Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
1 монета
docx

Студенческий документ № 046143 из МГСУ НИУ (МГСУ-МИСИ)

I. Проектирование бетонной подпорной стенки

Необходимые исходные данные представлены в таблице:

H_ст, м H_ф,

м B_ф, м B_ст,

м c,

м a, м h_1, м h_2,

м h_гр, м h_в,

м P_n, кН/м^2 ?_сух,

кН/м^3 ?_взв,

кН/м^3 ?_вл,

кН/м^3 ?° ?_n,

кН/м^2 l_1, м 7 2,5 6,5 3 0,9 0,6 3 4 3 4 14 19 15 20 29 5,7 6,9

Проектирование бетонной подпорной стенки состоит из двух подразделов:

1) Проверка устойчивости подпорной стенки

2) Расчет напряжений в нижнем сечении стенки (в месте заделки в стенки в днище)

С целью выявления следует ли армировать стенку.

1.1 Определение нагрузок действующих на подпорную стенку

Так как подпорная стенка имеет значительную протяженность из плоскости, то каждый погонный метр стенки находится примерно в одинаковых условиях, (состояние плоской деформации) поэтому сбор нагрузок выполняем на один погонный метр длины стенки.

При расчете на устойчивость (на опрокидывание) весовые нагрузки принимаются нормативными, так как они увеличивают устойчивость.

Нормативные вертикальные нагрузки

Определение собственного веса бетонной стенки:

P_1= ?_в*a*h_1*1м=24*0,6*3*1=43,2 кН

P_2= ?_в*c*H_ст*1м=24*0,9*7*1=151,2 кН

P_3= ?_в*0,5*(H_ст*(B_ст-c-a))*1м=24*0,5*(7*(3-0,9-0,6))*1=126 кН

P_4= ?_в*H_ф*B_ф*1м=24*2,5*6,5*1=390 кН

Вес грунтовой засыпки на левом уступе:

x_1= 1,393 м, ? x?_2= 1,5 м, x_3= 0,107 м-найдено с помощью прграммы AutoCAD

P_(?гр?_1 )= ?_сух*(H_ст+H_ф-h_гр )*(b_2+B_ст-a-c-x_1 )*1м=19*(7+2,5-3)*

*(2,5+3-0,6-0,9-1,393)*1=321,96 кН

P_(?гр?_2 )= ?_вл*b_2*(h_гр-H_ф )*1м=20*2,5*(3-2,5)*1=25 кН

P_(?гр?_3 )= ?_вл*0,5*x_3*(h_гр-H_ф )*1м=20*0,107 *(3-2,5)*1=0,55 кН

P_(?гр?_4 )= ?_сух*0,5*x_1*(H_ст+H_ф-h_гр )*1м=19*0,5*1,393*(7+2,5-3)*1=86,02 кН

Вес воды на правом уступе фундамента:

P_в= ?_w*b_1*(h_в-H_ф )*1м=10*1*(4-2,5)*1=15 кН

Определение противодавления:

W_взв= ?_w*B_ф*h_гр*1м=10*6,5*3*1=195 кН

W_ф= ?_w*0,5*B_ф*(h_в-h_гр )*1м=10*6,5*0,5*1*1=32,5 кН

Расчетные горизонтальные силы

Определение горизонтальной нагрузки от грунтовой воды:

E_(в_2 )= ?_w*0,5*h_гр^2*1м=10*0,5*3^2*1=45 кН

E_(в_1 )= -?_w*0,5*h_в^2*1м=-10*0,5*4^2*1=-80 кН

Определение горизонтальной нагрузки от обратной засыпки грунта и воды:

?=? tg?^2 (45-(?°)/2)=? tg?^2 (30°30`)=0,347- коэффициент горизонтального давления,

?_f=1,3- коэффициент надежности для бокового давления грунта.

E_(?гр?_1 )= ?_f*P_n*?*(H_ст+H_ф-h_гр )*1м=1,3*14*0,347*(7+2,5-3)*1=41,05 кН

E_(?гр?_2 )= ?_f*?_сух*0,5(H_ст+H_ф-h_гр )*x_4*1м=1,3*19*0,5*(7+2,5-3)*2,25=180,62 кН

