Приложение Д. Методика расчета на всплытие трубопроводов, колодцев и емкостей

Приложение Д

Методика
расчета на всплытие трубопроводов, колодцев и емкостей

Д.1 Расчет трубопровода на всплытие

Расчет трубопровода на всплытие сводится к выполнению неравенства:

, (Д.1)

где - сила давления грунта, Н;

- сила от массы трубы, Н;

- сила всплытия трубы (сила Архимеда), Н.

Высоту перекрытия трубы, м, рассчитывают по формуле

h = DK, (Д.2)

где D - наружный диаметр трубы, м;

, (Д.3)

здесь Н - глубина заложения, м;

Е - уровень грунтовых вод, м.

Если расчетный К > 1, принимают К = 1. Рассчитываемый коэффициент характеризует процент площади сечения трубы, находящейся ниже зоны грунтовых вод.

Силу давления грунта, Н, рассчитывают по формуле

, (Д.4)

где - удельный вес грунта, ;

g - ускорение свободного падения, .

Силу всплытия (силу Архимеда), , рассчитывают по формулам:

- для незаполненных труб

; (Д.5)

- для заполненных труб

, (Д.6)

где d - внутренний диаметр трубы, м.

Силу от массы трубы, , рассчитывают по формуле

, (Д.7)

где m - масса 1 пог. м трубы, кг.

Вывод:

- трубопровод устойчив;

- трубопровод всплывет.

Д.2 Расчет колодцев на всплытие (в том числе емкостей вертикального исполнения)

Расчет колодцев на всплытие сводится к определению массы якоря по формуле

, (Д.8)

где - масса якоря теоретическая, кг;

k - коэффициент запаса, принимают k = 1,25.

Теоретическую массу якоря определяют по формуле

, (Д.9)

где - сила Архимеда, Н;

- сила трения, Н;

- вес колодца, Н;

- вес плиты, Н.

Силу Архимеда рассчитывают по формуле

, (Д.10)

где - плотность воды ;

D - наружный диаметр, м;

H - высота колодца, погруженная в воду, м.

Силу трения рассчитывают по формуле

, (Д.11)

где - удельный вес грунта, ;

h - глубина колодца, м;

- угол внутреннего трения, град, определяется по таблице Д.1.

Вес колодца рассчитывают по формуле

, (Д.12)

Вес плиты рассчитывают по формуле

, (Д.13)

где - масса опорной плиты.

Таблица Д.1 - Углы внутреннего трения

Нормальный	Водонасыщенный
Песок
35	25
Гравий/щебень
45	30
Супеси
32	18
Суглинки
30	16
Глина
25	10

Д.3 Расчет емкостей на всплытие (горизонтальное исполнение)

Расчет емкости на всплытие сводится к выполнению неравенства

, (Д.14)

где - сила давления грунта, Н;

- сила от массы емкости, Н;

- сила всплытия емкости (сила Архимеда), Н.

Условие устойчивости имеет вид

, (Д.15)

Высоту перекрытия емкости, м, рассчитывают по формуле

h = DK, (Д.16)

где D - наружный диаметр емкости, м;

, (Д.17)

здесь H - глубина заложения, м;

Е - уровень грунтовых вод, м.

Если расчетный К > 1, принимают К = 1. Рассчитываемый коэффициент характеризует процент площади сечения емкости, находящейся ниже зоны грунтовых вод.

Силу давления грунта, Н, рассчитывают по формуле

, (Д.18)

где - удельный вес грунта, ;

l - длина емкости, м;

g - ускорение свободного падения, .

Силу всплытия (силу Архимеда), , рассчитывают по формулам:

- для незаполненных емкостей

, (Д.19)

- для заполненных емкостей

, (Д.20)

где d - внутренний диаметр емкости, м.

Силу от массы емкости, , рассчитывают по формуле:

, (Д.21)

где m - масса 1 пог. м емкости, кг.

Вывод:

- емкость устойчива;

- емкость всплывет.