Настанова з проектування котлованів для улаштування фундаментів і заглиблених споруд

Необхідно також розглядати втрату стійкості стіни за рахунок її повороту і осідання.

При повороті стіни довкола точки, розташованої в закладенні, слід враховувати перенапружен­ня верхніх анкерів і в меншій мірі нижніх ярусів; при повороті довкола точки, розташованої зверху стіни, - перенапруження анкерів нижніх ярусів; при осіданні стіни - перенапруження анкерів ве­рхнього ярусу і розслаблення анкерів нижніх ярусів.

З цією метою спочатку, на основі статичного розрахунку, слід встановити необхідну кількість ан­керів для закріплення стіни і вибрати їх глибину, нахил і довжину. Потім потрібно визначити міру надійності залежно від можливої схеми обвалення, яка має бути обґрунтована інженерно-гео­логічними і гідрогеологічними умовами. Призма обвалення повинна прийматися за спрощеною схе­мою, а анкер розглядатися як утримуюча її конструкція. Задню межу зміщуваної призми слід приймати вертикальною, що проходить через центр тяжіння кореня анкера, а графічним методом визначати силу, що доводиться на анкер (рисунок 11.9).

a)

a - зрушення по криволінійній поверхні; б - зрушення по ламаній поверхні; в - діаграма зусиль
Рисунок 11.10 - Оцінка загальної стійкості стін, що анкеруються в декількох ярусах

Ця сила повинна порівнюватися із зусиллям, встановленим за даними розрахунку або отрима­ним на основі випробувань. Якщо коефіцієнт надійності виявиться менше значень, вказаних в 11.2.32, слід змінити розташування і розміри анкерів, а за необхідності, збільшити їх кількість.

k_s

^Ьх

N_ax

(11-2)

де q - коефіцієнт надійності, що приймається 1,4 - для тимчасових огороджувальних конструкцій і 2,0 - для постійних;

F_bx - горизонтальна проекція несучої здатності анкера в зоні закладення;

А/_ах - горизонтальна проекція висмикувального зусилля анкера в зоні закладення.

11. ОСОБЛИВОСТІ ПРОЕКТУВАННЯ КОТЛОВАНІВ У СКЛАДНИХ ІНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГІЧНИХ УМОВАХ

    2. При проектуванні котлованів в умовах щільної забудови необхідно передбачати заходи за­хисту існуючих споруд шляхом:

• улаштування огородження котловану у вигляді стін із шпунта, бурових паль чи "стіни в ґрунті";

• виконання захисного екрана з паль, що вдавлюють, або бурових малого діаметра - при улаш­туванні котлованів в рівні закладання підошви існуючих фундаментів;

• застосування заходів щодо зменшення впливу нового будівництва на існуючу забудову (згідно з підрозділом 11.3 ДБН В.2.1-10), вибір яких здійснюється за результатами розрахунків до­даткових осідань і деформацій - при улаштуванні котлованів, заглиблених нижче підошви існуючих фундаментів.

Методи улаштування цих конструкцій повинні виключати додаткові впливи на існуючі об'єкти (вібрація, замочування, винос ґрунту із основи існуючих фундаментів тощо).

• фізико-механічні властивості ґрунтів для визначення крутизни відкосів бортів котлованів при­ймаються з урахуванням знижених значень внаслідок впливу гірничих виробок (розущільнення);

• конструкції кріплення стін котлованів слід приймати податливими (відносно гнучкими), здат­ними без руйнування сприймати додатковий бічний тиск ґрунту, що деформується гірничими ви­робками;

розрахунки огороджуваних конструкцій котлованів слід виконувати з урахуванням додаткових зусиль в конструкціях від впливу деформацій ґрунтового масиву над гірничими виробками, які виз­начаються маркшейдерськими службами гірничих підприємств.ДОДАТОК А
(довідковий)

ПРИКЛАДИ РОЗРАХУНКУ ЕЛЕМЕНТІВ З АРМОВАНИХ ҐРУНТІВ

Приклад А1. Розрахунок вертикальної огороджу вальної стінки з армованого ґрунту (рису­нок А.16). Передбачається, що висота стінки Н = 6 м, а величина завантаження поверхні ґрунту q = 20 кПа.

а - стіна з гнучких лицьових оболонок і армувальних елементів; б - стіна із збірних залізобетонних лицьових плит і армувальних елементів

Рисунок А.1 - Розрахункова схема підпірних стін

Розрахунок виконується в наступній послідовності:

• конструктивно встановлюються, виходячи з технічних вимог, товщина, ширина і крок розташу­вання армувальних елементів як по висоті h_v, так і по горизонталі h_u;

• в

  (А.1)

  иконується перевірка армувального елемента на розрив за формулою

bdR_s~>(h+z)^_ah_vh_u,

Ygc

де b - ширина армувальних елементів, м;

d - товщина армувальної смуги, м;

у_дс - коефіцієнт запасу, що враховує можливість корозії матеріалу арматурної смуги (Ygc =1-5);

R_s - розрахунковий опір матеріалу армувального елемента розтягу, кПа;

z - відстань від поверхні підпірної стінки до даного рівня армувальних елементів, м;

h - висота шару ґрунту, що замінює дію суцільного навантаження, м;

h = , (А.2)

Y/

q - інтенсивність рівномірнорозподіленого суцільного навантаження, прикладеного до горизонтальної поверхні підпірної стінки, кПа;

£_а - коефіцієнт активного тиску ґрунту;

=tg²(45°=0,5(_P/), (А.З)

Ф/ - розрахункове значення кута внутрішнього тертя ґрунту засипки для І групи граничних станів, град;

h_v, h_u- крок армування відповідно по вертикалі і горизонталі, м;

- визначається для кожного рівня довжина закладання І і повна довжина армувальних еле­ментів L (рисунок А.1) за формулами:

I ₌h_vh_ui,_a4.

2btg_V/ ’ ’

a_H=(H-z)tgf45--^V (А.5)

J

. L=a_H+ly_gs>0,7H, (A.6)

де у, - розрахункове значення кута зрушення ґрунту по армувальних елементах, град;

а_н - ширина призми обвалення, м;

Н - висота підпірної стінки, м;

y_gs - коефіцієнт запасу, що враховує можливі коливання значень коефіцієнта зчеплення арматурних смуг з ґрунтом (y_gs= 2);

• обчислюється значення активного напруження г>₃ розпору на глибині z (рисунок А.1)

Оз=_У/(2 ₊ /7)к-|^^], (А.7)

де у,- - розрахункове значення питомої ваги і-го шару ґрунту зворотної засипки, кН/м³;

• / - розрахункове значення кута зрушення питомої ваги і-го шару ґрунту по армувальних елементах, град;

• Р/, z, h, ^_а, Ь, а_н, /7_V, h_u, y_gs- з формул (А.1 )-(А.6)

Вихідні дані.

Висота стіни Н = 6 м, велична завантаження поверхні грунту q = 20 кПа.

Матеріал засипки - пісок середньої крупності, щільний: у/ = 18 кН/м³, |>/ = 32°; характеристики армувальних елементів - анкерна стрічка завтовшки 3 мм, шириною -100 мм і розрахунковим опо­ром 230 МПа поміщена в склотканину за допомогою гарячого бітуму. Коефіцієнт тертя стрічки по ґрунту tgv; = 0,4. Крок розташування арматури по вертикалі і горизонталі прийнятий h_v= h_u= 0,4 м. Лицьова частина стінки виконана із збірних залізобетонних плит хрестоподібної форми.

Розв’язання

Призначаємо довжину анкерних смуг L, м, за формулою (А.6)

L = 0,77 • Н =0,77 -6 = 4,2.

Замінюємо рівномірно-розподілене навантаження інтенсивністю q, кПа, тиском приведеного стовпа ґрунту заввишки h, м

2П
h =±^ = 1,11.

18

Визначаємо коефіцієнт активного тиску ґрунту на стінку за формулою (А.З) с_а = tg² (45°-0,5-32°) = 0,307.

Виконуємо перевірку армувальних елементів на розрив за формулою (А.1) для глибини z = 5,8 м

0,004-0,1-²³⁰³⁰⁰ >18 (1,11 + 5,8)0,307-0,4 0,4

або 6,13 кН > 6,11 кН, умова (А.1) задовольняється.

Обчислюємо значення активного напруження розпору (ст₃), кПа, на глибині z = 5,8 м за форму­лою (А.7), заздалегідь визначивши а_н, м,

а_н = (6-5,8)tg(45°-0,5-32°) = 0,11
а₃ = 18(5,8 + 1,11)-fo, ₃₀₇_ 1^1191111111 = 34,76.

^{v 7} ( 0,4-0,4-2 J

Для отриманого значення <т₃ виконується перевірка залізобетонних плит на міцність методами розрахунків залізобетонних конструкцій.

Приклад А2. Виконати перевірочні розрахунки для основи, зміцненої вертикальними ґрунтови­ми палями (рисунок А.2).

Розрахунок виконується в наступній послідовності:

- визначається розрахунковий опір ґрунту під підошвою фундаменту R, кПа, за ДБН В.2.1-10;

- визначається необхідна кількість паль п, шт., під підошвою фундаменту за формулою:

(А.8)

П Jq

де N_d - розрахункова стискальна сила, кН;

п - кількість армувальних елементів (паль);

y_q - коефіцієнт надійності по ґрунту;

F_d - несуча здатність армувальних елементів (паль)за властивостями ґрунту (матеріалу), кН;

- перевіряється умова для армованого ґрунту

а/?₂ +(1-а)/?і > р , (А.9)

де а = 7_ар//_гр - коефіцієнт, що характеризує долю армуючих елементів в об'ємі підсилюваного ґрунту. V_ap- об'єм армувальних елементів, V_rp - об'єм ґрунту;

R-і - розрахунковий опір неармованого ґрунту під підошвою фундаменту, кПа;

R₂ - розрахунковий опір матеріалу елементів посилення за умови заміни природного

ґрунту армувальним, кПа;

р - середній тиск під підошвою фундаменту, кПа;

Параметри R_A, R₂ визначаються за ДБН В.2.1-10.

Осідання армованої частини основи s_ap обчислюється методом пошарового підсумовування за ДБН В.2.1-10, де Е, Е₃- модулі деформації у горизонтальному напрямі та армоґрунту в напрямі, перпендикулярному до поверхні ґрунту, кПа, визначають експериментально;

- перевіряється осідання за формулою

s_ap < s_u, (А. 10)

s_ap - осідання армованої частини основи;

s_u - граничне значення спільної деформації основи і споруди.

s_ap, Sy визначаються за ДБН В.2.1-10.

Вихідні дані.

Будівля каркасна з гнучкою конструктивною схемою. Навантаження N_d= 800 кН від колони пе­редається на ґрунт через окремий фундамент з розмірами підошви b = І = 2 м і глибиною закладання підошви фундаменту = 1,1 м. Ґрунтові умови на будівельному майданчику представ­лені м’якопластичним суглинком з наступними характеристиками: _7// = 19 кН/м³; l_L= 0,61; Е= 7 МПа; <p_w = 16°; Сц = 15 кПа; _7// = 17 кН/м³.

Розв’язання

Визначаємо розрахунковий опір ґрунту під підошвою фундаменту R, кПа, за ДБН В.2.1-10

= 11_1(0,36-1-2-19 + 2,43-1,5-17 + 4,99-15) =165.

1 - фундамент; 2 - палі

Рисунок А.2 - Схема посилення основи ґрунтовими палями

Тиск під підошвою фундаменту р₀, кПа, становить р₀ = = 200.

Порівнюючи розрахунковий опір і тиск р₀ під підошвою, приходимо до висновку про необ­хідність, як один з варіантів, прийняти посилення основи ґрунтовими палями.

Призначаємо довжину паль 5 м, а їх діаметри - 0,5 м. Матеріалом палі є гравелистий пісок з фізико-механічними характеристиками: у_я = 20 кН/м³; <р_/; = 31 °; Е = 28 МПа; за даними статичних вип­робувань F_d = 196 кН.

„ . „ ,_ЛО1 800-1,2 _

За формулою (А.8) п = — = 5 шт.

Для армованого ґрунту перевіряємо умови (А.9) при = 165 кПа; R₂ = 369 кПа

0,245 • 369 + (1 - 0,245) ■ 165 > 200

або 215 > 200, умова (А. 10) виконується.

Осідання армованої основи s_an визначали для напруження, наведеного в таблиці А1.

Активна зона стискання обмежувалася умовою <r_zp = 0,2o_zg.

Для hj = 0,2-2 = 0,4 м методом пошарового підсумовування знаходимо s_ap, м

= ^(¹⁹⁶-^{65 + 180}'05 + 148,55 + 115,15 + 87,8 + 67,45 + 52,7 + 41,95 + 34 + 28,05+23,5) = 12145

0 4

= ’976,05 = °’⁰³² •

12145

Таблиця А.1 - Розподіл напружень в армованому ґрунті по глибині під центром завантажуваного майданчика

Кінець таблиці А.1