Справочное пособие к СНиП 2.09.03-85. Проектирование подпорных стен и стен подвалов Часть 3

6.12. Сумма моментов М₀ определяется по формулам:

а) для массивных подпорных стен

M₀ = F_sa[h* - tg (e + d) (b/2 - h* tg e)]+SM_i, (31)

где SM_i - сумма моментов от собственного веса стены и грунта на ее обрезах относительно центра тяжести подошвы стены.

б) для уголковых стен (при e £ q₀)

М₀ = F_sa [h* - tg (e + j¢) (b/2 - h* tg e)] + g¢_Ig_f (b - t) [h(b - 4t) + 6td]/12. (32)

где h* - расстояние от равнодействующей сдвигающей силы до низа подошвы стены; g_f - коэффициент надежности по нагрузке, принимается, равным 1,2;

h* = [F_sa,gh/3 + F_sa,q(h - y_a - y_b/2)]/F_sa. (33)

6.13. Вертикальная составляющая силы предельного сопротивления основания N_u, сложенного скальным грунтом, определяется по формуле N_u =R_cb¢. (34)

где R_c - расчетное значение предела прочности на одноосное сжатие скального грунта.

Расчет оснований по деформациям

6.14. При отсутствии специальных технологических требований расчет деформации основания считается удовлетворительным, если среднее давление на грунт под подошвой фундамента от нормативной нагрузки не превышает расчетного сопротивления грунта основания R, а краевые - 1,2R:

(35)

При этом эпюру напряжений допускается принимать трапециевидной или треугольной. Площадь сжатой зоны при треугольной эпюре должна быть не менее 75% общей площади фундамента подпорной стены (е £ b/4) (рис. 8).

Краевые давления на грунт под подошвой стены , р_max при эксцентриситете приложения равнодействующей всех вертикальных сил относительно центра тяжести подошвы е £ b/6 определяются по формуле (36), а при е > b/6 - по формуле (37):

(36)

p_max = 2F_v/3c₀, (37)

где F_v - сумма проекций всех сил на вертикальную плоскость, определяемая по формулам (20) и (21); е - эксцентриситет приложения равнодействующей всех сил относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы стены, определяемый по формуле (30); 3с₀ - длина эпюры по подошве фундамента:

с₀ = 0,5b - е. (38)

6.15. Расчетное сопротивление грунта основания R, кПа (тс/м²), определяется по формуле

R = (g_c1g_c2/k) (M_gbg_II + M_qdg¢_II + M_cc_II). (39)

где g_c1 и g_c2 - коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. 6;

k - коэффициент, принимаемый: k = 1, если прочностные характеристики грунта j и с определены непосредственными испытаниями, и k = 1,1, если они приняты по табл. 1-3 прил. 5; М_g, М_q, М_с -коэффициенты, принимаемые по табл. 7; b - ширина подошвы фундамента; d - глубина заложения подошвы фундамента от нижней планировочной отметки.

Рис. 8. Схема для определения давлений под подошвой стены

а - при малых эксцентриситетах е £ b/6; б - при больших эксцентриситетах е > b/6

Таблица 6

Примечания: 1. К сооружениям с жесткой конструктивной схемой относятся такие, конструкции которых специально приспособлены к восприятию усилий от деформаций оснований, в том числе за счет применения мероприятий, указанных в п. 270,б СНиП 2.02.01-83 “Основания зданий и сооружений”.

2. При гибкой конструктивной схеме значение коэффициента g_с2 принимается равным единице.

3. При промежуточных значениях L/H коэффициент g_с2 определяется по интерполяции.

Определение усилий в элементах конструкции

6.16. Для массивной подпорной стены внутренние усилия N_i, Q_i и M_i в сечении i-i на глубине у_i, определяются по формулам:

(40)

где SF_vi - сумма всех вертикальных сил выше сечения i- i; SF_sai - сумма всех горизонтальных сил выше сечения i-i; SF_vix_i - сумма моментов всех вертикальных сил относительно центра тяжести сечения i-i; SF_saiy_i - сумма моментов всех горизонтальных сил относительно центра тяжести сечения i-i.

Таблица 7

6.17. Расчетные усилия (изгибающие моменты и поперечные силы) в уголковых подпорных стенах (рис. 9) определяются по формулам:

для сечения 1-1

при у £ у_а + y_b

(41)

при y > y_a + y_b

(42)

для сечения 2-2

а) в случае е > b/6

(43)

Рис. 9. Расчетная схема уголковой подпорной стены

при расчете ее на прочность

а - изгибающие моменты; б - поперечные силы

б) в случае е < b/6

(44)

для сечения 3-3

а) в случае е > b/6

при х₃ £ x + х_b

(45)

(46)

при х₃ > x + х_b

(47)

(48)

б) в случае е < b/6

при х₃ £ x + х_b

(49)

(50)

при x₃ > x + х_b

(51)

(52)

Максимальные расчетные усилия М и Q в лицевых и фундаментных плитах должны приниматься по граням сопрягаемых элементов.

6.18. Интенсивности горизонтального давления Р_g и Р_q и вычисляются по формулам разд. 5 с учетом п. 6.2.

Интенсивность вертикального давления от собственного веса грунта в призме обрушения Р_vg и от временной нагрузки Р_vq определяются по формулам:

Р_vg = P_g tg (e + j¢_I)/tg e; (53)

P_vq = P_q tg (e + j¢_I)/tg e; (54)

Интенсивность вертикального давления от собственного веса грунта Р¢_vg и над передней консолью Р¢¢_vg в контуре abc определяется по формулам:

Р¢_vg = g¢_Ig_fh; (55)

Р¢¢_vg = g¢_Ig_fd. (56)

Коэффициент надежности по нагрузке g_f в формулах (55) и (56) принимается равным 1,2.

Расстояние от внутренней грани стены до начала эпюры интенсивности вертикального давления грунта от временной нагрузки определяется выражением х_а = у_а tg e, а величина x_b = y_b tg e.

6.19. Краевые давления на грунт под подошвой стены р_min и р_max определяются по формулам (36) и (37) из условия расчета по первой группе предельных состояний.

6.20. Конструкции подпорных стен, элементы которых шарнирно сопряжены гибкими связями (например, уголковые стены с анкерными тягами), следует рассчитывать по схеме, представленной на рис. 10.

При этом рассматриваются два случая загружения призмы обрушения временной нагрузкой:

1-й случай - нагрузка расположена на части призмы обрушения, что создает максимальный пролетный момент в вертикальном элементе стены;

2-й случай - временная нагрузка расположена на всей поверхности призмы обрушения, что создает максимальные условия в остальных элементах стены.

Величины расчетных усилий в сечениях элементов стены определяются по формулам:

для сечений 1-1

(57)

для сечений 2-2

(58)

где U₁ = [h²P_g + 3P_q(h-h_b)²]/6(h-h_b); (59)

V₁ = U₁/tg a; (60)

U₂ = h₂(3P_q + P_g)/6(h-h_b); (61)

V₂ = U₂/tga, (62)

U₁ и V₁ - горизонтальная и вертикальная составляющие усилия в тяге при частичном загружении равномерно распределенной нагрузкой; U₂ и V₂ - горизонтальная и вертикальная составляющие усилия в тяге при полном загружении равномерно распределенной нагрузкой.

Рис. 10. Расчетная схема подпорной стены

с анкерными тягами

При е < b/6:

для сечения 3-3

(63)

для сечения 4-4

(64)

для сечения 5-5

(65)

При е > b/6; (с₀ = 0,5b - e):

для сечения 3-3

(66)

для сечения 4-4

(67)

для сечения 5-5

(68)

где G₁ - вес плиты и грунта, расположенного справа от сечения 3-3;

G₄₍₅₎ = [P_vg(b - t - x)/(b - t) + P¢_vgx/(b - t)+P_vg]x/2.

6.21. Максимальные усилия в анкерных тягах S, имеющих шарнирное сопряжение с лицевыми и фундаментными плитами, определяются по второму случаю загружения (п. 6.20) по формуле

S = U₂/sin a. (69)

Учитывая возможность зависания грунта, расчетное усилие в тяге следует увеличить в 1,5 раза.

6.22. Расчет щелевого паза в случае жесткого сопряжения сборной лицевой плиты с фундаментной плитой (рис. 11) осуществляется из условия, что при действии момента М в щелевом паза возникают силы Р с плечом внутренней пары а. Сдвигающая сила Q прикладывается к верхней части стенки паза. В верхней и нижней частях стенок паза возникают сжимающие напряжения, равнодействующие которых приложены на расстояниях 0,1l от верхней грани паза и 0,15l - от нижней части (l - высота паза).

Горизонтальные и вертикальные составляющие внутренней пары определяются соответственно по формулам:

Р_г = М_I-I sin2a/0,75l; (70)

Р_в = М_I-I sin a cos a/0,75l. (71)

Рис. 11. Расчетная схема щелевого паза

Внутренние усилия в сечении 4-4 вычисляются по формулам:

(72)

Расчет правой стенки щелевого паза производится так же, как расчет изгибаемого элемента.

Внутренние усилия в сечении 5-5 вычисляются по формулам:

(73)

Расчет левой стенки щелевого паза производится так же, как расчет внецентренно растянутого элемента.

Внутренние усилия в сечении 6-6 вычисляются по формулам:

(74)

где р_max - ордината давления грунта по подошве стены; вычисляется по формулам (36) и (37) от расчетных нагрузок; р₃ - ордината давления грунта на расстоянии b₃ от правой грани подошвы.

При е < b/6

р₃ = р_max - b₃(р_max - p_min)/b. (75)

При е < b/6

р₃ = (1 - b₃/3с₀)р_max, (75а)

где с₀ = 0,5b - e.

Расчет днища щелевого паза производится, как расчет внецентренно растянутого элемента.

Примечание. При определении требуемой площади продольной арматуры в сечении 6-6 (из условия расчета щелевого паза) расчетное сопротивление арматурной стали на растяжение должно быть уменьшено путем введения коэффициента условия работы, равного 0,7.

Определение прогиба верха стены

6.23. Размер нижнего сечения вертикального элемента уголковой стены t_н рекомендуется назначать не менее величины h₀/15 (h₀ - высота стены от ее верха до уровня сопряжения с плитой).

При определении прогиба стены при ее изгибе жесткость железобетонного элемента В допускается определять с учетом пластических свойств бетона и появления трещин в растянутой зоне элемента по формуле

В = qE_bI_h, (76)

где E_b - начальный модуль упругости бетона на сжатие; I_h - момент инерции нижнего сечения стены; q - коэффициент, принимаемый равным 0,35 при длительном действии нагрузок и 0,5 - при кратковременном.

Горизонтальное перемещение верха стены D при наличии сплошной равномерно распределенной нагрузки на призме обрушения определяется по формуле

D = (4Р_g + 15Р_q) /120В, (77)

где Р_g и Р_q - интенсивность горизонтального давления грунта на глубине h₀ от нормативных нагрузок.

Предельный прогиб верха стены D не должен превышать величины h₀/75.

Горизонтальное перемещение верха стены, вызванное креном подошвы, определяется по формуле

D = 5М₀h/b²Е, (77а)

где М₀ - нормативный момент всех сил относительно центра тяжести подошвы стены; Е - модуль деформации грунта основания; h - высота стены; b - ширина подошвы фундамента (стена подвала).

7.РАСЧЕТ СТЕН ПОДВАЛОВ

7.1. За расчетную схему конструкций подвалов принимается поперечная рама, состоящая из стен, колонн и опирающихся на них элементов перекрытия (рис. 12).

Рис. 12. Расчетная схема поперечной рамы подвала

Рис. 13. Расчетная схема стены подвала (панельный вариант)

Рис. 14. Расчетная схема стены подвала (блочный вариант)

7.2. Расчет наружных стен подвалов производится из условия загружения подвала грунтом (симметричное загружение) и односторонней временной нагрузкой q.

7.3. Расчетные усилия в стенах подвала (рис. 13, 14) определяются в зависимости от величин реакции R на верхней опоре, которая вычисляется с учетом возможного перераспределения усилий от поворота (крена фундамента) и смещения стены при загружении подвала односторонней временной нагрузкой

R = R₁ + R₂,

где R₁ и R₂ - соответственно реакции от симметричного и одностороннего загружения.

7.4. При симметричном загружении подвала реакцию R₁ следует определять по формуле

(78)

где Р_g1 и Р_g2 - интенсивности горизонтального давления грунта от собственного веса соответственно на глубине h₁ и (h₁+h₂), определяются по формуле (1) при значениях l, k₁ и q₀, определяемых по формуле (6), k - коэффициент, учитывающий изменение реакции R₁ за счет поворота фундамента

k = wE_bI_hm²/Eb²h₂, (79)

здесь w - коэффициент w = 6 для положительных значений М и Q; w = 3 - для их отрицательных значений, а также для М₀ и F_sa (см. рис. 13);

m = (h₂ + h₃)/h₂; (80)

где E_b - модуль упругости бетона; Е - модуль деформации грунта основания; b - ширина подошвы фундамента стены; I_h - момент инерции 1 м сечения стены, который допускается определять по приведенной толщине стены t_red, определяемой по формуле

t_red = (2t₂ + t₁)/3, (81)

где t₁ - толщина стены в верхней части; t₂ - то же, в нижней части (в уровне сопряжения с фундаментом); G₁ - вес грунта на внешней стороне фундамента; е - эксцентриситет приложения силы G₁ относительно центра тяжести подошвы фундамента; v₁ и v₂ - коэффициенты, учитывающие изменение толщины стены по высоте и принимаемые по табл. 8.

Таблица 8