Крепление досками стенок котлованов и траншей расчет

Обновлено: 16.05.2024

Проекты разработки котлованов составляют в тех случаях, когда глубина котлована превышает 2 м и для его устройства требуется применение каких-либо защитных мероприятий — сложных ограждений, глубинного водоотлива и т.д. Проект разработки котлована должен включать в себя чертежи котлована (в том числе чертежи креплений стен, схемы расположения водопонизительных средств и т.д.) и указания о комплекте машин для выполнения всех работ, о расстановке землеройных машин и транспортных средств в забое, о способах производства работ и последовательности выполнения операций, о производительности землеройных машин, а также данные о потребности в основных материалах.

При проектировании котлованов и траншей, устраиваемых в непосредственной близости и ниже уровня заложения существующих сооружений, необходима разработка мероприятий против осадки и деформации этих сооружений. К этим мероприятиям относятся:

– забивка шпунтовой стенки, ограждающей основание существующего здания;
– закрепление грунтов основания силикатизацией или цементацией;
– заглубление подошвы существующего фундамента ниже дна проектируемого котлована путем подводки под него нового фундамента.

Выбор типа мероприятий зависит от геологических и гидрогеологических условий, величины заглубления и других местных условий и проводится на основе технико-экономического сравнения вариантов.

В зависимости от свойств грунта, глубины выработки и наличия подземных вод котлованы устраивают с откосными или вертикальными стенками. В маловлажных грунтах природного сложения допускается устройство котлованов и траншей с вертикальными стенками без креплений, если они оставляются открытыми на непродолжительный срок. При отсутствии вблизи будущего котлована или траншеи существующих фундаментов глубина выемки с вертикальным откосом (в зависимости от грунтов) не должна превышать следующих величин, м:

– в дресвяном, гравийном, песчаном грунтах и супесях пластичных 1;
– в супесях твердых, суглинках и глинах мягкопластичных 1,25;
– в суглинках и глинах тугопластичных 1,5;
– в суглинках и глинах полутвердых 2;
– в суглинках и глинах твердых 3.

При большей глубине выемки необходимо предусматривать крепление стенок котлована или разрабатывать выемку с откосными стенками.

При благоприятных условиях, исключающих возможность оползней, сдвига, неравномерных просадок, распыления грунтов, при однородности сложения грунтов и отсутствии подземных вод крутизна откосов котлованов и траншей, выполненных без креплений, должна быть не более величин, указанных в табл. 14.1.

При глубине котлована более 5 м крутизна откосов принимается по расчету.

При наличии подземных вод выше отметки дна котлована в проекте должны предусматриваться мероприятия по защите котлована от притока этих вод. К этим мероприятиям относятся:

– устройство открытого водоотлива;
– искусственное понижение уровня подземных под (глубинный водоотлив);
– устройство противофильтрационной завесы;
– замораживание грунтов;
– применение шпунтового ограждения.

Разработка грунта в котлованах и траншеях производится экскаваторами, скреперами, бульдозерами и другими землеройными механизмами, а также с применением средств гидромеханизации.

На рис. 20.1 приведены различные схемы крепления вертикальных стен котлована. При больших глубинах котлована (до 5 м) применяется консольная (безанкерная) шпунтовая стенка (рис. 20.1, а). Распорные крепления (рис. 20.1, б) применяются при ширине котлована до 15 м. В зависимости от глубины котлована они могут быть с одним ярусом распорок, с двумя и т.д. Анкерные крепления (рис. 20.1, г, д) представляют собой анкерные тяги, передающие усилия от крепи на анкерные сваи или плиты, и применяются для широких котлованов, а также в тех случаях, когда крепления распорного типа мешают возведению фундаментов. Подкосные крепления (рис. 20.1, а) используются при ограждении стен широких котлованов, когда невозможно применить распорный или анкерный тип крепления. Подкосы устанавливаются в один-два ряда по высоте.

Ограждение конструкций стен котлованов устраивается: из железобетонных забивных или буронабивных свай (рис. 20.2, а); из сплошной железобетонной стенки, выполняемой способом «стена в грунте» или способом «секущихся» скважин (рис. 20.2, б); из деревянного, железобетонного (рис. 20.2, в) или металлического (рис. 20.2, г) шпунта; из прокатных профилей (рис. 20.2, д).