где x_4=(H_ст+H_ф-h_гр )*?=(7+2,5-3)*0,347= 2,25 кН/м^2

E_(?гр?_3 )= ?_f*h_гр*(x_4+x_5 )*1м=1,3*3*(2,25+4,86)*1=27,73 кН

где x_5=P_n*?=14*0,347= 4,86 кН/м^2

E_(?гр?_4 )= ?_f*?_взв*(h_гр*x_6*0,5)*1м=1,3*3*15*(2,25+4,86)*1=30,42 кН

где x_6=h_гр*?=3*0,347= 1,04 кН/м^2

1.2 Проверка устойчивости подпорной стенки относительно точки А

Определения коэффициента устойчивости

Наименование нагрузки Величина, кН Расстояние до точки А Опрокидывающий момент, кН*м Удерживающий момент, кН*м Вертикальные нагрузки P_1 43,2 b_1+a/2 1,30 -56,16 P_2 151,2 b_1+a+c/2 2,05 -309,96 P_3 126 b_1+a+c+x_2/3 3,00 -378,00 P_4 390 B_ф/2 3,25 -1267,50 P_(?гр?_1 ) 321,96 b_1+a+c+x_1+(b_2+x_3)/3 5,20 -1673,07 P_(?гр?_2 ) 25 b_1+a+c+x_2+b_2/2 5,25 -131,25 P_(?гр?_3 ) 0,55 b_1+a+c+x_1+x_3*2/3 3,96 -4,24 P_(?гр?_4 ) 86,02 b_1+a+c+x_1*2/3 3,43 -294,93 P_в 15 b_1/2 0,50 -7,50 W_ф 32,5 B_ф/2 3,25 105,63 W_взв 195 B_ф/3 2,17 422,5 Горизонтальные нагрузки E_(в_1 ) -80 h_в/3 1,33 -106,67 E_(в_2 ) 45 h_гр/3 1,00 45,00 E_(?гр?_1 ) 41,05 H_ст/2+H_ф/2+h_гр/2 6,25 256,56 E_(?гр?_2 ) 180,62 H_ст/3+H_ф/3+2*h_гр/3 5,17 933,20 E_(?гр?_3 ) 27,73 h_гр/2 1,50 41,60 E_(?гр?_4 ) 30,42 h_гр/3 1,00 30,42 Сумма моментов: 1834,91 -4229,28

Определение коэффициента устойчивости

K_уст=(?-M_удр^А )/(?-M_опр^А )?1,2

K_уст=4229,28/1834,91=2,3>1,2-выполняется

1.3 Определение моментов от всех сил относительно точки О

Точка О - середина подошвы. Это определение нужно для учета реактивного давления грунта основания.

Наименование нагрузки Величина, кН Расстояние до точки О Опрокидывающий момент, кН*м Удерживающий момент, кН*м Вертикальные нагрузки P_1 43,2 B_ф/2-b_1-a/2 1,95 84,24 P_2 151,2 B_ф/2-b_1-a-c/2 1,20 181,44 P_3 126 B_ф/2-b_2-x_2*2/3 0,25 31,50 P_4 390 0 0,00 P_(?гр?_1 ) 321,96 B_ф/2-b_2/2-x_3/2 1,95 -626,70 P_(?гр?_2 ) 25 B_ф/2-b_2/2 2,00 -50,00 P_(?гр?_3 ) 0,55 B_ф/2-b_2/2-x_3/3 0,71 -0,76 P_(?гр?_4 ) 86,02 B_ф/2-b_2-x_3-x_1/3 0,18 -15,37 P_в 15 B_ф/2-b_1/2 2,75 41,25 W_ф 32,5 B_ф/2-B_ф/3 1,08 35,21 W_взв 195 0 0,00 Горизонтальные нагрузки E_(в_1 ) -80 h_в/3 1,33 -106,67 E_(в_2 ) 45 h_гр/3 1,00 45,00 E_(?гр?_1 ) 41,05 H_ст/2+H_ф/2+h_гр/2 6,25 256,56 E_(?гр?_2 ) 180,62 H_ст/3+H_ф/3+2*h_гр/3 5,17 933,20 E_(?гр?_3 ) 27,73 h_гр/2 1,50 41,60 E_(?гр?_4 ) 30,42 h_гр/3 1,00 30,42 Сумма моментов: 1645,21 -764,29

Определение реактивного давления грунта:

?^max=(?-M_О^ )/W_ф +(?-P)/A_ф ;?^min=-(?-M_О^ )/W_ф +(?-P)/A_ф ,где A_ф=B_ф*1м=6,5 м^(2 );

W_ф=?B_ф?^2/6*1м=?6,5?^2/6*1=7,04? м?^(3 ) ;

?-P=P_1+P_2+P_3+P_4+P_(?гр?_1 )+P_(?гр?_2 )+P_(?гр?_3 )+P_(?гр?_4 )+P_в-W_ф-W_взв=1159,45-227,5

?-P=931,9 кН ; ?-M_О^ =1645,21-764,29=880,29 кН*м

?^max=880,29/7,04+931,9/6,5=268,41 кН/м^2 0

Определение реактивной нагрузки со стороны основания на фундаментную плиту (площадь эпюры реактивного давления ):

R_1= ?^min*B_ф*1м=18,32*6,5*1=119,08 кН

R_2= 0,5*B_ф*(?^max-?^min )*1м=0,5*6,5*(268,41-18,32)*1=812,79 кН

II. Определение напряжений в стенке, в сечении совпадающим с местами заделки ее в фундамент

Учитываются только те нагрузки, которые непосредственно действуют на стенку .

