1.2 Проверка устойчивости ограждающих конструкций. Подбор сечения ограждающей конструкции. 6

ОГЛАВЛЕНИЕ

1 РУЧНОЙ РАСЧЕТ 5

1.1 Исходные данные 5

1.2 Проверка устойчивости ограждающих конструкций. Подбор сечения ограждающей конструкции. 6

2 РАСЧЕТ В ПВК «PLAXIS» 11

2.1 Исходные данные 11

2.2 Геотехнические расчеты 12

2.2.1 Общие положения 12

2.2.2 Расчеты ограждения котлована 14

2.2.3 Расчеты фундаментов мелкого заложения 16

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 РУЧНОЙ РАСЧЕТ

1.1 Исходные данные

Расчетная схема представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Расчетная схема глубокого котлована

Физико-механические свойства грунтов представлены в задании на выполнение расчетно-графической работы, а также в таблице 1.

Таблица 1 – Физико-механические свойства грунтов

№ ИГЭ	Вид грунта	γ, кН/м^3	γsb, кН/м^3
	Песок мелкий	17,95	9,63
	Торф	9,81	1,39
	Суглинок	18,93	9,43

1.2 Проверка устойчивости ограждающих конструкций. Подбор сечения ограждающей конструкции.

Глубину забивки шпунта принимаем не менее 1,1 глубины котлована.

.

Горизонтальные составляющие активного и пассивного давления для вертикальных ограждений определяют по формулам (1) и (2).

;	(1)
,	(2)

где – вертикальное давление грунта;

– расчетное значение сцепления грунта;

– коэффициенты активного и пассивного давления грунта, определяются по формулам (3), (4);

;	(3)
,	(4)

где – расчетное значение угла внутреннего трения;

– коэффициент, учитывающий связность грунта, определяются по формулам (5), (6);

;	(5)
,	(6)

Определим коэффициенты и :

- для песка

;

;

-для торфа

;

;

- для суглинка

;

;

;

.

Определим горизонтальные составляющие активного и пассивного давления (Таблицы 2, 3) и построим эпюры (Рисунок 2).

Таблица 2 – Определение горизонтальных составляющих активного давления

z, м	Грунт	, кПа		c
	–		0,41	1,9	1,27	-0,4	-0,4
2,5	Песок	49,9	0,41	1,9	1,27	18,0	21,7
	Песок (УГВ)	54,7	0,41	1,9	1,27	20,0	24,0
	Торф	54,7	0,69	19,2	1,66	5,9	7,0
	Торф	58,9	0,69	19,2	1,66	8,8	10,5
	Суглинок	93,9	0,60	36,5	1,55	-0,2	-0,3
	Суглинок	112,83	0,60	36,5	1,55	11,1	13,3
	Суглинок	131,76	0,60	36,5	1,55	22,5	27,0
	Суглинок	150,69	0,60	36,5	1,55	33,8	40,6
	Суглинок	169,62	0,60	36,5	1,55	45,2	–
	Суглинок	188,55	0,60	36,5	1,55	56,6	–
	Суглинок	207,48	0,60	36,5	1,55	67,9	–
	Суглинок	226,41	0,60	36,5	1,55	79,3	–
	Суглинок	245,34	0,60	36,5	1,55	90,6	–
	Суглинок	264,27	0,60	36,5	1,55	102,0	–
	Суглинок	283,2	0,60	36,5	1,55	113,3	–
	Суглинок	302,13	0,60	36,5	1,55	124,7	–
	Суглинок	321,06	0,60	36,5	1,55	136,1	–
	Суглинок	339,99	0,60	36,5	1,55	147,4	–
	Суглинок	358,92	0,60	36,5	1,55	158,8	–
	Суглинок	377,85	0,60	36,5	1,55	170,1	–

Таблица 3 – Определение горизонтальных составляющих пассивного давления

z, м	Грунт	, кПа		c
	Суглинок		1,66	36,5	2,58	94,2	-21,1
	Суглинок	18,93	1,66	36,5	2,58	125,6	-32,6
	Суглинок	37,86	1,66	36,5	2,58	157,0	-44,1
	Суглинок	56,79	1,66	36,5	2,58	188,4	-55,6
	Суглинок	75,72	1,66	36,5	2,58	219,9	-67,1
	Суглинок	94,65	1,66	36,5	2,58	251,3	-78,6
	Суглинок	113,58	1,66	36,5	2,58	282,7	-90,2
	Суглинок	132,51	1,66	36,5	2,58	314,1	-101,7
	Суглинок	151,44	1,66	36,5	2,58	345,6	-113,2
	Суглинок	170,37	1,66	36,5	2,58	377,0	-124,7
	Суглинок	189,3	1,66	36,5	2,58	408,4	-136,2
	Суглинок	208,23	1,66	36,5	2,58	439,8	-147,7

Рисунок 2 – Эпюры до установки распорок

По величине максимального момента (636 кНм) подберем тип шпунтового ограждения.

По СНиП II-23-81

,

(7)

где = 240 Мпа (сталь марки С255 (ВСт3пс5), при толщине 10…20 мм);

= 1.

