Расчет стены в грунте пример: Руководство по проектированию подпорных стен и стен подвалов для промышленного и гражданского строительства – Расчёт подпорной стенки

Стена в грунте — сооружение, возведение, расчет устройства, работа

«Стена в грунте» — стандартный способ установки фундамента, либо ограждения, до начала работ по выборке земли из вырытого котлована. Суть хитрой методики заключается в предварительном сооружении крепких полостей в заранее приготовленных щелевидных углублениях, глубина которых реально достигает, в некоторых случаях, шестидесяти четырех метров. Технологически возведение стены в грунте подходит для почв практически любого типа, что используется при строительстве станций, переходов и тоннелей метрополитена, гаражей, парковок, базисных фундаментов высоток.

Компания «ВИБРОРЕНТ» сдает в аренду мощные вибропогружатели с обученным персоналом, способные работать на разной глубине.

Расчёт устройства стены в грунте и стоимости работ

Расчёт способности «стены в грунте» противостоять постоянным и временным возможным нагрузкам производится при наихудшем сочетании неблагоприятных факторов. Нормативные показатели нагрузок вычисляются на основе их статистических значений, которые могут быть получены опытным путём.

Вот один из примеров расчёта бокового воздействия (давления) грунта, возникающего в траншее, на железобетонную конструкцию:

P = Hд * (Yн – Yн/у) + Yн/у * (Z – Hу) – Yн/w * (Z – Hg), где

Hд — высота заполнения стены бетоном;

Z — расстояние от поверхности подлежащего разработке грунта до заданной глубины;

Yн/у — объёмный вес тиксотропного раствора из глины;

Hу — разница в уровнях поверхностей раствора и грунта;

Yн/w — нормативное значение объёмного веса воды;

Hg — разница уровней поверхностей грунта и подземных вод.

Расчёт стены в грунте предлагается осуществлять, также, с помощью программы GeoWall, предназначенной для расчёта прочности, стабильности и устойчивости конструкций, выполненных по методике «стена в грунте» также.

Вероятную цену готового объекта определяют исходя из объёма работ, их предполагаемой сложности и способа, выбранного для закладки стены. В среднем стоимость оригинальной конструкции за 1 кубометр составляет примерно 22 тысячи. Строительная фирма-исполнитель изготавливает также смету, формуляры и технологическую карту на проведение всех операций по сооружению будущей «стены в грунте». Составление всей этой документации связано с затратами, равными 2% от итоговой стоимости земляных работ.

Возведение стены грунте

Возведение стены грунте

Способы ведения подземных сооружений

В зависимости от геологии и глубины проникновения, подземные конструкции выполняются различными изученными способами, наиболее популярные из которых: технология опускного колодца и открытый прием, более известный среди специалистов как работа методом «стена в грунте». Из существующих разновидностей последнего, в повседневной практике используют оба основных системных подхода в строительстве:

  • траншейный, который выполняется заливкой сплошных стен из пористого бетона, либо установкой в углублении сборных модулей из железобетона;
  • свайный, при котором подземную стену образуют вертикальные буронабивные сваи, установленные густым частоколом.

В мегаполисах, когда густая застройка считается нормой, при проведении текущей реконструкции объектов чаще применяется траншейный порядок ведения работ.

Что же касается установки свайных стен, это делается либо сухим методом (без использования глинистых смесей для маловлажных грунтов), либо мокрой альтернативой.

Подспорьем станут высокоэффективные вибропогружатели, которые вместе с опытными специалистами предлагает компания «ВИБРОРЕНТ».

Сооружение стены в грунте

Сооружение стены в грунте

Мокрый вариант создания стен в грунте

Мокрый способ укладки применяется для постепенного возведения слоями подземных участков в сырых водонасыщенных грунтах, где требуется закрепление проемов для предотвращения вероятного сползания или обрушения земли при укладке крепкой бетонной смеси. Устойчивость объекта технологически достигается путём заполнения их глинистым тиксотропным составом, обладающим редкой способностью воспроизводить исходную структуру материала, разрушенного при механических повреждениях. Раствор карьерной глины способен постепенно застывать лишь в состоянии покоя, чем достигается предохранение хрупких стенок ямы от дальнейшего разрушения.

