Расчет траншеи с откосами онлайн: Расчет объемов земляных работ

Содержание

Расчет объемов земляных работ

Траншея — это открытая выемка в земле, предназначенная для устройства ленточного фундамента, прокладки коммуникаций (водопровод, канализация, силовые кабеля, сети связи).

При устройстве ленточного фундамента ширину траншеи рекомендуется принимать на 600 мм больше ширины основания фундамента bф (для возможности выполнения монтажных работ, проход людей).

Траншея с вертикальными стенками на спланированной местности — самая простая форма выемки. В основном применяется при низкой высоте траншеи и при производстве работ в зимних условиях, когда откосы траншеи заморожены, и нет опасности обвала грунта, так же применяется при устройстве механических креплений стен выемки (распорных; консольных; консольно-распорных).

Крутизна откосов в зависимости от вида грунта и глубины выемки

Наименование грунтов Крутизна откосов (отношение его высоты к заложению — 1:m) при глубине выемки, м, не более
1.
5
35
Насыпной неуплотненный 1:0,671:11:1,25
Песчаный и гравийный 1:0,51:11:1
Супесь 1:0,251:0,671:0,85
Суглинок 1:01:0,51:0,75
Глина 1:01:0,251:0,5
Лессы и лессовидные 1:01:0,51:0,5

Объем выемки траншеи можно опрделить как произведение площади поперечного сечения на длинну.

Объем обратной засыпки определяется как разность между объемом выемки и монтируемых конструкций (фундаментных блоков, труб).

Котлован — выемка в грунте, предназначенная для устройства оснований и фундаментов зданий и других инженерных сооружений.

Рассчёт объёма траншеи — онлайн калькулятор

Инструкция по расчету объема грунта траншеи

Для начала, необходимо заполнить исходные данные онлайн калькулятора в метрах:

L – это длина траншеи, зависит от назначения, например, для устройства фундамента, прокладки коммуникаций (водопровод, канализация,  газопровод, силовые или слаботочные кабеля).

A – ширина верхней части траншеи, определяется возможностью работы в траншее работников обустраивающих коммуникации.

При устройстве ленточного фундамента ширину траншеи рекомендуется увеличить на 600 мм больше ширины основания фундамента (для возможности монтажа опалубки, перемещения рабочих).

B – ширина нижняя (дна), поскольку часто траншею роют с откосами, препятствующими осыпанию грунта, то ее размеры вверху и снизу могут отличаться. Разница между шириной верха и дна определяет крутизну откосов.

Если откосы не делаются и ширина постоянна вверху и внизу траншеи – введите одинаковые значения параметров А и В

H – глубина траншеи, зависит от ее целевого назначения, например для ленточного фундамента 0,5-2,5 м, согласно СНиП 3. 02.01-87. Для газопровода не менее 0,8 метров до верхней точки трубы с учетом СП 62.13330.2011 (СНиП 42-01-2002), глубина прокладки водопроводных труб регламентируется СНиП 2.04.02-84 (к фактической глубине промерзания грунта необходимо прибавить минимум 0,5 метра). Минимальная глубина заложения канализации для регионов с теплым климатом составляет 0,7-0,8 м, а если зимы суровые – глубже. Для прокладки кабелей, как правило, роются траншеи глубиной порядка 0,7 м.

Стоит отметить, что иногда проще и экономичнее утеплить трубу, применить комбинированный способ устройства фундамента, (т.е. засыпка песчано-гравийной подушки, утепление и организация дренажа) и вырыть неглубокую траншею экономя время, силы и деньги за выемку, укрепление стенок и перемещение грунта.

Также укажите стоимость рытья в Вашем регионе (за 1 кубический метр) и  вывоза грунта (тоже за 1 м2) после чего нажмите «Рассчитать».

