Расчет шпунтового ограждения

Расчет нагрузки на шпунтовое ограждение с обеспечением устойчивости шпунта. Определение нагрузок, действующих на подпорную стену и ее устойчивости на сдвиг и опрокидывание; нормальных напряжений по подошве стены; сваи по несущей способности грунтов.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РФ

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

Кафедра: «Водные пути, порты и электрооборудование»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Основания и фундаменты»

Выполнила: студентка III курса

Группы ГТ-61

Гурдина А.Р.

Москва

2011

Задания для выполнения курсовой работы

Задача 1. Для заданной по варианту схемы шпунтового ограждения подобрать глубину забивки шпунта из условий его устойчивости. Построить эпюры активного давления грунта, реактивного сопротивления и суммарную, определить положение сечения с наибольшим изгибающим моментом и требуемый осевой момент сопротивления на 1 погонный метр ограждения.

Числовые данные принять согласно данному варианту.

Задача 2. Для подпорной стены выполнить проверку устойчивости на сдвиг и опрокидывание, построить эпюру нормальных напряжений в сечении по ее подошве.

Размеры стены и характеристики грунта принять согласно данному варианту.

Задача 3. Выполнить расчет сваи по несущей способности грунтов основания.

Задача 1.

Исходные данные приведены в таблице:

h1,м	q, кН/м2	г1, кН/м3	г2, кН/м3	ц1о	ц2о
2,4	16	18,2	18,4	30	40

В приводимом ниже расчете используется модель шпунтового ограждения как тонкой жесткой стенки, равновесие которой обеспечивается защемлением в коренном грунте путем забивки шпунта в него на глубину h₂.

Для построения эпюры активной нагрузки на шпунтовое ограждение равномерно-распределенную нагрузку q на поверхности засыпки заменяем слоем грунта высотой h₀ (приведенная высота), которая будет равна:

Коэффициент активного давления для первого слоя грунта при б = е = д = 0 определяем по формуле:

Эпюра интенсивности активного давления грунта в верхнем слое будет иметь форму трапеции с ординатами:

В верхней точке

В нижней точке

Для второго (коренного) слоя грунта будем иметь:

Интенсивность активного давления в верхней точке второго слоя грунта будет равна:

Для нижней точки ординату эпюры интенсивности активного давления найдем как алгебраическую сумму давления на ограждение с правой и с левой его стороны:

,

т.е. эпюра интенсивности активного давления в пределах слоя коренной породы имеет прямоугольное очертание.

Под действием активной нагрузки на шпунт в слое коренной породы возникает реактивное сопротивление, которое в предельном состоянии очерчивается ломаной эпюрой «защемления». Тангенс угла наклона эпюры «защемления» с левой стороны ограждения называют градиентом эпюры и определяют как разницу между коэффициентами пассивного и активного давления грунта, умноженную на удельный вес грунта:

, где

шпунтовой ограждение подпорный стена грунт

Прямая эпюры «защемления» с левой стороны ограждения будет иметь ординату в нижней точке шпунта, равную . Примем h₂=3,0м.

На расстоянии (h₂ - y) от низа шпунта эпюра «защемления» имеет излом. Величина этого расстояния определяется по формуле:

, где

Р - сумма проекций на горизонталь активной нагрузки, равная

М - сумма моментов активных сил относительно оси, проходящей через нижнюю точку шпунта, равная

При указанных числовых значениях получим:

Тогда

Ордината эпюры «защемления» на глубине y = 1,3м будет равна:

В нижней точке шпунта реактивное сопротивление имеет направление в противоположную перемещению шпунта сторону, т.е. влево, а эпюра «защемления» характеризуется максимальной ординатой у, определяемой по формуле:



Построенная по этим данным эпюра «защемления» складывается с эпюрой активного давления (с учетом направлений действующих давлений), в результате чего получаем самоуравновешенную эпюру интенсивности суммарной нагрузки, действующей на шпунт. Устойчивость шпунта считается обеспеченной, если суммарная ордината в его нижней точке не превышает предельного сопротивления грунта в этой же точке, которая определяется как произведение градиента на приведенную высоту для этой точки:

В данном случае имеем:

, т.е. условие устойчивости выполняется. При невыполнении этого условия следует увеличить глубину заглубления шпунта.

Для обеспечения условия прочности шпунтового ограждения необходимо найти наибольший изгибающий момент в его сечении. Положение по высоте сечения, соответствующего максимальному изгибающему моменту М_max обозначим координатой z от поверхности коренного грунта. Эту координату будем искать из условия:

.

Для составления этого уравнения будем искать величину поперечной силы в сечении шпунта на глубине z, проецируя на горизонталь силы, действующие на верхнюю отсеченную часть шпунта:



Получив величину, необходимо убедиться, что она не превышает глубину точки излома в эпюре «защемления», т.е. что ; для данного примера имеем .

При несоблюдении этого условия уравнение, из которого определялось z, необходимо составить с учетом излома в эпюре «защемления».

Максимальный изгибающий момент в сечении шпунта при z = 1, будет равен:

Из условия прочности при изгибе, которое имеет вид

,

определим требуемый момент сопротивления W_тр поперечного сечения шпунтового ограждения длиной в плане 1м:

Для стального шпунта R=16кН/см², тогда

.

Задача 2.

Исходные данные приведены в таблице:

h1, м	h2, м	b, м	б, град.	ц, град.	д,град.	г,кН/м3
3,0	4,5	2,5	14	28	14	18,0

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 д, отклоняется вверх от нормали к напорной грани на угол д. При этом горизонтальная Е^х₁, и вертикальная E₁^y 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 г<...