3.5 Розробка фундаменту на опускному колодязі

—

Визначення. Конструкція опускного колодязя являє собою масивну, замкнуту в плані залізобетонну (інколи стальну) оболонку, під захистом якої, із внутрішньої частини (порожнини) вибирається ґрунт. Колодязь опускається в ґрунт під дією власної ваги в міру того, як вибирається ґрунт у внутрішніх порожнинах оболонки колодязя.

Алгоритм розробки пальового фундаменту на опускному колодязі складається з таких кроків.

Крок 1. В залежності від ґрунтових умов задається відмітка площини підошви колодязя. З прийняттям відмітки підошви визначається повна висота колодязя h – це різниця між відмітками верхнього обрізу фундаменту і підошви колодязя.

Відмітка підошви колодязя призначається на глибині залягання прошарку ґрунту, який має достатньо високі механічні характеристики. Мінімальне заглиблення колодязя від рівня розрахункового розмиву складає 5 м. Часто, в першому наближенні саме на відмітці 5 м нижче рівня розрахункового розмиву закладають підошву колодязя, якщо на цій глибині є ґрунт належної міцності.

Крок 2. В залежності від ґрунтових умов вибирається форма колодязя, тип вертикального і поперечного перерізів та призначаються розміри в поперечних перерізах. (повна висота колодязя h визначилась на попередньому кроці).

Задаються розміри колодязя в плані із умов можливості розробки ґрунту в шахті колодязя. Внутрішні розміри шахти мають бути не меншими ніж 2,5 х 2,5 м. З цієї умови маємо:

- розмір в плані по фасаду моста м, (3.24)

де - товщина наріжної стіни колодязя. Приймається від 0,8 до 2,0 м. Одночасно має виконуватись умова

м. , (3.25)

де - розмір опори по фасаду в рівні ОФ (тобто в рівні верху колодязя).

- розмір в плані в поперечному перерізі:

м, (3.26)

де m – кількість шахт колодязя;

- товщина внутрішніх стін колодязя. Приймається від 0,6 до 1,5 м

Одночасно має виконуватись:

м. (3.27)

де - розмір опори в поперечному перерізі в рівні ОФ.

У випадку циліндричного колодязя внутрішній діаметр шахти має бути D_внут 2,5 м. Якщо прийняти D_внут = 2,5 м то розміри плити колодязя можна визначити за залежностями (3.24) – (3.27).

Крок 3. Виконується перевірка можливості занурення колодязя під дією власної ваги:

, (3.28)

де - власна вага конструкції фундаменту (вага стін колодязя, без врахування плити та заглушки в нижній частині колодязя) з урахуванням гідростатичного тиску води,

, (3.29)

де - сумарний об’єм стін колодязя;

- об’ємна вага залізобетону, = 25 кН/м³ (2,5 т/м³);

- об’ємна вага води, = 10 кН/м³ (1,0 т/м³);

- сила тертя ґрунту об стінки колодязя,

, (3.30)

де u – периметр плану колодязя;

f_i – розрахунковий опір і-ого прошарку ґрунту основи на боковій поверхні колодязя, кПа (додаток 2, табл. Д.2.2);

h_i – товщина і-ого прошарку ґрунту, що прилягає до бокової поверхні колодязя, м;

n – кількість прошарків на висоті заглушення в ґрунт.

Обчислення за формулою (3.30) ведуться так же як при визначенні несної здатності палі. (Див. Зауваження до ф.(3.2) та (3.3)).

Якщо нерівність (3.28) виконується переходять до кроку 4, в протилежному випадку – до кроку 2 щоби збільшити товщину стін колодязя.

Крок 4. Для розрахунків за несною здатністю фундаменту за ґрунтом знадобиться значення повної (з урахуванням власної ваги колодязя) нормальної сили, що діє на фундамент N_d. Це значення обчислюється за тим же виразом, що і для паль:

, (3.31) де N – розрахункове вертикальне зусилля для розрахунків за І групою граничних станів. Це значення береться з відповідного розрахункового сполучення зусиль.

G_d – власна вага конструкції фундаменту (колодязя, плити ростверку та заглушки в нижній частині колодязя) з урахуванням гідростатичного тиску води, якщо плита колодязя знаходиться в воді.

, (3.32)

де - власна вага конструкції фундаменту (вага стін колодязя, без врахування плити та заглушки в нижній частині колодязя) з урахуванням гідростатичного тиску води;

- сумарний об’єм плити колодязя та заглушки;

- об’ємна вага залізобетону, = 25 кН/м³ (2,5 т/м³);

- об’ємна вага води, = 10 кН/м³ (1,0 т/м³);

- коефіцієнт надійності за власною вагою, = 1,1

Крок 5. Перевірка несної здатності фундаменту за міцністю ґрунту

Ця перевірка ескізного розрахунку виконується за залежностями, що звичайно приймаються для масивних фундаментів на природній основі. Визначаються напруги в ґрунті під підошвою колодязя:

середнє значення , (3.33)

де - значення вертикального зусилля обчисленого за ф.(3.31), в якій значення розрахункового зусилля N береться за першою розрахунковою сполукою зусиль;

та максимальне значення , (3.34)

де - значення вертикального зусилля обчисленого за ф.(3.31), в якій значення розрахункового зусилля N береться за третьою розрахунковою сполукою зусиль;

A – площа підошви фундаменту;

M_y – розрахунковий момент за третьою розрахунковою сполукою зусиль;

W_y – момент опору площі підошви фундаменту.

Обчислені за ф.(3.33), (3.34) напруги мають задовольняти нерівностям:

(3.35)

(3.36)

де R – розрахунковий опір ґрунту в площині підошви колодязя. Визначається згідно додатку S до ДБН [1];

- коефіцієнт надійності за призначенням споруди, приймається 1,4 [1, п.7,8];

- коефіцієнт умов роботи, приймається 1,0 для нескельних ґрунтів і 1,2 – для скельних [1, п.7,8].

Якщо умови .(3.33), (3.34) задовольняються з необхідною точністю переходять до креслення фундаменту на опускному колодязі. В протилежному випадку – до кроку 2 або 1.

8 Рекомендована література

1	ДБН В.2.3 – 14:2006 «Мости і труби. Правила проектування». К.: 2006. -
2	СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты. Нормы проектирования. – М.: Стройиздат, 1986. – 48с
3	Кожушко В.П. Основи і фундаменти. Підручник для вузів: ч.І. – ХНАДУ, 2002. 500 с.
4	Кожушко В.П. Основи і фундаменти. Підручник для вузів: ч.ІІ. – ХНАДУ, 2002. 492 с.
5	Кириллов В.С. Основания и фундаменты. – М.: Транспорт, 1980. – 392с
6	Костерин Э.В. Основания и фундаменты. – М.: Высшая школа, 1990. – 431с
7	Лившиц Я.Д., Онищенко М.М., Шкуратовский А.А. Примеры расчета железобетонных мостов. – К.: Вища школа, 1986. – 263с
8	Глотов Н.М., Силин К.С. Строительство фундаментов глубокого заложения. – М.: Транспорт, 1985. – 248 с.
9	Силин К.С. и др. Проектирование фундаментов глубокого заложения. – М.: Транспорт, 1981. – 256с.
10	Силин К.С., Глотов М.М. Опускные колодцы. – М.: Транспорт, 1971. – 224с
11	Основания и фундаменты. Справочник/ Под ред. Г.И.Швецова. – М.: Высшая школа, 1991. – 383 с.