2.4. Расчет анкерных устройств

Анкерные устройства рассчитываются по расчетной схеме, при которой временная равномерно-распределенная нагрузка g₀ уложена по всей поверхности обратной засыпки, начиная от линии кордона стенки (при этом образуется максимальное анкерное усилие и консольный момент).

В курсовом проекте, по указанию руководителя проекта (см. задание), могут быть приняты анкерные опоры следующих типов:

• сплошная плита;

• отдельные плиты;

• вертикальная свайная стенка;

• козловые сваи.

2.4.1. Расчет анкерной опоры в виде сплошной плиты

Расчетом определяются:

1. размеры анкерной плиты и глубина ее заложения;

2. расстояние установки анкерной плиты от лицевой поверхности шпунтовой стенки и длина анкерной тяги L_a

3. прочность анкерной тяги;

4. проверяется устойчивость анкерной плиты;

5. проверяется прочность анкерного пояса.

Размеры анкерной плиты и глубина заложения ее принимаются в курсовом проекте по рис. 1 и согласно п. 2.1.

Расстояние установки анкерной плиты от лицевой поверхности шпунтовой стенки и длину анкерной тяги можно определить графически из рис. 6 или по формуле:

(15)

Если анкерная тяга наклонена к горизонтали под углом α, то длина анкерной тяги определяется по формуле

L_max=(16)

Металлические анкерные тяги с шарнирным креплением рассчитываются по прочности на растяжение по формуле:

, (17)

где R_p= 21 кН/см² - предельное сопротивление стали на растяжение (в курсовом проекте);

- угол наклона тяги к горизонтали;

- общее анкерное усилие, приходящееся на один анкер (кН), определяемое по формуле:

, (18)

где m = 1,5 коэффициент неравномерности натяжения анкерных тяг;

R_a - расчетная горизонтальная реакция в месте крепления анкера к стенке на единицу длины, определяемая графически из силового многоугольника по п.2.3 (рис. 5е);

- расстояние между анкерами, согласовываемое с шириной шпунта.

Устойчивость анкерных плит определяется при следующих расчетных условиях (рис. 6):

• положение уровня воды соответствует максимальному расчетному уровню;

• временная нагрузка на территории причала в пределах призмы выпора отсутствует.

Проверка устойчивости анкерных плит производится из условия:

, (19)

где n_c - коэффициент сочетания нагрузок, для основного сочетания принимаемый равным 1;

m - коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,15;

- дополнительный коэффициент условий работы, для данного расчета равный 1;

К_н- коэффициент надежности, принимаемый равным для сооружений II класса капитальности - 1,2; III класса - 1,15 и IV класса - 1,1;

Т_а.пл- горизонтальная составляющая усилия в анкерной тяге, передаваемого на анкерную плиту; значение , Т_а.пл допускается вычислять по формуле

, (20)

где R_a - горизонтальная реакция в месте крепления анкерной тяги к лицевому элементу (на единицу длины сооружения);

- расстояние между анкерными тягами;

- удельный вес грунта засыпки, определяемый при коэффициенте надежности по нагрузке, равном 0,9;

- средняя толщина слоя грунта над анкерными тягами;

L - длина анкерной тяги;

d - диаметр или толщина анкерной тяги с учетом слоя противокоррозионной защиты;

- коэффициент, определяемый по графику на рис. 6;

Е_аг- горизонтальная составляющая активного давления грунта;

Е_пг- горизонтальная составляющая пассивного давления грунта.

Активное давление грунта определяется на расчетную поверхность АВ (рис. 6), при этом временная нагрузка на поверхности засыпки располагается от расчетной поверхности.

В курсовом проекте Е_аг вычисляется по формуле

(21)

где - удельный вес грунта засыпки, определяемый при коэффициенте надежности по нагрузке, равном 1,1;

- коэффициенты горизонтальных составляющих активного давления грунта, определяемые по приложению 1 при и соответственно и .

Пассивное давление грунта Е_пг определяется на расчетную плоскость АВ (рис. 6), при этом временная нагрузка на поверхности засыпки не учитывается. В курсовом проекте Е_пг допускается определять по формуле.

, (22)

где - удельный вес грунта засыпки перед анкерной плитой, определяемый при коэффициенте надежности по нагрузке, равном 0,9;

- коэффициент горизонтальной составляющей пассивного давления грунта, определяемый по приложению 3 при и .

В случае несоблюдения устойчивости анкерной плиты или значительного превышения нормативного коэффициента запаса устойчивости (формула 19) следует изменить размеры анкерной плиты или глубину ее заложения и повторить расчет.

Распределительный анкерный пояс рассчитывается, как многопролетная неразрезная балка с расстояниями между опорами равными (рис. 6б). При расчете принимается, что балка загружена равно­мерно-распределенной нагрузкой с интенсивностью равной, уравновешенной опорными реакциями, где R_a - прини­мается из силового многоугольника (п.п. 2.3, рис. 6).

В курсовом проекте можно рассчитывать анкерный пояс, как 5-ти пролетную балку и соответственно принимать за расчетный момент

. (23)

Распределительный пояс обычно выполняется из двух швеллеров [1, 2] и поэтому момент сопротивления швеллера определяется из формулы

, (24)

где R_и = 17 кН/см² - предельное сопротивление стали на изгиб.

По рассчитанному моменту сопротивления W_шв подбирается необ­ходимый швеллер по сортаменту [ 9 ].