Приложение Б (рекомендуемое). Пример расчета устойчивости удерживающего сооружения из шпунта ГШ-500 и одного яруса анкерных свай с применением расчетного программного комплекса "Plaxis"

Приложение Б
(рекомендуемое)

Пример расчета устойчивости удерживающего сооружения из шпунта ГШ-500 и одного яруса анкерных свай с применением расчетного программного комплекса "Plaxis"

Б.1 Исходные данные для расчета

Б.1.1 Целью расчета является определение максимальных усилий, возникающих в полимерном шпунте и анкерных сваях при величине консоли сооружения УС-1 до 4,0 м. По результатам инженерно-геологических изысканий построен расчетный инженерно-геологический разрез (рисунок Б.1.1).

Б.1.2 Физико-механические характеристики грунтов ИГЭ-1 и ИГЭ-2 представлены в таблице Б.1.1 настоящего отраслевого документа.

Таблица Б.1.1 - Грунтовые характеристики для выполнения расчетов

Наименование	Параметр	Ед. изм.	Грунтовые характеристики
			ИГЭ-1 глина твердая	ИГЭ-2 аргиллит низкой прочности
Удельный вес грунта в естественном состоянии			18,3	21,9
Удельный вес частиц грунта			27,4	27,3
Удельный вес воды			10,0	10,0
Коэффициент пористости	е	д.е.	0,8	0,4
Удельный вес грунта в водонасыщенном состоянии			19,7	22,5
Модуль деформации		кПа	6 200,0	50 000,0
Коэффициент поперечной деформации (Пуассона)		д.е.	0,3	0,2
Сцепление	с	кПа	12,0	-
Угол внутреннего трения		град.	10,0	-
Прочность на сжатие		кПа	-	11 800,0
Коэффициент	GSI	-	-	15,0
Коэффициент	m	-	-	4,0
Расчетная модель			Мора-Кулона	Хоека-Брауна

Б.1.3 В качестве комбинированного удерживающего сооружения УС-1 рассмотрен полимерный шпунт ГШ-500 длиной l=10,0 м с одним ярусом анкерных свай. Длина анкерных свай составляет 9,0 м. Полимерный шпунт ГШ-500 согласно результатам расчетов (таблица Б.1.2) обладает низкой изгибной жесткостью (EI=446 ), в связи с чем анкерные сваи закреплены в верхней части шпунтового ограждения (рисунок Б.1.1).

Таблица Б.1.2 - Изгибная и осевая жесткость полимерного шпунта ГШ-500

Наименование параметра	Условное обозначение	Единицы измерения	Величина
Момент сопротивления сечения	W	[]	1050
Момент инерции сечения	I	[]	12391
Предел прочности при изгибе		[]	65
Модуль упругости стали при изгибе		[кПа]	3 600 000
Вес 1 п. м. ограждения		[]	29
Площадь сечения 1 п. м. стены	A	[]	196
Изгибная жесткость сечения (EI)		[кПа*]	446
Нормальная жесткость сечения (EA)		[кПа*]	70 560
Предельный изгибающий момент сечения		[кН*м]	68,5
Вес 1 п. м. элемента		[кН/м]	0,3

Рисунок Б.1.3 - Расчетный инженерно-геологический разрез (расчетная схема) с учетом удерживающего сооружения УС-1

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "Рисунок Б.1.3 - Расчетный инженерно-геологический разрез (расчетная схема) с учетом удерживающего сооружения УС-1" следует читать "Рисунок Б.1.1 - Расчетный инженерно-геологический разрез (расчетная схема) с учетом удерживающего сооружения УС-1"

Б.1.4 В качестве анкерного крепления шпунтового ограждения применяются наиболее распространенные грунтовые анкера типоразмером 30/16 (диаметр буровой коронки d=0,046 мм). Длина анкерной сваи принята l=9,0 м. Глубина заделки анкера составляет 5,0 м, в несущий слой (ИГЭ-2) - 2,5 м. Шаг анкерных свай в плане составляет 3,0 м. Жесткость анкерной сваи приведена в таблице Б.3. Анкерные сваи закреплены на 0,5 м ниже верхней части шпунта ГШ-500.

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Вместо слов "приведена в таблице Б.3" следует читать "приведена в таблице Б.1.3"

Таблица Б.1.3 - Определение жесткости анкерной сваи

Наименование параметра	Условное обозначение	Единицы измерения	Величина
Диаметр корня анкера	D	[мм]	50
Площадь сечения тяги анкера		[]	340
Шаг анкерных свай		[м]	3
Модуль упругости тяги анкера		[кПа]	210 000 000
Начальный модуль упругости бетона		[кПа]	30 000 000
Площадь поперечного сечения корня анкера	A	[]	20
Момент инерции поперечного сечения анкера	I	[]	20
Модуль деформации бетона	E	[кПа]	24 000 000
Площадь поперечного сечения бетона корня анкера		[]	10
Изгибная жесткость сечения анкера (EI)		[кПа*]	14
Нормальная жесткость сечения анкера (EA)		[кПа*]	82 001
Изгибная жесткость сечения анкера с учетом шага (EI/Sh)		[кПа*]	5
Нормальная жесткость сечения анкера с учетом шага (EA/Sh)		[кПа*]	27 334

Б.1.5 Расчет несущей способности анкерной сваи выполнен согласно методике расчета СТО-ГК Трансстрой-023-2007 [27]. Результаты несущей способности анкерной сваи представлен в таблицах Б.1.4 и Б.1.5.

Б.1.6 Раскрытие котлована выполняется уступами по 2,0 м (верхняя часть) и 1,0 м. Максимальная выемка грунта не превышает 4,0 м. Глубина защемления l полимерного шпунта ГШ-500 исходя из максимально допустимой высоты консольной части h=4,0 м, составляет l=6,0 м.

Б.1.7 Расчет устойчивости грунтового массива с учетом удерживающего сооружения выполнен на основное и особое сочетание нагрузок. Особое сочетание от собственного веса грунта и сейсмические воздействия 8 баллов. Сейсмическое воздействие в программном расчетном комплексе "Plaxis" учитывается с помощью коэффициента сейсмичности согласно ОДМ 218.2.053-2015 [28] и при 8 баллах принимается равным =0,050.

Таблица Б.1.4 - Несущая способность анкерной сваи по грунту

Наименование параметра	Условное обозначение	Единица измерения	Величина
Диаметр скважины (буровой коронки)	d	[м]	0,05
Коэффициент надежности по назначению сооружения		[-]	1,8
ИГЭ-1:
Длина заделки анкера в несущем слое	L	[м]	2,5
Сопротивления грунта по боковой поверхности		[кПа]	100,0
Отношение диаметра корня анкера к диаметру скважины	D/d	[-]	1,2
Диаметр корня анкера	D	[м]	0,06
Расчетная несущая способность анкера по грунту		[кН]	50,6
ИГЭ-2:
Длина заделки анкера в несущем слое	L	[м]	2,5
Сопротивления грунта по боковой поверхности		[кПа]	250,0
Отношение диаметра корня анкера к диаметру скважины	D/d	[-]	1,0
Диаметр корня анкера	D	[м]	0,05
Расчетная несущая способность анкера по грунту		[кН]	90,3
Суммарная расчетная несущая способность анкера по грунту		[кН]	140,9
Суммарная расчетная несущая способность с учетом коэффициента надежности по грунту		[кН]	80,5

Таблица Б.1.5 - Несущая способность анкерной сваи по материалу

Наименование параметра	Условное обозначение	Единица измерения	Величина
Коэффициент условий работы составной тяги		[-]	0,9
Коэффициент надежности по материалу		[-]	1,1
Коэффициент надежности по прочности штанги		[-]	1,5
Наименьшая площадь сечения штанги		[]	340,0
Напряжение предела текучести штанги		[]	0,6
Расчетное сопротивление стали штанги растяжению по пределу текучести		[]	0,54
Расчетная несущая способность анкера по материалу		[кН]	164,1
Расчетная несущая способность анкера по материалу с учетом коэффициента надежности		[кН]	109,4

Б.2 Результаты расчета устойчивости с учетом сооружения УС-1

Рисунок Б.2.1 - Расчетная схема удерживающего сооружения УС-1

Б.2.1 Согласно выполненным расчетам в программном комплексе "Plaxis" установлено, что конструкция сооружения УС-1 обеспечивает устойчивость грунтовой выемки высотой h=4,0 м на основное и особое (сейсмичность 8 баллов) сочетание нагрузок.

Б.2.2 Анализ усилий, возникающих в конструкциях сооружения УС-1, указывает, на то, что основным несущим элементом является анкерная свая, а полимерная шпунтовая стена является распределительным элементом активного давления грунта.

Б.2.3 Усилия, возникающие в конструкциях сооружения УС-1 при заданных грунтовых условиях (см. таблицу Б.1.1) сопоставимы с величинами усилий, полученными в рамках экспериментальных исследований при различных итерациях физико-механических характеристик грунтов (см. таблица А.1).

Рисунок Б.2.2 - Распределение деформаций в грунтовом массиве при величине консоли h=2,0 м. Основное сочетание нагрузок

Рисунок Б.2.3 - Эпюра горизонтальных деформаций сооружения УС-1 при величине консоли h=2,0 м. Основное сочетание нагрузок. мм < мм.

Рисунок Б.2.4 - Эпюра изгибающих моментов в сооружении УС-1 при величине консоли h=2,0 м. Основное сочетание нагрузок. кНм/м < кНм/м

Рисунок Б.2.5 - Эпюра продольных усилий в корне анкера при величине консоли h=2,0 м. Основное сочетание нагрузок. Шаг анкерных свай 3,0 м. кН < =80,5 кН

Рисунок Б.2.2 - Распределение деформаций в грунтовом массиве при величине консоли h=3,0 м. Основное сочетание нагрузок

Рисунок Б.2.3 - Эпюра горизонтальных деформаций сооружения УС-1 при величине консоли h=3,0 м. Основное сочетание нагрузок. мм < мм.

Рисунок Б.2.4 - Эпюра изгибающих моментов в сооружении УС-1 при величине консоли h=3,0 м. Основное сочетание нагрузок. кНм/м < кНм/м

Рисунок Б.2.5 - Эпюра продольных усилий в корне анкера при величине консоли h=3,0 м. Основное сочетание нагрузок. Шаг анкерных свай 3,0 м. кН < Fd=80,5 кН

Рисунок Б.2.6 - Распределение деформаций в грунтовом массиве при величине консоли h=4,0 м. Основное сочетание нагрузок

Рисунок Б.2.7 - Эпюра горизонтальных деформаций сооружения УС-1 при величине консоли h=4,0 м. Основное сочетание нагрузок. мм < мм

Рисунок Б.2.8 - Эпюра изгибающих моментов в сооружении УС-1 при величине консоли h=4,0 м. Основное сочетание нагрузок. кНм/м < кНм/м

Рисунок Б.2.9 - Эпюра продольных усилий в корне анкера при величине консоли h=4,0 м. Основное сочетание нагрузок. Шаг анкерных свай 3,0 м. кН < =80,5 кН

Рисунок Б.2.10 - Распределение деформаций в грунтовом массиве

при величине консоли h=4,0 м. Особое сочетание нагрузок (сейсмика 8 баллов)

Рисунок Б.2.11 - Эпюра горизонтальных деформаций сооружения УС-1 при величине консоли h=4,0 м. Особое сочетание нагрузок (сейсмика 8 баллов). мм < мм

Рисунок Б.2.12 - Эпюра изгибающих моментов в сооружении УС-1 при величине консоли h=4,0 м. Особое сочетание нагрузок (сейсмика 8 баллов). кНм/м < кНм/м

Рисунок Б.2.13 - Эпюра продольных усилий в корне анкера при величине консоли h=4,0 м. Особое сочетание нагрузок (сейсмика 8 баллов). Шаг анкерных свай 3,0 м. кН < =80,5 кН