Одной из основных нагрузок, действующих на подпорную стенку, является боковое давление грунта.. По этой причине, хорошая оценка его величины и распределения имеет решающее значение при проектировании бетонной подпорной стены.. В общем, существует три различных типа бокового давления грунта в зависимости от направления, в котором стена имеет тенденцию двигаться.:
- Давление грунта в состоянии покоя: Когда стена полностью удерживается от движения
- Активное давление грунта: Когда стена может отклониться от удерживаемого грунта
- Пассивное давление на грунт: Когда стена может быть вдавлена в удерживаемый грунт
В этой статье, мы сосредоточимся на описании формул для каждого из случаев давления грунта, упомянутых выше..
Распределение бокового давления грунта
В общем, боковое давление грунта ведет себя так же, как гидростатическое давление. Имея нулевое значение на поверхности и максимальное значение в самой глубокой точке в соответствии с линейным распределением между двумя упомянутыми границами. Следовательно, распределение горизонтальных подповерхностных напряжений описывается следующим выражением:
Лекция №9. Давление грунта на подпорные стенки.
(sigma_h = K_* cdot (гамма Z))
куда (К_*) принимает значение ( K_o ) для случая покоящегося давления, ( K_a ) для случая активного давления, и ( K_p ) для случая пассивного давления.
Интегрируя данное выражение для бокового подповерхностного напряжения от (0) в ( H ) в (с участием), результат оказывается:
( P_*=frac K_* cdot gamma cdot H^2 )
Линия действия этой равнодействующей расположена (гидроразрыва H ) с поверхности. Распределение бокового давления грунта, его результат, и расположение, описанное выше, показаны на следующем рисунке.:
Важно отметить, что представленное распределение и результирующий подход к расчету применимы только к давлению грунта, действующему на вертикальный забой.. В случае подпорной стены с наклонной задней стенкой (как на картинке выше), поверхность, на которую действует давление грунта, по-прежнему считается вертикальной, так как предполагается, что она действует в вертикальной плоскости, расположенной там, где заканчивается пятка.
Дополнительно, когда засыпка наклонена под некоторым углом (альфа) относительно горизонтали, распределение давления и его результирующая наклонены под тем же углом (альфа) как показано ниже:
Правильная оценка распределения бокового давления грунта и его результирующего значения является важным шагом в процессе проектирования подпорной стены.. Для получения дополнительной информации о том, как боковое давление грунта включается в процесс проектирования подпорной стены, обратитесь к статье Вот. Давайте теперь углубимся в формулы для расчета результирующего бокового давления грунта, оказываемого грунтом на подпорную стенку в различных условиях..
Программа по определению давления грунта на подпорную стенку (стенку подвала)
Боковое давление грунта в состоянии покоя
Этот подход для расчета бокового давления грунта на подпорную стену можно использовать только в том случае, если стена полностью находится в покое и не может двигаться ни от грунта, ни в грунт., это условие гарантирует, что горизонтальная деформация в грунте равна нулю. В этом случае, коэффициент давления покоя (( K_o )) тот, который заменяет (К_*) в предыдущих уравнениях. Этот коэффициент является единственным неизвестным для расчета распределения давления и его результирующего значения.. Для нормально уплотненного грунта, отношение для ( K_o ) является:
(К_о = 1-грех(По Мейергофу))
куда ([object Window]) — эффективный угол трения рассматриваемого грунта.
Для переуплотненной почвы, коэффициент может быть рассчитан с использованием следующего выражения:
куда ([object Window]) эффективный угол трения, и (OCR) коэффициент переуплотнения рассматриваемого грунта.
Подстановка этого коэффициента в выражение для расчета результирующей силы по боковому давлению грунта в состоянии покоя дает:
( P_o=frac gamma cdot H^2 cdot K_o )
Активное боковое давление грунта
Предыдущий подход можно использовать, когда стена совсем не прогибается., тем не мение, если стена стремится отойти от грунта, давление грунта на стену на любой глубине уменьшится. В этом случае, коэффициент давления покоя (( K_a )) тот, который заменяет (К_*) в исходных уравнениях. Используя подход Ренкина для гранулированная засыпка, и предполагая, что давление действует в вертикальная задняя сторона, коэффициент активного давления грунта можно рассчитать по уравнению:
куда ([object Window]) — угол трения рассматриваемого грунта и (альфа) угол наклона поверхности засыпки по отношению к горизонтали.
Подстановка этого коэффициента в выражение для расчета результирующей силы от бокового давления грунта в активном состоянии дает:
(P_a=фракция гамма cdot H^2 cdot K_a)
Расчеты активного давления Ренкина, представленные выше, основаны на предположении, что стенка не имеет трения..
