4.3. Порядок расчета козлового больверка на пк

Расчет выполняется на ПК с помощью программы SСAD, реализующей метод конечных элементов в строительной механике.

Габариты элементов козлового больверка. Аналогично расчету обычного больверка (раздел 2.1), из уравнения моментов относительно места заделки свай в оголовок определяется глубина погружения шпунта.

Предварительный максимальный изгибающий момент в стенке, представлен-ной в виде балки на двух опорах (защемленной в оголовке и условной грунтовой) от осредненной нагрузки (рис. 4.2, а)

M_шп = q_ср l²/16, M_св = 0,8M_шп (4.11)

где q_ср = Е_а/l – осредненная нагрузка от активного давления на стенку в пределах l; l=Н + 0,67t – длина пролета балки.

Т олщина железобетонного шпунта определяется из условия трещинообразо-вания: при M_шп = 192 , 232; 325 кНм имеем соответственно h = 35; 40; 40см, а диаметр металлического трубошпунта опреде-ляются из приложения 5, табл. 5,3П. .

Рис. 4.4. Силовой многоугольник определения усилий в элементах козлового больверка. E_а, R_шп , R_св. – равнодействующая активного давления на стенку, соответствующие усилия в шпунте и свае

Кроме изгибающих моментов, элементы козлового больверка подвергаются продольным усилиям сжатия на шпунт и растяжения козловой сваи. Они определяются из силового многоугольника рис. 4.4.

Предварительно глубина погружения растянутого свайного ряда принимается на 30% больше, чем шпунта. По полученным усилиям уточняют глубину погружения шпунта и сваи по несущей способности грунта (приложение 7)

Расчетная схема рамы. При расчете по программе SСAD свайный козловый больверк представляют плоскую двух стоечную раму распорного типа, частично погруженную в грунт основания, описываемого моделью с двумя коэффициентами постели (горизонтальный и вертикальный) (рис.4.5, в).

Геометрическое изображение расчетной схемы рамы выполняется вводом узлов элементов расчетной схемы, а затем изображением самих элементов (вводом элементов). Каждый элемент расчетной схемы вводится отдельно. Рекомендуется в первом узле ввести начало общей системы осей координат.

Расчетная схема рамы задается координатами пяти участков 6-х опорных узлов координат (рис.4.5, в). При расчете стержневой системы выбирается стержень плоской рамы.

Участки балки , взаимодействующие с грунтом через переменный по высоте коэффициент постели, рекомендуется разбивать на элементы шириной 1,0м ( участок 1-2) и соответственно – на 2.0 м (участки 4-5 и 5-6).

Рис. 4.5. К определению расчетной схемы рамы

Жесткость рамы. Используется численное описания жесткостных характеристик. Продольная и изгибная жесткость элементов рамы ЕI, содержит модуль деформации стали Е = 2,1х10⁸ кН/м² и железобетона Е = 2,7х10⁷ кН/м², площадь А, м² и момент инерции I м⁴ на ширине1 м (приложение 4). Жесткость свайного ряда делится на шаг свай. Сечение ригеля (участок 3-4 ) диной 1 м принимается равным 1х1 м.

Коэффициенты постели (жесткость грунтовой среды) . Горизонтальный коэффициент постели. Используется выражением (1.7). Коэффициент постели определяется через табличное значение коэффициента пропорциональности К (приложение 4,табл. П4.1).

Вертикальный коэффициент постели по боковой поверхности определяется умножением значения горизонтального коэффициент постели на tgφ окружаю-щего грунта

Вертикальный коэффициент постели на острие шпунта приведен в приложение 4, табл. П4.4). Вертикальный коэффициент на острие сваи воспринимающей растяжение принимается равный нулю.

Нагрузки на раму. Вычисляются в разделе 4.2 (рис. 4.2).

Результаты расчета и оптимизация габаритов. Студентом приводится подробная последовательность расчета рамы с указанием окон, без которых работа не зачитывается. Результаты расчета рамы выводятся в виде графического изображения эпюр изгибающих моментов, перерезывющих сил и смещений

Составляется результирующая таблица усилий и перемещений в элементах лицевой и анкерной стенок.