Затем глинистую суспензию в выемках замещают, используя незагустевший бетон, либо модульные конструкции и системы. Водонепроницаемая пленка, образованная глиной, остается на стенах. Использование глинистых смесей позволяет не прибегать к таким дорогостоящим и трудоёмким работам, как замораживание полости либо забивка строительного шпунта.

При разработке углублений и выемок с использованием тиксотропных растворов из глины, применяется землеройное оборудование типового назначения: грейферы, буровые агрегаты и ковшовые установки и драглайны.

Устройство стены в грунте

Устройство стены в грунте

Бетонирование стен

Бетонирование находящихся под защитой раствора глины стен, производится не позднее четырёх часов с момента установки в траншее строительных арматур.

Осуществляется подача бетона при помощи так называемой трубы перемещаемой вертикально. Бетон должен поступать без перерывов, для чего следует обеспечить своевременное прибытие автобетоносмесителей. Траншеи бетонируются секциями, с установкой межсекционных ограничителей. В процессе заполнения полости бетоном нужно не допустить перемешивания раствора с глиной.

Сооружение стены в грунте. Преимущества

Позитивные моменты перевешивают недостатки, что объясняет широкое распространение технологического приема «стена в грунте». Его используют в городской черте чаще иных методов при строительстве глубоких фундаментов многоэтажек и важных подземных объектов.

Позитивные преимущества впечатляют:

  • шумовой уровень при проведении работ способом «стена в грунте» не превышает уровня фона городского транспортного движения;
  • возможность одновременно возводить объект с наземной части и в подземелье;
  • «стена» оберегает ветхую конструкцию от пагубного воздействия грунтовых вод;
  • экономия на объёмах земляных работ;
  • предоставляется уникальная возможность обустройства глубоких котлованов вблизи городских сооружений без риска подмыва и возможного обрушения.
Стена в грунте

Стена в грунте

Устройство стены в грунте. Применение

Описанный метод особо эффективен при строительстве:

  • тоннелей, подземных этажей и бункерных ям, фундаментов зданий, технологических галерей;
  • подземного паркинга, автомагистралей, подземных переходов, станций и туннелей метрополитенов;
  • коллекторов для водозабора и канализации, насосных подстанций, дренажа, каналов, противооползневых сооружений.

Нецелесообразно применять методику «стена в грунте»:

  • когда имеются пустоты, ниши и каверны, а лучше на рыхлых грунтах свалок;
  • на брошенных участках с остатками металлоконструкций, кирпичных и бетонных сооружений;
  • в рискованных зонах экстремальной фильтрации неустойчивых грунтов с наличием внешнего давления.

Компания «ВИБРОРЕНТ» гарантирует выполнение требований заказчика, когда сдает в аренду буровые установки и вибропогружатели вместе с высококвалифицированным персоналом.

2.3 Определение положения равнодействующих активного и пассивного давления грунта на “стену в грунте’’

Расчетная схема “ стены в грунте’’ на изгиб.

Активное давление:

Положение равнодействующей по отношению к точке А:

Положение равнодействующей по отношению к точке А:

Положение равнодействующей по отношению к точке А:

Положение равнодействующей

по отношению к точке А:

Пассивное давление:

Положение равнодействующей по отношению к точке А:

Участок ‹‹стены в грунте››, где действуют наибольшие усилия – изгибающие моменты и поперечная сила – расположен ниже точки А. Поэтому конструкции, находящиеся выше точки А, в расчетной схеме ‹‹стены в грунте›› отсутствует, но влияние его на нижнюю часть ‹‹стены в грунте›› учитывается. Учитывается через постановку в сечении, проходящем через А, связи – защемления. Такая связь достаточно точно отражает неразрывность отброшенной и расчетной частей конструкции. Заглубленный участок стены рассматривается как работающий под действием активного давления грунта на упругом основании. С допустимым, в данном случае, упрощением расчета, упругое основание представляем одной податливой опорой, устанавливаемой в точке приложения к ‹‹стене в грунте›› равнодействующей (

) пассивного отпора грунта.