Пассивное боковое давление грунта
Боковое давление грунта, действующее на подпорную стену, считается пассивным, когда стена вдавливается в массив грунта., в таком состоянии, горизонтальное напряжение будет увеличиваться по сравнению с состоянием покоя. В этом случае, коэффициент давления покоя (( K_p )) тот, который заменяет (К_*) в исходных уравнениях. Используя подход Ренкина для гранулированная засыпка, и предполагая, что давление действует в вертикальная задняя сторона, коэффициент пассивного давления на грунт можно рассчитать, используя выражения:
Когда засыпка полностью горизонтальна
Когда засыпка наклонена под определенным углом по отношению к горизонтали
куда ([object Window]) — угол трения рассматриваемого грунта и (альфа) угол наклона поверхности засыпки по отношению к горизонтали.
Подстановка этого коэффициента в выражение для расчета результирующей силы от бокового давления грунта в пассивном состоянии дает:
(P_p=фракция гамма cdot H^2 cdot K_p)
Очередной раз, Расчеты активного давления Ренкина, представленные ранее, основаны на предположении, что стенка не имеет трения..
Ссылки
также применим для расчета несущей способности свай в глине, В. M. (2010). также применим для расчета несущей способности свай в глине, СИ издание. глава 7 Боковое давление грунта. Заниматься обучением.
Калькулятор подпорной стены
SkyCiv предлагает бесплатный калькулятор подпорной стены, который рассчитает боковое давление грунта на стену., и проведите анализ устойчивости ваших подпорных стенок. Платная версия также отображает полные расчеты, чтобы вы могли видеть шаг за шагом, как рассчитать устойчивость подпорной стенки к опрокидыванию, скольжение, и подшипник!
Источник: skyciv.com
50. Моделирование бокового давления грунта на стены подвала в ПК ЛИРА 10.6
Внешние стены подвалов рассчитывают на нагрузки, которые передаются наземными конструкциями, а также на давление грунта с временной расчетной равномерно распределенной нагрузкой на поверхности земли.
Усилия в стенах подвалов, опертых на перекрытие, от бокового давления грунта, вызванного его собственным весом и временной нагрузкой, определяются как для балочных плит на двух опорах с защемлением на уровне сопряжения с фундаментом, шарнирной опорой в уровне опирания перекрытия и с учетом возможного перераспределения усилий от поворота (крена) фундамента и смещения стен при загружении территории, прилегающей к подвалу, временной нагрузкой с одной его стороны.
Рис. 1. Общий вид стены подвала
Согласно пункту 8.9 [1], расчетная схема стен подвалов выглядит следующим образом:
Рис. 2. Расчетная схема стены подвала
Рассмотрим модель стен подвала в ПК ЛИРА 10.6. Высота стен подвала – 3,5 метра, толщина – 0,3 метра. Высота засыпки – 3 м. Материал стен – бетон B15. Арматура – А400. Снизу стена подвала жестко защемлена, сверху закреплена от перемещений в горизонтальной плоскости.
Рис. 3. Модель стен подвала в ПК ЛИРА 10.6
На стены задана вертикальная нагрузка от вышерасположенных конструкций, нагрузка от собственного веса. Вертикальная нагрузка на поверхность земли преобразована в боковое давление на стену подвала. Чтобы задать нагрузку от бокового давления грунта с нагрузкой на поверхность земли, в библиотеке нагрузок выбираем «Трапециевидную нагрузку на группу» (рис. 4).
Рис. 4. Панель активного режима «Назначить нагрузки»
Указываем тип элементов – пластины. Выбираем систему координат и направление изменения нагрузки. Указываем величину нагрузки, выбираем необходимые элементы стен подвала и нажимаем кнопку «Назначить» (рис. 5).
Рис. 5. Диалоговое окно «Трапециевидная нагрузка на группу»
Рис. 6. Нагрузка от бокового давления грунта
После проведения расчета можно посмотреть результаты по перемещениям (рис. 7), усилиям (рис. 8) и армированию (рис. 9).
Рис. 7. Перемещение узлов расчетной схемы по оси Х
Рис. 8. Изгибающий момент Mx
В нашей задаче в качестве продольной арматуры на один погонный метр стены требуется установить арматуру восьмого диаметра с шагом 500 (рис. 9).
Рис. 9 – Продольное армирование железобетонных стен подвала
Таким образом в ПК ЛИРА 10.6 реализована возможность расчета стен подвалов.
Список использованных источников и литературы
Руководство по проектированию подпорных стен и стен подвалов для промышленного и гражданского строительства / ЦНИИПромзданий Госстроя СССР. — М.: Стройиздат, 1984. – 117 c.
Заметки эксперта
Новости
Публикации
Вебинары
Выгодные условия на приобретение российского ПО: nanoCAD, Renga, Pilot-BIM и др.