P_1^`= P_1*?_f=43,2*1,1=47,52 кН

P_2^`= P_2*?_f=151,2*1,1=166,32 кН

P_3^`= P_3*?_f=126*1,1=138,6 кН

P_(?гр?_3)^`= P_(?гр?_3 )*?_(f_1 )=0,54*1,2=0,64 кН

P_(?гр?_4)^`= P_(?гр?_4 )*?_(f_1 )=86,02*1,2=103,21 кН

P_(?гр?_5)^`=?_(f_1 )*0,5*x_3*?_сух*(H_ст+H_ф-h_гр )*1м=1,2*0,5*0,107*19*6,5=7,94 кН

W_ф=- ?_w*0,5*?B_ст?^2*1м=10*3^2*0,5*1=-45 кН

E_(?гр?_1 )=41,05 кН ; E_(?гр?_2 )= 180,62 кН

E_(?гр?_5 )= ?_(f_2 )*?_взв*(x_4+x_5 )*(h_гр-H_ф )*1м=1,3*15*(2,25+4,86)*0,5*1=69,32 кН

E_(?гр?_6 )=?_(f_2 )*?_взв*0,5*x_7*(h_гр-H_ф )*1м=1,3*15*0,5*0,17*0,5*1=0,83 кН

где x_7=(h_гр-H_ф )*?=0,5*0,347= 0,17 кН/м^2

E_(в_3 )= ?_w*0,5*(h_гр-H_ф )^2*1м=10*0,5*?0,5?^2*1=1,25 кН

E_(в_4 )= -?_w*0,5*(h_в-H_ф )^2*1м=-10*0,5*?1,5?^2*1=-11,25 кН

Наименование нагрузки Величина, кН Расстояние до точки O1 Опрокидывающий момент, кН*м Удерживающий момент, кН*м Вертикальные нагрузки P_1^` 47,52 B_ст/2-a/2 1,20 57,024 P_2^` 166,32 B_ст/2-a-c/2 0,45 -74,84 P_3^` 138,60 B_ст/2-2/3*x_2 0,50 -69,30 P_(?гр?_3)^` 0,64 B_ст/2-x_3/3 1,46 -0,94 P_(?гр?_4)^` 103,21 B_ст/2-x_1/3 1,04 -106,90 P_(?гр?_5)^` 7,94 B_ст/2-x_3/2 1,45 -11,48 W_ф -45,00 B_ст/2-B_ст/3 0,5 -22,5 Горизонтальные нагрузки E_(в_3 ) 1,25 (h_гр-H_ф )/3 0,17 0,21 E_(в_4 ) -11,25 (h_в-H_ф )/3 0,50 -5,63 E_(?гр?_1 ) 41,05 H_ст/2-H_ф/2+h_гр/2 3,75 153,94 E_(?гр?_2 ) 181,06 H_ст/3-2*H_ф/3+2*h_гр/3 2,67 482,83 E_(?гр?_5 ) 69,36 h_гр/2-H_ф/2 0,25 17,34 E_(?гр?_6 ) 0,85 (h_в-H_ф )/3 0,50 0,42 Сумма моментов: 711,76 -291,59

Определение напряжений:

Максимальные сжимающие напряжения возникают на тыловой грани стенки со стороны засыпки.

Сравниваем эти абсолютные значения этих напряжений с расчетным сопротивлением бетона сжатию. Если ?^maxM_crc-следовательно, образуются трещины.

3.5.2 Расчет на раскрытие трещин

Принимаем, что причальная площадка относиться к 3 категории зданий по трещиностойкости, то есть предельно допустимая ширина раскрытия трещин при продолжительном раскрытии a_(crc.n)=0,3 мм, а при не продолжительном раскрытии a_(crc.n)=0,4 мм.