а — консольная (безанкерная) шпунтовая стенка; б — распорное крапление; в — подносное крепление: г и д — анкерные крепления; 1 — существующие фундаменты; 2 — ограждающая конструкция стен котлована; 3 — распределительный (анкерный) пояс; 4 — распорки; 5 — выполненный участок днища сооружения; 6 — анкерная тяга; 7 — стяжная муфта; 8 — анкерная стенка; 9 — анкерная плита

Ограждения стен котлована, показанные на рис. 20.2, а, д, применяются при связных грунтах и отсутствии подземных вод, а ограждения, приведенные на рис. 20.2, б, в, г — при несвязных и водонасыщенных грунтах.

а — буронабивные сваи; б — железобетонная стенка из «секущихся» свай; в — железобетонный шпунт; г — металлический шпунт; д — прокатные профили: 1 — двутавр; 2 — забивка из досок: 3 — рейка

В табл. 20.1 указан сортамент стального шпунта, прокатываемого отечественными заводами.

Здравствуйте, мой вопрос наверное покажется глупым, но честно ни разу не сталкивалась.
Есть расценка Е01-01-009-01 - разработка грунта экскаватором, объем 714,4м3 и есть доработка грунта вручную с креплением объемом 30,8м3. Скажите пожалуйста. крепление откосов в ручной разработке учитывает крепление всей траншеи или нет?

veronika-2, подскажите еще пожалуйста, обязательно ли крепление или достаточно устройства откосов в траншее глубиной 3м. Я нашла что в суглинках без креплений и откосов на глубину до 1,25м а глубже либо крепление либо откосы. Моя начальница утверждает что крепление обязательно, но я уж перелопатила кучу ссылок не найду где это написано и есть ли вообще такое.

обоснование? лично я с этим не согласна. вообще все зависит от типа грунта, и эти моменты оговариваются отдельно в ПОС. варианты могут быть разные, иногда без креплений никуда. но говорить о том что крепление обязательно - я бы не стала, вполне хватает откосов, и даже если откосы мы в смету закладывает - строители прекрасно иногда обходятся без них, невзирая на глубину, требования ТБ и нормативы

всем для инфо. Откосы или крепление - это требования промбезопасности и д.б. оформлено через ПОС. Требования безопасности следующие:
Разрабатывать грунты без креплений с вертикальными стенками разрешается: а) в насыпных, песчаных грунтах на глубину не более 1 м; б) в супесчаных и суглинистых грунтах на глубину не более 1,25 м; в) в глинистых грунтах на глубину не более 1,5 м; г) в особо плотных грунтах, требующих для разработки применения ломов, кирок и клиньев, на глубину не более 2 м.
Если необходимо разрабатывать грунт на большую глубину, эту работу следует выполнять либо с откосами без креплений, либо с вертикальными стенками, закрепленными на всю высоту.
Если в песчаных, супесчаных и лессовых грунтах имеет место переувлажнение, их разрешается разрабатывать только с креплениями.

Морально устал - аморально отдохни!
"Больше пейте, меньше закусывайте. Это лучшее средство от самомнения и поверхностного атеизма". @В.Ерофеев

смотря каким материалом. Плитами ж/б, щебнем? вряд ли засев трав будет, (хотя смотря какой грунт наверное)

Вот тут Вы сейчас ерунду написали не в никнув в суть. Рассматриваются траншеи для прокладки подземных коммуникаций. А вы про то что Вцы написали это к канавам, откосам земляных сооружений (насыпи, выемки, откосы мостов, путепроводов и т.д.)

4eIIIupckuuKoT, это вы написали ерунду. Если траншея с откосами, то конечно нет никакого укремпления, это технологически невозможно. и политически нецелесообразно

Тоже думаю над похожим вопросом. по проекту роется прямоугольный котлован на глубину 1,65 м, по периметру стен забиваются на глубину 0,5 м двутавры, между двутаврами вставляются доски.

Расценка ФЕР01-02-067-05 "Крепление досками стенок котлованов и траншей шириной: более 3 м, глубиной до 3 м в грунтах устойчивых" не подходит, т к никаких механизмов для бурения ям/забивки двутавров нет, да и в ресурсах "Лесоматериалы круглые хвойных пород для строительства диаметром 14-24 см, длиной 3-6,5 м" даны с учётом оборачиваемости, и если я их заменю на двутавры, придётся думать, какую оборачиваемость для него взять.

