7.1.4. Розрахунок кріплень.

Розрахунок інвентарних кріплень проводиться з метою визначення допустимих робочих навантажень на елементи кріплення. При упорядкуванні неінвентарних кріплень застосування їх повинно супроводитися розрахунком на міцність. Конструкції кріплення розраховуються на міцність і стійкість в найбільш невигідних умовах згідно СНіП 11-23-81 “Стальні конструкції" і СНіП 11-25-80 “Дерев'яні конструкції".

При розрахунку кріплень повинні враховуватися наступні види навантажень.

Основне навантаження - активне тиску власної ваги грунту в момент утворення і сповзання призми обвалення.

Додаткові навантаження - динамічні; фільтраційний тиск; тиск від навантаження на берму (вийнятий грунт, вагу матеріалів, конструкцій і .

Приклад 1. Розрахувати неінвентарне кріплення стінок в грунті з характеристиками: gg=18кН/м³; С=12кПа, jj=40. Глибина траншеї Н=10м. з вертикальними стінками (aa=90°°). Коефіцієнт стійкості m=1,5, коефіцієнт запасу стійкості 1,2.

Алгоритм послідовності розрахунку неінвентарних кріплень котлованів і траншей

Постановка задачі. Визначення питомої ваги грунту, питомого зчеплення, кута внутрішнього тертя грунту; встановлення глибини траншеї (котловану), кута стінок по відношенню до поверхні грунту; коефіцієнта стійкості і коефіцієнта запасу стійкості; матеріалу розпірки (дерево, метал).
Розрахунок активного тиску грунту на кріплення
Розрахунок відстані між стойками кріплення
Визначення додаткового напруження деревини на вигин на нижню розпірку
Визначення додаткового напруження деревини на вигин на верхню розпірку
Розрахунок площі поперечного перетину розпірки
Визначення діаметра дерев’яної (металевої) розпірки
Визначення відстані між розпірками
Розрахунок закінчений

Рішення: Визначимо активний тиск на кріплення.

Е_а = gg Н tg² (45⁰ - jj/2 ) – 2С tg (45⁰ - jj/2 ) =

= 18 10 tg²(45⁰ - jj/2 )-2 12 tg (45⁰ - jj/2 ) = 28 кПа

Розраховуємо відстань між стойками.

l = 1440 0,05/ √1000 28 =0,43 м. Визначаємо відстань між стойками з урахуванням додаткового напруження деревини на вигин. R_изг: На нижню розпірку А_н = Е_а Н l / 3 =28 10 0,43 / 3 =40 кН

На верхню розпірку

А_в = Е_а Н l / 6 =28 10 0,43 / 6 =20 кН

З урахуванням коефіцієнта jj1₁=1 знайдемо розрахунковий перетин при осьовому стисненні розпірок. F= 40/1 14710 м²

Алгоритм розрахунку надійності інвентарних кріплень

Постановка задачі. Як матеріал розпірки приймається, як правило, метал. Визначення питомої ваги грунту, кута його внутрішнього тертя; глибини траншеї (котлована), кута стінок; коефіцієнт стійкості; коефіцієнта запасу стійкості; встановлення довжини розпірки; діаметра труби розпірки; межі міцності стали на стиснення; вибір діаметра труби розпірки.

Розрахунок зусилля в розпірці
Розрахунок усередненого діаметра труби розпірки
Розрахунок площі поперечного перетину труби розпірки
Розрахунок гнучкості розпірки
Визначення активного тиску грунту
Порівняння з нормативними даними
Немає	Так
Перерахунок параметрів розпірки інвентарного кріплення із зміною її характеристик (діаметра труби, товщини стінок і т.п.)	Розрахунок закінчений

Примітка. Приведені алгоритми використовуються при розрахунку неінвентарних кріплень із залученням обчислювальної програми «EUREKA"

Розраховуємо діаметр дерев'яної розпірки

_{D=√4F/π = =√40,0027/3,14 = 0,059 м}

Кріплення траншей та котлованів

Неінвентарне

Інвентарне

Рис. 7.3. Схема розрахунку основних елементів кріплення грунту.

Примітка:

де: Е_нак - активний тиск незв'язного грунту, кПа;

Е_сак - активний тиск зв'язного грунту, кПа;

 - кут внутрішнього тертя грунту, град.;

 - питома вага грунту, кН/м³;

С - питоме зчеплення, кПа;

L - крок стійкий, м;

 - товщина дошки, м;

R_из -розрахунковий опір деревини на вигин, кПа;

А_н -розрахункове навантаження на нижню розпірку, кН;

А_в -розрахункове навантаження на верхню розпірку, кН;

F₁ -площа перетину розпірки, м2;

₁ – коефіцієнт подовжнього вигину;

R_cж - розрахунковий опір деревини на стиснення, кПа;

d_x -діаметр дерев'яної розпірки, м;

N - зусилля в розпірці, кН;

F - площа поперечного перетину труби, м2;

m^/ -коефіцієнт умов праці;

R - межа міцності стали на стиснення, кПа;

 – гнучкість;

L₀ -вільна довжина розпірки, м;

D, d - зовнішній і внутрішній діаметр труби, м.

Відповідно до розрахунку для неінвентарного кріплення, що проектується повинні бути використані розпірки діаметром не менше за 0,06 м, дошки dd=0,05 м при відстані між стойками не більше за 0,4 м.