2.2.3. Расчет опускных колодцев
Расчет фундамента построенного методом опускного колодца выполняется в два этапа:
–расчет колодца на нагрузки, которые действуют в процессе строительства ;
–расчет колодца как фундаменту глубокого закладывания на эксплуатационные нагрузки.
Расчет колодца на строительные нагрузки
Нагрузки, которые действуют на колодец в строительный период, определяют толщину его стенок, класс бетона, пересечение арматуры. Они теряют свое значение после опускания колодца к проектной отметке и заполнению его тела бетоном.
а) Проверка возможности погружения колодца под действием собственного веса.
Выражается формулой
Q Грамма 1,15 Т (1)
где Q- вес колодца с учетом зважуючої действия воды
Т- суммарная сила трения по боковой поверхности колодца
Т = Уui fi hi (2)
где fi- расчетная интенсивность сил трения почвы по боковой поверхности;
hi- толщина і-го слоя почвы ;
ui- внешний периметр колодца в пределах і-го слоя почвы.
По условию возможности погружения колодца подбирается толщина стенок колодца.
б) Проверка колодца на всплытие.
Колодец опущен к проектной глубине, заключена тампонажна подушка, вода відкатина.
,
(3)
где
- коэффициент надежности;
=1,2;
Gкп – вес колодца с тампонажною подушкой; (расчетный вес);
Т- расчетная, суммарная (предельная) сила трения;
- объемный вес
воды;
- высота столба
воды от верха к дну (низу подушки);
А- площадь подошвы фундамента.
Для колодцев. что опускаются в тиксотропной рубашке, при невыполнении условия (3) следует предусматривать замену глинистого раствора цементным к откачиванию воды из колодца. В этом случае можно принять в расчет удельную силу трения в пределах площади рубашки, ровную 10-20 кПа.
в) Расчет стен колодца на разрыв.
При опускании колодца может создаться такое положение, когда в верхней его части силы трения окажутся намного более чем в нижней части. Такое положение возможно при залегании в верхнем уровне более плотных почв Колодец зависает за счет сил трения верхней части и стенки растягиваются под действием собственной массы нижней части колодца.
Стенки проверяют на растягивание в вертикальной плоскости по пересечению . расположенному на расстоянии 0,5-0, 65 высоты от низа колодца (рис.3).
Центральное растягивающее усилие
,
(4)
где QН- вес части колодца ниже данного пересечения;
АС- площадь стенок в горизонтальной плоскости.
За величиной ур подбирается пересечение вертикальной арматуры
Рис.3
г) Расчет стенок колодца на изгиб в горизонтальной плоскости.
Колодец опущен к проектной отметке. Внешне на него действует горизонтальное давление воды и почвы. Давление почвы подсчитывается как активное давление на подпорную стенку, которая увеличивается с глубиной по линейному закону.
(5)
где
-
объемный вес почвы с учетом взвешивания;
Ра- интенсивность давления почвы на глубине опускания колодца h.
При опускании без водоотлива учитывается давление воды изнутри в размере 50% от гидростатического (рис.4)
Рис.4
При наличии водоотлива
Pw
=
w
· hw
- интенсивность гидростатического
давления
hw - разница отметок горизонта (уровня) воды и низа колодца.
В нижней части колодца расчета поддается участок стены под консолью, которая имеет высоту (d) ровную толщине стены (d).
Условно считается, что на этот участок действует нагрузка и от консоли. Поэтому погонная равномерно распределенная нагрузка имеет интенсивность
q= Р(d+hк)
P=Pа=Pw.
В плане стены образуют замкнутые рамы которые рассчитываются на действие нагрузки q внешне методами строительной механики(рисю5).
Рис.5
По найденным усилиям и моментам проверяется достаточность толщина стенок и определяется пересечение горизонтальной арматуры .
Для последних участков колодец разбивают на зоны, в которых выделяют участок h-1м и рассчитывают интенсивность давления q берется по нижней грани зоны.
д) Расчет консоли.
Выполняется расчет прочности ножевой части колодца (консоли) на изгиб для двух случаев:
I-колодязь находится на проектной отметке, почва под ножом подобрана, консоль сгибается во внутрь ;
II- колодец находится на половине проектной глубины, консоль углублена в почву на глубину t=1м. Изгиб консоли во внешнюю сторону.
е) Расчет колодца на изгиб при снятии подкладок и опускании.
При снятии колодца из подкладок перед опусканием изготовленную секцию проверяют на изгиб под действием собственного веса, как балку с двумя консолями (рис.6), которые опираются на последних (фиксированы подкладки). Кроме того в процессе опускания может создаться такое положение, когда колодец будет работать как балка, оперта по концам, или как консоль вылетом, ровным половине длины пролета . Проверяется прочность стенок.
Рис.6