Расценка ФЕР01-02-066-01 "Крепление инвентарными щитами стенок траншей шириной до 2 м в грунтах: неустойчивых и мокрых" почти подходит - в ресурсах есть "Отдельные конструктивные элементы зданий и сооружений с преобладанием: горячекатаных профилей, средняя масса сборочной единицы от 0,5 до 1 т" - по смыслу близко с двутавру, но вот оборачиваемость совсем маленькая - по проекту для раскрепления нужно 324 кг двутавра, а денег по смете получится за 2,6 кг Со щитами из досок ситуация чуть лучше - из необходимых 23 м2 оборачивается 5,2 м2.

Крепление котлованов металлическими сваями. Наиболее распространено временное крепление вертикальных стен котлована металлическими сваями (рис. 524).

Металлические сваи представляют собой двутавровые балки № 36—60, погружаемые вдоль котлована на расстоянии 0,9—1,2 м одна от другой. Профиль двутавровых балок зависит от ширины и глубины котлована и числа рядов распорок (расстрелов) между ними; наибольшее применение имеют двутавры № 40—55.

Ширину котлована принимают на 30—50 см больше ширины возводимого сооружения на случай отклонения свай при их забивке и для того, чтобы при выдергивании свай не повредить обделку тоннеля. При сборных обделках полное уширение котлована может доходить и до 2,2—2,4 м по условию устройства гидроизоляции.

Доски закладывают за полки двутавров по мере углубления котлована. Каждый последующий ряд досок подводят снизу, плотно прижигают к грунту при помощи клиньев, вгоняемых между доской и полками двутавров. Сваи распирают одним или двумя рядами расстрелов в зависимости от глубины котлована и интенсивности бокового давления. Для котлованов глубиной до 10 м, в которых может быть возведено подавляющее большинство сооружений мелко заложенной линии метрополитена, при благоприятных условиях может быть поставлен один ряд расстрелов. При глубине котлована 4—5 м возможно применение свай консольного типа.

В котлованах глубиной более 10 м ставят два ряда расстрелов. При этом нижний ряд съемных расстрелов устанавливают на высоте не менее 30 см от верха лотковой плиты, чтобы обеспечить возможность ее кладки или бетонирования; с этой же целью верхний ряд расстрелов устанавливают на высоте 50 см от верха перекрытия.

Расстрелы могут быть деревянные (из двух соединенных между собой бревен Ø 20—30 см) или металлические различных сечений: швеллерные состоящие из двух швеллеров №30 или 40 с накладками из листов через 0,8—1,2 м; трубчатые Ø 15—20 см или в редких случаях в виде сквозных ферм. Наибольшее применение имеют металлические расстрелы, употребляемые для котлованов шириной от 6 до 20 м.

В местах опирания расстрелов к сваям прикрепляют продольные пояса из швеллеров №24 или 26 для распределения усилий.

На одном или обоих концах расстрел имеет выдвижные части длиной 1,7 м из двух швеллеров, которые служат для раскрепления его на сваи посредством металлических клиньев и вкладышей.

Боковое давление грунта, воспринимаемое промежуточными сваями, передается на подкосы, имеющиеся по концам расстрелов (см. рис. 524).

Расстояние между расстрелами в продольном направлении составляет обычно от 3,6 до 4,5 м, но может быть увеличено до 6 и даже 10м при условии усиления продольных поясов.

Если ширина котлована превышает 20 м, можно применять дополнительные ряды свай и комбинированное крепление, состоящее из металлических и деревянных расстрелов (рис. 525).

При сооружении тоннелей в котлованах обычно применяют следующий порядок производства работ. По длине сооружаемого участка по обеим сторонам котлована проходят разведочные траншеи шириной 0,8 м и глубиной 1,2 м. Назначение этих разведочных траншей заключается в уточнении расположения подземных городских коммуникаций и облегчении забивки свай, так как сваи забивают в грунт из этих траншей.

Сваи погружают до необходимой глубины, превышающей глубину котлована на 3—5 м, вибраторами или молотами, установленными на копрах, передвигающихся вдоль котлована по специально уложенным путям. Погружение свай на глубину 12—14 м ведет бригада из 4—5 чел. Производительность такой бригады — от 8 до 12 свай в смену. Если расчетная длина свай превышает стандартную, их выполняют сварными из нескольких стандартных секций.

