3. Расчет толщины стенки колодца

3.1 Проверка условий погружения

Для преодоления сил трения грунта об стенки колодца, возникающие при погружении, должно выполняться следующее неравенство:

,

где k_n – коэффициент погружения;

Q – вес оболочки опускного колодца, т;

В – вес воды, вытесненной стенами колодца, т;

Т – полная сила трения стен колодца об грунт.

Усредненное значение силы трения определяем из соотношения:

,

где f_n – удельная сила трения боковой поверхности колодца по слою грунта, тс/м²;

h_n – высота слоя грунта в зоне м.

Обозначим через

где H_k – полная высота колодца, м. H_k=h_низа+0,5;

H_k^’ – глубина погружения опускного колодца, м. H_k^’= h_низа –h_ПК ;

h_ПК =УГВ-0,5

_жб – объемный вес железобетона, т/м³, _жб = 2,5 т/м³;

_в – объемный вес воды, т/м³, _в = 1 т/м³.

Толщина оболочки опускного колодца:

Внешний радиус колодца:

R=r+b,

где b - толщина стены колодца, м.

r - внутренний радиус, м.

Вес оболочки опускного колодца:

Q = V_ЖБ = (R² - r²)H_К_ЖБ,

Вес воды, вытесненной стенами колодца:

В = (R² - r²)H_В_В,

Полная сила трения стен колодца об грунт:

Т = U(Н_к^’ - 1,5)f₀ = 2πR(Н_k^’ - 1,5)f₀,

3.2 Проверка условий всплытия

Так как колодец погружается в водонасыщенных грунтах, то необходимо выполнить проверку на всплытие колодца (после бетонирования днища) под действием гидростатических сил.

Рисунок 2 – Схема ножа опускного колодца

Расчет выполняется по формуле:

где Q_ст = Q - вес оболочки опускного колодца, т;

Q_дн – вес днища, т;

Т₁ –сила трения колодца о грунт, т;

Н_в – глубина погружения колодца до уровня подземных вод, м;

_в – объемный вес воды, т/м³. _в = 1 т/м³;

F_k – площадь колодца по внешнему периметру, включая площадь днища, на глубине от уровня залегания грунтовых вод до проектной отметки погружения стакана колодца, м².

Согласно рисунку 2, вес днища определяется как вес бетонной подушки плюс армированная плита днища толщиной 150 мм. Вес бетонной подушки определяется как сумма веса усеченного конуса и прямоугольного участка.

Вес усеченного конуса определяется по формуле:

,

где h₃ – высота усеченного конуса, м;

R_дн – внутренний диаметр основания конуса, м;

r – внутренний диаметр верхнего среза конуса, м.

Вес прямоугольного участка бетонной подушки:

где _б – объемный вес бетона, _б = 2 т/м³;

h₂ – высота прямоугольной части бетонной подушки, м.

Вес железобетонной плиты из расчета объемного веса железобетона:

,

где _жб – объемный вес железобетона, _б = 2,5 т/м³.

Вес днища:

,

Сила трения колодца о грунт:

Т₁=0,5·Т^’,

где Т^’ – полная сила трения колодца о грунт без учета пионерного котлована, т

Т = πD(Н_к^’ - 1,5)f_ср,

где D – наружный диаметр колодца, м;

f_ср – усредненное значение коэффициента силы трения грунта по бетону:

Площадь колодца по внешнему периметру:

F_к = π∙R²,

4. Расчет объемов строительных конструкций и материалов