4. Расчет биопозитивной подпорной стены.

рис.4. К расчету биопозитивной подпорной стены.

1. Нагрузки на подпорную стену.

Расчетные характеристики грунта основания:

 = 18 кН/м³;

 = 35;

с = 0 кПа;

Расчетные характеристики грунта засыпки:

 = 0,9518 = 17,1 кН/м³;

 = 0,935 = 32;

с = 0 кПа;

=0, =0, =0, =0,53216.

Интенсивность горизонтального давления грунта с учетом сейсмических воздействий:

Следовательно, =18.

Интенсивность горизонтального активного давления грунта от собственного веса:

Интенсивность горизонтального активного давления грунта от нагрузки на призме обрушения:

2. Расчет устойчивости положения стены против сдвига

Сдвигающая сила:

F_sa=0,5P_h+P_qh=0,551,378+3,138=230,54 кН/м

Коэффициент условий работы грунта основания _с=1,0.

Коэффициент надежности по назначению сооружения _n=1,15.

Для определения веса стены рассчитываем вес отдельных ее элементов:

- сборного железобетонного элемента стены:

Р₁=2,81,1=3,08 кН

- грунта внутри элемента:

Р₂=0,630,630,51,217,1=4,07 кН

- фундамента:

Р₃=4,20,81201,1=73,92 кН

- монолитных участков:

Р₄=0,550,50,8201,1=4,84 кН

Р₅=0,30,50,8201,1=2,64 кН

Р₆=0,050,50,8201,1=0,44 кН

Р₇=0,60,50,8201,1=5,28 кН

Р₈=0,350,50,8201,1=3,08 кН

Р₉=0,10,50,8201,1=0,88 кН

Р₁₀=0,650,50,8201,1=5,72 кН

Р₁₁=0,40,50,8201,1=3,52 кН

Р₁₂=0,150,50,8201,1=1,32 кН

Р₁₃=0,750,50,8201,1=6,6 кН

Р₁₄=0,450,50,8201,1=3,96 кН

Р₁₅=0,20,50,8201,1=1,76 кН

Вес всей стены:

G_ст=3,0837+4,0737+73,92+4,84+2,64+0,44+5,28+3,08+0,88+5,72+3,52+1,32+

+6,6+3,96+1,76=378,59 кН

В данном случае вес стены рассчитан на ширину сборного элемента, т.е. на 0,8 м, а интенсивность активного давления на 1 м. длины стены. Приводим все стены к 1м:

G_ст=378,59 кН/0,8м=473,24 кН

Сумма всех сил на вертикальную плоскость:

F_v=F_satg( + )+G_cт+0,5b²tg=230,54tg(0 + 16)+473,24+0,5184,2²tg0=

=538,26 кН

Пассивное сопротивление грунта:

E_r=0,5d²tg(45 + 0,5)+(cd(tg²(45 + 0,5)-1)/tg=0,5182²tg(45 + 16)=

=17,29 кН/м

Удерживающая сила:

F_sr= F_vtg( - )+bc+E_r=538,26tg(35 - 0)+0+17,29=394,18 кН/м

Проверяем условие:

F_sa≤_сF_sr/_n

230,54 кН/м<1394,18/1,15=202,7 кН/м

Условие выполнено

3. Расчет прочности грунтового основания

Для вычисления суммы моментов всех сил относительно центра тяжести подошвы фундамента определяем силы и их плечи. Плечо равнодействующей сдвигающей силы

h*=(h(0,33F_sa+0,5F_saq))/ F_sa=(9(0,3351,37+0,53,13))/230,54=0,64м

Тело стены разбиваем на участки по граням сборных элементов:

L₁=1,65 м

L₂=1,4 м

L₃=1,15 м

L₄=0,9 м

L₅=0,65 м

L₆=0,4 м

L₇=0,15 м

L₈=0,1 м

L₉=0,35 м

L₁₀=0,6 м

L₁₁=0,85 м

L₁₂=1,1 м

L₁₃=1,35м

L₁₄=1,6 м

L₁₅=1,9 м

L₁₆=1,775 м

L₁₇=1,65 м

L₁₈=1,45 м

L₁₉=1,2 м

L₂₀=0,95 м

L₂₁=0,9 м

L₂₂=0,45 м

L₂₃=0,2м

L₂₄=0,05 м

L₂₅=0,3 м

L₂₆=0,55 м

L₂₇=0,8 м

L₂₈=1,925 м

L₂₉=1,8 м

L₃₀=1,675 м

L₃₁=1,5 м

L₃₂=1,25 м

L₃₃=1 м

L₃₄=0,75 м

L₃₅=0,5 м

L₃₆=0,25 м

L₃₇=0 м

L₃₈=1,95 м

L₃₉=1,825 м

L₄₀=1, 7 м

L₄₁=1,55 м

L₄₂=1,3 м

L₄₃=1,05м

L₄₄=0,8 м

L₄₅=1,975 м

L₄₆=1,85 м

L₄₇=1,725 м

L₄₈=1,6 м

Расчет ведем на ширину сборного элемента, т.е. на а=0,8 м.

Вес железобетонного короба с грунтом:

Р₁…Р₂₇+P_Р31…Р₃₇+ Р₄₁…Р₄₄+ Р₄₈=3,08+4,07=7,15 кН

Р₁₅=1,76 кН

Р₁₆=3,96 кН

Р₁₇=6,6 кН

Р₂₈=1,32 кН

Р₂₉=3,52 кН

Р₃₀=5,72 кН

Р₃₈=0,88 кН

Р₃₉=3,08 кН

Р₄₀=5,28 кН

Р₄₅=0,44 кН

Р₄₆=2,64 кН

Р₄₇=4,84 кН

Сумма моментов всех сил:

M_o= F_sa(h*-tg(+)(0,5b-h*tg))+∑P_iL_i=-168,32кНм

Эксцентриситет:

e=M_o/F_v=-0,39 м

Приведенная ширина подошвы фундамента:

b`=b-2e=4,98 м

Предельное сопротивление грунта:

N_u=b`(N<sub></sub>b`+N_q`d+N_cc)=1379,45кН

Проверяем F_v≤(_cN_u)/ _n:

538,26 кН<(11379,45)/1,15=1199,5 кН.

Условие выполнено.

4. Расчет основания по деформациям

Расчетное сопротивление грунта:

Определяем краевое давление под подошвой фундамента.

e=0,91 м>0,84 м, следовательно,

P_max=F_v/(0,75(b-2e))=279,14 кН<1,2R=484,57кН.

Условие выполнено. Таким образом, подпорная стена принятых размеров, удовлетворяет всем проверкам.

5. Расчет конструктивных элементов стены

Сборные элементы данной стены не испытывают значительных усилий и армируются без расчета (по конструктивным соображениям).

4. Количество материалов.

1. Уголковая ПС.

Для устройства 1м ПС необходимо: 8,68м3 – бетона В30, 403кг – арматуры А400, 22кг – арматуры В500, 26м2 – опалубки.

2. Массивная ПС.

Для устройства 1м ПС необходимо: 15,58м3 – бутобетона, 22м2 – опалубки.

3. Биопозитивная ПС

Для устройства 1м ПС необходимо: 37шт – лотков.

4. Сравнение ПС

Уголковая: 8,63*2500+0,403*30000+26*500=46665руб.

Массивная: 15,58*3000+22*500=57740руб.

Биопозитивная: 37*30000=1100000руб.

Вывод: Наиболее экономной будет устройство уголковой подпорной стенки.