Котлован глубиной до 10 м разрабатывают в два захода (рис. 526). Первую заходку делают на глубину не более 4 м с разработкой в средней части котлована траншеи глубиной 2,5 м для пропуска экскаватора под расстрелами (рис. 527). Грунт первой заходки разрабатывают драглайном. Вторую заходку до полной глубины котлована разрабатывают экскаватором (прямая лопата) или грейфером.

Наиболее целесообразно применять для разработки котлована экскаваторы универсального типа, которые можно использовать как механические лопаты, драглайны и краны.

При наличии воды применяют искусственное водопонижение.

Крепление стен котлована ведут одновременно с разработкой грунта. За полки двутавров заводят доски и расклинивают их. После разработки котлована до отметки расстрелов верхнего ряда устанавливают продольную связь между сваями в виде поясов из швеллеров. Затем краном опускают расстрелы, устанавливаемые на каждую третью сваю.

Для разработки грунта второй заходки делают съезд для автомашин с уклоном до 0,01 (см. рис. 526), по которому опускают экскаваторы и автомашины. Вслед за разработкой котлована сооружают обделку с одновременным выполнением гидроизоляционных работ.

Обделки из монолитного бетона или железобетона сооружают в три приема: сначала делают лоток, затем стены и перекрытие. Бетон подают краном в ковшах по деревянным лоткам или металлическому шарнирному желобу; при этом используют инвентарную подвижную опалубку. Элементы сборных обделок укладывают козловым или стреловым краном.

После сооружения тоннеля ведут обратную засыпку котлована грунтом, выдаваемым из котлована на головных участках.

Зазор между тоннелями и креплением котлована засыпают песком слоями 30—50 см; каждый слой поливают водой и утрамбовывают. Сваи вытаскивают приспособенным для этой цели самоходным краном.

Заключительной работой является планировка строительной площадки, снос временных сооружений и асфальтирование поверхности.

Крепление котлованов стальным шпунтовым ограждением целесообразно при сооружении тоннелей в водонасыщенных и не отдающих воду породах, имеющих в основании водоупорный слой. Расположение крупных зданий на призме обрушения также вызывает необходимость применения шпунтового ограждения, как более надежного против осадок зданий. Необходимая жесткость крепи обеспечивается постановкой дополнительных расстрелов.

Наиболее удачной конструкцией являются шпунты корытообразного профиля Ларсен III, IV и V со следующими характеристиками:

Профиль	Ширина профиля, мм	Высота профиля, мм	Момент сопротивления, см 3
III	400	290	1600
IV	410	360	2200
V	420	344	2962

Порядок производства работ при сооружении тоннелей мелкого заложения с применением стального шпунта остается таким же, как и при креплении котлована сваями. После сооружения тоннеля стальные шпунты выдергивают.

Крепление котлованов способом замораживания применяют в сложных геологических и гидрогеологических условиях при глубоком расположении водоупорного слоя и при замкнутых котлованах значительной площади, крепление стен которых сваями или шпунтами и расстрелами было бы слишком сложным. Искусственное замораживание грунта по контуру таких котлованов создает стены не только водонепроницаемые, но и воспринимающие активное давление грунта.

В котловане, освобожденном от временной крепи, создаются благоприятные условия для механизации выемки грунта и укладки бетона или готовых конструкций.

Анкерное крепление применяют в случаях разработки котлованов значительных размеров при возведении в них подземных вестибюлей или для сооружения перегонных тоннелей и станций метрополитенов. Сущность этого способа состоит в том, что обычную свайную крепь 1 котлованов заанкеривают в грунт за линией естественного откоса. Необходимость в установке расстрелов (рис. 528, а) отпадает. Наиболее целесообразно применение нагнетаемых железобетонных анкеров, обеспечивающих надежную связь их с несвязным грунтовым массивом (песок, гравий).

Конструкция и технология изготовления применяемых анкеров отличаются большим разнообразием. В качестве примера приведен анкер (рис. 528, б) в виде стержня 2 из высокопрочной стали диаметром 26—32 мм с резьбой на обоих концах для крепления к буровой коронке 4 и элементу ограждения котлована. По мере извлечения обсадной трубы d = 40÷60 мм, под защитой которой выполнялось бурение скважины, в образующееся пространство 3 нагнетают цементное молоко (В:Ц 0,4—0,6) с добавками пол давлением 30—40 кгс/см 2 .