2.4. Статический расчет ‹‹стены в грунте›› на изгиб

В основной

системе податливую опору заменяем на неизвестную опорную реакцию R, которую находим из условия равенства перемещения конструкции в точке К, вычисленного для нее как для консольной балки, упругой осадке опоры в этой точке.

Прогиб балки в точке К вычисляем по формуле:

Жесткость балки (бетон В 25):

— прогиб балки в точке К от силы Р=361,5 кН

— прогиб балки в точке К от силы Р=50б4кН

— прогиб (выгиб) консольной балки в точке К от силы R.

Осадка () балки в точке К:,

где А – площадь распределения силы R по основанию:

— напряжение (давление) на основание, оказываемое силой R

CZ – коэффициент постели на боковой поверхности ‹‹стены в грунте›› на уровне Z (уровне действия силы R), отчитывается от поверхности грунта

— согласно СНиП 2.02.03-85 “Свайные фундаменты”, где

к – коэффициент пропорциональности, принимаемый в зависимости от вида грунта

γс =3 – коэффициент условий работы=3, к=14000 кН/м4 – для глины полутвердой

Тогда

Суммарный прогиб балки в точке К от всех приложенных к ней сил равен осадке балки в этой точке, следовательно :

По полученным результатам строим эпюру моментов, вычисляя, при этом, моменты в точках А, В, С, двигаясь от точки К к точке А:

2.5 Подбор продольной рабочей арматуры

Моменты выравниваются и это позволяет получить одинаковую схему армирования для обеих граней стены.

При Моп=973,8 кНм

Определяем высоту сжатой зоны:

, h0=h-a, а=6,5см (защитный слой)

=>

Принимаем 536 А-400 (шаг 200мм) Аs =50,9 см2 (продольная рабочая арматура каркасов) и 64 А-400 (шаг 250мм) Аs =0,72 см2 (продольная рабочая арматура сеток).

Итого:

2.6 Расчет на действие поперечных сил

Принимая во внимание внешнюю нагрузку и полученное значение R строим эпюру Q:

Принимаем Qb=Qbmax,  прочность на поперечную силу по бетону обеспечена, поперечное армирование принимаем конструктивно.

2.7 Проверка ширины раскрытия трещин

Расчет ведем по формуле:

рассматривая всю нагрузку, действующую на «стену в грунте», как нагрузку длительную.

С учетом смысла параметров:

— коэффициент, принимаемый при учете кратковременных нагрузок и непродолжительного действия постоянных и длительных нагрузок;

— коэффициент, зависящий от вида и профиля продольной растянутой арматуры (=1 для периодического профиля)

— коэффициент армирования

— коэффициент, учитывающий отрицательное влияние длительно действующей нагрузки

— напряжение в арматуре в эксплуатационный период

Еs=МПа – модуль упругости арматуры

— (допустимая величина раскрытия) => требование норм по ширине раскрытия трещин не выполняются => увеличим диаметр арматуры:

536 А-400 (шаг 200мм) Аs =50,9 см2 (продольная рабочая арматура каркасов)

612 А-400 (шаг 200мм) Аs =6,8 см2 (продольная арматура сеток).

Тогда:

— (допустимая величина раскрытия) => требование норм по ширине раскрытия трещин выполнены.

Принимаем 536 А-400 (шаг 200мм) Аs =50,9 см2 (продольная рабочая арматура каркасов) и 612 А-400 (шаг 250мм) Аs =6,8 см2 (продольная рабочая арматура сеток).

Итого:

12.2. Задания для практических занятий по расчету давлений грунта на подпорные стенки

1. Выполнить расчеты активных давлений грунтов на неподвижную стенку подземного сооружения с глубиной погружения ниже поверхности грунта (4,0… 6,0) м. Угол наклона грани стенки контактирующей с грунтом принять .

Грунтовые условия принять по вариантам из таблиц 10.6 и 10.7.

2. Выполнить расчеты активных давлений грунтов на неподвижную стенку подземного сооружения из здания 1 от нагрузки на поверхности грунта за стенкой. Нагрузка равномерно распределяется по площади прямоугольника ограниченных размеров. Край прямоугольника удален от грани стены на 3,0 м = а. Размеры прямоугольника принять самостоятельно: Интенсивность нагрузки

3. Выполнить расчеты активных давлений грунта на неподвижную стенку заглубленного сооружения от полосовой нагрузки на поверхность грунта за стенкой. Ширина полосы, ее положение и интенсивность нагрузки принимается по заданию 2.

4. Выполнить расчеты активных давлений на податливую подпорную стенку. Размеры стенки и грунтовые условия принять по заданию 1. Глубину заложения стенки со стороны пассивных отпоров принять 0,3 Н (Н- высота стенки).

5. Выполнить расчеты активных давлений на податливую подпорную стенку от нагрузок на поверхности грунта по площади прямоугольника ограниченных размеров. Размеры стенки и грунтовые условия принять по заданию 1, размеры прямоугольника нагрузки и ее интенсивность принять по заданию 2.

6. Выполнить расчеты активных давлений грунта на податливую подпорную стенку от полосовой нагрузки на поверхности грунта. Ширину полосы, ее положение и интенсивность нагрузки принять как в задании 5.

7. Выполнить расчеты усилий сопротивления подпорной стенки сдвигу для условий по заданию 4. Ширину стенки принять b=2,0 м.

8. Выполнить расчеты по устойчивости грунтового основания под подошвой подпорной стенки для условий из задания 7.

12.3. Примеры расчета активных давлений грунта и сопротивлений грунта сдвигу подпорных стенок.

Пример 1. Дано: Массивная ж/бетонная стена высотой Н=3,6 м, высотой подпора 2,7 м и глубиной заложения 0,9м, характеризуется углом наклона задней грани ε =220. Геометрические характеристики стены приведены на рис. Основание и грунт засыпки – суглинок:

Определить активные воздействия грунта засыпки на стенку.

Угол трения грунта по поверхности стены

Пример 2. Определить активные давления грунта от равномерно- распределенной нагрузки на поверхности Р=20 т/м2. Размеры стенки и условия по грунту принять из примера 1.

Пример 3. Выполнить расчеты активных давлений на подпорную стенку от полосовой нагрузки на поверхности грунта Р=20 т/м2, при ширине полосы b=1,5 м и удалении от задней грани стенки а=0,7м.

Размеры стенки и грунтовые условия принять из примера 1.

Пример 4. Выполнить расчет активных давлений грунта на подпорную стенку по условиям примера 1 при залегании уровня грунтовых вод на уровне поверхности грунта с лобовой стороны стенки.

Удельный вес грунта засыпки ниже уровня грунтовых вод

Грунт засыпки рассматривается как 2-х слойный.

В первом слое:

Во втором слое:

Давление воды:

Пример 5. Выполнить расчет активных давлений грунта на подпорную стенку по условиям примера 1, от равномерно распределенной нагрузки по площади прямоугольника bxl=1,5х4,5 м. Прямоугольник нагружения удален от задней грани стенки на 0,7 м. Интенсивность нагрузки Р=20 т/м2.

Рассеяние напряжений в грунте принято по приближенным условиям под углом

Пример 6. Выполнить расчет активных давлений грунта на стенки заглубленного подземного сооружения в состоянии покоя. Податливостью стенок пренебречь. Глубину погружения сооружения ниже поверхности грунта принять 3,6 м. Грунт засыпки суглинок в пластичном состоянии

На поверхности грунта приложена нагрузка Р=20 т/м2.

Коэффициент бокового давления грунта:

Величина боковых давлений: в уровне верха грунта

в уровне низа стенки

Пример 7. Выполнить расчет усилий сопротивления подпорной стенки сдвигу для условий из примера 2 и 1.

Расчет для случая плоского сдвига в (1) уровне подошвы стенки

— Расчет для случая глубокого сдвига :

— Расчет для случая глубокого сдвига

— Принятая конструкция подпорной стенки не обеспечивает работу при нагруженной поверхности грунта засыпки. Рекомендуется обеспечить эксплуатацию стенки при Р=0, или изменить размеры стенки по глубине заложения и размерам подошвы.

Пример 8. Выполнить расчет подпорной стенки из примера 7 по устойчивости основания под подошвой при нагрузке на поверхности Р=0.

– Сумма проекций всех сил на вертикальную ось:

10,89+ 3,95+ 0,17 =15,01 т.

