Шпунтовые ограждения возводятся из дерева, металла, железобетона. Деревянный шпунт применяется при неглубоких котлованах и отсутствии в грунтах твердых включений: валунов, галечника, топляков и др. Наиболее распространено применение стального шпунта различного профиля длиной от 8 до 25 м; характеристики шпунта приведены в табл. 10. Железобетонный шпунт используется, если в дальнейшем он будет включен в состав конструкции сооружения.
В зависимости от размеров котлована, вида грунта, типов шпунта и др. факторов шпунтовые ограждения могут проектироваться свободно стоящими или закрепленными конструкциями. При устройстве котлованов на местности, покрытой водой, шпунтовые стенки могут использоваться как самостоятельно, так и в составе перемычек различных типов.
Указания по расчету шпунтовых ограждений приведены в методических указаниях [8]. Для примера на рис. 9 приведены схема к расчету глубины погружения шпунта (а), расчетная схема шпунтовой стенки , как балки на двух опорах (б) и эпюра моментов в шпунте (в).
Таблица 10
Характеристики различных профилей стального шпунта
|
Профиль |
Условные обозн. профиля |
Ширина, мм |
Площадь сечения, см2 |
Масса 1 метра, кг |
Момент сопротивления W, см3 |
|
|
Шпун -типы |
1 пог. м стенки |
|||||
|
Плоский |
ШП-1 |
400 |
82 |
63.9 |
73 |
188.5 |
|
ШП-2 |
200 |
39 |
30 |
28 |
136 |
|
|
Корытный |
ШК-1 |
400 |
64 |
49.9 |
114 |
402 |
|
ШК-2 |
400 |
74 |
57.8 |
260 |
843 |
|
|
Тип «Ларcен » |
Л-III |
400 |
80 |
62 |
258 |
1600 |
|
Л-IV |
400 |
94.6 |
74 |
405 |
2200 |
|
|
Л-V |
420 |
127.6 |
100 |
461 |
2962 |
|
П р
и м е р. Рассчитать шпунтовое ограждение котлована глубиной H = 5 м в мелком песке с удельным
весом 
и
углом внутреннего трения 
.Определить расход
материала на шпунт для котлована размерами в плане 3,5
9
метров.
В связи с большой глубиной котлована расчет ведем по схеме закрепленного (заанкеренного) шпунта с одним ярусом распорок в уровне поверхности грунта. Первоначально назначаем глубину погружения шпунта ниже дна котлована
t = 
= 2,5 м. Достаточность ее проверяем
из условия устойчивости, принимая эпюры активного и пассивного давления по
теории Кулона (рис. 9а)
Определяем ординаты эпюр и их равнодействующие:
еа = γ (Н + t) λа =
18 7,5
= 45 кПа.
ер = γtλр = 18 2,5 3
= 135 кПа.
Здесь 
и 
- коэффициенты активного и пассивного
давления:
=
= tg2 (45 - 
) = tg2
(45 – 15) = (
)2 =
Равнодействующая активного давления:
Еа = 
=
7,5 
= 168,75
Тоже, пассивного:
Ер = 
= 2,5 
= 168,75 
Определяем моменты сил относительно точки закрепления шпунта (т. А).
Опрокидывающий момент (от активного давления):
Ма = Еа 
(Н + t) = 844,2 
.
Удерживающий момент (от пассивного):
Мр = Ер (Н + 
) = 1125 .
Проверяем условие устойчивости:
К = 
= 
= 1,33
Коэффициент устойчивости существенно превышает допустимое значение К=1,1. Следовательно, глубину погружения шпунта ниже дна котлована можно уменьшить без ущерба для его устойчивости. Принимаем новое значение t=2.2 м. Повторяя расчет, получаем:
= 43,2; Еа = 155,5; ер =
118,8; Ер = 130,7; Mа = 746,4; Mр = 845,2; К = 1,13.
При
этом реакция в закрепленной точке равна: 
Рассчитаем шпунт на прочность и подберем поперечное сечение шпунта. Поскольку грунт ниже дна котлована не обеспечивает жесткого защемления (заделки) шпунта, принимаем его расчетную схему в виде балки на двух опорах. Балка нагружена активным давлением грунта; нагрузка распределена по треугольной эпюре. Нижнюю опору (т. В) принимаем на 0,5 ниже дна котлована, влияние пассивного давления (отпора грунта) на этой глубине не учитываем (рис.9).Используем известные из сопротивления материалов формулы:
Ra = 
; Rb =
; Мmах = 0,064
где q = eb = γ(H +
0,5)λа = 18 
= 33 кПа
= Н + 0,5 = 5,5 м
При подстановке указанных значений получаем:
= 30.25; 
; 
= 60,5 ;
.
Отличие Ra от полученного ранее связано с изменением расчетной схемы.
Эпюра моментов показана на рис. 9; максимальный момент
в шпунте на глубине 
м.
Учитывая превышение шпунта над поверхностью грунта на
0,7 м, получаем общую длину шпунта: L = 5+2.2+0.7 = 7.9 м 
8
м.
Принимаем стальной шпунт. При расчетном сопротивлении стали 205 МПа = 20,5 кН/см2 требуемый момент сопротивления равен:
W = 
= 312.7 см3.
По сортаменту (табл.10) принимаем шпунт ШК-1 с моментом сопротивления на один погонный метр ограждения 402 см3. При этом максимальное напряжение в шпунте равно:
= 
=
15,94 
= 159,4 МПа < 205 МПа.
Литература.
1) Проектирование оснований и фундаментов зданий и сооружений на железнодорожном транспорте: Методические указания. Л.: ЛИИЖТ, 1990
2) Фундаменты мелкого заложения. Проектирование и расчет: Методические указания. Л.: ЛИИЖТ, 1984.
3) СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы. М., 1985.
4) Далматов Б. И. и др. Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений. Учебное пособие. Изд. АСВ, СПб.2001.
5) Берлинов М. В., Ягупов Б. А. Примеры расчета оснований и фундаментов. М. СИ, 1986.
6) Глотов Н. М. и др. Основания и фундаменты транспортных сооружений. Под ред. Г. П. Соловьева М.: Транспорт, 1995.
7) Смирнов В. Н. Опоры балочных мостов (проектирование, строительство, ремонт и реконструкция). Учебное пособие. СПб., 2004.
8) Расчет шпунтовых ограждений. Методические указания. Л.: ЛИИЖТ, 1988.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.