Усилие, воспринимаемое анкером длиной в 3—4 м, достигает 20—30 тс.

Остальную часть скважины заполняют цементным молоком под давлением 5 кгс/см 2 для образования защитной оболочки 5 вокруг стержня анкера. Эту часть анкера иногда защищают от коррозии полиэтиленовой трубкой. Через головную часть 6 анкера усилие передается на ограждение котлована.

Волков В.П., Наумов С.Н., Пирожкова А.Н., Храпов В.Г. Тоннели и метрополитены

20.2.1. Расчет тонких (гибких) свободно стоящих стенок

Безанкерная тонкая подпорная стенка представляет собой в расчетном отношении статически определимую балку, имеющую опору в основании и находящуюся в статическом равновесии вследствие уравновешенного активного и пассивного давлений грунта. Задача расчета состоит в определении глубины забивки и толщины стенки.

Расчет безанкерных стенок ведется по методу Блюма-Ломейера (способ «упругой линии»), который дает результаты, вполне отвечающие натурным данным. Так как эпюра распора и эпюра отпора обычно имеют сложные очертания в связи с неоднородностью грунта, то целесообразнее вести расчет графоаналитическим способом.

Коэффициент пассивного давления грунта λ_p принимается по табл. 20.2 или вычисляется по формулам гл. 7.

ТАБЛИЦА 20.2. КОЭФФИЦИЕНТЫ АКТИВНОГО И ПАССИВНОГО ДАВЛЕНИЯ ГРУНТА

φ 0 _I	λ_a	λ_p	φ 0 _I	λ_a	λ_p
10	0,70	1,42	28	0,36	2,77
11	0,68	1,47	29	0,35	2,88
12	0,66	1,52	30	0,33	3,00
13	0,63	1,57	31	0,32	3,12
14	0,61	1,64	32	0,31	3,25
15	0,59	1,69	33	0,30	3,39
16	0,57	1,76	34	0,28	3,54
17	0,55	1,82	35	0,27	3,69
18	0,53	1,89	36	0,26	3,85
19	0,51	1,96	37	0,25	4,02
20	0,49	2,04	38	0,24	4,20
21	0,47	2,12	39	0,23	4,39
22	0,46	2,20	40	0,22	4,60
23	0,44	2,28	41	0,21	4,82
24	0,42	2,37	42	0,20	5,04
25	0,41	2,46	43	0,19	5,29
26	0,39	2,56	44	0,18	5,55
27	0,38	2,66	45	0,17	5,83

Первым этапом расчета является построение эпюр активного и пассивного давления грунта. Поскольку требуемая глубина забивки стенки первоначально неизвестна, эпюры строят до уровня, заведомо превосходящего ее. Далее ординаты эпюр σ_p и σ_a взаимно вычитаются и результирующую эпюру, как обычно при графоаналитических расчетах, делят на полоски (рис. 20.3, б), которые заменяют сосредоточенными силами, равными площадям полосок (рис. 20.3, в). По этим силам строят силовой (рис. 20.3, г) и веревочный (рис. 20.3, д) многоугольники. Полюс O силового многоугольника удобно принимать на одной вертикали с началом первой силы, полюсное расстояние Н не следует выбирать чрезмерно большим, так как при этом уменьшается кривизна веревочного многоугольника и в результате снижается точность расчета. Направление замыкающей веревочного многоугольника определяется первым его лучом, продленным до пересечения с последним лучом (см. пунктир на рис. 20.3, д). Полученная фигура представляет собой в определенном масштабе эпюру изгибающих моментов в стенке. Значения моментов равны произведению полюсного расстояния в масштабе сил на соответствующие ординаты замкнутого веревочного многоугольника в масштабе длин:

(20.1)

В соответствии с принятой расчетной схемой точка приложения сил Е'_p и, следовательно, нижняя граница действующей эпюры пассивного давления грунта слева находятся в месте пересечения веревочного многоугольника с замыкающей на расстоянии t от поверхности грунта перед стенкой. Полная минимально необходимая глубина забивки стенки в грунте

(20.2)

где Δt — длина участка стенки, необходимая для реализации обратного отпора:

(20.3)

здесь — вертикальная нагрузка на уровне приложения силы E'_p (где h_i — мощность слоя грунта с удельным весом γ_i ).