Ширина раскрытия трещин определяется по формуле:

а) При непродолжительном раскрытии трещин:

a_crc=?_1*?_2*?_3*?_s*?_s/E_s *l_s=1*1,08*1*0,724*0,831/(2*?10?^4 )*184,86=0,006 см

, где: ?_1=1- коэффициент учитывающий продолжительность действия нагрузки;

?_2=(0,5+2*?)=0,5+2*0,29=1,08- коэффициент, учитывающий профиль продольной арматуры. (?=0,29-относительная высота сжатой зоны бетона);

?_3=1- коэффициент, учитывающий характер загруженности;

?_s=1-0,8*?_(s,crc)/?_s =1-0,8*0,287/0,831=0,724

, где: ?_s- коэффициент учитывающий неравномерность относительных деформаций растянутой арматуры между трещинами;

?_(s,crc)=M_crc/W_red =2217,4/8011,6=0,287 кН/?см?^2

, где: ?_(s,crc)- напряжение в растянутой продольной арматуре в момент образования трещин;

M_crc- момент образования трещин;

W_red- момент сопротивления приведенного сечения;

?_s=(M_(max,n)*(h_0-h_0*?))/J_red =(6216*(14-14*0,29))/74267,57=0,831 кН/?см?^2

, где: ?_s- напряжение в продольной рабочей арматуре до образования трещин;

M_(max,n)- максимальный изгибающий момент от нормативных нагрузок;

J_red- момент инерции приведенного сечения относительно нейтральной оси;

l_s=(A_bt^ )/(A_s^прим ) ?*d?_s^прим=2091/20,36*1,8=184,86 см

, где: l_s- расстояние между вершинами трещин;

A_bt^ =b*h_r=150*13,94=2091 ?см ?^2- площадь сечения растянутой зоны;

E_s=2*?10?^4 кН/?см?^2- модуль упругости стали.

a_crcM_crc-следовательно, трещины образуются.

4.3.2 Расчет на раскрытие трещин

Принимаем, что причальная площадка относиться к 3 категории зданий по трещиностойкости, то есть предельно допустимая ширина раскрытия трещин при продолжительном раскрытии a_(crc.n)=0,3 мм, а при не продолжительном раскрытии a_(crc.n)=0,4 мм.

Ширина раскрытия трещин определяется по формуле:

а) При непродолжительном раскрытии трещин:

a_crc=?_1*?_2*?_3*?_s*?_s/E_s *l_s=1*1,2*1*0,8*1,67/(2*?10?^4 )*154,01=0,012 см

, где: ?_1=1- коэффициент учитывающий продолжительность действия нагрузки;

?_2=(0,5+2*?)=0,5+2*0,35=1,2- коэффициент, учитывающий профиль продольной арматуры. (?=0,35-относительная высота сжатой зоны бетона);

?_3=1- коэффициент, учитывающий характер загруженности;

?_s=1-0,8*?_(s,crc)/?_s =1-0,8*0,422/1,67=0,8

, где: ?_s- коэффициент учитывающий неравномерность относительных деформаций растянутой арматуры между трещинами;

?_(s,crc)=M_crc/W_red =13249,33/31426,3=0,422 кН/?см?^2

, где: ?_(s,crc)- напряжение в растянутой продольной арматуре в момент образования трещин;

M_crc- момент образования трещин;

W_red- момент сопротивления приведенного сечения;

?_s=(M_(max,n)*(h_0-h_0*?))/J_red =(47151*(70-70*0,35))/1280621,92=1,67 кН/?см?^2

, где: ?_s- напряжение в продольной рабочей арматуре до образования трещин;

M_(max,n)- максимальный изгибающий момент от нормативных нагрузок;

J_red- момент инерции приведенного сечения относительно нейтральной оси;

l_s=(A_bt^ )/(A_s^прим ) ?*d?_s^прим=1545/32,1*3,2=154,01 см

, где: l_s- расстояние между вершинами трещин;

A_bt^ =b_p*h_r=30*51,5=1545 ?см ?^2- площадь сечения растянутой зоны;

E_s=2*?10?^4 кН/?см?^2- модуль упругости стали.

a_crcx=98 см =>Q_1=Q_max-q_p*x=210,42 кН

q_sw- поперечная сила, воспринимаемая одним стрежнем поперечной арматуры;

Так как в ригеле принимаем поперечную арматуру конструктивно d_sw=10 мм, A_sw1=0,78 ?см?^2, то

q_sw=2*R_sw*A_sw1=2*17*0,78=26,52 кН

,где R_sw=170 мПа=17 кН/?см?^2-для арматуры А240.

w=Q_1/(2*q_sw )+5d?20d

w=210,42/(2*26,52)+5*3,2?20*3,2

19,96?64-условие не выполняется, следовательно

Принимаем w=64 см.

3

Показать полностью…
291 Кб, 4 декабря 2014 в 20:34 - Россия, Москва, МГСУ НИУ (МГСУ-МИСИ), 2014 г., docx
Рекомендуемые документы в приложении