2 - 3 продолжаем эту грань до пересечения с дневной поверхностью грунта. Эта точка пересечения будет являться нулевой точкой эпюры интенсивности на участке 2 - 3 и началом отсчета величины h для этого участка. Превышение ее над уровнем 1 составит:
Тогда интенсивность активного давления для точки 2 напорной грани 2 - 3 будет равна:
Соответственно для точки 3 получим:
Равнодействующие активного давления грунта на каждом из участков определим как площади эпюр интенсивности. При этом протяженность стены в плане принимается равной 1м, т.е. рассматривается плоская задача.
Для участка 1-2 будем иметь:
Точка приложения силы Е1 к напорной грани 1 - 2 будет находиться на уровне центра тяжести эпюры интенсивности активного давления на участке 1 - 2, т.е. на высоте от точки 2.
Направление действия силы Е1 ввиду наличия трения между грунтом и поверхностью стенки, определяемого углом внешнего трения ?, отклоняется вверх от нормали к напорной грани на угол ?. При этом горизонтальная Ех1, и вертикальная E1y составляющие силы Е1 будут равны:
Для участка 2-3 будем иметь:
Точка приложения силы Е2 к напорной грани 2 - 3 находится на уровне центра тяжести трапецеидальной эпюры интенсивности на этом участке, т.е. на высоте от низа стенки, равной:
2.Собственный вес бетонной кладки стены.
Для определения собственного веса поперечного сечения стены разобьем на простейшие фигуры и определим вес отдельных блоков (см.рис.2):
.
Удельный (объемный) вес бетонной кладки принят ?кл = 25кН/м3.
Точки приложения весов Gi соответствуют центрам тяжести соответствующих блоков. Общий вес стены (при длине 1м) составит:
.
II.Расчет устойчивости положения подпорной стены
. Расчет устойчивости на сдвиг
Устойчивость стены на сдвиг по ее подошве проверяется по формуле:
, где
QСД - сумма проекций сдвигающих сил на направление предполагаемого сдвига, к которым относятся силы Е1 и Е2; при этом горизонтальные проекции этих сил берутся со знаком плюс, а силы трения по подошве стенки, вызванные вертикальными проекциями Еу1 и Еу2, берутся со знаком минус;
.
Здесь f = 0,5 - коэффициент трения подошвы стены по грунту основания;
QУД - сумма проекций удерживающих сил на направление возможного сдвига, к которым относятся давление грунта на переднюю напорную грань и силы трения по подошве стены, вызванные ее весом:
m - коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,9;
?n - коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,1.
При указанных числовых значениях величин, входящих в условие устойчивости на сдвиг, получим:
,
т.е. устойчивость стены на сдвиг по ее подошве обеспечена.
2.Расчет устойчивости на опрокидывание
Устойчивость стены на опрокидывание проверяется по формуле:
, где
МОП - сумма моментов опрокидывающих сил относительно возможной оси опрокидывание, к которым относятся силы давления грунта Е1 и Е2; за возможную ось опрокидывания принимается нижнее переднее ребро стенки, проходящее через точку 4; моменты горизонтальных составляющих Ех1 и Ех2 принимаются со знаком плюс, а моменты вертикальных составляющих Еу1 и Еу2 - со знаком минус.
МУД - сумма моментов удерживающих сил относительно возможной оси опрокидывания, к которым относятся давление грунта на переднюю грань Е3 и собственный вес стены G.
При тех же значениях коэффициентов m и ?n получим:
,
т.е. устойчивость стены на опрокидывание обеспечена.
III.Определение нормальных напряжений по подошве стены
Нормальная (продольная) сила N подошвы стены будет равна сумме проекций всех действующих на нее вертикальных сил:
Момент всех внешних сил (давление грунта и собственный вес) относительно точки 4 будет равен сумме ранее найденных моментов Моп и Муд:
.
Тогда плечо равнодействующей всех внешних сил относительно точки 4 будет равно:
,
т.е. центр давления (точка приложения равнодействующей всех внешних сил) в сечении по подошве стены будет находиться на расстоянии r4 = 1,075м от точки 4.
Эксцентриситет, т.е. расстояние от центра давления до центра тяжести сечения, при этом составит:
,
где b = 3,5 - ширина подошвы стенки.
Нормальные напряжения ? в сечении при внецентренном действии продольной силы определяютс