2. . Расчет берегового колодца на опрокидывание, сдвиг, всплытие

Расчет устойчивости на опрокидывание

На береговой водоприемник действуют силы, которые стремятся вывести его из равновесия.

При максимальном уровне воды на колодец действует выталкивающая сила воды равная объему вытесненной воды.

При самом низком уровне волы действует сила давления грунта со стороны берега, которая стремится опрокинуть колодец или сдвинуть его на более глубокое место. Устойчивость будет обеспечена, если момент удерживающих сил будет больше момента сил опрокидывающих сооружение (рис.5.19).

Рис. 5.19 Схема действия сил на колодец

М_УД/М_ОПР = k₁ ≥ 1.5 (49)

где М_УД – удерживающий момент против опрокидывания, определяется по формуле:

М_УД = G  L_УД, Нм, (50)

где G – вес стенки, определяется как mg, Н;

L_УД – плечо силы, м;

М_ОПР – опрокидывающий момент, определяется по формуле:

М_ОПР = 1/3  (Н_iЕ_i) (51)

где Н_i – высота слоя грунта с одним удельным весом, м;

Е_i – сила давления слоя грунта, Н, определяется по формуле:

Е = 1/2   H²  b  tg² ( 45 - /2 ), Н ( 52 )

где  – объемный вес слоя грунта, т/м³;

b – ширина сооружения по урезу воды ( по длине реки ), м;

 – угол внутреннего трения, примерно равен углу естественного откоса;

k₁ – коэффициент устойчивости против опрокидывания, k₁  1,5.

Характеристика грунта

Таблица5. 8

Грунты	, т/м3	, 
Песок: сухой влажный мокрый	1,6 – 1,65 1,8 2	30 – 50 40 25
Глина: сухая мокрая	1,5 – 1,6 1,9	40 – 45 20 – 25
Гравий: сухой мокрый	1,8 – 1,85 1,95	35 – 40 25

Расчет устойчивости на сдвиг

Сила давления грунта на колодец кроме стремления опрокинуть, стремится сдвинуть сооружение.

Устойчивость на сдвиг определяется в зависимости от веса сооружения и силы трения.

Е  fG, Н, (53)

где f – коэффициент трения кладки по грунту, принимается:

В данную формулу вводится коэффициент запаса против сдвига k₂, равный для приблизительных расчетов 1,5. И выражая коэффициент трения получим:

f  k₂E/G (54 )

При условии сохранения неравенства сдвиг не произойдет. Коэффициенты трения кладки приведены ниже:

0,25 – для глинистых известняков и сланцев;

0,3 – для суглинков и супесей;

0,4 – для песков;

0,5 – для оснований на вертикальных сваях;

0,6 – для скалистых грунтов.

В тех случаях, когда сооружение погружено в воду проверка устойчивости его на опрокидывание и на сдвиг производится с учетом уменьшения веса сооружения на вес объема воды вытесненного сооружением.

Расчет устойчивости на всплывание

Чтобы предупредить всплытие колодца необходимо, чтобы вес сооружения был больше объема вытесненной воды.

k₃=G/W ≥ 1,5, ( 55 )

где W – взвешивающее давление воды, т, равное объему воды вытесненному сооружением, при ВГВ;

Если неравенство не выполняется, то по всему периметру сооружения устраиваются сваи.