Порядок розрахунку кріплень

Розрахунок кріплень зводиться до визначення розмірів його елементів - дощок обшивки, стійок, розпірок. Основним діючим на кріплення навантаженням є повний активний тиск ґрунту (рис. 6.10), величина якого на 1 м ширини стінки визначається по формулі:

(6.1)

де: H - глибина траншеї, м.;

- об’ємна маса ґрунту, кг/м³;

- кут природного укосу, град;

c - сила щеплення.

У

Рис. 6.10. Визначення активного тиску ґрунту

піщаних та граввійих ґрунтах сили щеплення незначні, тому їх в розрахунки не включають, а повний активний тиск визначають по формулі: (6.2)

Визначивши тиск ґрунту, пере­ходять до розрахунку розмірів елементів кріплення.

1. Обшивка

Обшивка виготовляється з дощок товщиною 20...50 мм (визначається розрахунком) з деревини будь-якої породи не нижче 3-го сорту.

Дошки обшивки сприймають тиск ґрунту. Оскільки тиск ґрунту збільшується з глибиною, то за розрахунковий приймається максимальний тиск на глибині Н.

Інтенсивність тиску ґрунту на глибині Н визначається по формулі:

(6.3)

а) б)

Рис. 6.11. Розрахункова схема

а) для дошок довжиною понад 3 м; б) для дошок до 3 м

Дошки товщиною понад 3 м розраховують як нерозрізні балки з рівномірно розподіленим навантаженням (рис. 6.11 а).

Якщо довжина дощок менше 3 м, то розрахунок ведеться як для балки на двох опорах (рис.6.11 б).

При розрахунку кріплень в умовах будівництва можливі два варіанти:

І. Приймаючи певну відстань між стійками (як правило, не більше 1,5 м), визначають товщину дощок t, задаючись їх шириною b.

ІІ. При відомих розмірах дощок (товщина і ширина) визначають відстань між стійками

Варіант І.

1. Визначаємо максимальний згинаючий момент за формулою:

(6.4)

де: q - навантаження на 1 м дошки, кг/м;

l - довжина дошки, м.

- інтенсивність тиску грунту на глибині Н, кг/м²;

b – ширина дошки, м.

2. Визначаємо момент опору за формулою:

(6.5)

де: R_згин - розрахунковий опір деревини при згинанні, МПа.

Таблиця 6.3

Розрахункові опори деревини при згинанні

Порода деревини	Розрахунковий опір деревини при згинанні, МПа
Ялина	=15
Дуб, ясен, клен	1,3×
Акація	1,5×
Береза , бук	1,1×
Осика, вільха	0,8×

3. Задаємося відстанню між стійками (не більше 1,5 м).

4. Визначаємо товщину дощок за формулою:

, м (6.6)

Варіант ІІ.

1. При відомих розмірах дощок визначаємо навантаження на 1 м дошки за формулою:

(6.7)

2. Знаходимо відстань між стійками за формулою:

,м (6.8)

де: b - ширина дошки (0,15…0,25) м.;

t - товщина дошки, (0,04…0,05) м.

Стійки

1. Тиск, що передається на стійку від ґрунту Q, визначається по формулі (6.1) або (6.2)

2. Приймаємо, що стійка опирається на розпори по її кінцях. Тоді розрахунок стійки проводимо як балки на двох опорах.

Визначаємо максимальний згинаючий момент за формулою:

(6.9)

3. Визначаємо момент опору за формулою:

(6.10)

4. Знаходимо діаметр стійки за формулою:

, м (6.11)

Розпірки

Розпірки виготовляються із круглої деревини діаметром 12…18 см не нижче 2-го сорту. Кількість розпірок повинна бути не менше 2 між кожною парою стійок.

1. Визначаємо тиск ґрунту на розпірку за формулою:

(6.12)

де: Q - повний тиск ґрунту, що визначається по формулі (6.1) або (6.2)

l₀- розрахункова довжина розпірки, м

B – ширина траншеї, м.;

D – діаметр стійки, м.

2. Знаходимо максимальне стискаюче зусилля на розпірку за формулою:

(6.13)

3. Знаходимо площу поперечного перерізу розпірки:

(6.14)

де: R_ст - розрахунковий опір стисненню, МПа

(Для ялини R_ст =15 МПа, для інших порід деревини визначається множенням R_ст для ялини на відповідні коефіцієнти).

4. Визначаємо діаметр розпірки за формулою:

(6.15)

5. Розпірку необхідно перевірити на стійкість:

(6.16)

де: - коефіцієнт поздовжнього згину;

F- площа поперечного перерізу розпірки, м².

6. Знаходимо момент інерції розпірки за формулою:

, м⁴ (6.17)

6. Визначаємо радіус інерції поперечного перерізу розпірки за формулою:

, м (6.18)

8. Знаходимо гнучкість розпірки:

(6.19)

де: l_o - розрахункова довжина розпірки, м.

9. Знаходимо коефіцієнт поздовжнього згину:

при
при

8. Перевіряємо стійкість розпірки (згідно формули (6.16).

Таблиця 6.4

Властивості основних типів грунтів

№ п/п	Назва ґрунту	Об’ємна маса ґрунту, кН/м3	Кут природнього укосу, град.
			сухий ґрунт	вологий ґрунт
1	Пісок крупний	15	30	32
2	Пісок дрібний	15	25	30
3	Супісок	16	35	40
4	Гравій	17	40	40
5	Суглинок легкий	17	40	30
6	Суглинок	19	45	35
7	Глина	19	45	35