Требуемый момент сопротивления

.

Этому требованию соответствует шпунт Ларсен-5 с моментом сопротивления одного метра стенки 2962 см³/м.

Для повышения устойчивости шпунтовой стенки устанавливаем распорки на глубине 3 и 6 м. Усилия от распорок находим как равнодействующие эпюр напряжения, деленные на два. Эпюры после установки распорок представлены на рисунке 3.

Рисунок 3 – Эпюры после установки распорок

Поперечное сечение рассчитываем по СНиП II-23-81 «Стальные конструкции»

,

(7)

Для стали марки С255 (ВСт3пс5) расчетное сопротивление по пределу текучести .

– коэффициент условий работы.

Учитываем двойную эксплуатационную нагрузку первой и второй распорок:

;

.

Требуемая площадь поперечного сечения стальной тяги:

,

(8)

Для первой распорки:

.

Принимаем стальной стержень Ø18 А-I с площадью поперечного сечения .

Для второй распорки:

.

Принимаем стальной стержень Ø25 А-I с площадью поперечного сечения .

2 РАСЧЕТ В ПВК «PLAXIS»

2.1 Исходные данные

Расчетная схема представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 – Расчетная схема глубокого котлована

Физико-механические свойства грунтов представлены в задании на выполнение расчетно-графической работы, а также в таблице 4.

Таблица 4 – Физико-механические свойства грунтов

№ ИГЭ	Вид грунта	, г/см^3	, кН/м^3	, кН/м^3
	Песок мелкий	1,51	14,82	18,58
	Торф	0,38	3,77	10,77
	Суглинок	1,45	14,22	18,46

2.2 Геотехнические расчеты

2.2.1 Общие положения

Расчет ограждения котлована и фундаментов выполнен с использованием программно-вычислительного комплекса «PLAXIS», который представляет собой пакет прикладных геотехнических вычислительных программ для конечно-элементного анализа напряженно-деформируемого состояния системы «основание-сооружение».

Для моделирования поведения грунтового массива была использована модель Мора-Колумба, для реализации которой использовались характеристики грунтов, принятые по результатам изысканий. Характеристики физико-механических свойств грунтов представлены в задании на выполнение расчетно-графической работы.

В программе «PLAXIS» ограждение котлована, распорки, фундамент моделируются специальными характеристиками. Жесткостные характеристики представлены в таблице 5.

Таблица 5 – Жесткостные характеристики элементов

№ ИГЭ	EA, кН	EI, кНм^2
Шпунт Л-5
Фундамент
Распорка 1		–
Распорка 2		–

С учетом технологии устройства ограждения котлована и фундаментов были определены следующие основные стадии строительства (Рисунок 5):

- удаление верхнего слоя песка, понижение УГВ, забивка шпунта, установка распорки;

- удаление слоя торфа и слоя суглинка до дна котлована, понижение УГВ, установка второй распорки;

- установка фундаментов, приложение нагрузок;

- подсчет коэффициента запаса.

Рисунок 5 – Основные стадии строительства

Начальные условия представлены на рисунках 6, 7.

Рисунок 6 – Начальные условия

Рисунок 7 – Начальные условия

2.2.2 Расчеты ограждения котлована

Для устройства ограждения котлована применяется металлический шпунт.

Максимальные горизонтальные перемещения составляют 0,28 м. Области горизонтальных перемещений представлены на рисунке 8.

Расчетная глубина заделки ограждения котлована составляет 5 м.

Максимальные изгибающие моменты составляют 404,23 кН ·м, поперечные силы 132,49 кН. Эпюры изгибающих моментов и поперечных сил представлены на рисунках 9, 10.

Усилие в верхней распорке – 22,7 кН, в нижней распорке – 24,22 кН. Значения усилий представлены на рисунке 11.

Рисунок 8 – Области горизонтальных перемещений

Рисунок 9 – Эпюры изгибающих моментов

Рисунок 10 – Эпюры поперечных сил

Рисунок 11 – Значения усилий в распорках

2.2.3 Расчеты фундаментов мелкого заложения

Нагрузки, действующие по обрезу фундамента составляют N₁ = 107 кН, N₂ = 165 кН.

Средняя осадка основания фундамента №1 составляет 0,006 м, фундамента №2 – 0,008 м. Разность осадок основания соседних фундаментов составляет 0,002 м, что не превышает предельного значения относительной разности осадок основания фундаментов (0,006). Области осадок основания представлены на рисунке 12.

Коэффициент запаса устойчивости составляет 1,83 (Рисунок 13). Вероятный механизм потери устойчивости представлен на рисунке 14.

Рисунок 12 – Области осадок основания

Рисунок 13 – Коэффициент запаса устойчивости

Рисунок 14 – Вероятный механизм потери устойчивости

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. СНиП II-23-81^* «Стальные конструкции»

2. Далматов Б. И. Механика грунтов, основания и фундаменты (включая специальный курс инженерной геологии). – 2-е изд. перераб. и доп. – Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1988. – 415 с. ил.

3. СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты»

Дата добавления: 2015-11-04