Hist-of-rus.ru

Строй журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет устойчивости откоса снип

9 Расчет устойчивости насыпей и выемок Общие положения

9.1 Устойчивость насыпей и выемок зависит от несущей способности их оснований, прочности грунтов насыпи, высоты и крутизны откосов насыпей и выемок, гидрологических условий и крутизны природных склонов.

Различают общую и местную устойчивость откоса.

9.2 В результате нарушения общей устойчивости происходит смещение значительных по размерам массивов грунта, слагающего откос. Основные формы нарушения общей устойчивости: скольжение, расползание, выдавливание.

9.3 Нарушения местной устойчивости возникают на поверхности откоса, непосредственно подверженной воздействию погодно-климатических факторов, вызывающих циклические процессы набухания-высушивания, промерзания-оттаивания и связанных с ними нарушения сплошности и снижения прочности грунта (выветривание). Основные формы нарушения местной устойчивости: сплывы, размывы и т.п, эрозийные разрушения поверхности откоса.

Мероприятия по обеспечению местной устойчивости откосов приведены в разделе 8 настоящего Пособия.

9.4 Расчет устойчивости насыпей, сооружаемых на слабых водонасыщенных грунтах, приведен в разделе 10 настоящего Пособия.

Расчет устойчивости земляного полотна на склонах (косогорах)

9.5 В сильнопересеченной местности земляное полотно может располагаться на склоне (косогоре). При крутизне склона до 1:3 (угол наклона до 18 о ), т.е. для пологих склонов, конструкцию земляного полотна принимают по типовым решениям (приложение Г). При крутизне склона более 1:3 (угле наклона более 18 о ) необходимо произвести расчеты устойчивости склона до устройства земляного полотна и после его устройства.

9.6 Проектирование земляного полотна на склоне ведут в следующей последовательности:

— по топографическим данным намечают вероятную трассу дороги, исходя из требований к плану и продольному профилю;

— на участках склона, пересекаемых трассой, выполняют подробные инженерно-геологические изыскания, захватывая весь склон сверху донизу;

— выбирают расчетные поперечники, в число которых включаются такие, где имеет место наиболее неблагоприятное сочетание факторов, от которых зависит устойчивость склона (инженерно-геологические и гидрогеологические условия), тип земляного полотна и его параметры (предварительные);

— для расчетных поперечников проводят геотехнические оценки путем расчета устойчивости:

— склона в природном состоянии;

— склона в целом после сооружения земляного полотна (системы склон-земляное полотно);

— верховой части склона после устройства земляного полотна в виде выемки или полувыемки;

— низовой части склона в случае наличия насыпной части склона;

— откосов насыпи и выемки;

— насыпи на поверхности склона;

— по результатам этих расчетов определяют участки конструкции, для обеспечения устойчивости которых требуется принимать соответствующие инженерные решения (смещение полотна, применение специальных удерживающих или поддерживающих конструкций, уположение и укрепление откосов и др.).

9.7 Расчет устойчивости склона в природном состоянии, системы склон-земляное полотно в целом, верховой части склона после устройства земляного полотна в виде выемки или полувыемки, низовой части склона, в случае наличия насыпной части склона, производится по формуле Маслова-Берера, построенной на гипотезе плоских поверхностей скольжения (ППС), рисунок 9.1

К к уст = , (9.1)

где К к уст — коэффициент устойчивости к-го элемента склона или земляного полотна;

Qi — вес расчетных блоков, т;

Ni, Тi — нормальная и сдвигающая составляющие от веса (Qi) расчетного блока грунта, т;

аi — угол наклона к горизонту поверхности скольжения в пределах i-го блока, град;

сi, φi — сцепление, МПа, и угол внутреннего трения грунта, град, на поверхности скольжения в пределах i-го блока;

li — длина i-го блока по поверхности скольжения, м;

j — индекс, указывающий границы расчетных блоков в пределах склона;

к — индекс, указывающий оцениваемый расчетом элемент склона или земляного полотна/

1  5 — номера расчётных блоков

Рисунок 9.1 Расчётная схема к определению устойчивости земляного полотна на склоне (косогоре)

9.8 На основе расчетов по формуле (9.1) при К уст = 1,3 в таблице 9.1 приведены рекомендуемые диапазоны размещения земляного полотна на склонах (косогорах) в зависимости от их крутизны.

Таблица 9.1 — Рекомендуемые диапазоны размещения земляного полотна на склоне

полотна на склоне

Возможности устройства выемки и насыпи на склоне, % от общей ширины

§ 39. Расчет фундаментов на устойчивость против опрокидывания и сдвига

Расчет фундамента на устойчивость должен исключать возможность его опрокидывания, сдвига по основанию и сдвига совместно с грунтом по некоторой поверхности скольжения. Фундамент считают устойчивым, если выполняется условие (6.1), в котором под F понимают силовое воздействие, способствующее потере устойчивости (опрокидыванию или сдвигу) фундамента, а под Fu — сопротивление основания или фундамента, препятствующее потере устойчивости. Расчеты устойчивости выполняют по расчетным нагрузкам, полученным умножением нормативных нагрузок на коэффициенты надежности по нагрузке. Если для одной и той же нагрузки нормами предусмотрены два коэффициента надежности, то в расчете учитывают тот из них, при котором будет меньший запас устойчивости.

Читать еще:  Как укрепить крутой откос


Рис. 7.7. Схема к расчету фундамента на устойчивость против опрокидывания

При расчете фундаментов опор мостов на устойчивость против опрокидывания все внешние силы, действующие на фундамент (включая его собственный вес), приводят к силам Fv, Qr и моменту Мu (рис. 7.7). Силы Fv и Qr равны проекциям всех внешних сил соответственно на вертикаль и горизонталь, а момент Ми равен моменту внешних сил относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента перпендикулярно расчетной плоскости. Момент Ми способствует опрокидыванию фундамента (повороту его вокруг оси О — см. рис. 7.7). Момент Mz, сопротивляющийся опрокидыванию, будет равен Fva, где а — расстояние от точки приложения силы Fv до грани фундамента, относительно которой происходит опрокидывание.

Устойчивость конструкций против опрокидывания следует рассчитывать по формуле
Ми≤(ус/уn)Мz, (7.5)
где Мu и Мz — моменты соответственно опрокидывающих и удерживающих сил относительно оси возможного поворота (опрокидывания) конструкции, проходящей по крайним точкам опирания, кН·м; ус — коэффициент условий работы, принимаемый при проверке конструкций, опирающихся на отдельные опоры, для стадии строительства равным 0,95; для стадии постоянной эксплуатации равным 1,0; при проверке сечений бетонных конструкций и фундаментов на скальных основаниях, равным 0,9; на нескальных основаниях — 0,8; уn — коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,1 при расчетах для стадии постоянной эксплуатации и 1,0 при расчетах для стадии строительства.

Опрокидывающие силы следует принимать с коэффициентом надежности по нагрузке, большим единицы.

Удерживающие силы следует принимать с коэффициентом надежности по нагрузке для постоянных нагрузок Уf где µ — коэффициент трения фундамента по грунту.

В соответствии с требованиями СНиП 2.05.03—84 устойчивость конструкций против сдвига (скольжения) следует рассчитывать по формуле
Qr≤(yc/yn)Qz, (7.6)
где Qr — сдвигающая сила, кН, равная сумме проекций сдвигающих сил на направление возможного сдвига; ус — коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,9; уn — коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый как и в формуле (7.5); Qz — удерживающая сила, кН, равная сумме проекций удерживающих сил на направление возможного сдвига.

Сдвигающие силы следует принимать с коэффициентом надежности по нагрузке, большим единицы, а удерживающие силы — с коэффициентом надежности по нагрузке, указанным в экспликации к формуле (7.5).

В качестве удерживающей горизонтальной силы, создаваемой грунтом, допускается принимать силу, значение которой не превышает активного давления грунта.

Силы трения в основании следует определять по минимальным значениям коэффициентов трения подошвы фундамента по грунту.

При расчете фундаментов на сдвиг принимают следующие значения коэффициентов трения µ кладки по грунту:

Проблема с коэффициентом «Предельная гибкость стенки из условия местной устойчивости» в SCAD

Достаточно распространенная проблема возникает при расчете балок во время подбора сечения, когда программный комплекс SCAD показывает то, что элемент не проходит по критерию «Предельная гибкость стенки из условия местной устойчивости», хотя, по идее он проходить должен.

Как известно, балочный элемент должен работать на изгиб. Но в реальных конструкциях балки могут возникать сжимающие продольные усилия. Учитывая существенный момент в пролете, эти усилия могут какого-либо принципиального влияния на сечение не оказывать при текущем напряженном состоянии. Однако, при шарнирном опирании балок, момент в узле становится равным нулю. Это соответствует то, что в этом месте сечение работает как центрально сжатое, поэтому в программе SCAD стержень начинает проверяться именно на этот тип воздействия.

Особенность расчета центрально и внецентренно сжатых элементов заключается в том, что ребра жесткости никакого влияния на местную устойчивость стенки не оказывают. В этом легко убедиться, посмотрев формулы СП 16.13330.2017. Это явление связано с тем, что те формулы настроены так что, местная устойчивость увязана с общей устойчивостью центрально и внецентренно сжатых элементов. Соответственно по этой причине возникает ряд проблем.

В качестве примера, можно рассмотреть расчетную схему опорной рамы для башен связи на пригрузах. В ней есть 4 опорных зоны, состоящих из продольных двутавров и поперечных швеллеров. По верхней грани двутавров лежат несущие балки, воспринимающие усилия от башни (рис. 1).

  • Рис. 1. Расчетная схема опорной рамы

Может возникнуть ситуация, что балка в принципе проходит, но где-то на ее конце возникает ситуация, при которой часть балки, а именно отдельная ее часть в виде стержня имеет коэффициент использования по пункту «Предельная гибкость стенки из условия местной устойчивости» больше единицы. Это наталкивает на выводы о том, что текущая балка требованиям норм не удовлетворяет (рис. 2).

Читать еще:  Отделка откосов внутри квартиры своими руками

  • Рис. 2. «Непроходящие» элементы

В новой версии SCAD 21.1.9.5 была реализована новая возможность учитывания пунктов 7.3.5 и 9.4.6 СП 16.13330.2017 (рис. 3), чтобы исключить проблему с коэффициентом «Предельная гибкость стенки из условия местной устойчивости». Эти пункты предоставляют возможность выключения части стенки из работы для того, чтобы осуществлять проверку на устойчивость за счет расчетной уменьшенной площади сечения Аd (редуцированное сечение).

  • Рис. 3. п. 7.3.5 и 9.4.6 из СП 16.13330.2017

Чтобы новой функцией воспользоваться, необходимо в окне настроек групп конструктивных элементов для проверки сечений отключить галочку напротив строки «Работа сечения с неустойчивой стенкой не допускается» рис .4.

  • Рис. 4. Переключение «Работа сечения с неустойчивой стенкой не допускается«

После принятия новых параметров и проведения вновь расчета, в окне просмотра результатов можем наблюдать, что проблема решилась, обозначив проблемные участки уже не красным, а зеленым цветом. Дополнительно в списке «Сталь. Факторы» появляется новый критерий, учитывающий закритическую работу элемента. Иными словами, устойчивость стенки не проверяется, а проверяется на устойчивость с учетом редуцированного сечения (рис. 5).

  • Рис. 5. Окно подбора сечений с новыми настройками

Согласно СП 16.13330.2017 при соблюдении условий п. 8.5.1 в некоторых подобных случаях при расчете балок не требуется проверка местной устойчивости. Так же не требуется такая проверка в прокатных профилях, так как их сечение разработано так, что быстрее иссякнет запас прочности, нежели произойдет потеря устойчивости. Разумеется, это оправдано для балок, работающих на изгиб.

♀ «Инженерная геология. Инженерно-геологические изыскания»♂

Геология — это наука о земле. Она представляет собой целый комплекс научных дисциплин и промышленных отраслей, связанных с изучением земной коры и ее более глубинных сфер. Задачи геологии нацелены главным образом на познание закономерностей образования и размещения МПИ (месторождения полезных ископаемых). Большинство конкретных вопросов, решаемых в современной геологии, относится к глубинам порядка 10-15 км, что обусловлено геологического глубиной среза в областях древнего складкообразования и современным уровнем технических возможностей добычи и разведки полезных ископаемых.

Общие понятия

Инженерная геология является научно-технической отраслью геологии, изучающей особенности и закономерности взаимодействия геологической среды с инженерными сооружениями. Объектом инженерной геологии являются верхние слои и горизонты земной коры, геологические условия их формирования и залегания, морфологические, прочностные и динамические характеристики в связи с инженерно-хозяйственной активностью человека.

Наряду с узкоспециальными задачами, инженерная геология предусматривает изучение геологического сложения, свойств и состава грунтов, гидрогеологических условий, деструктивных геологических процессов и целого ряда других вопросов. Поэтому основы инженерной геологии включают необходимость определенных широких познаний в целом ряде смежных геологических дисциплин, в том числе общей геологии, минералогии, геоморфологии, гидрогеологии, петрографии, тектоники, геофизики и др.

Цели и задачи

Инженерно-геологические изыскания ставят своей целью выполнение комплексной и всесторонней оценки геологических факторов, вызванных деятельностью человека в строительно-хозяйственной сфере, во взаимосвязи с природными геологическими процессами.

Главные задачи инженерной геологии, включающие изучение геолого-тектонических, геоморфологических, сейсмических и техногенных факторов, концентрируются на разработке инженерно-геологического обоснования, которое в обязательном порядке предваряет строительство объектов со статусом инженерных сооружений. Это гражданские и промышленные здания и постройки, автомобильные и железные дороги, плотины, мосты, аэродромы, метрополитены, подземные выработки, подземные коммуникации и множество других объектов.

Таким образом, инженерная геология призвана обеспечивать проектировщиков, строителей и службы эксплуатации хозяйственных объектов всеми данными, необходимыми для проектирования и строительства, а также для выполнения мероприятий, связанных с их эксплуатацией.

На основании результатов инженерно-геологических работ составляют заключение о принципиальной возможности строительства сооружений и зданий или определяют наиболее благоприятные участки для их размещения. Заключение должно содержать рекомендации о предпочтительном способе производства работ, предложения по конструкциям в плане их максимальной надежности и профилактическим мероприятиям по борьбе с возможными негативными геологическими процессами, которые могут угрожать сохранности здания или сооружения.

Основные разделы инженерной геологии

Являясь частью геологии как науки, инженерная геология, в свою очередь, включает в себя ряд самостоятельных дисциплин, из которых основными считаются инженерная геодинамика, грунтоведение и региональная инженерная геология.

Читать еще:  Чем можно покрасить дверные откосы

Грунтоведение, как следует из названия, это научная ветвь инженерной геологии, которая ведает строением, составом и свойствами грунтов, закономерностями их образования и накопления, а также особенностями пространственно-временной изменчивости, обусловленными инженерно-строительной и хозяйственной деятельностью людей.

Объектом инженерной геодинамики является широкий спектр сегодняшних геологических процессов, которые оказывают значимое влияние на условия строительства и эксплуатации хозяйственных объектов любого масштаба. К процессам такого рода относятся землетрясения, оползни различного происхождения, провалы, просадки, трещины и др. Наряду с исследованием и прогнозом, все они вызывают необходимость в разработке защитных и предохранительных мер, что также относится к задачам инженерной геодинамики.

Региональная инженерная геология, как и другие инженерно-геологические изыскания, изучает особенности и закономерности развития самых верхних слоев земной коры, слагающих так называемую литосферу, в связи с текущей и планируемой инженерно-хозяйственной и инженерно-строительной активностью человека. Но предметом региональной инженерной геологии по определению являются геологические факторы регионального масштаба.

Физико-механические свойства пород и грунтов

Для выполнения проектных и строительных работ изучение физико-механических параметров пород и грунтов имеет первостепенное значение, поскольку от расчетных показателей прочности, надежности и долговечности основания объекта строительства зависит множество принципиальных решений, связанных с выбором конструкции сооружения, его размера, типа, а также определением объемов строительных и сопутствующих работ. В этой связи физико-механические свойства пород и грунтов в обязательном порядке анализируются на всех стадиях инженерно-геологических изысканий.

