Стены, подкреплённые одним ярусом распорок или анкеров

Цель расчета, как и в предыдущем случае, заключается в определении необходимой глубины заложения стены ниже дна котлована, усилий, действующих в стенке и анкерах, а также раз­меров поперечного сечения стены и анкеров.

В зависимости от жесткости стенки и условий ее заделки используются также две расчетные схемы, приведенные ниже.

- Стена со свободно опёртым нижним концом. Расчет стены по схеме свободного опирания (схема Якоби) исходит из предположе­ния, что в момент потери устойчивости стены под действием сил активного давления грунта Е_а со стороны, противоположной котловану, будет поворачиваться вокруг точки крепления распоркой или анкером (рис. 4.2, а). При этом смещение заглубленной части стены в сторону котлована приведет к выпору грунта и возникновению соответствующего реак­тивного (пассивного) давления Е_р. Так же, как и в случае, свободно стоящей стены, используется упрощенная расчетная схема, показанная на рис. 4.2, б.

Рис. 4.2. Расчет заанкеренной стенки по схе­ме Якоби:

а – схема работы стенки, б – расчетная схема.

Приняв точку крепления анкера О неподвижной, длину заделки t₀, обеспечивающую статическое равновесие стены, и усилие в элементе крепления (ан­кер или распорка) R определяют из уравнений равновесия:

= 0; E_p(L+2t_o/3)-2E_a(L+t_o)/3=0; _

ΣX=0;E_p+R-E_a=0.

Пассивное давление грунта Е_р определяют с учетом сил трения между стенкой и грунтом. За расчетное значение заделки принимают t=(1,15...1,2)t₀.

- Стена с защемлённым нижним концом (схема Блюма — Ломейера). Расчет заанкеренной стены методом Блюма — Ломейера, называемым также методом упругой линии, ведется в предположении, что нижний участок заглубленной части стены полностью защемлен в грунте. Эпюры давлений, действующих на стену, строятся с учётом принятых выше упрощающих допущений:

- пассивное давление со стороны грунтового массива заменяется сосредоточен­ной силой , приложенной в точке О;

- точка О расположена на расстоянии 0,2t_о от нижнего конца стены

(рис. 4.3);

- давление, действующее на стену выше точки О, яв­ляетсяпредельным актив­ным давлением со стороны массива и предельным пас­сивным давлением со сто­роны котлована.

Рис. 4.3. Расчет стены с одним ярусом креплений по схеме Блюма-Ломейера:

а — схема работы стенки; б — расчетная схема

При решении задачи необходимо определить три неизвестных величины: t, R (усилие в анкере) и . Поскольку имеется только два уравнения равновесия, воспользуемся снова условием равенства нулю угла поворота защемлённого участка стены. Далее, как и в случае со свободно стоящей неподкреплённой стеной, для нахождения глубины заложения стены t используем метод последовательных приближений, пока не получим значение угла поворота стены на участке защемления равным нулю. Как и в случае свободно стоящей стены с защемлённым концомстроится эпюра изгибающих моментов выше точки О и, используя интег­рирование, находится упругая линия стены. При этом, постоянные интегрирова­ния определяются из условия, что точки установки анкеров и точка О явля­ются неподвижными и перемещения в них отсутствуют. После определения величины заглубления стены в грунт проводится расчёт сечения стены, а также элементов её крепления (распорок или анкеров).

Рассмотрим в качестве примера определение глубины заделки стены в грунте, имеющей одноярусное крепление, расположенное на высоте L от дна котлована (рис. 4.4). В этом случае равновесие системы обеспечивается за счет пассивного давления грунта на заглубленную нижнюю

Рис.4.4

часть конструкции и для определения глубины заделки стены используется схема Якоби, когда заглубле­ние конструкции крепи ниже дна котлована определяется только из условия обеспечения ее статического равновесия против выпора (незащемленная стенка).

В этом случае, как уже указывалось, величина заглубления конструкции t₀ в ос­нование определяется из условия равенства моментов сил от ак­тивного и пассивного давлений грунта относительно анкерного или распорного устройства. При расположении распорного уст­ройства на уровне поверхности земли выра­жение для определения величины защемления t₀ имеет вид:

(4.3)

и - максимальные величины активного и пассивного давлений соответственно.

Для определения размеров поперечного сечения стены используем соответствующую схему расчёта балки на изгиб (расчёт ведём на 1 п.м. длины стены). В рассматриваемом случае это статически определимая однопролётная балка. Реакцию опоры А определим из условия равновесия горизонтальных сил. Далее, построив эпюру изгибающих моментов М, по величине максимального момента подбираем ширину стены d, используя формулу:

где , а b =1,0 п.м.

Армирование стены проводится, используя соответствующие расчёты железобетонных конструкций.