9.3. Расчет заглубленных якорей

Якоря такого типа представляют собой заглубленные анкеры в виде бревен, стальных труб или бетонных плит прямоугольного сечения с выводом на поверхность каната или тяги, изготовленной из профильной стали. В зависимости от величины воспринимаемого усилия якоря выполняются двух типов: для нагрузок до 200 кН используются якоря облегченного типа, когда анкеры укладываются непосредственно в котлован (рис.11); для нагрузок свыше 200 кН – усиленные якоря с укреплением стенки котлована щитом из бревен (рис. 13).

При расчете заглубленных якорей определяют:

• устойчивость якоря от вырывания при действии вертикальных сил;

• давление на грунт от горизонтальных сил;

• сечение элементов якоря.

Расчет облегченного заглубленного якоря с анкерами из бревен или стальных труб (см. Рис.11) выполняется в следующем порядке:

Рис. 11. Расчетная схема заглубленного облегченного якоря

1. Проверяют устойчивость якоря при действии вертикальных сил:

G_г+Т>К_уN,

где G_г– масса грунта котлована; Т – сила трения анкера о стенку котлована, кН; К_у– коэффициент устойчивости якоря (К_у=3); N – вертикальная составляющая усилия в тяге якоря, кН. Эти величины могут быть найдены по приведенным ниже формулам:

G_г= _г ,

где а и b – размеры котлована, м; H – глубина заложения анкера, м; l – длина анкера, м; ρ_г – плотность грунта, кг/м³.

Т=f·P=f·S сos α ,

где f – коэффициент трения анкера о грунт (для дерева f 0,5; для стали f 0,45); S – усилие в тяге якоря с учетом коэффициентов перегрузки и динамичности; α – угол наклона тяги якоря к горизонту.

N=S·sin α.

2. Определяют удельное давление на грунт от действия горизонтальных сил, МПа:

σ _{= ,}

где d – диаметр анкера, м; l – длина анкера, м; η – коэффициент уменьшения допускаемого давления, учитывающий неравномерность смятия грунта (принимается равным 0,25); n – количество бревен или труб.

Для устойчивости якоря необходимо выполнение условия

σ <[σ]_г ,

где [σ]_г – допускаемое удельное давление на грунт, МПа.

3. На прочность анкер рассчитывают для двух случаев: для якоря с одной и с двумя тягами (рис. 12).

В якорях с бетонными анкерами расчет анкера на прочность не выполняется.

а б

Рис. 12. Схема расчета закладного анкера с одной (а) и с двумя (б) тягами

9.3.1. Якорь с одной тягой

1. Определяют максимальный изгибающий момент в анкере:

М=

где q – равномерно распределенная нагрузка на анкер, q= .

2. Находят требуемый момент сопротивления сечения анкера:

W_тр=

где m – коэффициент условия работы (см. прил. 4); R – расчетное сопротивление анкера, работающего на изгиб (для бревен R=13 МПа, для стальных труб R определяется по прил. 3).

3. Сечение анкера из стальных труб подбирают по прил. 7, чтобы суммарный момент сопротивления сечения W_х был не менее W_тр. Для анкера из бревен их диаметр определяют по формуле

d = ,

где n – количество бревен (величиной n задаются).