№ | Нагрузки и воздействия | Обозначения | Коэф.надёжности по нагрузке | |
Постоянные | ||||
Вес строительных конструкций, Н: | Стен | 1,1 (0,9) | ||
Днища | ||||
Основное давление грунта, Па | ||||
Дополнительное давление грунта от наклона пластов, Па | ||||
Гидростатическое давление подземных вод, Па | ||||
Сила трения колодца по грунту при расчёте на всплытие, Н | 1,0 | |||
Пригрузка колодца анкерами против всплытия, Н | ||||
Кратковременные | ||||
Сила трения стен колодца по грунту при погружении, Н | 1,1 | |||
Пригрузка колодца при погружении, Н | 1,0 | |||
Сопротивление грунта под подошвой ножа при погружении колодца, Н | ||||
Дополнительное горизонтальное давление грунта, вызываемое креном колодца, Па | 1,1 (0,9) |
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.
|
|
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 с учётом взвешивающего действия воды определяется по формулам (4.1):
(4.1)
где - удельный вес частиц грунта, который в среднем может быть принят:
- для песка 26,6 кН/м3;
- для супеси и суглинка 27,0 кН/м3;
- для глин 27,4 кН/м3;
- удельный вес воды, 10 кН/м3;
е – коэффициент пористости;
- 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):
|
|
, (4.2)
где Кр – коєффициент, учитывающий дополнительное давление грунта, возникающее в результате действия сил трения (определяется по Рис. 4.1);
- активное давление грунта на гладкое цилиндрическое ограждение:
, (4.3)
где γ - удельный вес грунта;
r - наружный диаметр круглого в плане колодца или условный радиус для некруглых колодцев (см. Рис. 4.2).
Рис. 4.1. Зависимость коэффициента Кр от h/r
φ – угол внутреннего трения грунта, град;
; (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 в результате сдвига в призме обрушения.
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 |
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)
Рис. 4.3. Определение значений:
а) n – от h/r; б) F1 – от n
Рис. 4.4. Определение значений от n
Рис. 4.5. Определение значений от n
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:
, (4.7)
где - полный вес, лежащих выше слоёв грунта;
γ – удельный вес грунта рассматриваемого слоя.
Коэффициент неравномерности К и давления грунта по периметру колодца в период его погружения, определяется из выражения (4.8):
, (4.8)
где – определяются для глубины , где – проектная глубина погружения колодца, – высота ножевой части колодца или расчётного пояса.
Значение К и 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 |
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 круглого колодца:
, (4.10)
- для прямоугольного колодца:
, (4.11)
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 грунта t по боковой поверхности колодца из выражения:
, (4.12)
здесь - коэффициент условий работы, принимаемый: 1,2 – для плотных песков с гравием или щебнем и 1,0 для остальных грунтов;
- 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 погружении определяется выражением:
, (4.13)
где u - наружный периметр колодца, м;
- удельные силы трения, соответствующие промежуткам деления высоты погружения колодца h и определяемые по формуле (4.12);
- глубина погружения колодца, м;
n - число промежутков деления .
При расчёте колодца на всплытие сила трения грунта на боковой поверхности стен колодца принимается равной половине силы , определяемой по формуле (4.13), т.е.:
, (4.14)
Пригрузка колодцев при их погружении применяется при 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:
, (4.15)
где - площадь подошвы ножа, м2;
- предельная нагрузка на основание, Н/м2, 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 0≤ h/b ≤0,5
, (4.16)
где - коэффициенты, являющиеся функцией угла внутреннего трения φ и определяется по Табл. 4.2.
- вертикальное равномерно распределённое давление грунта, расположенного выше банкетки ножа опускного колодца, Н/ м2;
γ – удельный вес грунта, расположенного ниже банкетки опускного колодца, Н/ м3.
Табл. 4.2
Значения коэффициентов
1,4 | 3,0 | 9,3 | |
1,7 | 3,6 | 10,4 | |
1,3 | 4,4 | 11,7 | |
2,0 | 5,3 | 13,2 | |
3,8 | 6,5 | 15,1 | |
3,9 | 8,0 | 17,2 | |
4,8 | 9,8 | 19,8 | |
6,0 | 12,3 | 23,2 | |
8,8 | 15,0 | 25,3 | |
10,3 | 19,3 | 31,5 | |
14,8 | 24,7 | 38,0 | |
19,2 | 32,6 | 47,0 | |
26,0 | 41,5 | 55,7 | |
37,1 | 54,8 | 70,0 | |
50,1 | 72,0 | 84,7 |
При погружении в грунт на глубину, когда 0,5≤h≤1.5,
, (4.17)
где - коэффициент, зависящий от угла внутреннего трения грунта и относительного заглубления банкетки ножа (определяется по Табл. 4.3).
|
|
Табл. 4.3
Значение коэффициента
0,5 | 1,0 | 1,5 | |
14,0 | 21,8 | 36,3 | |
17,5 | 29,4 | 48,5 | |
22,5 | 34,8 | 58,9 | |
29,2 | 45,2 | 76,2 | |
41,7 | 59,0 | 99,0 | |
52,7 | 79,5 | 138,0 | |
72,0 | 105,0 | 177,0 | |
98,5 | 146,2 | 242,0 | |
137,0 | 204,0 | 331,0 | |
200,0 | 295,0 | 472,0 | |
285,0 | 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.
Табл. 4.4.