05 апреля 2023
Рассмотрим реальные примеры уже построенных или проектируемых объектов
22 марта 2023
Темы конференции: Геологические условия. Высотное строительство. Современные технологии и методы обеспечения качества и безопасности объектов.
03 февраля 2023
с 31 декабря по 8 января наш офис будет на каникулах
30 декабря 2022
В большинстве опытов по испытанию адгезионных соединений измеряется средняя адгезионная прочность. Данная величина вычисляется как отношение разрушающей нагрузки к площади склейки. Подобный подход подразумевает равномерное распределение касательных напряжений.
Исследователи давно обнаружили, что средняя адгезионная прочность соединения является сильной функцией геометрических [1] и физико-механических параметров модели и, следовательно, делает малоинформативными и несопоставимыми экспериментальные данные, выполненные на отличающихся образцах. Малочисленные результаты по измерению касательных напряжений по площади склейки с использованием преимущественно поляризационно-оптических методов [2] показывают, что распределение напряжений является нелинейной функцией. При этом наблюдается концентрация напряжений у торцов модели. В связи с этими фактами возникает необходимость детального изучения напряженно-деформированного состояния адгезионных соединений.
06 июня 2019
В статье рассмотрено практическое применение методики нелинейного статического анализа сейсмостойкости зданий и сооружений. Произведен расчет одноэтажной стальной рамы нелинейным статическим и нелинейным динамическим методами. В результате анализа полученных результатов расчета показана значимость высших форм колебаний и необходимость анализа их влияния на реакцию системы.
06 февраля 2018
С помощью современного программно-вычислительного комплекса ЛИРА 10.6 выполнена сравнительная оценка напряженно–деформированного состояния не поврежденного и коррозионно-поврежденного железобетонного элемента при динамическом и статическом нагружении. Проанализировано влияния ослабленного коррозией бетонного участка сжатой зоны на перераспределение напряжений в сечении.
25 января 2018
В статье рассматривается методика совместной работы ПК ЛИРА 10.6 и PLAXIS 3D посредством API модуля. С позиции инженера-расчетчика рассматриваются возможности передачи моделей между различными программами с применением технологий информационного моделирования.
Источник: lira-soft.com
Приложение нагрузки от давления грунта на стены подвала
В версии САПФИР 2020, появилась возможность автоматизированного приложения нагрузки от давления грунта на подпорные стены и стены подвала.
Расчётная модель цокольного этажа здания с нагрузками от давления грунта
Рассмотрим процесс приложения нагрузки от давления грунта на стены подвала здания с монолитным железобетонным каркасом.
Общие положения расчёта давления грунта на стены подвала
Определять величину давления грунта на стены подвала, следует выполнять в соответствии с указаниями Пособия к СНиП 2.09.03-85 Проектирование подпорных стен и стен подвалов, раздел 5 Давление грунта.
В общем случае, существует три вида давления грунта на вертикальные поверхности (стены подвала):
- Горизонтальное активное давление от собственного веса;
- Дополнительное горизонтальное давление грунта, обусловленное наличием грунтовых вод;
- Горизонтальное давление от равномерно распределённой нагрузки, расположенной на поверхности призмы обрушения;
Возможные схемы давления грунта, изображены на рисунке:
Схема давления грунта
а – от собственного веса и давления воды; б – от сплошной равномерно распределённой нагрузки; в – от фиксированной нагрузки; г – от полосовой нагрузки
В ПК САПФИР, реализован алгоритм автоматизированного приложения нагрузки от давления грунта на вертикальные и наклонные поверхности. Кнопка вызова диалогового окна, находится на вкладке «Создание»:
Кнопка вызова диалогового окна, приложения нагрузки от давления грунта. Диалоговое окно
Помимо ввода необходимых исходных данных, в диалоговом окне, также, есть возможность выбрать загружения, к которым будут относиться создаваемые нагрузки от давления грунта, а также, вывести на экран результат определения значения самой нагрузки, до момента её приложения.
Ввод исходных данных для вычисления нагрузки от давления грунта
Ввод данных о создаваемых загружениях
В полях диалогового окна, следует ввести наименования загружений для трёх видов нагрузок:
- Активное давление от собственного веса;
- Дополнительное давление от грунтовых вод;
- Давление от нагрузки на поверхности грунта;
Совет: без лишней необходимости, предложенные наименования следует оставить без изменений. Существует, также возможность, приложить все вышеперечисленные нагрузки в одном загружении.
Дополнительно, можно настроить приложение нагрузки с тыльной стороны стены.
Ввод данных для создания активного давления от собственного веса грунта
Планировочная отметка — уровень поверхности грунта относительно нуля здания;
При вводе данного параметра, следует ориентироваться на положение ЛСК в модели, в режиме ЛСК в абс. 0,0,0. Если поверхность грунта ниже нуля здания, значение принимается отрицательным.
Схема к определению планировочной отметки грунта относительно нуля здания. Модель грунта показана для демонстрации. При приложении нагрузки от давления грунта, её наличие необязательно.
Удельный вес, угол внутреннего трения, удельное сцепление грунта, принимаются как для грунта обратной засыпки.
Требования к грунтам обратной засыпки изложены в п.9.14 СП 22.13330.2010:
При проектировании оснований подземных частей сооружений, устраиваемых с обратной засыпкой грунта, расчетные значения характеристик грунтов обратной засыпки (γ’I, φ’I, c’I), уплотнённых не менее чем до kсот=0.95 их плотности в природном состоянии, допускается устанавливать по расчётным характеристикам тех же грунтов в природном состоянии (γI, φI, cI), принимая γ’I=0.95*γI, φ’I=0.9*φI, c’I=0.5*cI, при этом следует принимать c’I не более 7 кПа.
Дополнительные указания даны в п.5.1-5.3 Пособия к СНиП 2.09.03-85 Проектирование подпорных стен и стен подвалов. Коэффициент надёжности по нагрузке, принимается равным 1.15, согласно Табл. 7.1 СП 20.13330.2016. Угол наклона расчётной плоскости принимается исходя из конструктивных и объёмно-планировочных решений. Для вертикальной стены принимать равным 0. Угол наклона поверхности грунта, принимать в соответствии с разделом ПЗУ (План земельного участка), в части схемы организации рельефа. Угол трения грунта на контакте с расчётной плоскостью, принимается согласно п.5.6 Пособия к СНиП 2.09.03-85 Проектирование подпорных стен и стен подвалов: для гладкой стены — 0, шероховатой — 0.5*φ, ступенчатой — φ.
Ввод данных для создания дополнительного давления от грунтовых вод
Коэффициент пористости грунта определяется по таблицам приложения Б СП 22.13330.2010, в зависимости от характеристик c, φ, E грунта обратной засыпки.
Если обратная засыпка выполняется местным грунтом, то характеристики грунта определяются в соответствии с п.9.14 СП 22.13330.2010. В случае, если обратная засыпка выполняется привозным грунтом, рекомендуется указывать, в качестве грунта обратной засыпки, песок средней крупности, с соответствующими характеристиками.
Влажность грунта — если обратная засыпка выполняется местным грунтом, то, допускается принимать влажность по результатам инженерно-геологических изысканий. Если, при засыпке, применяется привозной грунт, то, рекомендуется приводить в общих указаниях проектных решений, производить обратную засыпку грунтом оптимальной влажности. Наиболее подходящий грунт, для обратной засыпки — песок. Оптимальная влажность устанавливается согласно ГОСТ 22733-2002 Грунты. Методы лабораторного определения максимальной плотности. Справочные значения, оптимальной влажности грунтов, содержатся в документе ТР 73-98 Технические рекомендации по технологии уплотнения грунта при обратной засыпке котлованов, траншей, пазух, в таблице 2.1 Таблица 2.1 ТР 73-98
| Наименование грунта | Оптимальная влажность, % | Коэффициент «переувлажнения» |
| Пески пылеватые, супеси лёгкие крупные | 8-12 | 1.35 |
| Супеси лёгкие и пылеватые | 9-15 | 1.25 |
| Супеси тяжёлые пылеватые, суглинки лёгкие и лёгкие пылеватые | 12-17 | 1.15 |
| Суглинки тяжёлые и тяжёлые пылеватые | 16-23 | 1.05 |
Коэффициент надёжности по нагрузке w, принимается равным 1.1, согласно п.5.9 Пособия к СНиП 2.09.03-85 Проектирование подпорных стен и стен подвалов.
Ввод данных для расчёта давления от нагрузки на поверхности грунта
Нагрузка на поверхности грунта q, для жилых и административных зданий, определяется в соответствии с СП 50-101-2004 Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений:
п.12.6.1 СП 50-101-2004: Расчёт стен подвалов производят с учётом нагрузок от наземных конструкций и давления грунта. Давление грунта на стены подвалов определяют с учётом временной нагрузки на прилегающей к подвалу территории. При отсутствии данных о временной нагрузке она может быть принята равномерной с интенсивностью 10 кПа.
Указания по определению нагрузок от подвижного транспорта даны в п.5.11-5.15 Пособия к СНиП 2.09.03-85 Проектирование подпорных стен и стен подвалов. Привязка нагрузки — при отсутствии исходных данных, в техническом задании, принимается равной 0. Коэффициент надёжности по нагрузке — при отсутствии исходных данных, в техническом задании, принимается равным 1.
Источник: liraserv.com