При практических расчетах с достаточной точностью можно принимать t = 1,1t₀ .

Проверка общей устойчивости безанкерных стенок выполняется по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения, изложенному в гл. 14.

Незаанкеренные тонкие стенки обладают довольно значительной податливостью, вследствие чего в ряде случаев возникает необходимость в определении смещения их верха, которое можно представить как сумму трех слагаемых (рис. 20.4) [1]:

(20.4)

где Δ₁ — прогиб стенки на участке свободной высоты длиной L , рассматриваемом как консольная балка; Δ₂ — смещение сечения стенки, удаленного от поверхности грунта на расстояние L ; Δ₃ — смещение, образующееся вследствие поворота этого сечения.

Рассматривая заглубленный участок стенки как жесткую балку, можно, используя рушения Н.К. Снитко, получить:

(20.5)

где М и Q — соответственно изгибающий момент и перерезывающая сила в сечении стенки, удаленном на глубину L от поверхности грунта; k_s — коэффициент постели грунта основания на уровне низа стенки (значение коэффициента постели изменяется по глубине).

Прогиб Δ₁ , при известной жесткости стенки EI легко вычисляется по табличным формулам сопротивления материалов. При трапецеидальной эпюре нагрузки на участке стенки в пределах ее свободной высоты с верхней ординатой σ_a1 и нижней σ_a2 имеем:

(20.6)

Пример 20.1. Требуется определить необходимую глубину забивки стенки в дно котлована (до отметки 6,20 м) и изгибающий момент в стенке. Глубина котлована (свободная высота стенки) 4 м. На поверхности грунта действует временная равномерно распределенная нагрузка q = 5 кН/м 2 . Физические характеристики грунтов приведены на рис 20.3, а. Коэффициенты надежности по нагрузке для активного давления грунта, и для временной нагрузки γ_f = 1,2, для пассивного давления грунта γ_f = 0,8.

Решение. Вычисляем ординаты эпюры нагрузок и элементарные силы Q и сводим полученные значения в табл. 20.3 и 20.4. Выполняем графоаналитический расчет (рис. 20.3, б—д) и получаем следующие значения: t₀ = 4 м; у_max = 3,8 м; Н = 50 кH; E'_p = 165 кН.

По формуле (20.3) находим:

м.

Полную необходимую глубину забивки стенки определяем по формуле (20.2):

t = 4 + 0,2 = 4,2 м.

Расчетный изгибающий момент в стенке вычисляем по выражению (20.1):

М_max = 50 · 3,8 = 190 кН·м.

Рис. 20.3. К расчету свободно стоящей гибкой стенки (эпюра пассивного давления вычерчена слева в уменьшенном в 4 раза масштабе)

I — при γ_I1 = 18 кН/м 3 , λ_a1 = 0,27, φ_I1 = 35°; II — при γ_I2 = 16 кН/м 3 , λ_a2 = 0,33, φ_I2 = 30°; III — при γ_I3 = 11 кН/м 3 , λ_a3 = 0,22, φ_I3 = 40°

ТАБЛИЦА 20.3. РАСЧЕТ ОРДИНАТ ЭПЮРЫ НАГРУЗОК (см. рис. 20.3)

Отметка, м	σ_q = q + Σγ_Iiy_i , кПа	λ_a	σ_a = σ'_a = σ_qγ_fλ_a , кПа	σ_p = Σγ_Iiy_i , кПа	γ_fλ_p	σ'_p = σ_pγ_fγ_p , кПа	σ_a – σ'_p , кПа
+2,00	5	0,324	1,6	—	—	—	1,6
+1,00	5 + 4 · 18 = 23	0,324	7,5	—	—	—	7,5
0,00	23 + 1 · 18 = 41	0,324 0,396	13,3 16,2	—	—	—	13,3 16,2
–1,00	41 + 1 · 16 = 56	0,396	22,2	—	—	—	22,2
–2,00	56 + 1 · 16 = 72	0,396 0,264	28,5 19	—	—	—	28,5 19
–3,00	72 + 1 · 11 = 83	0,264	21,9	1 · 11 = 11	3,68	40,5	–18,6
–4,00	83 + 1 · 11 = 94,9	0,264	24,8	22	3,68	81	–56,2
–5,00	94 + 1 · 11=105	0,264	27,7	33	3,68	121,5	–93,8
–6,00	105 + 1 · 11 = 116	0,264	30,6	44	3,68	162	–131,4

Примечание. Над чертой даны значения ординат, находящихся выше отмотки, под чертой — ниже отметки.

ТАБЛИЦА 20.4. ЗНАЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ СИЛ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ НАГРУЗОК (см. рис. 20.3)

Номер силы	Расчет	Q , кН
1 2 3 4 5 6 7 8 9	0,5 (1,6 + 7,5) 1 0,5 (7,5 + 13,3) 1 0,5 (16,2 + 22,8)1 0,5 (22,8 + 28,5) 1 0,5 · 19 · 0,505 0,5 · 18,6 · 0,495 0, 5 (18,8 + 56,2) 1 0,5 (56,2 + 93,8) 1 0,5(93,8 + 131,4) 1	4,55 10,4 19,5 25,65 4,8 4,6 37,4 75 112,6

Приведенные выше материалы по расчету тонких свободно стоящих стенок (по Блюму—Ломейеру) основаны на пренебрежении трением между стенкой и грунтом, что является до настоящего времени общепринятым и обеспечивает необходимую глубину забивки стенки.

Технический портал, посвященный Сопромату и истории его создания

Устойчивость вертикального откоса

Существует простая приближённая формула для определения высоты откоса, способного стоять вертикально без всякой поддержки:

где: φ — угол внутреннего трения;

с – сцепление грунта;

ρ – объёмная масса грунта (плотность).

Очевидно, что эту формулу можно использовать и для определения величины глубины траншеи, до которой вертикальные её стенки не нуждаются в укреплении:

Очевидно также, что в грунтах, не обладающих сцеплением, при с=0 (это рыхлые пески), траншеи без укрепления вертикальных стенок невозможны.Тогда стенки следует укреплять.

Определение бокового давления на стенки траншеи

Теоретическая эпюра активного бокового давления грунта на крепление траншеи показана эпюрой I.

Опытным строителям давно известно, что крепление стенок траншей на середине глубины должно быть мощнее, чем внизу. Так, по результатам измерений фактических давлений грунта, например, при строительстве Берлинского метрополитена, действительная эпюра бокового давления имеет вид кривой II.

Для практических расчётов рекомендуется использовать несколько упрощённую, схематизированную эпюру III в виде трапеции с центром тяжести в середине глубины траншеи и равновеликой экспериментальной эпюре. В соответствии с этой эпюрой, в середине глубины на укрепление стенки траншеи действует равнодействующая сила, равная площади трапеции. Она равна :

Именно на эту нагрузку и следует рассчитывать крепление траншей.

Пример расчета крепления стенок траншей, состоящего из стоек и закладных досок

Расчёту подвергаются вертикальные стойки и горизонтальные вставные доски стенок.

Сначала следует «собрать» нагрузку на одну стойку. Если расстояние между ними «ℓ», то на каждую стойку будет действовать нагрузка, равная 1,12·Е а ·ℓ и приложенная в середине глубины траншеи. Расчётная схема стойки представляет собой балку на двух опорах под действием силы в середине пролета:

На рисунке показана эпюра изгибающих моментов. Наибольшее значение:

Для стойки круглого сечения, имеющей диаметр «d», момент сопротивления сечения:

Из условия прочности:

можно либо подобрать необходимый диаметр брёвен при заданном шаге стоек «ℓ», либо, наоборот, найти требуемый шаг стоек при заданном сечении стоек «d».

Что касается закладных досок, то они работают тоже по схеме балки на двух опорах, имеющей пролёт «ℓ». Наиболее нагруженной оказывается средняя доска. Её расчётная схема будет:

Интенсивность распределённой нагрузки q=1,12·Е а , если считать, что вся нагрузка воспринимается одной средней доской.

Тогда в условии прочности:

Из этого условия при фиксированном шаге стоек «ℓ» придётся подобрать толщину доски «t» заданной ширины «b»:

Очевидно, что такой расчёт содержит большую погрешность в сторону излишнего запаса прочности.

Возможен и более «строгий» расчёт. В этом случае на среднюю доску следует передать нагрузку интенсивностью:

Читайте также: