ГОСТ Р 59626-2022. Национальный стандарт Российской Федерации. Дороги автомобильные общего пользования. Специальные вспомогательные сооружения и устройства для строительства мостов. Правила проектирования. Общие требования

Приложение Б

(обязательное)

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМАТИВНОГО БОКОВОГО ДАВЛЕНИЯ

НА ОГРАЖДЕНИЕ КОТЛОВАНА <*>

 

--------------------------------

<*> В настоящем приложении рассматриваются только нормативные величины; в целях избежания повторений слово "нормативное" далее опускается.

 

Б.1 Давление воды на ограждение котлована принимается распределенным по закону гидростатики. Давление грунта (активное и пассивное) определяют по теории Кулона, учитывая сцепление в суглинках и глинах.

Б.2 Нормативное активное давление и нормативное пассивное давление грунта определяются в зависимости от нормативных характеристик грунта, устанавливаемых на основании данных инженерно-геологических изысканий с учетом природного состояния грунта.

Нормативные значения прочностных и деформационных характеристик грунтов представлены в СП 22.13330.2016 (приложение А).

Для предварительных расчетов допускается нормативные характеристики грунтов принимать по таблицам Б.1 и Б.2.

 

Таблица Б.1

 

Нормативные значения характеристик песчаных грунтов

 

Виды песков	Характеристика грунтов	Значения при коэффициенте пористости
		0,45	0,55	0,65	0,75
Гравелистые и крупные		20,5	19,5	19,0	-
	c	2	1	-	-
		43	40	38	-
Средней крупности		20,5	19,5	19,0	-
	c	3	2	1	-
		40	38	35	-
Мелкие		19,5	19,5	19,0	19,0
	c	6	4	2	-
		38	36	32	28
Пылеватые		19,5	19,5	19,0	19,0
	c	8	6	4	2
		36	34	30	26
Примечание - Для насыпного грунта принимается на 5° ниже, а - на 10% меньше.

 

Таблица Б.2

 

Нормативные значения характеристик глинистых грунтов

четвертичных отложений

 

Наименование грунтов и консистенция JL	Характеристика грунтов	Значения при коэффициенте пористости
		0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	0,95	1,05
Супеси 0 <= JL <= 0,25		21,0	20,0	19,5	-	-	-	-
	c	21	17	15	13	-	-	-
		30	29	27	24	-	-	-
Супеси 0,25 <= JL <= 0,75		21,0	20,0	19,5	19,0	-	-	-
	c	19	15	13	11	9	-	-
		28	26	24	21	18	-	-
Суглинки 0 <= JL <= 0,25		21,0	20,0	19,5	19,0	18,5	18,0	17,5
	c	47	37	31	25	22	19	15
		26	25	24	23	22	20	20
Суглинки 0,25 <= JL <= 0,50		21,0	20,0	19,5	19,0	18,5	18,0	-
	c	39	34	28	23	18	15	-
		24	23	22	21	19	17	-
Суглинки 0,50 <= JL <= 0,75		-	-	19,5	19,0	18,5	18,0	17,5
	c	-	-	25	20	16	14	12
		-	-	19	18	16	14	12
Глины 0 <= JL <= 0,25		-	20,0	19,5	19,0	18,5	18,0	17,5
	c	-	81	68	54	47	41	36
		-	21	20	19	18	16	14
Глины 0,25 <= JL <= 0,50		-	-	19,5	19,0	18,5	18,0	17,5
	c	-	-	57	50	43	37	32
		-	-	18	17	16	14	11
Глины 0,50 <= JL <= 0,75		-	-	19,5	19,0	18,5	18,0	17,5
	c	-	-	45	41	36	33	29
		-	-	15	14	12	10	7

 

Б.3 При определении давлений на ограждение допускается разнородные грунты, различающиеся значениями каждой из характеристик не более чем на 20%, рассматривать как однородный грунт со средневзвешенными значениями характеристик

 

(Б.1)

 

где , и c_i - значения , и c для i-го слоя грунта толщиной h_i.

Б.4 Если песок или супесь расположены ниже поверхности воды, то горизонтальное давление на ограждение следует определять, суммируя гидростатическое давление и активное или пассивное давление взвешенного в воде грунта.

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии вычисляют по формуле

 

(Б.2)

 

где - коэффициент пористости грунта;

- удельный вес грунта, принимаемый в среднем 27 кН/м³;

- удельный вес воды, 10 кН/м³; допускается принимать .

Б.5 Для случаев, когда котлован разрабатывают на местности, не покрытой водой, и превышение уровня грунтовых вод над дном котлована составляет не более 2 м и не более трети глубины котлована, допускается в расчете ограждений с одним или несколькими ярусами распорных креплений определять прямой отпор грунта (пассивное давление грунта со стороны котлована) с учетом трения грунта по стенке ограждения. Угол трения грунта по стенке принимается

 

 

 

где - угол внутреннего трения грунта в котловане.

В остальных случаях активное и пассивное давление грунта на ограждение следует определять, принимая .

Б.6 Вертикальная нагрузка на призме обрушения принимается:

а) от веса материалов и возможной отсыпки грунта - в виде равномерно распределенной нагрузки интенсивностью, соответствующей предполагаемым проектным размерам материалов и отсыпки, но не менее 10 кН/м²;

б) от строительного оборудования, кранов, копров и транспортных средств, перемещающихся по рельсам, - по паспортным данным, каталогам и справочникам с учетом загружения, наиболее неблагоприятного для рассчитываемой конструкции;

в) от автотранспорта, проходящего по дороге, расположенной вдоль котлована, в виде полосовой нагрузки p с шириной полосы 3,0 м для каждого ряда машин, показанная на рисунке Б.1:

 

 

Рисунок Б.1 - Вертикальная нагрузка на призме обрушения

от автотранспорта

 

1) при расстоянии b между краем котлована и бровкой дороги b от 3,0 до 2,0 м и весе машин до 250 кН величина p принимается равной 20 кПа;

2) при расстоянии от 2,0 до 1,0 м p = 30 кПа и при меньшем расстоянии - 40 кПа;

3) при расстоянии между дорогой и котлованом более 3,0 м величина p = 10 кПа;

4) при весе машин до 300 кН значения p увеличиваются в 1,2 раза; при весе до 450 кН - в 1,9 раза и весе 600 кН - в 2,5 раза;

г) от гусеничных и колесных кранов, работающих в непосредственной близости от котлована, в виде полосовой нагрузки p шириной 1,5 м, показанной на рисунке Б.2:

 

 

Рисунок Б.2 - Вертикальная нагрузка на призме обрушения

от гусеничных и колесных кранов

 

1) величина p, собственный вес крана и максимального груза, принимается равной:

30 кПа при рабочем весе до 100 кН;

60 кПа при рабочем весе 300 кН;

90 кПа при рабочем весе 500 кН;

120 кПа при рабочем весе 700 кН;

2) промежуточные значения принимаются по интерполяции;

3) при рабочем весе более 700 кН нагрузка определяется по паспортным характеристикам крана и данным о весе и положении груза;

д) от трамвая, проходящего параллельно стенке, принимается в виде полосовой нагрузки, равной 15 кПа при распределении ее на ширине 3,0 м;

е) от железнодорожного пути, проходящего параллельно стенке ограждения, принимается в виде полосовой нагрузки, распределенной на ширине 3,5 м с интенсивностью 280 кН/м на линиях, где проходит нагрузка, близкая к расчетной С14, от тяжелых транспортеров, электровозов.

Б.7 При определении активного давления на ограждение вертикальная нагрузка на призме обрушения, распределенная в пределах двух площадок с общей осью, параллельной стенке, приводится к эквивалентной нагрузке, распределенной по сплошной полосе, имеющей неограниченную протяженность вдоль стенки и ширину b. Под размером b, шириной полосы распределения эквивалентной нагрузки, понимается для рельсовой нагрузки длина полушпалы при однорельсовых тележках, показанная на рисунке Б.3, или длина шпалы при двухрельсовых тележках, показанных на рисунке Б.4.

 

 

Рисунок Б.3 - К определению эквивалентной нагрузки

от однорельсовой тележки на призме обрушения

 

 

 

 

Рисунок Б.4 - К определению эквивалентной нагрузки

от двухрельсовой тележки на призме обрушения

 

Б.8 Интенсивность эквивалентной нагрузки, показанную на рисунке Б.7, вычисляют по формуле

 

(Б.3)

 

где Q - равнодействующая вертикальной нагрузки, распределенной на поверхности призмы обрушения в пределах одной площадки или двух площадок b x f с общей осью, параллельной стенке, показанной на рисунках Б.3 и Б.4;

l - длина участка стенки, в пределах которого на стенку действует боковое давление грунта от загружения призмы обрушения этой вертикальной нагрузкой, м.

Если нагрузка на призме обрушения приложена по схемам, показанным на рисунках Б.3 и Б.4, и при этом удовлетворяется условие

 

(Б.4)

 

принимается

 

(Б.5)

 

в остальных случаях принимается

 

(Б.6)

 

где c - для рельсовой нагрузки - база тележки крана, рабочего мостика или платформы, показанной на рисунках Б.3 и Б.4, м;

f - для рельсовой нагрузки - длина распределения нагрузки рельсом, показанной на рисунках Б.3 и Б.4, принимаемая равной 1 м;

a - расстояние от центра площадки передачи нагрузки до стенки ограждения, м;

- угол внутреннего трения грунта за стенкой.

Если в пределах высоты расположены слои грунта с углами внутреннего трения, отличающимися друг от друга не более чем на 20%, допускается принимать , где - средневзвешенное для глубины h значение угла внутреннего трения грунта. При большем различии в значениях углов внутреннего трения грунта длину l вычисляют на основе построения, показанного на рисунке Б.5.

 

 

Рисунок Б.5 - К определению эквивалентной нагрузки

при наличии за стенкой нескольких слоев грунта, отличающихся

углами внутреннего трения

 

Б.9 Если поверхность грунта ограничена плоскостью и на ней равномерно распределена нагрузка интенсивностью q, то активное давление песка или супеси на стенку ограждения принимается изменяющимся по прямолинейному закону от значения p₁ на уровне верха стенок до значения p₂ на глубину H, показанную на рисунке Б.6.

 

 

Рисунок Б.6 - К определению активного давления песка

или супеси на стенку ограждения в случае, указанном в Б.9

 

(Б.7)

 

(Б.8)

 

где - объемный вес грунта, кН/м³;

- коэффициент активного давления грунта, определяемый выражением

 

(Б.9)

 

- угол внутреннего трения грунта;

- угол между плоскостью, ограничивающей поверхность грунта, и горизонтальной поверхностью , показанной на рисунке Б.6.

При горизонтальной поверхности грунта и без нагрузки (p₁ = 0) давление p₂ вычисляют по формуле

 

(Б.10)

 

Б.10 Для случаев, не охваченных Б.9, активное давление песка или супеси на стенку ограждения определяется излагаемым ниже способом:

а) находят равнодействующую активного давления грунта - силу E, как наибольшее из значений E_i, рассчитанных по формуле

 

(Б.11)

 

где G_i - сумма веса G_гр, предполагаемой призмы обрушения ABG_i и равнодействующей расположенной над ней нагрузки, показанной на рисунке Б.7 а;

- угол между предполагаемой плоскостью обрушения и горизонтальной плоскостью, значение которого принимается наибольшее, определенное по формуле (Б.10);

б) силу E рассматривают как сумму силы E_гр от веса призмы обрушения и сил E_q от каждой из нагрузок <*> на призме обрушения;

в) силу E_гр вычисляют по формуле

 

(Б.12)

 

при этом принимают, что сила E_гр является равнодействующей давлений, эпюра которых имеет вид треугольника, как показано на рисунке б) Б.7;

г) силу E_q от нагрузки q, расположенной на призме обрушения и распределенной по ширине b, вычисляют по формуле

 

(Б.13)

 

здесь принимается:

1) сила E_q является равнодействующей давления на стенку, равномерно распределенного между точками A₁ и A₂ на пересечении со стенкой прямых, проведенных параллельно следу плоскости обрушения из начала и конца участка, в пределах которого действует нагрузка q, показанная на рисунке Б.7 б;

2) если плоскость обрушения делит участок, на котором расположена нагрузка q, то за конец участка принимается след пересечения плоскости обрушения с поверхностью грунта.

--------------------------------

<*> В целях упрощения рисунка Б.7 на нем показана лишь одна нагрузка интенсивностью q, распределенная на ширине b.

 

 

а - вес грунта и нагрузка на призме обрушения;

б - равнодействующая давления на стенку от нагрузки

 

Рисунок Б.7 - К определению активного давления песка

или супеси на стенку ограждений при произвольном очертании

поверхности грунта и расположении на ней нагрузки

 

Б.11 Если поверхность грунта горизонтальна и на ней равномерно распределена нагрузка интенсивностью q, то активное давление грунта нескольких слоев песка или супеси в пределах каждого слоя принимают изменяющимся прямолинейно от давления p на уровне кровли этого слоя до давления на уровне его подошвы

 

(Б.14)

 

где h_i - толщина i-го слоя грунта с объемным весом и углом внутреннего трения ;

- коэффициент активного давления грунта i-го слоя.

Такое состояние показано на рисунке Б.8.

 

 

Рисунок Б.8 - К определению активного давления грунта

из нескольких слоев песка или супеси на стенку ограждения

 

Б.12 Активное давление суглинка или глины допускается определять, учитывая сцепление грунта c путем уменьшения ординат эпюры, построенной как для несвязного грунта (по объемному весу и углу внутреннего трения суглинка или глины) на величину, которая при плоской поверхности грунта, наклоненной к горизонту под углом , определяется выражением

 

(Б.15)

 

где - коэффициент активного давления грунта, определяемый по формуле (Б.9).

В пределах участка, на котором величина p_c превышает ординаты активного давления, вычисленные как для несвязного грунта, активное давление суглинка или глины не учитывается.

В случае разнородного грунта уменьшение активного давления за счет сцепления учитывается в пределах каждого слоя суглинка или глины, определяя величину p_c по формуле (Б.15) по характеристикам и c соответствующего слоя.

При горизонтальной поверхности грунта формула (Б.15) может быть представлена в виде

 

(Б.16)

 

Б.13 Эпюра пассивного давления супеси или песка на стенку принимается в виде треугольника с наибольшей ординатой.

 

(Б.17)

 

где - коэффициент пассивного давления грунта, вычисляемый по формуле

 

(Б.18)

 

где - угол трения грунта по стенке принимается по Б.5, при формула (Б.18) упрощается и принимает вид

 

(Б.19)

 

Б.14 Эпюра активного давления однородного грунта в виде суглинка или глины показана на рисунке Б.9. Эпюра пассивного давления супеси или песка на стенку показана на рисунке Б.10.

 

 

Рисунок Б.9 - Эпюра активного давления суглинка или глины

 

 

 

 

Рисунок Б.10 - Эпюра пассивного давления песка или супеси

на стенку ограждения

 

Б.15 Ординаты эпюры пассивного давления суглинка или глины на стенку показаны на рисунке Б.11.

 

 

Рисунок Б.11 - Эпюра пассивного давления суглинка или глины

на стенку ограждения

 

Такие ординаты получают суммированием соответствующих ординат двух эпюр: эпюры, построенной как для несвязного грунта (по значению угла внутреннего трения суглинка или глины) и эпюры с ординатами, равными

 

(Б.20)

 

Для поверхностного слоя, где возможно нарушение структуры суглинка или глины, расчетное сцепление c принимается уменьшающимся по линейному закону от полной величины, определяемой по пункту Б.2, на глубине 1,0 м до нуля у поверхности грунта.

Б.16 При проектировании замкнутых в плане ограждений узких и глубоких котлованов, расположенных в сухих грунтах с углом внутреннего трения более 30°, допускается учитывать снижение активного давления грунта за счет пространственных условий работы. Снижение учитывается коэффициентом , вводимым к величине давления E от собственного веса грунта. Коэффициент принимается равным 0,7 при k = B - H = 0,5 и 1,0 при k >= 2 (где B - наибольший размер в плане и H - глубина котлована). При значениях 0,5 < k < 2 его величина принимается по интерполяции.