Строительство архитектура 1. Архитектурные решения объектов

строительства и реконструкции.

аспирант Шатохина Светлана Игоревна

к.т.н. Калачук Татьяна Григорьевна

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, Белгород

Расчет давления несвязного грунта на подпорные стенки

Механика грунтов тесно связана прежде всего с инженерной геологией, изучающей грунты как природные образования. Механика грунтов дает возможность описания механического поведения грунтов, их сжимаемости и прочности.

Давление грунта на стены зависит от их конструктивных особенностей (наклона и жесткости стены, наличия разгружающих элементов и т.д.), от свойств грунта, взаимодействующего со стеной, от величины и направления перемещений, поворота и прогиба стены.

Активное давление грунта σa реализуется при смещении стены от грунта и соответствует минимальному значению давления. Пассивное давление грунта σ_р реализуется при смещении стены на грунт и соответствует максимальному значению давления.

Интенсивность δ_za активного давления однородного несвязанного грунта в точке лежащей на глубине Z от верха стенки, определяется по формуле:

где ϒ_Z – объемный вес грунта, λ_a – коэффициент активного давления грунта

Если угол трения грунта стенки δ=0, то

где φ – расчетный угол внутреннего трения грунта, ε – угол наклона стенки (считается отрицательным, если задняя стенка грунта наклонена в сторону засыпки)

ℒ - угол наклона поверхности грунта к горизонту (считается положительным, если откос направлен вверх).

Давление принимается нормальным к задней стенки, в случае положительного значения угла ε наклона стенки и горизонтальным при отрицательном значении.

Формула для определения действительная при положительных значениях ε, только для небольших, примерно до 18⁰, наклонов стенки. При больших наклонах стенки следует определять , как для стенки с вертикальной задней гранью.

Для стенки с вертикальной задней гранью (ε=0) при δ=0 будем иметь:

a) при ℒ = 4

b) при ℒ < 4

где m – множитель определенный по графику

a) при ℒ = 0

где – угол образованный плоскостью обрушения с вертикалью.

Интенсивность δ_zn пассивного давления однородного несвязного грунта на глубине Z от верха стенки определяется по формуле:

δ_za =ϒZ λ_n

где λ_n – коэффициент пассивного давления грунта.

В случае когда стенка вертикальная (ε=0), а поверхность грунта горизонтальная (ℒ=0) и трения между стенкой и грунтом отсутствует (δ=0),

Для определения величины суммарного активного или пассивного давления грунта необходимо вычислить площадь соответствующую напряжению, например суммарное активное давление

где - максимальное напряжение на грунтах стенки у ее основания

H – высота подпорной стенки.

Таким образом важнейшим направлением остается создание и внедрение в практику проектирования и строительства таких конструктивных решений элементов зданий и сооружений, а также способов их изготовления и монтажа, которые обеспечивали бы значительное повышение уровня и снижение материалоемкости. Решению этой задачи во многом способствует оптимизация конструкций на стадии проектирования.

Для оптимизации проектных решений необходим учёт особенностей совместной работы конструктивных элементов и окружающей среды. Этот аспект особенно важен для расчёта подземных сооружений, элементы которых взаимодействуют с окружающим грунтовым массивом.

Литература:

1. Вязгин В.А., Федоров В.В. Математические методы автоматизированного проектирования. М.: «Высшая школа». 1989

2. Заде Л.А. Роль мягких вычислений и нечеткой логики в понимании конструировании и развитии информационных / интеллектуальных систем. Пер. с англ. Батаршина

3. Жуковин В.Е. Модели и процедуры принятия решений Тбилиси.: «Мацниереба», 1981