– Сумма моментов всех вертикальных сил относительно Ц.Т. подошвы:

– Сумма моментов всех горизонтальных сил относительно подошвы.

– Сумма моментов всех сил относительно Ц.Т.

– Эксцентриситет приложения вертикальных сил

нет отрыва подошвы от грунта.

– Приведенная ширина подошвы

– Давление на грунт под подошвой стенки

– Величина допустимой нагрузки на грунт

Условие устойчивости основания подпорной стенки обеспечено.

Ренгач В.Н. «Шпунтовые стенки (расчет и проектирование)» 1970 год

Armin & ЛИС

размещено: 30 Июля 2009
обновлено: 31 Июля 2009 Данная книга будет очень полезна людям,
занимающимся расчётом шпунта.
————————————

Ренгач В.Н.
«Шпунтовые стенки» (расчет и проектирование)
Издательство литературы по строительству
Ленинград 1970 год.

————————————
Научный редактор — канд. техн. наук В.А. НОГИН

В книге излагаются вопросы исследования, расчета и проектирования шпунтовых стенок в СССР и за рубежом, приводятся новые результаты, полученные автором на основании выполненных им крупномасштабных и натурных экспериментов.
Дается анализ существующих методов расчета шпунтовых стенок, а также рассматривается на основе теории предельного равновесия приемлемый при проектировании гибких шпунтовых стенок и других ограждений усовершенствованный метод Блюма — Ломейера, сопровождаемый примерами. Приводится методика расчета активного давления грунта с использованием ЭЦВМ Минск-I.
Книга рассчитана на инженеров, занимающихся проектированием, строительством и эксплуатацией портовых гидротехнических сооружений.

————————————
Содержание

Введение

Глава I. Анализ существующих методов расчета шпунтовых стенок

§1. Графоаналитический метод упругой линии (метод Блюма — Ломейера)
§2. Датские правила
§3. Исследования Г. Чеботарева
§4. Исследования П. Роу
§5. Исследования К. Терцаги
§6. Исследования Б. Хансена
§7. Исследования Г.А. Дубровы
§8. Исследования Б.Ф. Горюнова
§9. Исследования Ю.М. Шихиева
§10. Исследования Ю.М. Гончарова
§11. Исследования Т.А. Маликовой
§12. Общая оценка и постановка задачи исследований

Глава II. Экспериментальные исследования работы шпунтовой стенки

§13. Исследование работы гибкой стенки на большой модели
§14. Исследования работы металлических и железобетонных шпунтовых стенок на опытном глубоководном причале
§15. Дополнительные исследования работы элемента шпунтовой стенки на изгиб
§16. Натурные исследования физического состояния перегруженной шпунтовой стенки
§17. О некоторых особенностях работы элемента металлической шпунтовой стенки в предельном состоянии

Глава III. Сравнение результатов расчета по существующим методам с опытными данными

§18. Сравнение результатов расчета по Блюму — Ломейеру с опытными данными
§19. Сравнение результатов расчета по Г.А. Дуброве с опытными данными
§20. Сравнение результатов расчета по Ю.M. Гончарову с опытными данными
§21. Сравнение результатов расчета по Б.Ф. Горюнову с опытными данными

Глава IV. Теоретические исследования для усовершенствования методики расчета шпунтовых стенок по предельным состояниям

§22. Определение расчетной схемы шпунтовой стенки
§23. Определение активного давления грунта на стенку по методу В.В. Соколовского на ЭЦВМ «Минск-1»
§24. Сопоставление результатов расчета активного давления грунта по В.В. Соколовскому при принятых граничных условиях и по классическому методу применительно к модели стенки
§25. Сопоставление результатов расчета активного давления грунта по B.В. Соколовскому (полученных на ЭЦВМ «Минск-1») при принятых граничных условиях и по классическому методу для различных песчаных грунтов
§26. Определение анкерных усилий
§27. Сопоставление результатов расчета шпунтовых стенок по предлагаемому методу с опытными данными

Заключение
Приложения
Литература

————————————

Формат DJVU 300 dpi.
Порезано на страницы, почищено от мусора. Качество в норме.

Отдельное спасибо ЛИС за сканирование данной книги.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *