VII. Шпунтовая стенка с многоярусным креплением, погружение в несвязный грунт с водоотливом.

Опрокидывание стенки возможно только тогда, когда распорка крепления не способна воспринять растягивающих усилий и стенка поворачивается вокруг нижнего яруса креплений (точка О).

Распорки креплений по высоте ставятся с шагом 1.5¸2.5 м. Расположение во высоте нижнего яруса крепления назначается с учетом применяемых механизмов и способа разработки котлована.

Размещение распорок, креплений в плане (в продольном и поперечном направлениях) должно назначаться с учетом применяемых механизмов и способа разработки котлована.

РУВ ¾ расчетный уровень воды

¾ расстояние между ярусами креплений

¾ минимальная глубина погружения шпунта ниже дна котлована

¾ высота воды в акватории реки (разность между отметками РУВ и уровня грунта снаружи котлована)

¾ глубина котлована (разность между отметками низа ростверка и уровня грунта снаружи котлована)

¾ общая глубина котлована

¾ расстояние от нижнего яруса креплений до дна котлована

¾ расстояние от верхней распорки крепления до отметки РУВ

¾ удельный вес грунта во взвешенном состоянии

¾ удельный вес воды

¾ удельный вес грунта (см. Приложение 1)

¾ коэффициент пористости грунта (см. Приложение 1)

¾ угол внутреннего трения грунта

¾ интенсивность давления воды в уровне нижней распорки

¾ интенсивность давления воды в уровне дна котлована

¾ интенсивность активного давления, от грунта расположенного с внешней стороны шпунта и выше нижней распорки

¾ коэффициент активного давления грунта

¾ интенсивность активного давления грунта, расположенного с внешней стороны шпунта и ниже нижней распорки

¾ интенсивность пассивного давления грунта, расположенного с внешней стороны шпунта и выше нижней распорки

¾ коэффициент пассивного давления грунта

¾ интенсивность пассивного давления грунта, расположенного с внутренней стороны шпунта

Уравнение устойчивости:

(относительно точки «О») (рис. 3.12)

¾ момент опрокидывающих сил относительно точки «О».

¾ момент удерживающих сил относительно точки «О»

¾ коэффициент условия работы:

¾ коэффициент надежности по назначению

Моменты опрокидывающих и удерживающих сил определяются по формуле:

¾ момент активного давления грунта, действующего на стенку ниже оси её поворота, относительно этой оси

¾ момент гидростатического давления, действующего на стенку ниже оси её поворота, относительно этой оси

¾ момент активного давления грунта, действующего на стенку выше оси её поворота, относительно этой оси

¾ момент гидростатического давления, действующего на стенку выше оси её поворота, относительно этой оси

¾ момент пассивного давления грунта на стенку относительно той же оси

Опрокидывающие силы: , , принимаются с коэффициентом надежности по нагрузке.

¾ равнодействующая гидростатического давления воды, действующего на стенку ниже точки «О»

В связи со сложной формой эпюрой гидростатического давления, разбиваем её на простые фигуры (треугольники и прямоугольник), у которых просто определять площадь и центр приложения равнодействующих сил. Получаем

¾ равнодействующая гидростатического давления для прямоугольника высотой и основанием равным . Получаем

¾ равнодействующая гидростатического давления для треугольника высотой и основанием равным . Получаем

¾ равнодействующая гидростатического давления для прямоугольника высотой м и основанием равным . Получаем

¾ равнодействующая активного давления грунта с внешней стороны шпунта, действующего на стенку ниже точки «О» (от грунта расположенного выше нижней распорки)

¾ равнодействующая активного давления грунта с внешней стороны шпунта, действующего на стенку ниже нижней распорки

Удерживающие силы: , , принимаются с коэффициентом надежности по нагрузке.

¾ равнодействующая гидростатического давления воды, действующего на стенку выше точки «О»

¾ равнодействующая пассивного давления грунта, действующего на стенку с внешней стороны котлована, выше точки «О». При расчете учитывается 60% величины отпора грунта.

¾ равнодействующая пассивного давления грунта, действующего на стенку со стороны котлована, ниже точки «О»

Уравнение устойчивости относительно точки О:

Þ Определяем

из решения уравнения 3^ей степени (графически или методом подбора). Если из решения уравнения получаем отрицательные значения , либо значения меньше для данных грунтов, чем регламентируется СТП 136-99, следует принимать величину в соответствии с рекомендациями СТП 136-99.

Формулы для определения опрокидывающего () и удерживающего () моментов справедливы при выполнении условия

¾ момент сопротивления поперечного сечения шпунтовой стенки

¾ расчетное сопротивление материала шпунта

При невыполнении этого неравенства для определения минимальной глубины погружения стенки используем другие формулы для моментов опрокидывающих и удерживающих сил:

Уравнение прочности:

В расчете рассматривается 1 пог.м. поперечного сечения шпунта. Расчет выполняется по максимальному моменту, действующему в шпунте на 1 пог.м.

¾ момент сопротивления 1 пог.м. поперечного сечения шпунтовой стенки

¾ расчетное сопротивление металла растяжению по пределу текучести (по СНиП 2.05.03-84*).

Изгибающие моменты, действующие в поперечных сечениях шпунтовой стенки, определяются по двум расчетным схемам (рис. 3.13).

СХЕМА 1: максимальный изгибающий момент определяется по схеме свободно лежащей многопролетной неразрезной балки с консолью.

Опирание в балке принимают на уровне ярусов креплений. Длину консоли балки принимают равной . Расчет производится с учетом всех сил, которые действуют на шпунтовую стенку (активное и пассивное давления грунта, а также гидростатическое давление).

СХЕМА 2: максимальный изгибающий момент определяется по схеме свободно лежащей многопролетной неразрезной балки.

Нижнюю опору принимают расположенной на глубине , остальные опоры ¾ на уровне ярусов креплений. Расчет производится с учетом сил, которые действуют на шпунтовую стенку с внешней стороны выше нижней опоры (активное и пассивное давления грунта, а также гидростатическое давление).

Решая неравенство, находим требуемый момент сопротивления

Þ (ближайшее большее по сортаменту).

¾ требуемый момент сопротивления 1 пог.м. шпунтовой стенки

¾ момент сопротивления 1 пог.м. шпунтовой стенки (см. Приложение 2)

По полученному моменту сопротивления подбираем тип шпунта с моментом сопротивления .