К физико-механическим параметрам пород и грунтов относятся следующие показатели: гранулометрический состав, пластичность, плотность частиц, влажность, плотность сложения, сопротивление сдвигу, прочность на одноосное сжатие, угол естественного откоса, петрографический состав, просадочность, набухание и усадка, модуль упругости, коэффициент отпора грунта, модуль деформации, суффозионное выщелачивание, коэффициент Пуассона, содержание солей, коэффициент фильтрации, водопоглощение, водонасыщение и ряд дополнительных параметров.

Оценке инженерно-геологических свойств пород и грунтов неизменно сопутствует исследование вещественного и химического состава, а также структурно-текстурных особенностей.

Состав и стадийность инженерно-геологических исследований

Инженерно-геологические изыскания последовательно включают рекогносцировочные работы, инженерно-геологическую съемку, инженерно-геологическую разведку, детализационные работы во время строительства и заключительные изыскания по его окончании.

Рекогносцировка заключается во всесторонней оценке геолого-геофизической изученности на предмет определения целесообразности проведения дальнейших, более детальных работ. Если там, где планируются инженерно-геологические изыскания, геология района достаточно хорошо изучена, работы могут начинаться сразу с проведения инженерно-геологической съемки.

Съемка выполняется для изучения геоморфологических и гидрогеологических особенностей, инженерно-геологических свойств пород и грунтов, проявлений активных геологических процессов и общей оценки инженерно-геологических условий в районе проектируемых строительных работ.

По результатам разведочных работ составляется проектно-сметная и рабочая документация.

Содержание производственных инженерно-геологических исследований

Типовой комплекс инженерно-геологических изысканий, как правило, включает следующие виды работ:

  • предварительная камеральная обработка собранных материалов;
  • изучение материалов аэрофотосъемки;
  • маршрутные исследования;
  • геофизические работы;
  • горнопроходческие работы, включая бурение скважин;
  • испытания пород и грунтов в полевых условиях;
  • гидрогеологические наблюдения;
  • стационарные исследования;
  • лабораторные работы;
  • диагностика состояния строящихся зданий и сооружений;
  • полная камеральная обработка собранных материалов;
  • написание окончательного отчета с представлением графических материалов, рекомендациями и заключением.

Итоговые результаты инженерно-геологических изысканий

Резюмируя изложенный материал, возможно, будет целесообразным перечислить конкретные и понятные результаты инженерно-геологических исследований.

Итак, по совокупности данных инженерно-геологических работ проводятся и предоставляются расчеты следующих параметров:

  • устойчивости пород основания сооружения к деформации, которая приводит к «выпиранию» из-под фундамента;
  • степени и сроков сжатия пород и грунтов в основании зданий и сооружений;
  • устойчивости пород и грунтов в откосах карьеров, строительных котлованов, дорожных канав, насыпей, рвов, каналов и других искусственных выемок;
  • устойчивости гидротехнических сооружений (например, плотин) к сдвиговым деформациям под напором воды водохранилищ;
  • прогноза поведения берегов после сооружения водохранилищ;
  • устойчивости оснований зданий и сооружений при подъеме грунтовых вод;
  • устойчивости инженерно-хозяйственных сооружений, возводимых на вечной мерзлоте, в сейсмических опасных районах, в областях развития карстовых полостей, оползней, обвалов и других природных катаклизмов.

Нормативные документы

Инженерно-геологические производственные работы выполняются в соответствии с техническими требованиями, изложенными в перечне (своде) правил производства изысканий для обоснования проектных подготовительных мероприятий перед началом строительства, а также для текущих изысканий, выполняемых в процессе строительства и эксплуатации объектов вплоть до их ликвидации.

Отмеченный перечень нормативных указаний для производства инженерно-геологических изыскательских работ включает целый ряд строительных норм и правил (СНиП), регламентирующих выполнение работ в порядке, установленном государственными нормативными и законодательными актами.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector