Расчет шпунтового ограждения котлована СНИП - VISTAGRUP.RU

Расчет шпунтового ограждения котлована СНИП

Расчет шпунта и шпунтовых ограждений

Возведение шпунтового ограждения начинается с проектирования, на этом этапе производится оценка условий строительной площадки и возможность геотехнических рисков, составляется проект на проведение работ. На основе этого проекта выполняются многочисленные математические и аналитические расчеты шпунтов.

Поскольку установка шпунтового ограждения является достаточно серьезным строительным процессом, любые нарушения которого могут обернуться неприятными последствиями, то расчет должны производить профессиональные специалисты или компании, имеющие лицензии на такие работы. Следовательно в конце мы порекомендуем обратиться к таким специалистам.

Расчет шпунтового ограждения

Во время расчета шпунтового ограждения, определяются:

  • параметры требуемого сечения шпунта,
  • глубина его забивки
  • необходимость принятия дополнительных мер по укреплению.

В ходе сооружения шпунтового ограждения нагрузка давления грунта на шпунт одинакова с обеих сторон. В процессе выемки грунта это равновесие нарушается, потому что снижается сила давления грунта внутри котлована. Поэтому забивка шпунта в грунт начинается с расчета шпунтового ограждения, в котором учитываются действующие снаружи нагрузки и необходимые характеристики шпунтовой стенки. Чаще всего для этого пользуются методом, основанным на теории предельного равновесия грунтов.

Полезный для Вас материал :

  1. Характеристики шпунта Ларсена Л5
  2. Разновидности шпунта Ларсена

Методики расчета шпунтовых стенок

Для расчета шпунтов пользуются графоаналитическим методом упругой линии, известным также как метод Блюма — Ломейера, или формулой, в которой учтены такие параметры, как глубина котлована, размер вертикальных нагрузок от сооружения, предусмотренный проектом и показатели давления (активного и пассивного) грунта и воды.

При расчете необходимо обратить внимание на вид шпунтовых стенок, которые могут быть безанкерными или анкерными.

Это важный момент, потому что в первом случае точка оборота шпунта находится на дне котлована, а во втором – в месте установки анкерной растяжки.

Для расчета шпунтов берут за основу такие параметры глубины погружения:

  • для водозащитной подушки – от 1 м для любого грунта,
  • для плотных грунтов – от 1 м,
  • для глинистого, песчаного, илистого и суглинистого грунта – от 2 м.

Согласно стандарту СТП 136-99 расчет шпунтовых ограждений определяет параметры устойчивости положения и прочности материала их элементов на различных стадиях разработки котлована, параметры устойчивости днища котлована против выпучивания, минимальная глубина забивки шпунта, расчетное сопротивление элементов и другие показатели.

Формулы расчета по шпунтам

Для расчета устойчивости стены на опрокидывание

,

в которой Mz и Mu — соответствующие расчетные моменты удерживающих и опрокидывающихся нагрузок, m – коэффициент для вязких грунтов, Yn — коэффициент надежности.

Расчет прочности шпунтовой стены

,

где Мр – расчетный момент в сечении шпунтовой стены, Wcm – момент сопротивления шпунтовой стенки (берется из справочников для данного типа шпунта), Rу – расчетные параметры сопротивления материала обвязки, m – коэффициент условий работы.

Частые вопросы

— Это зависит от модели вибропогружателя,в среднем 30-40см.

— Если есть опыт, то импортный шпунт до 20 раз,отечественный до 13раз.

  1. Технология погружения шпунтов
  2. Методы погружения шпунтов

Использование компьютерных программ для расчёта

Для расчета шпунтового ограждения можно применять различные программные продукты, в частности большое распространение получила программа СпИн, имеющая дружественный пользовательский интерфейс. С ее помощью можно получить данные о ширине или диаметре шпунта из труб, шаге установки и необходимой глубине забивки, а также информацию о рекомендуемом типе стены (анкерная или безанкерная). На скриншоте продемонстрированы примеры окна программы для детального расчета шпунтовых ограждений.

Рассчитать шпунт Ларсена можно и в СКАДe, а также с помощью программного комплекса «ЛИРА».

Расчет шпунта

Наша строительная компания специализируется на продаже шпунтов и возведении шпунтовых ограждений разного назначения.

Рассчитайте массу шпунта для своего проекта

На странице прайса можно узнать стоимость шпунта.

Прочность и устойчивость стенки зависит от соответствия ее параметров характеристикам грунта и глубине котлована. На этапе проектирования мы выполняем расчет шпунта.

Задачи расчета шпунтового ограждения

При расчете шпунтового ограждения котлована определяются:

  • размеры и прочностные характеристики шпунта;
  • глубина погружения;
  • необходимые меры по дополнительному укреплению.

Сами шпунты подразделяются по материалу изготовления:

  • железобетон;
  • древесина;
  • металл;
  • полимеры и композитные шпунты.

Железобетонные и деревянные шпунты не предназначены для возведения временных ограждений. Деревянные – самый дешевый вариант, но их невозможно демонтировать без повреждений. Погружение и демонтаж бетонных – слишком энергоемкий и дорогостоящий процесс. И те, и другие используются однократно.

Пластиковые шпунты используются многократно, но проигрывают металлическим по прочности. Поэтому метталошпунты (профильные и трубчатые) мы рекомендуем нашим клиентам в первую очередь. Их достоинства:

  • оптимальное соотношение массы, габаритов и прочностных характеристик;
  • быстрый монтаж, легкий демонтаж;
  • возможность многократного использования и, как следствие, экономичность: хотя металлошпунты стоят дороже деревянных, в итоге стенка обходится дешевле (об этом ниже).

По всем вопросам звоните: 8 800 707-72-09

Расчет шпунтового ограждения котлована по СНиП

До начала подготовки котлована пласты грунта пребывают в состоянии равновесия. В процессе выемки грунта соотношение нагрузок меняется, образуется разреженная область. Под давлением стенки могу обрушиться. Ограждение используется, чтобы предотвратить их разрушение.

Чтобы определить необходимую несущую способность шпунтовой стенки и выполнить расчет шпунта Ларсена, нужно знать силу воздействия на нее со стороны смежных пластов.

Существует два метода: графоаналитический и формульный. Формула учитывает:

  • давление грунта, боковое и вертикальное;
  • активное и пассивное давление грунтовых вод;
  • проектную вертикальную нагрузку от здания;
  • глубину котлована.

Для расчета используются коэффициенты из СНиП (редакция 3.02.01.87):

  • коэффициент нагрузки активного давления воды (принимается 1,2);
  • пассивного (0,8);
  • коэффициент работы в грунте (зависит от типа грунта) и др.

В числе услуг, предоставляемых нашей компанией – первичные испытания грунтов и проектирование. Мы выполняем работы строго в соответствии с принятыми в РФ нормативами.

Примеры расчета шпунтового ограждения котлована

В соответствии с рекомендациями СНиП маячные шпунты погружают с шагом от двух до четырех метров. Минимум заглубления шпунта (ниже дна траншеи):

  • в текучих глинистых грунтах и тонкодисперсных песках – 2 метра;
  • в грунтах других типов – 1 метр.

Если среди слоев грунта на небольшой глубине есть водоупорный (плотный водонепроницаемый), шпунты погружают до него, т.к. он предотвращает проникновение воды через дно котлована.

Верхний срез шпунтовой стенки располагается в зависимости от уровня вод. В речном русле – выше рабочего уровня на 70 см минимум, учитывая подпор и высоту волн. Высота подпора при скорости потока 2 метра в секунду выводится по формуле V2/g (скорость и ускорение свободного падения).

Пример расчета шпунта из металла по устойчивости против опрокидывающей нагрузки:

Сечение шпунта соответствует наибольшему значению величины опрокидывающего момента. Глубина определяется опытным путем исходя из устойчивости против опрокидывающих сил.

Пример расчета металлического шпунта приведен для вычисления опрокидывающей нагрузки на уровне нижней границы шпунта.

Как рассчитать шпунтовое ограждение котлована по прочности:

Исходя их этого расчета, выбираются дополнительные меры по укреплению ограждения котлована.

Мы рекомендуем нашим клиентам использовать для ограждения металлические шпунты: это не только надежный и эффективный, но и самый экономичный вариант. Металлошпунт может использоваться до 20 раз.

Читайте также  Виды турникетов для проходной

Деревянные и ж/б сваи используются однократно. Первые мы вообще не рекомендуем (они портятся в грунте), вторые предпочтительны в качестве дополнительного усиления фундамента, т.е. стационарно. Для справки мы приведем данные, на основании которых выполняется расчет шпунтового ограждения котлована для деревянных шпунтов (сам расчет осуществляется аналогично описанному для металлошпунтов).

Деревянные шпунтовые сваи допустимо применять на проектных глубинах до 6 метров, если в грунте нет большого количества камней и других твердых включений (арматуры, остатков прежних фундаментов). Не используются на плотных глинах, галечных и гравелистых грунтах.

Толщина деревянной сваи выбирается исходя из расчета прочности (доска толщиной 8 см, брус – от 10 до 24). Соединение брусков – пазогребневое. Прямоугольный гребень обеспечивает большую плотность соединения, чем треугольный. Деревянные шпунты погружают секциями по две-три штуки, соединяют друг с другом наклонными скобами. Скобы загоняют в древесину заподлицо с поверхностью сваи.

По всем вопросам звоните: 8 800 707-72-09

Наши предложения

Мы предлагаем шпунты и возводим шпунтовые стенки в Москве и повсеместно по РФ. Рекомендуем воспользоваться полным комплексом услуг по устройству ограждения под ключ: это получается экономичнее, чем выполнение операций по отдельности.

В комплексе и по отдельности вы можете воспользоваться следующими услугами:

  • реализация шпунтов новых и б/у, сдача в аренду;
  • аренда оборудования;
  • транспортировка материала на объект;
  • первичная оценка условий, испытание грунтов и шпунтов;
  • расчет, проектирование, составление сметы;
  • погружение шпунтов;
  • для повышения эффективности работ – подмыв или лидерное бурение;
  • укрепление стенки;
  • демонтаж.
  • в наличии любое количество шпунтов разных моделей;
  • в наличии сваебойное и вспомогательное оборудование;
  • квалифицированные проектировщики и монтажники;
  • сертификат СРО, допуск к ответственным работам;
  • по требованию клиента – сертификаты на шпунты;
  • высокое качество, гарантия на работу;
  • низкие цены, ряд возможностей для экономии;
  • быстрые сроки независимо от уровня сложности ограждения.

Смотрите на видео, как устанавливается шпунт в нашей компании:

Чтобы оставить заявку, заполните форму на сайте или позвоните нам. По результатам выезда нашего сотрудника для ознакомления с объектом и его документацией мы составляем договор, где обозначены все виды работ, конечная стоимость и сроки.

Технология шпунтового ограждения котлованов: как это устроено?

Разработка котлована под фундамент — важный этап нулевого цикла работ в многоэтажном строительстве. В промышленных масштабах рытье котлованов производят при помощи экскаватора. Согласно положениям СНиП № 3.02.01 «Земляные сооружения», все котлованы глубиной более 2 м должны укрепляться шпунтовыми ограждениями, препятствующими их обрушению и затоплению грунтовыми водами.

Шпунт Ларсена Z-профиль

В данной статье представлена технология ограждения котлованов шпунтом. Вы узнаете, какие виды шпунта используются и как выполняется их монтаж. Также будет рассмотрены особенности проектирования шпунтовых ограждений и приведены примеры расчетов.

Когда и зачем необходимо ограждение котлованов шпунтом?

Потребность укрепления котлованов шпунтовыми ограждениями обуславливается требованиями техники безопасности и нормативами СНиП, согласно положениям которых укреплению шпунтовыми стенками подлежат следующие виды котлованов:

  • все котлованы глубиной более 1 м. в песчаной почве;
  • котлованы глубиной от 1.25 м в супесях;
  • котлованы глубиной от 1.5 м в глинистом грунте и суглинке;
  • котлованы глубиной от 2 м. в грунтах высокой плотности.

Функциональное назначение шпунтового ограждения — защита стенок котлована от обрушения, которое может произойти при проведении на строительной площадке работ по забивке свай (на свайных фундаментах стоит свыше 80% многоэтажных зданий).

Технология шпунтового ограждения также может рассматриваться в качестве альтернативы водопонижающим работам. Используемый для монтажа ограждения шпунт имеет пазовые замки, посредством которых отдельные шпунтины соединяются в герметичную, не пропускающую воду стенку, что сводит к минимуму риск затопления котлована грунтовыми водами.

Виды шпунта для ограждения котлованов

В современной строительной практике для ограждения котлованов применяется два вида шпунтового металлопроката — шпунт Ларсена и трубопшунт. Деревянный и железобетонный шпунт практически не используется ввиду финансовой нецелесообразности.

Шпунт Ларсена представляет собой корытообразный профиль, длина которого может доходить до 35 метров, а ширина до 80 см. Существует несколько модификаций шпунта Ларсена, отличающихся в плане габаритных характеристик:

  • шпунт Л4;
  • шпунт Л5;
  • шпунт Л5-УМ;
  • шпунт Ларсена «Омега»;
  • шпунт Л5.

Чаще всего используется шпунт Л5, изготовленный из сталей марок СТ3КП либо 16 ХГ. Ширина профиля Л5 составляет 42 см, вес 1 п.м. — 100 кг, вес 1 м 2 — 217 кг. Нормативная прочность шпунтового ограждения из профиля Л5 составляет 800 кНм/м.

Шпунтовое ограждения из профиля Ларсена

Ограждения из шпунтовых труб применяются в условиях нестабильных, склонных к горизонтальным сдвигам грунтов, в которых стенки из корытообразного профиля не имеют требуемой устойчивости. За счет большего сечения труб, которое дает увеличенную площадь защемления шпунта грунтовыми массами, момент сопротивления и прочность стенки из труб значительно выше.

Диаметр шпунтовых труб варьируется в пределах 530-1420 мм. Трубы, используемые для ограждения котлованов, имеют унифицированную в соответствии с нормативами СНиП маркировку типа Т1420×12, в которой:

  • Т — трубчатый шпунт;
  • 1420 — диаметр (мм);
  • 2 — толщина стенки (мм).

Как и шпунт Ларсена, трубошпунт имеет пазовые замки, расположенные на боковых контурах труб, посредством которых конструкции соединяются в сплошную стенку. При монтаже ограждений дополнительно используются стальные поворотные элементы, посредством которых стенке придается требуемая пространственная конфигурация.

Широкое распространение в строительной практике стального шпунта обуславливается возможностью его повторного использования, которому не подлежат железобетонные и деревянные конструкции. Строительная организация получает возможность сделать временное шпунтовое ограждение и по завершению фундаментных работ демонтировать шпунт и реализовать его на вторичном рынке, возместив тем самым часть финансовых затрат. Согласно нормам СНиП, оборачиваемость шпунтовых труб и шпунта Ларсена может доходить до 20 циклов.

Расчет шпунтового ограждения

Расчет шпунтовых ограждений выполняется профильными специалистами в соответствии с требованиями СНиП № 2.09.03 «Проектирование подпорных стен». Целью расчетов ограждения является:

  • определения требуемого типоразмера шпунта;
  • определение глубины погружения шпунта исходя из соответствия расчетной устойчивости и сопротивлению стенки нормативным данным;
  • проектирование дополнительных мер по укреплению шпунтовой стенки.

Расчет сопротивление шпунтовой стенки к опрокидыванию выполняется по формуле: , в которой:

  • Оu — нормативное сопротивление;
  • Oz — сила защемления шпунта в грунте;
  • К — коэфф. условий работы шпунта (зависит от типа грунта);
  • Cn — коэфф. запаса надежности (1.2).

Расчет прочности шпунтового ограждения ведется по формуле: , где:

  • Lk — величина нагрузки на м2 ограждения;
  • Pck — расчетное сопротивление стенки;
  • Du — момент сопротивления стенки;
  • К — коэфф. работы шпунта в грунте.

Расчет глубины погружения шпунта осуществляется по формуле: T = t0 + ∆t, в которой ∆t = :

  • Fn — эпюра распределения нагрузок по шпунтовой стенке;
  • qtO — момент максимальной нагрузки на ограждение, исходящей от давления почвы;
  • d — коэфф. пассивного давления почвы на стенку (l — активное воздействие).

На погружение шпунта в каждом конкретном случае составляется технологическая карта, в которой указываются сведения и инструкции по реализации работ для персонала, выполняющего шпунтовое ограждение.

Читайте также  Датчик движения описание работы

Технологическая карта создается на основе ТТК (типовой карты) №4-104-1 «Устройство металлических шпунтовых стенок» (обновленная версия ТТК выпущена в 21.05.2015 г). Технологическая карта на временное шпунтовое ограждение должна утверждаться главным инженером строительной компании подрядчика и лицом, ответственным за технику безопасности.

Вибропогружение трубчатого шпунта (видео)

Технология монтажа шпунтовых стенок

Устройство шпунтового ограждения выполняется с привлечением строительной спецтехники — копровых установок. Копр представляет собой самоходную машину на гусеничной либо колесной базе, которая укомплектована необходимым для погружения шпунта оборудованием.

Функциональная оснастка копра включает:

  • копровую мачту — стальная направляющая балка опалубки, на которой фиксируется погружающее оборудование и шпунтовая конструкция;
  • погружающий механизм — ударный молот либо вибпропогружатель;
  • лебедочные блоки — для понятия и установки шпунта в исходное положение.

Существует три метода монтажа шпунта: ударная забивка, вибропогружение и статическое вдавливание. В строительной практике наиболее распространен метод забивки — это наиболее эффективная и недорогая технология, однако действующие СНиП запрещают забивать шпунт в условиях плотной застройки, поскольку динамические нагрузки, вырабатываемые молотом в процессе забивки, могут стать причиной деформации и разрушений фундаментов близстоящих зданий.

Вибропогружение — метод, при реализации которого шпунт углубляется в землю под воздействием высокочастотных низкоамплитудных колебаний. Вибропогружатель вырабатывает колебания, которые передаются на зафиксированный в нем шпунт, далее вибрация переходит на контактирующие со шпунтиной пласты почвы, которые под воздействием колебаний разуплотняются, что приводит к углублению шпунта под своим весом и массой давящего на него вибопрогружателя.

Читайте также: вибропогружение свай: способы и технологические особенности.

Вибропогружение шпунта Ларсена

Устройство шпунтового ограждения котлована выполняется в соответствии с положениями СНиП 3-Б.6-62. Технология выполняется в следующей последовательности:

  1. На объект перебазируется копровая техника, доставляется и распределяется по расходным складам шпунт.
  2. Выполняется разметка шпунтового ограждения в соответствии с проектными данными.
  3. Размещенная на расходном складе шпунтина зацепляется лебедкой копра и подтягивается к точке погружения, производится строповка шпунта, его поднятие и установка в положение для забивки.
  4. Шпунт стыкуется с наголовником погружающего механизма, проверяется пространственное положение конструкции.
  5. В работу включается погружающий агрегат — молот либо вибопрогружатель, под воздействием которого шпунт углубляется в землю до проектной отметки.
  6. По завершению монтажа процесс повторяется. Замок следующей шпунтины стыкуется с пазами погруженной конструкции.

Погружение шпунта выполняется до тех пор, пока вокруг котлована не будет выполнено устройство замкнутого ограждения.

Расчет шпунта онлайн с примерами

Расчет шпунта онлайн с примерами расчетов аналитическими и численными методами представлен на нашем сайте. Расчет шпунта онлайн выполняется по схеме, предназначенной для определения предварительных параметров шпунта. Точное определение параметров шпунта требует проведения детальных геотехнических и конструктивных расчетов, которые также описаны в этой статье.

Область применения шпунтов

Шпунты крайне широко используются в строительстве при наличии сложных инженерно-геологических и гидрогеологических условий. Шпунты применяются в основном для:

  • устройства ограждений котлованов
  • строительства подпорных стен
  • гидротехнического строительства, например – в конструкциях типа «больверк».

Принцип работы шпунтов

Шпунты как правило работают как гибкие подпорные сооружения, это означает, что что они удерживают грунт, сопротивляясь сдвигу и опрокидыванию за счет:

  1. заделки в грунтовый массив
  2. конструкций крепления (распорок, анкеров).

Таким образом, шпунтовые сооружения работают или по консольной расчетной схеме, или по балочной расчетной схеме (в случае наличия распорок или анкеров).

Распорки и анкера следует применять в тех случаях, когда работа шпунта по консольной схеме не обеспечивает необходимой устойчивости, прочности, жесткости, деформативности. Как правило, при высоте удерживаемого перепада более 5м требуются конструкции крепления. Кроме того, следует понимать, что работа шпунта по консольной схеме требует наличия достаточно прочных грунтов, в которые можно заглубить шпунт.

Нормативная база для расчета шпунта

Расчет шпунта производится с учетом следующих основных нормативных документов:

Расчет шпунта

Расчет шпунта сводится в основном к определению его длины и марки, а также параметров анкерного или распорного крепления в необходимых случаях.

Как известно, гидротехническое строительство является наиболее сложным по совокупности факторов. По этой причине многие принципы расчета и проектирования берут начало и наиболее развиты именно в гидротехнике. Расчет шпунтов не является исключением, вопросы расчета шпунта хорошо описаны в гидротехнической литературе, например – в работе «Проектирование сооружений, обеспечивающих устойчивость грунтовых массивов: набережные, берегоукрепления, подпорные стены, защита от оползней и пр». / В.Э. Даревский, А.М. Романов.

Расчет шпунта включает следующие основные этапы:

  • расчет общей устойчивости шпунта;
  • расчет внутренних усилий в шпунте и конструкциях крепления;
  • расчет шпунта и конструкций крепления по прочности;
  • расчет шпунта и конструкций крепления по деформациям.

Во многих случаях шпунтовые сооружения устраивают не в чистом поле, а в условиях окружающей застройки. В этом случае в расчет шпунта необходимо включать геотехнический прогноз и геотехническое обоснование.

В некоторых случаях, когда шпунт и новое строительство изменяют естественные фильтрационные потоки, требуется выполнение расчета фильтрационной устойчивости основания.

Сбор нагрузок на шпунт подробно описан в указанных выше нормативных документах. Отметим лишь, что даже если заказчик не задал в техническом задании никаких нагрузок на бровке подпорного сооружения, все равно нужно учитывать в расчетах кратковременную нагрузку величиной 20 кПа в соответствии с пунктом 6.2.21 СП 381.1325800.2018.

При расчете шпунта важно учитывать следующее положение норм: «Расчетные значения горизонтальных перемещений гибких подпорных сооружений при расчете на основное сочетание нагрузок рекомендуется принимать не более 1/100 от удерживаемого перепада высот и не более 10 см. В случае превышения указанного значения в расчете следует учитывать возможность образования заколов в зоне призмы активного давления и снижение прочностных характеристик грунта по плоскости сдвига» — это пункт 6.1.7 СП 381.1325800.2018.

В простых случаях или на предпроектном этапе расчет шпунта может быть выполнен аналитическими методами, например – методом Блюма-Ломейера (способ «упругой линии»). Недостатком всех аналитических методов является необходимость значительного упрощения расчетной схемы, поэтому приходится использовать численные методы расчета.

Для расчета шпунта, чаще всего, используются следующие численные методы:

  1. метод снижения прочности, который позволяет рассчитывать общую и местную устойчивость системы, а также определять усилия на предельной стадии;
  2. упругопластический расчет методом конечных элементов, который позволяет выполнять расчеты по второй группе предельных состояний, а также определять усилия на допредельной стадии.

Аналитические методы расчета реализованы в программах Фундамент, GeoWall, GEO5, Wall-3. Применение этих методов не требует высокой квалификации, что является их основным преимуществом.

Численные методы расчета реализованы в программах PLAXIS, midas GTS NX, ZSoil, Rocscience. Применение численных методов требует высокой квалификации и соответствующего опыта, в противном случае – высока вероятность получения ошибочных проектных решений.

Важно заметить, что в численных расчетах шпунтов, помимо прочего, необходимо учитывать технологию погружения шпунта, т.к. от этого зависит зона его влияния и параметры напряженно-деформированного состояния.

Задание № 3. Расчет свободно стоящего металлического шпунтового крепления стен котлована

Исходные данные

Котлован глубиной Hк расположен на местности, не покрытой водой.

Читайте также  Высота порога входной двери СНИП

Высота грунтовой воды над уровнем дна котлована hw (табл. 3.1).Выше дна котлована залегают несвязные грунты, ниже дна – связные, являющиеся водоупором (табл.3.2). На поверхности действует распределенная нагрузка q (табл.3.1). Схема котлована и грунтовая колонка показаны на рис. 3.1.

Данные о глубине котлована, высоте воды и действующей нагрузке

Глубина котлована Нк , м

Высота воды hw, м

Варианты характеристик грунта

Физико-механические показатели грунта

, кН/м 3

, град

град

, кН/м 3

, град

,

Рис. 3.1. Схема котлована (а) и грунтовая колонка (б)

Требуется: определить сечение шпунта и глубину его забивки ниже дна котлована.

Методические указания

Для расчета шпунтового ограждения необходимо определить давление грунта с наружной и внутренней сторон ограждения.

Давление грунта, обусловленное его внутренним трением:

активное давление ;

пассивное давление .

Вертикальное давление на данном уровне рв определяется суммированием давлений от собственного веса вышележащих слоев грунта и давления воды

.

Коэффициенты активного и пассивного давлений грунта вычисляются по формулам

;

.

Для связных грунтов активное давление снижается на величину

,

а пассивное сопротивление грунта повышается на величину

.

В однородном связном грунте при Рас>Раφ ограждение в пределах ho не испытывает давление грунта.

Величина h=( Рас – Раφ)/(γI λа).

Наибольшее значение давления воды вычисляется как

,

где – удельный вес воды, 9,81 кН/м 3 ; hw – разность уровней воды вне и внутри ограждения.

При наличии в основании связного водонепроницаемого грунта расчет шпунта выполняют по двум расчетным схемам:

I схема – ниже кровли связного грунта с наружной стороны ограждения учитывается активное давление грунта и не учитывается давление воды. Давление воды на кровле водоупора принимают равным ( – высота воды над водоупором);

II схема – ниже кровли водоупора с наружной стороны ограждения учитывается давление воды в пределах глубины образования зазора hп = (0,5…0,6) h, активное давление грунта водоупора не учитывается.

После определения давлений строят их эпюры.

Минимальную глубину h забивки шпунта (считая от дна котлована) по условию обеспечения устойчивости стенки против опрокидывания определяют исходя из равенства

,

где Ма – момент всех активных (опрокидывающих) сил; Мп – момент пассивных (удерживающих) сил; m – коэффициент условий работы, m = 0,8.

Из двух значений h, установленных по обеим схемам, принимают наибольшее.

Полную глубину погружения шпунта принимают на 20 % больше минимальной h =1,2h.

Расчет шпунта на прочность производят на максимальный изгибающий момент в стенке Mmax в сечении с Qz=0.

Профиль стального шпунта, обеспечивающий прочность ограждения, подбирают по моменту сопротивления 1м стенки в плане (табл. П.8)

,

где Ry – расчетное сопротивление стали, Ry=205 мПа.

Исходные данные

Расчет коэффициентов активного и пассивного давлений грунта:

Рис. 3.2. Схема котлована и грунтовая колонка

;

;

;

.

Определение давления грунта на шпунтовую стенку:

активное давление:

на уровне поверхности грунта

(кПа);

на уровне поверхности грунтовой воды с учетом характеристик грунта I слоя в сухом состоянии

(кПа);

на уровне поверхности грунтовой воды с учетом характеристик грунта I слоя в водонасыщенном состоянии

(кПа);

на уровне дна котлована с учетом характеристик грунта I слоя

на уровне дна котлована с учетом характеристик грунта II слоя

;

составляющая за счет внутреннего трения

составляющая за счет сцепления

на глубине h ниже дна котлована

пассивное давление:

1) на уровне дна котлована

2) на глубине h ниже дна котлована

(кПа).

Определение давления воды на шпунтовую стенку:

на уровне дна котлована

на глубине hП ниже дна котлована примем hП =0,5h.

4. Построение эпюр давлений на шпунтовую стенку.

Определение глубины забивки шпунта ниже дна котлована.

Сумма моментов всех сил относительно точки поворота О:

, mо=0,8.

Полную глубину погружения шпунта определяем по схеме I, т.к. h(I) >h(II).

h / =1,2∙h=1,2∙4,78=5,74 м .

Определение положения опасного сечения в шпунтовой стенке.

Положение опасного сечения определяем по I схеме

+13,99z+0,5∙11,4zz–0,8∙39,76∙z–0,8∙0,5∙35,2z 2 =0,

8,38z 2 +17,818z–83,7375=0,

Расчет максимального изгибающего момента в шпунтовой стенке.

Ммах = –2,79∙2,27 3 –8,91∙2,27 2 +83,74∙2,27+107,97=219,513 кН.

Определение момента сопротивления 1м шпунтовой стенки.

.

По табл. П.8 принимаем шпунт зетовый ШД–5 с моментом сопротивления Wx=1256 см.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: