Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Курсовой / MU_Raschyot_i_proektirovanie_opusknykh_kolodtsev.pdf
Скачиваний:
55
Добавлен:
10.02.2016
Размер:
2.57 Mб
Скачать

-наличие бетонных хозяйств и производств, для возможного размещения для изготовления элементов сборного колодца и других изделий;

-наличие источников электроснабжения;

-наличие временных сооружений с возможным использованием их для нужд строительства опускного колодца.

4.Методы расчета опускных колодцев

Расчёты при проектировании должны производится на нагрузки и воздействия, которые определяются условиями строительства и эксплуатации сооружения.

Расчётные нагрузки принимаются как произведение нормативной нагрузки на коэффициенты надёжности по нагрузке, учитывающие возможные отклонения нагрузок в неблагоприятную сторону от нормативных значений.

Нормативные нагрузки, коэффициенты надёжности по нагрузке приведены в Табл. 4.1 и сочетания нагрузок принимаются в соответствии с:

ДБН В.1.2-15-2009. Навантаження та впливи. Мости та труби. Київсоюзпроект;

ДБН В.1.2-14-2008. Загальні принципи забезпечення надійності та конструктивної безпеки будівель, споруд, будівельних конструкцій та основ. УкрНДІпроектстальреконструкція ім. В. М. Шимановського;

ДБН В.2.1-10-2009. Основи та фундаменти споруд. Основні положення проектування. НДІБК.

21

Табл. 4.1.

Коэффициенты надёжности по нагрузке на период строительства

Нагрузки и воздействия

Обозначения

Коэф.надёжности

 

 

 

 

 

по нагрузке

 

 

 

Постоянные

 

1

Вес строительных

 

Стен

 

 

конструкций, Н:

 

Днища

 

 

 

 

 

 

2

Основное давление грунта, Па

 

 

Дополнительное давление грунта

 

1,1 (0,9)

3

от наклона пластов, Па

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

Гидростатическое давление

 

 

подземных вод, Па

 

 

 

5

Сила трения колодца по грунту

1

 

при расчёте на всплытие, Н

 

 

1,0

6

Пригрузка колодца анкерами

 

 

против всплытия, Н

 

 

 

 

 

 

Кратковременные

 

1

Сила трения стен колодца по

2

1,1

грунту при погружении, Н

 

 

2

Пригрузка колодца при

 

 

погружении, Н

 

 

 

 

1,0

 

Сопротивление грунта под

 

3

колодца, Н

 

 

подошвой ножа при погружении

 

 

 

 

 

 

4

Дополнительное горизонтальное

 

1,1 (0,9)

креном колодца, Па

 

давление грунта, вызываемое

 

 

Примечания:

1.Значение коэффициента надёжности по нагрузке указанные в скобках, должны приниматся при расчёте на погружение и всплытие, устойчивости на опрокидование и скольжение, а также в других случаях, коогда ухудшаются условия работы конструкцій.

2.При расчёте конструкций и оснований по деформациям коэффициент надёжности по нагрузке принимается равным 1.

22

Для колодцев, погружаемых в обводнённых грунтах без водопонижения с подводной разработкой грунта, вес стен колодца,

находящихся ниже уровня воды в период погружения определяется с

учётом взвешивающего действия воды.

 

 

 

Гидростатическое давление подземных вод

следует

 

учитываать для частей колодца, погружаемых

ниже уровня подземных

 

 

 

вод в любые грунты, независимо от способа погружения колодца. За расчётный принимается уровень подземных вод по максимальным прогнозным данным.

Горизонтальное давление грунта на колодец определяется как сумма давлений: основного - от веса грунта с горизонтальной поверхностью и с постоянной на ней нагрузкой, с учётом влияния сил трения, действующих на боковой поверхности колодца, и дополнительного – от наклона пластов и возникающего при кренах погружаемого колодца .

Для колодцев, погружаемых ниже уровня подземных вод, значение общего горизонтального давления определяется как сумма

давлений (основного и дополнительного) грунта и гидростатического

давления подземных вод, при этом основное давление грунта

 

определяется с учётом взвешивающего действия воды.

 

 

Удельный вес грунта

в

с учётом взвешивающего действия

 

 

 

в

= ( )/(1 + );

(4.1)

воды определяется по

формулам (4.1):

 

быть

где - удельный

в

= (1 /100) ,

 

 

 

вес частиц грунта, который в среднем

может

 

 

 

принят:

-для песка 26,6 кН/м3;

-для супеси и суглинка 27,0 кН/м3;

23

- удельный вес воды, 10 кН/м3;е – коэффициент пористости;

- для глин 27,4 кН/м3;

- удельный вес сухого грунта, кН/м3; n - пористость, %.

Значение основного давления грунта на колодец определяется как активное давление грунта на цилиндрическое ограждение (формула 4.2):

учитывающий

 

 

,

(4.2)

дополнительное.

давление

где Кр – коєффициент, = (1 + )

 

 

 

грунта, возникающее в результате действия сил трения (определяется

по Рис. 4.1);

 

ограждение. - :активное давление грунта на гладкое цилиндрическое

.

= 412 1 rв −1 + rв 2

4 2 +

+

rв 2 4 2 1 ,

(4.3)

где γ - удельный вес грунта;

r - наружный диаметр круглого в плане колодца или условный радиус для некруглых колодцев (см. Рис. 4.2).

24

Рис. 4.1. Зависимость коэффициента Кр от h/r

φ – угол внутреннего трения грунта, град;

 

λ = 2 ∙ ∙ ( /4 + /2)

 

rв = + ( /4 /2)

;

(4.4)

 

 

;

(4.5)

где h - расстояние от поверхности грунта до рассматриваемого сечения;

q - равномерно распределённая нагрузка, Н/м2; С – сцепление грунта, Па;

К– коэффициент, учитывающий уменьшение сцепления грунта

врезультате сдвига в призме обрушения.

25

r

r

 

Рис. 4.2. Схема к определению условного радиуса некруглых в плане колодцев

В зависимости от консистенции грунта значение К рекомендуется принимать:

при:

 

К=0,22

 

К=0,25

 

К=0,29

 

К=0,65

 

 

 

 

1

, 2

, 3

. = 1 + 2 3

 

 

. может быть определено по формуле:

,

(4.6)

где

 

 

 

 

функции, зависящие от угла внутреннего трения

φ и коэффициента n (определяется по Рис. 4.3, 4.4, 4.5)

26

Рис. 4.3. Определение значений:

а) n – от h/r; б) F1 – от n

27

Рис. 4.4. Определение значений

Рис. 4.5. Определение значений

от n

от n

28

Если колодец погружается в грунт с разнородными

напластованиями, то при расчёте удобнее грунт залегающий выше расчётного сечения, заменять на эквивалентный слой, с приведённым значением удельного веса. Высота эквивалентного слоя определяется по формуле:

 

 

 

 

 

- полный

=

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

γ –

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

(4.7)

 

где

 

 

 

 

 

вес, лежащих выше слоёв грунта;

 

 

 

 

 

 

удельный вес грунта рассматриваемого слоя.

 

 

 

 

 

Коэффициент неравномерности Ки давления грунта по

 

 

 

периметру колодца в период его погружения, определяется из

 

 

 

где

 

 

 

= (

+

+

)/

 

 

в

 

 

выражения (4.8):

 

 

определяются

для

глубины

 

 

 

 

 

 

– проектная, ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

=

/2

(4.8)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

глубина погружения колодца,

– высота ножевой

 

 

 

 

 

части колодца или расчётного пояса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Значение Ки для колодцев, погружаемых без рубашки, следует

принимать не менее 1,25.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дополнительное давление грунта, вызываемое наклоном

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пластов, определяется из выражения (4.9):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

(4.9)

 

где α – коэффициент, принимаемый

в зависимости от угла

наклона пластов Ψ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ψ, рад

 

0,139

 

0,175

 

0,262

 

 

 

0,349

 

0,437

 

0,524

 

α

 

0,02

 

 

0,06

 

0,15

 

 

 

0,25

 

0,37

 

 

0,50

29

Дополнительное давление , нагружая колодец с одной стороны, вызывает симметричный отпор грунта с противоположной стороны.

Для круглых в плане колодцев эту нагрузку рекомендуется

принимать изменяющейся в плане по наружному контуру по закону косинуса, т.е. (см. Рис. 4.6).

Рис. 4.6. Схема, характеризующая распределение основного и дополнительного давления грунта

Дополнительное давление грунта, обусловленное наклоном пластов, нагружая колодец с одной стороны, вызывает симметричный отпор грунта с противоположной стороны.

Дополнительное давление грунта, вызываемое кренами

 

колодца, можно определить по формулам ВНИИГС:

 

 

- для

 

=

 

 

 

2

 

 

- для круглого колодца:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( 2

+ с)

,

 

(4.10)

 

прямоугольного колодцав:

 

 

 

 

=

( 2+ с)

 

,

(4.11)

 

 

( + ) в

 

(1 + )

 

 

30

где - расчётное значение веса опускного колодца при погружении;

- коэффициент надёжности погружения, обычно принимаемый равным 1,15;

a и b – наибольшая и наименьшая стороны прямоугольного

колодца;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- расчётная сила трения грунта выше ножевой части колодца,

определяемая для глубины

 

 

через удельную силу трения

2

 

 

 

 

 

в

 

 

 

 

 

=

( + ) ,

(4.12)

грунта t по боковой

поверхности колодца из выражения:

 

 

=

 

 

здесь

 

- коэффициент условий работы, принимаемый: 1,2 – для

 

 

песков с гравием или щебнем и 1,0 для остальных грунтов;

плотных

 

 

 

 

 

 

 

 

- площадь поверхности ножевой части колодца или І

 

расчётного пояса, м2.

Для колодцев, с очертанием в плане отличным от окружности, при определении удельной силы трения грунта по боковой поверхности стен колодца в период погружения условный радиус принимается равным расстоянию от оси колодца до наиболее удалённой точки наружной поверхности (см. Рис. 4.2).

Расчётное значение силы трения по боковой поверхности стен

колодца при= его погр+ ужении+ опре+ деляется+ +выражением+ :

2 0 1 1 1 2 2 −1 , (4.13)

2 2 2

где u - наружный периметр колодца, м;

31

0, 1 … - удельные силы трения, соответствующие промежуткам деления высоты погружения колодца h и определяемые

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

.

 

 

 

по формуле (4.12);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- глубина погружения колодца, м;

 

 

n - число промежутков деления

 

 

 

 

 

 

При расчёте колодца на всплытие сила трения грунта на

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

,

(4.14)

боковой поверхности стен колодца принимается равной половине

силы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4.13), т.е.:

 

 

 

 

, определяемой по формуле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

погружении применяется при

 

 

Пригрузка колодцев при их1 = 0,5 2

 

 

 

соответствующем технико-экономическом обосновании и может

 

осуществляться грузами или с помощью домкратов и анкерных

 

устройств.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сопротивление грунта под ножом при погружении колодца

определяется по формуле:

= в

 

 

 

 

 

 

-

 

в - площадь

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

(4.15)

 

где

 

 

 

 

 

 

подошвы ножа, м2;

 

 

 

 

 

 

предельная нагрузка на основание, Н/м , определяется в

 

зависимости

от относительного заглубления ножа в грунт h/b (здесь h

– глубина погружения ножа в грунт, отсчитываемая от уровня грунта в

колодце; b – ширина банкетки).

 

 

Для начального периода погружения при 0h/b0,5

(4.16)

= ( 0

+ 0 + 0 ) ,

где 0, 0, 0 - коэффициенты, являющиеся функцией угла внутреннего трения φи определяется по Табл. 4.2.

32

 

 

 

- вертикальное равномерно распределённое давление

грунта, расположенного вышебанкетки ножа опускногоколодца,

Н/

м2;

γ

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

– удельный вес грунта, расположенного ниже банкетки

опускного колодца,

Н/

м3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Табл. 4.2

 

 

 

 

 

 

Значения коэффициентов , ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

12

 

 

 

1,4

3,0

 

9,3

 

 

14

 

 

 

1,7

3,6

 

10,4

 

 

16

 

 

 

1,3

4,4

 

11,7

 

 

18

 

 

 

2,0

5,3

 

13,2

 

 

20

 

 

 

3,8

6,5

 

15,1

 

 

22

 

 

 

3,9

8,0

 

17,2

 

 

24

 

 

 

4,8

9,8

 

19,8

 

 

26

 

 

 

6,0

12,3

 

23,2

 

 

28

 

 

 

8,8

15,0

 

25,3

 

 

30

 

 

 

10,3

19,3

 

31,5

 

 

32

 

 

 

14,8

24,7

 

38,0

 

 

34

 

 

 

19,2

32,6

 

47,0

 

 

36

 

 

 

26,0

41,5

 

55,7

 

 

38

 

 

 

37,1

54,8

 

70,0

 

 

40

 

 

 

50,1

72,0

 

84,7

= 2,

(4.17)

При погружении в грунт на глубину, когда 0,5h1.5,

 

где - коэффициент, зависящий от угла внутреннего трения грунта иотносительного заглубления банкеткиножа (определяется по Табл. 4.3).

33

 

Значение коэффициента

Табл. 4.3

 

 

 

 

 

 

 

°

0,5

 

1,0

1,5

26

14,0

 

21,8

36,3

28

17,5

 

29,4

48,5

30

22,5

 

34,8

58,9

32

29,2

 

45,2

76,2

34

41,7

 

59,0

99,0

36

52,7

 

79,5

138,0

38

72,0

 

105,0

177,0

40

98,5

 

146,2

242,0

42

137,0

 

204,0

331,0

44

200,0

 

295,0

472,0

46

285,0

 

412

667,0

Расчётное сопротивление грунта под днищем колодца определяется в соответствии с ДБН В.2.1 – 10 – 2009.

Нагрузки и воздействия, возникающие в условиях эксплуатации колодцев и соответствующие им коэффициенты надёжности по нагрузке должны приниматься по Табл. 4.4.

34

Табл. 4.4.

Коэффициенты надёжности по нагрузке на период эксплуатации

Нагрузки и воздействия

 

Обозначения

Коэф.надёжности по

 

 

 

 

 

нагрузке

 

 

Постоянные

 

1

Вес строительных

 

 

 

конструкций, Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

Основное давление грунта на

 

 

 

 

стенки колодца, Па

 

1,1 (0,9)

3

Дополнительное давление

 

 

 

 

грунта от

Па

 

 

 

 

наклона пластов,

 

 

 

 

 

 

 

 

4

Гидростатическое давление

 

 

 

подземных вод, Па

 

 

 

 

 

 

Сила трения стен колодца по

 

1

 

5

колодца, Н

 

1,0

грунту при всплытии

 

 

 

 

 

 

 

6

Пригрузка колодца анкерами

 

 

1,0

против всплытия, Н

 

 

 

 

 

Нагрузка от людей,

 

 

принимается по

 

 

-

соответствующим

7

стационарного оборудования

 

 

требованиям ДБН

 

 

и т.д., Н

 

 

 

 

 

 

В.1.2-15-2009.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Особые

 

 

Давление грунта на колодец

 

 

 

 

при сейсмическом

 

 

 

1

воздействии, Па

 

 

 

 

Примечания:

 

1,0

 

- для прямоугольно колодца:

 

 

1. Значение коэффициента надёжности по нагрузке указанные в скобках, должны приниматся при расчёте на погружение и всплытие, устойчивости на опрокидование и скольжение, а также в других случаях, коогда ухудшаются условия работы конструкцій.

2. При расчёте конструкций и оснований по деформациям коэффициент надёжности по нагрузке принимается равным 1.

35

Расчётное значение основного давления грунта

 

на стены

 

колодца в глинистых грунтах следует определять как

давление грунта

 

 

 

 

 

где

 

 

и

 

-

 

 

= (

 

 

+ )

 

 

 

 

 

 

в состоянии покоя по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q -

 

 

 

 

удельный

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

(4.18)

 

 

 

 

 

 

вес и высота=1 і-го

слоя грунта;

 

 

 

покоя:

вертикальная равномерно распределённая нагрузка;

 

 

- коэффициент горизонтальной составляющей давления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

(4.19)

здесь

 

 

 

 

 

бокового давления грунта (при

 

 

 

- коэффициент = /(1 )

 

 

 

 

 

 

 

 

отсутствии

данных значения

 

допускается принимать: для суглинков

μ

 

 

 

 

μ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

– 0,5; для глин – 0,7).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент неравномерности давления грунта на стены

 

колодца по его периметру в период эксплуатации определяется

 

значение

 

 

 

= ( +

)/

 

 

 

 

 

 

 

 

выражением:

 

 

следует принимать

не

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

(4.20)

 

 

 

 

 

 

менее

1,1.

 

 

 

 

 

 

Давление грунта

при сейсмических воздействиях

 

и

 

 

вычисляются по формулам:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

(4.21)

 

 

 

 

= [1 +

( /4 + /2) ]

 

- для круглого колодца:

( /4 + /2)]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= [1 +

,

 

 

 

(4.22)

- для прямоугольного колодца:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

баллах,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

 

- коэффициент сейсмичности, принимаемый 0,025 при 7

 

 

0,05 при 8 баллах, 0,1 при 9 баллах;

36

β - полярный угол (см. Рис. 4.7)

Рис. 4.7. Распределение давления грунта при сейсмических воздействиях

а – для круглых колодцев, б – для прямоугольных колодцев

37

Нагрузка на стены колодца от грунта при сейсмическом воздействии может быть с любой стороны, при этом с противоположной стороны возникает сопротивление грунта (отпор), эпюра которого, как правило, принимается симметричной нагрузке.

Расчёты конструкций колодцев и их оснований должны производится по первой (на прочность, несущую способность) и второй (по деформациям) группам предельных состояний. Расчёт производится на наиболее невыгодные сочетания нагрузок как для условий строительства, так и для условий эксплуатации.

Для условий строительства должны выполнятся следующие расчёты:

-по схемам, учитывающим наличие только нагруженных стен, прочность колодца или первого яруса при снятии с временного основания, погружения колодца; прочность стен на конечной стадии опускания; по результатам расчётов устанавливается необходимость устройства перегородок или распорок;

-по схемам, учитывающим наличие наружных стен и днища, прочность днища, всплытие колодца, устойчивость колодца на сдвиг и опрокидывание (при разработке односторонних выемок, если они предусматриваются в ППР).

Железобетонные конструкции колодцев рассчитываются в соответствии с требованиями (СНиП 2.03.01-84 и ДБН В.2.6-98-2009) с учётом следующего дополнительного условия: минимальный процент армирования наружных стен круглых колодцев (горизонтальная работа арматуры), сооружаемых в один ярус, принимается на участке от банкетки до половины высоты колодца 0,1, на остальном участке

38

Соседние файлы в папке Курсовой