И рекомендации по ее изменению

Выполненные проверки показали, что приведенная в задании подпорная стена не удовлетворяет нормативным требованиям. Стену следует перепроектировать.

Обоснование необходимых изменений должно вытекать из анализа факторов, обусловливающих невыполнение проверок. В рассмотренном примере все они фактически связаны с видом эпюры напряжений по подошве фундамента, а именно с большими растягивающими напряжениями под задним ребром подошвы. Это определяет возможность отрыва части подошвы от грунта основания с ростом напряжений под ребром передней грани, крен стены и в конечном счете – ее опрокидывание.

Анализируя структуру составляющих момента М₁ по табл. 1, замечаем, что основной вклад в него дает активное давление Е_а; оно же определяет невыполнение проверок на опрокидывание и сдвиг, а также недопустимый эксцентриситет равнодействующей.

Следовательно, нужно уменьшить активное давление. Требуемый порядок снижения при прежних размерах стены оценивается по предельно допустимому моменту из условия (4.3), то есть при р_min = 0:

При плече 2,4 м получаем, что активное давление должно быть понижено до значения Е_а = 184/2,4 = 76,7 кН, то есть в 3,5 раза. Теперь обращаемся к формулам (3.2), (3.3).

От чего зависит коэффициент ξ_а и какие из влияющих факторов являются управляемыми?

Это три фактора – углы φ, δ, ε. Рассмотрим возможность их изменения.

1. Угол внутреннего трения засыпки; по заданию в примере φ = 28º (мелкий песок). Известно, что с увеличением крупности песка угол внутреннего трения увеличивается. При выборе значений φ для уменьшения активного давления засыпки рекомендуется принимать для пылеватых песков φ = 30…34º ; для мелких φ = 32…36º ; для песков средней крупности φ = 35…38º; для крупных и гравелистых φ = 38…40º. Для рассматриваемого примера при засыпке гравелистым песком можно принять φ = = 40º.

2. Угол трения грунта засыпки о стену. В примере задано δ = 1º, то есть трение почти отсутствует. В то же время с ростом δ активное давление уменьшается. Практически для обычных массивных стен можно принять δ = 0,5 φ = 20º. При специальной обработке поверхности задней грани можно принять предельное значение δ = φ.

3. Угол наклона задней грани ε существенно влияет на активное давление, причем наклон в сторону засыпки (ε < 0) снижает его.

Проще всего требуемое значение ε определить графически, уже освоенным построением Понселе. Например, здесь при значениях φ = 40º; δ = 20º и ε = –15º получаем площадь треугольника Ребхана 4,28 м² и соответственно активное давление 77 кН, что практически совпадает с требуемым. Легко проверить, что принятые параметры засыпки и стены (почти не увеличившие ее вес) обеспечивают выполнение всех нормативных требований. Также очевидно, что добиться этого увеличением размеров подошвы фундамента стены не представляется возможным.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАЩИТЕ

КУРСОВОЙ РАБОТЫ

1. В чем состоит смысл понятия «коэффициент бокового давления грунта»? Чему он равен для условий компрессионного сжатия?

2. С чем связана экономичность тонкостенных конструкций подпорных стен по сравнению с массивными?

3. Как связано боковое давление грунта на стену с направлением и величиной ее перемещения? Как соотносятся между собой Е₀, Е_а, Е_п? (см. рис. 3).

4. Рассматривая схему действия сил на подпорную стену, указать силы опрокидывающие и удерживающие; сдвигающие и удерживающие.

5. В чем состоит смысл понятия «призма обрушения»? Какие силы действуют на нее со стороны задней грани подпорной стены и со стороны неподвижного грунта?

6. Как коэффициенты активного и пассивного давления зависят от угла внутреннего трения грунта в простейшем случае, когда α = δ = ε = 0?

7. Чем отличаются значения перемещений, необходимых для реализации активного и пассивного давления? Почему при расчете стены по предельным состояниям учитывается только 1/3 часть рассчитанного отпора?

8. Как влияет наклон поверхности засыпки (угол α) на активное давление?

9. Какими мерами можно изменить трение грунта о стенку (угол δ)? Как влияет изменение δ на активное давление?

10. Как влияет наклон задней грани (угол ε) стены на активное давлении?

11. При каких значениях параметров ε и δ сила Е_а будет горизонтальна? В каких случаях вертикальная составляющая давления Е_ав будет увеличивать опрокидывающий момент?

12. Анализом положения и площади треугольника Ребхана (см. рис. 5 и 7) установить, как меняется Е_а при:

увеличении φ;

увеличении q;

изменении δ;

изменении знака и величины ε, α.

13. Почему недопустимы растягивающие напряжения под подошвой фундамента со стороны задней грани?

14. В чем состоят связь и различие проверок (4,3) и (4,9)?

15. Какими мерами можно повысить устойчивость стены против опрокидывания?

16. Какими мерами можно повысить устойчивость стены против сдвига по подошве без увеличения массы стены?

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Задание на выполнение курсовой работы

«Расчет подпорной стены»

Пояснения к выбору задания

Преподаватель выдает студенту шифр задания, состоящий из четырех цифр.

Первая цифра означает вариант размеров стены (табл. А1).

Вторая – вариант характеристик грунта засыпки (табл. А2).

Третья – вариант характеристик грунта, залегающего под подошвой фундамента (табл. А3).

Четвертая – вариант равномерно распределенной нагрузки на поверхности засыпки (табл. А4).

Например, студенту задан шифр 1234. Это значит, что студент по табл. А1 принимает а = 1 м; b = 3 м и т. д.; по табл. А2 – γ_зас = 19 ; φ = 29º и т. д.; по табл. А3 – грунт (песок крупный); γ_зас = 19,8 ; ω = 0,1 и т. д.; по табл. А4 – q = 50 кПа.

На рис. А1 приведено поперечное сечение подпорной стены с буквенными обозначениями размеров, значения которых следует брать из табл. А1.

Рис. А1. Поперечное сечение подпорной стены

На рис. А2 указано правило знаков для выбора положения поверхности засыпки относительно горизонта и наклона задней грани относительно вертикали. Углы α и ε принимаются положительными при движении против часовой стрелки, отрицательными – при движении в противоположном направлении.

Рис. А2. Правило знаков α и ε

Студент оформляет задание на отдельном листе бумаги согласно приведенному ниже образцу.

В задании приводятся только те исходные данные, которые соответствуют шифру, полученному от преподавателя.

Подпорная стена вычерчивается в масштабе в соответствии с заданными размерами.

Задание на проектирование подпорной стены не заменяет титульного листа курсовой работы.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б