Расчет производится для емкости, находящейся под землей. См. рис. 1.
Методика расчета взята из прил. Г СП 399.1325800.2018
Методика представляет собой предположение о том, что напряжение в материале конструкции зависит от отношения габарита конструкции к толщине ее оболочки. Строго говоря, это не совсем так, поскольку многое зависит от конфигурации конструкции, и будет более справедливо лишь для круглоцилиндрической вертикальной поверхности. Для перекрытия подобных емкостей желательно проводить моделирование в расчетных комплексах. Однако, СП 399.1325800.2018 предлагает именно эту методику, не упоминая о ее возможных ограничениях.
Рис. 1 - Фото предполагаемой конструкции, подлежащей расчету
1. Примем следующие обозначения:
KS = 0,5 - коэффициент запаса по нагрузке от веса грунта,
KW = 0,5 - коэффициент запаса по нагрузке от давления грунтовых вод,
Kg = 0,5 - коэффициент запаса по нагрузке от транспорта,
R - радиус шахты колодца,
S - толщина стенки шахты колодца,
m = 0,8 ... 1 - коэффициент условий работы; чем меньше принятое значение, тем более неблагоприятны будут результаты,
σm - предел текучести материала* колодца (примечание к данному пункту см. ниже в расчете),
h1 - глубина заложения перекрытия колодца от уровня земли,
h2 - глубина заложения основания колодца от уровня земли.
2. В качестве автомобильной нагрузки рекомендуется принимать тяжелую тележку Н-14 (НК-100) по ГОСТ 32960-2014 при классе нагрузки K = 14. Вес такой тележки G = 100 т. Размеры пятна нагрузки тележки на поверхности земли: a = 3,8 м, b = 3,5 м.
3. Определяем угол распространения действия нагрузки в грунте обсыпки колодца из формулы:
,4. Определяем коэффициент горизонтального давления грунта обсыпки по формуле:
5. Определяем горизонтальное давление грунта на двух глубинах (в уровне перекрытия и в уровне основания) h1 и h2 по формуле:
,6. Определяем горизонтальное давление грунтовых вод на двух глубинах (в уровне перекрытия и в уровне основания) по формуле:
,7. Определяем давление от транспорта на двух глубинах (в уровне перекрытия и в уровне основания) по формуле:
,Можно заметить, что методика, предложенная СП 399.1325800.2018, учитывает коэффициент горизонтального давления грунта λ для собственного веса грунта обсыпки, но не учитывает данный коэффициент при вычислении давления от транспорта. Для большей надежности и запаса можно не учитывать данный коэффициент при вычислении давления грунта обсыпки от его собственного веса (в п. 6 данной методики указанный коэффициент учтен).
8. Вычисляем приведенное напряжение в материале конструцкции на двух глубинах (в уровне перекрытия и в уровне основания) по формуле:
9. Находим предел текучести материала колодца σm.
Стоит отметить, что у таких материалов, как стеклопластик, отсутствует площадка текучести (см. рис. 2): по всей видимости, разработчики СП 399.1325800.2018 не вполне осознавали это обстоятельство, когда предлагали определять предел текучести.
Рис. 2 - Иллюстрация отсутствия площадки текучести у стеклопластиков (кривая 3)
По этой причине в качестве предельного напряжения следует выбирать минимальное значение прочности при растяжении/сжатии/изгибе, пользуясь доступными справочными данными или информацией производителя рассчитываемой емкости. К примеру, можно использовать некоторые доступные таблицы наподобие изображенной на рис. 3.
Рис. 3 - Таблица характеристик некоторых стеклопластиков
10. Вычисляем предельное напряжение в материале конструкции по формуле:
11. Проверяем выполнение условия для двух значений (в уровне перекрытия и в уровне основания) найденных приведенных напряжений σ:
Закрыть