Расчет объема траншеи с откосами

Калькулятор рассчитает площадь траншеи (пригодится при определении необходимого количества материала для укрепления откосов), объём траншеи

даст представление, сколько грунта необходимо вынуть и переместить и подобрать оптимальный способ рытья для получения ожидаемого результата в краткий срок. Если ширина верха и дна траншеи разные, то дополнительно будут рассчитаны объемы: полезный C и откосов D. Если Вы ввели расценки подрядчиков на копку и вывоз грунта, калькулятор выдаст стоимость копания траншеи, цену перемещения грунта и общие затраты на сооружение траншеи, что позволит принять взвешенное решение – обратиться к профессионалам или копать самому.

 

Объем земляных работ онлайн-калькулятор для расчета

Земляные работы – обязательная и базовая составляющая строительства любого объекта и обустройства земельного участка, его подготовки к будущему возведению жилых и хозяйственных сооружений.

Определение и виды земляных работ

Земляные работы – наиболее трудоемкий и тяжелый строительный этап. К ним относятся такие виды операций:

  • разрыхление твердого скального грунта, его дальнейшая разработка;
  • рытье котлованов;
  • рытье каналов и траншей;
  • заполнение грунтом отвалов;
  • уплотнение земли и создание насыпи;
  • зачистка откосов и дна.

Планировка поверхности и уплотнительные работы также относятся к земляным.

Сухим методом, без привлечения гидрооборудования, выполняются такие работы:

  • создание дамб, валов посредством экскаваторов, грейдеров, самосвалов;
  • возведение насыпи при помощи бульдозера и грейдера;
  • насыпи и разработка выемок перед мостами;
  • разработка резервов и котлованов с перемещением грунта грейдерами-элеваторами, экскаваторами, самосвалами;
  • планировочные земляные работы;
  • профилировка грейдерами;
  • зачистка откосов планировочными машинами.

Подготовка грунта с укладке водо-, нефте- и газопроводов и дренажа выполняется также экскаватором траншейного типа, бульдозером. К земляным также относятся террасные работы в полунасыпях, выполняемые тяжелыми автомобильными грейдерами.

Параметры расчета земляных работ

Для выполнения котлованов и траншей используйте онлайн-калькулятор земляных работ для просчета по таким параметрам:

  • вид выемок по конфигурации;
  • габаритные характеристики по дну;
  • длина и ширина по верху;
  • глубина планируемого котлована.

Расчет актуален для котлованов стандартной прямоугольной или нестандартной многоугольной формы, котлованов круглой формы и траншей с откосами.

Вид котлована

Котлован прямоугольный с откосамиКотлован многоугольный с откосамиКруглый котлованТраншея с откосами

Объем прямоугольного котлована с откосами, куб.м.

Расчет траншей | ПроСопромат.ру

Устойчивость вертикального откоса

Существует простая приближённая формула для определения высоты откоса, способного стоять вертикально без всякой поддержки:

где: φ — угол внутреннего   трения;

с – сцепление грунта;

  ρ – объёмная масса грунта (плотность).

Очевидно, что эту формулу можно использовать и для определения величины глубины траншеи, до которой вертикальные её стенки не нуждаются в укреплении:

Очевидно также, что в грунтах, не обладающих сцеплением, при с=0 (это рыхлые пески), траншеи без укрепления вертикальных стенок невозможны. Тогда стенки следует укреплять.

Определение бокового давления на стенки траншеи

Теоретическая эпюра активного бокового давления грунта на крепление траншеи показана эпюрой I.

Опытным строителям давно известно, что крепление стенок траншей на середине глубины должно быть мощнее, чем внизу. Так, по результатам измерений фактических давлений грунта, например, при строительстве Берлинского метрополитена, действительная эпюра бокового давления имеет вид кривой II.

Для

практических расчётов рекомендуется использовать несколько упрощённую, схематизированную эпюру III в виде трапеции с центром тяжести в середине глубины траншеи и равновеликой экспериментальной эпюре. В соответствии с этой эпюрой, в середине глубины на укрепление стенки траншеи действует равнодействующая сила, равная площади трапеции. Она равна :

Именно на эту нагрузку и следует рассчитывать крепление траншей.

Пример расчета крепления стенок траншей, состоящего из стоек и закладных досок

Расчёту подвергаются вертикальные стойки и горизонтальные вставные доски стенок.

Сначала следует «собрать» нагрузку на одну стойку. Если расстояние между ними

«ℓ», то на каждую стойку будет действовать нагрузка, равная 1,12·Еа·ℓ и приложенная в середине глубины траншеи. Расчётная схема стойки представляет собой балку на двух опорах под действием силы в середине пролета:

На рисунке показана эпюра изгибающих моментовНаибольшее значение:

Для стойки круглого сечения, имеющей диаметр «d», момент сопротивления  сечения:

Из условия прочности:

  можно либо подобрать необходимый диаметр брёвен при заданном шаге стоек «ℓ», либо, наоборот, найти требуемый шаг стоек при заданном сечении стоек «d».

Что касается закладных досок, то они работают тоже по схеме балки на двух опорах, имеющей пролёт «ℓ». Наиболее нагруженной оказывается средняя доска. Её расчётная схема будет:

Интенсивность распределённой нагрузки q=1,12·Еа, если считать, что вся нагрузка воспринимается одной средней доской.

Тогда в условии прочности:

Из этого условия при  фиксированном шаге стоек «ℓ» придётся подобрать толщину доски «t» заданной ширины «b»:

Очевидно, что такой расчёт содержит большую погрешность в сторону излишнего запаса прочности.

Возможен и более «строгий» расчёт. В этом случае на среднюю доску следует передать нагрузку

интенсивностью:

Тогда:

и требуемая толщина досок:

Во всех формулах данного раздела:

 

 

 

 

Расчет земляных работ калькулятор

Вид котлована

Котлован прямоугольный с откосамиКотлован многоугольный с откосамиКруглый котлованТраншея с откосами

Объем прямоугольного котлована с откосами, куб. м.

Теория проведения строительных работ сложна и совершенно непонятна новичкам, которые лишь впервые столкнулись с замысловатыми схемами, таблицами и формулами. Их освоение – достаточно непростая задача. Это вполне очевидно, ведь люди, получая образование в данной области, тратят целые годы.
Между тем, зачастую у нас совершенно нет возможности обратиться за помощью в проведении строительных работ к профессионалам или хотя бы к более опытным работникам. В таком случае приходится осуществлять всю подготовку и курировать непосредственный процесс самолично.

Воспользуйтесь изобретением профессионалов

В условиях дефицита времени совсем не обязательно оперативно изучать теорию строительного дела, попутно осваивая сложные математические формулы и свойства тех или иных строительных материалов. Профессионалы, чтобы облегчить вам проведение подготовительных мероприятий, разработали различные специализированные калькуляторы.
Одним из таких является калькулятор по расчету земляных работ. Благодаря нему вы можете с легкостью определить итоговый объем котлована с указанным вами типом откосов. Достаточно лишь обратиться к проекту объекта и ввести в калькулятор такие данные:
• ширина и длина будущего котлована по дну;
• ширина и длина объекта по верху;
• глубина.
Все параметры указывайте в метрах. В противном случае могут возникнуть ошибки при автоматическом расчете калькулятора.

Преимущества калькулятора

Благодаря данной программе вы можете непосредственно в онлайн режиме рассчитать необходимые параметры. Это важно не только на этапе подготовки, но и для корректировки параметров объекта в процессе строительства. Именно возможность воспользоваться помощью такой программы в режиме онлайн – это гарант того, что в случае возникновения несостыковок между проектом на бумаге и реальным его воплощением, вы легко сможете подкорректировать данные и направить деятельность работников в необходимое русло. В свою очередь, все это позволит вам достичь максимально удовлетворительного результата.
Между тем, не стоит забывать, что важно не только правильно просчитать пропорции и параметры объекта строительства. Необходимым условием для достижения желаемого результата является и то, насколько ответственно вы подойдете к выполнению собственной работы, ведь халатное отношение совершенно неприемлемо и не позволит воплотить в жизни даже идеальный проект.

Расчет объёма земляных работ при сооружении ГНП

1. РАСЧЕТ ОБЪЁМА ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ ПРИ СООРУЖЕНИИ ГНП

• Параметры земляных сооружений, применяемых при
сооружении ГНП (ширина, глубина и откосы траншеи, сечение
насыпи и крутизна её откосов и др.), устанавливают в
зависимости от диаметра (Dн) трубопровода, способа его
закрепления, рельефа местности, грунтовых условий
• Минимальная ширина траншеи по дну
• D +300 мм для трубопроводов диаметром до 700 мм
• 1,5D для трубопроводов диаметром 700 мм и более с учётом
следующих дополнительных требований:
– для трубопроводов Dн = 1200 и 1400 мм при рытьё траншей с
откосами не круче 1 : 0,5 ширину траншеи по дну уменьшают до
величины D +500 мм;
• – допускается принимать ширину траншей равной ширине рабочего
органа землеройной машины, но не менее указанной;
• – ширина траншеи по дну на кривых участках под гнутые или сварные
отводы равна двукратной величине по отношению к ширине на
прямолинейных участках для обеспечения вписания трубопровода в
кривую траншею;
• – ширина траншеи по дну под балластными грузами или анкерными
установками должна быть не менее 2,2D, на участках трубопровода
балластируемого грунтом с использованием нетканого синтетического
материала, 1,6D
• Глубину траншеи устанавливают из условий предохранения
трубопровода от механических повреждений при переезде через
него автотранспорта, строительных и сельскохозяйственных
машин и назначают равной:
• для трубопроводов диаметром D до 1000 м – D + 0,8 м;
• для трубопроводов диаметром 1000 м и более D+1 м;
• для болотистых грунтов, подлежащих осушению, D +1,1 м;
• для песчано-барханных грунтов D+1 м от нижних межбарханных
оснований;
• для скальных и болотистых грунтов при отсутствии проезда
автотранспорта, строительных машин D+ (0,6-0,8) м.

5. При разработке траншей с откосами объём земляных работ VЗ.Р. определяется:

где В1 – ширина траншеи по верху, м;
В2 – ширина траншеи по низу, м;
L – длина траншеи, м;
Н – глубина траншеи, м;
n – коэффициент откоса (табл. 1).

6. ВЫБОР ЗЕМЛЕРОЙНОЙ ТЕХНИКИ И КОМПЛЕКТА МАШИН ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ ГРУНТА

Определение ёмкости ковша экскаватора будет зависеть от Vз.р., для этого можно
воспользоваться следующими требованиями.
• В соответствии со СНиП II-05-06-85* глубина траншеи
определяется:
• hт = D + 0,8 м, если D
• hт = D + 1 м, если D > 1000 мм.
• Ширина траншеи также зависит от диаметра прокладываемого
трубопровода:
• В = D + 300 мм, если D
• В = 1,5 D, если D ≥ 700 мм.

Объем выемки. Расчет земляных работ

Объем необходимых земляных работ при отрывки траншей и котлованов а также и при планировке территорий производится по формулам объемной геометрии с учетом необходимого «угла естественного откоса» – который откладывается от горизонтали и зависит от свойств и характера грунта:

  • для сухих глинистых грунтов он будет ~ 45°,
  • для влажных глинистых грунтов ~ 35°;
  • для сухих суглинистых грунтов он будет ~ 50°,
  • для влажных суглинистых грунтов – 40°;
  • для сухих песков он будет ~ 28°,
  • для влажных песков ~ 35°.

Можно крутизну откоса задавать с помощью его уклона, т. е. отношения глубины выемки или высоты Насыпи «?» к их заложению «В»: например Н:В = 1: 1 (45°), 1:0,6 (?60°) – 1:0,57735 – (60°) и т. д., где знаменателем отношения является коэффициент естественного откоса Кот = В / Н

Обычные одноковшовые экскаваторы имеют объем. ковша от. ОДбм 3 до 2 м 3 (прямая и обратная лопаты до 1,5 m 3 ; драглайн – до 2 м 3). Самая большая глубина копания у грейфера – до 13 м. Максимальная емкость ковша скреперов составляет – 8 м 3 (для самоходных скреперов), а дальность перевозки – до 5 км. Бульдозеры обычно используются для срезки грунта с его перемещением на расстояние до 100 м.

При подсчете производительности землеройной техники также необходимо учитывать его разрыхляемость с помощью «коэффициента разрыхления» Кр, который зависит от характера грунта (см. выше).

При отсыпке насыпей и засыпке траншей, котлованов и пазух после устройства фундаментов и подвалов следует иметь ввиду, что разрыхленный грунт сразу не уплотняется. Поэтому тут Необходимо учитывать также «коэффициент остаточного разрыхления» Kop (см. выше).

Схемы определения объемов земляных работ

I. При разработке котлована

При отрывке траншеи


Схема разбивки участка на элементарные фигуры


Аксонометрия элементарной фигуры


Подсчет объемов земляных работ по устройству выемок (котлова­нов, траншей) и насыпей включает определение формы сооружения, разбиение его на простые геометрические тела, определение их объема и суммирования.

Определение объемов котлованов. Уточнив по приведен­ным выше формулам размеры котлована понизу В к и L к, назначив крутизну откосов m и зная глубину котлована Н, определяют размеры котлована по­верху В к в, L к в и затем вычисляют объем грунта, подлежащего разработке при устройстве котлована.

Объем котлована V к прямоугольной формы с откосами (рис. 4.4, а) определяют по формуле опрокинутой пирамиды (призматоида):

где В к и L к — ширина и длина котлована по дну, м; В к в и L к в — то же, повер­ху; Н — глубина котлована, м.

Объем котлована, имеющего форму многоугольника с откосами (рис. 4.4, б)

(4.13)

где F 1 и F 2 — площади дна и верха котлована, м 2 , F cp — площадь сечения по середине его высоты, м 2 .

Объем круглого в плане котлована с откосами (рис. 4.4, в) опреде­ляют по формуле опрокинутого усеченного конуса:


Рис. 4.4 – Схема для определения объемов земляных работ при устройстве котлованов различной формы, траншей и насыпей

а, б, в — котлованы прямоугольные, многоугольные и круглые, г — траншея с откосами, д — насыпь

(4.14)

где R и r — радиусы верхнего и нижнего оснований котлована.

Котлованы для сооружений, состоящих из цилиндрической и кони­ческой частей (радиальные отстойники, метантенки и др.), которые обычно возводятся группами, отрывают в два этапа: вначале устраивают общий прямоугольный котлован с размерами В к, L к понизу и В к в, L к в поверху от отметки заложения их цилиндрических час­тей, а затем делают углубления для конических частей сооружения. Соот­ветственно и объемы земляных работ определяют в два этапа: вначале объ­ем общего прямоугольного котлована по приведенным выше формулам, а затем объем конических углублений с использованием приведенной форму­лы усеченного конуса.

При расчетах объемов земляных работ следует также учитывать объемы въездных и выездных траншей:

где Н — глубина котлована в местах устройства траншей, м; b — ширина их понизу, принимаемая при одностороннем движении 4,5 м и при двухсторон­нем — 6 м; m — коэффициент заложения откоса котлована; m» — коэффициент откоса (уклона) въездной траншеи (от 1:10 до 1:15).

Общий объем котлована с учетом въездных и выездных траншей получают суммированием объема котлована для сооружения и объемом въездных траншей.

Из общего объема котлована следует выделить объем работ по срез­ке растительного слоя, которую обычно производят бульдозером или скре­пером, а также объем работ по срезке недобора, который оставляют у дна котлована, разрабатываемого экскаватором, чтобы не нарушить целостность и прочность грунта у основания.

Объем срезки растительного слоя зависит от размеров котлована и толщины срезаемого слоя, прини­маемой равной 0,15 – 0,20 м. Также добавляется площадь зоны необходимой для складирования материалов, конструкций и движения строительных машин, принимаемая равной 15 – 20 м вокруг котлована.

Объем работ по зачистке недобора по дну котлована зависит от размеров котлована по низу и величины недобора. Толщину недобора при отрывке котлованов одноковшовыми экска­ваторами определяют в зависимости от вида рабочего оборудования экска­ватора по табл. 4 СНиП 3.02.01.

Для определения объемов траншей продольный профиль траншеи делят на участки с одинаковыми уклонами, подсчитывают объемы грунта для каждого из них и суммируют.

Объем траншеи с вертикальными стенками

или (4.16) (4.17)

где В тр — ширина траншеи; Н 1 и Н 2 — глубина ее в двух крайних поперечных сечениях; F 1 и F 2 — площади этих сечений, L — расстояние между сечения­ми.

Объем траншеи с откосами (рис. 4.3, д) можно определить по вы­шеприведенной формуле, при этом площади поперечного сечения

Более точно объем траншеи с откосами можно определить по фор­муле Винклера

(4.19)

При отрыве траншей экскаваторами у дна их также оставляют не­обходимый недобор грунта и устраивают приямки, которые в основном разрабатывают вручную.

Объем земляных работ по зачистке дна траншеи определяют по формуле

(4.20)

где В тр — ширина траншеи по дну, м; L — общая длина траншеи, м; h н — толщина недобора.

Несущая способность труб в значительной мере зависит от харак­тера опирания их на основание. Так, например, трубы, уложенные в грунтовое ложе с углом охвата 120°, выдерживают нагрузку на 30 — 40% большую, чем трубы, уложенные на плоское основание. Поэтому на дне траншеи пе­ред укладкой труб целесообразно вручную или механизированным спосо­бом устраивать, специальное овальное углубление (ложе) с уг­лом охвата труб до 120°. Объем земляных работ по устройству ложа или выкружки на дне траншеи для укладки труб может быть определен по формуле

где F л — площадь поперечного сечения ложа (выкружки), м 2 ; L — длина тран­шеи, м.

Площадь сечения ложа (выкружки) можно определить по геометри­ческой формуле площади сегмента

(4.22)

где r — радиус трубопровода, т.е. D/2, м; φ — угол охвата трубы, град.

Объемы насыпей (рис. 4.4, д) можно определить по тем же фор­мулами, что и выемок, учитывая форму насыпи. Потребное количество грунта для возведения насыпи в плотном теле определяют с учетом коэффициента остаточного разрыхления.

После возведения в котловане сооружения пустоты с боков его (пазухи), включая въездные и выездные траншеи, подлежат засыпке грунтом. Объем засыпки пазух котлована определяют разностью общего объ­ема котлована, и объемом заглубленной части сооружения. Если сооружения выступают над поверхностью земли на 0,8 … 1 м, вокруг них делают обсыпку грунтом (рис 4.5).

Представляем Вам онлайн калькулятор, который осуществляет расчет и определение объёмов земляных работ для котлована.

Все параметры указываем в метрах

X — Ширина котлована.

B — Глубина.

Y — Длина.

Весь процесс включает в себя рытье ямы-котлована для фундамента дома, канализации коттеджа, водоема или бассейна, водоснабжения или дренажа виллы.

Во время подготовки и производства главным этапом является – правильная оценка количества выработанной почвы.

Проектирование и стоимость земляных работ

Полная оценка будет состоять из рытья ямы и вывоза объёма вынимаемого грунта. Рекомендуется тщательно спланировать, куда будет перемещаться плодородные слои почвы, которые можно применять для приусадебного участка. Неплодородную землю, можно использовать для подсыпки фундамента, спланировать сад, огород или просто вывезти за его пределы. Следует заранее найти места, куда будет вывозиться выкопанный или отработанный грунт.

Важно! В процессе рытья, расценка за 1 м³ почвы может увеличиваться с увеличением глубины траншеи. Таким образом, стоимость от поверхности земли вглубь до 1 метра, и глубже зачастую увеличивается в два раза.

Вывоз почвы – зачастую дополнительная статья расходов. Для того, чтобы не было непредвиденных растрат, следует заблаговременно оговорить все этапы и их стоимость с подрядчиком.

Перед монтажом опалубки для заливки фундамента необходимо учесть запас по размеру котлована.

Вызвать технику или выкопать самостоятельно?

Перед тем, как определиться, каким способом рыть яму, рассмотрим достоинства и недостатки каждого метода.

Если процесс будет выполняться ручным способом, то Вы получаете аккуратную и точно подогнанную по размеру яму.

Если объемы земли относительно маленькие и при доступной рабочей силе, то итоговая цена выполняемых вручную работ будет гораздо дешевле, чем при аренде специальной техники или экскаватора. Также данный метод позволяет проще осуществлять контроль геометрии и параметров будущей траншеи под фундамент.

В том случае если планируются выкопать большой объем почвы, то по производительности и в целях сохранения времени будет предпочтительней заказать экскаватор. Но в любом случае, выбор остается за Вами.

Поэтапный процесс

Вначале выполняем разметку под будущий котлован. Лучше всего это сделать при помощи колышек, которые нужно воткнуть по периметру участка, и соединить их тонким цветным шнуром, обозначив место проведения работ. Чтобы проконтролировать геометрию будущей ямы, необходимо будет замерять две диагонали, которые обязательно должны совпадать.

Данный метод не является профессиональным и лучше всего подойдет относительно ровных земельных участков.

Если Вам нужно более точная разметка запланированных земляных работ, то правильней всего использовать следующую методику.

На небольшом расстоянии от котлована нужно будет вкопать деревянные столбики или металлические прутья группами по 2 штуки (обноски). На этих столбиках будут фиксировать доски в горизонтальном положении, на которые натягиваем шнуры. Старайтесь зафиксировать доски относительно друг друга на одном уровне.

При помощи перемещения шнуров, Вы сможете добиться идеальной разметки. Оставшиеся обноски можно применять при установке опалубки под ленточный фундамент.

Если есть лазерный уровень, теодолит, нивелир, то они значительно облегчат Вам работу.

Выполняем контроль геометрии

Чтобы получить точный угол равный 90° используем хитрый метод. Берем треугольник, у которого стороны имеют соотношение 3:4:5 метра с одним углом в 90°. На одной из сторон откладываем от угла 3 метра, а на другой стороне 4 метра, при этом между этими точками расстояние должно быть равным 5 метрам.

Копаем котлован

Если планируется сильно углубиться или же в районе проведения работ находится слабый грунт, то в первую очередь необходимо обеспечить безопасность. Лучше всего делать стенки траншеи с небольшим уклоном, что предотвратит осыпание грунта.

Для контроля дна и стенок можно использовать уровень и рейки достаточной длины.

Технологическое проектирование производства земляных работ начинаем с определения линейных размеров в плане и разрезе необходимого земляного сооружения — котлована или траншеи.

Котлован под фундамент разрабатываем в том случае, если размеры подошвы фундаментов велики, а ширина пролетов более 18 м, т.е. целесообразна сплошная разработка грунта.

Если размеры пролетов более 18 м, то с целью сокращения объемов земляных работ целесообразно разрабатывать траншеи под фундамент.

Котлованы и траншеи разрабатывают с вертикальными или наклонными стенками (откосами), с креплением или без них.

Котлован и траншеи с вертикальными стенками устраивают в грунтах естественной влажности с ненарушенной структурой при отсутствии грунтовых вод и глубине в пределах 1…2 м.

Котлованы и траншеи с откосами разрабатывают при глубине, превышающей допустимые пределы возведения их с вертикальными стенками [СНиП 3.02.01-87] и когда устройство креплений экономически нецелесообразно. Крутизну откосов принимаем по Таблице 1.

Таблица 1. — Значения коэффициентов откосов (СНиП III-4-80 «Техника безопасности в строительстве»)

Линейные размеры котлована устанавливают по сетке колонн и габаритам здания в плане с учетом заданной схемы расположения, глубины заложения и размеров фундаментов под несущие конструкции.

Основные размеры фундамента (Рисунок 5):

а 1 = 2,6 м — размер фундамента у основания по поперечной оси;

а 2 = 3,2 м — размер фундамента у основания по продольной разбивочной оси;

h — общая высота фундамента, м;

h = a + b + c = 0.5+ 0.5 + 2.0 = 3 м

Рисунок 5- Основные размеры фундаментного стакана

Введем обозначение размеров котлована:

b — ширина котлована по низу, м;

a — длина котлована по низу, м;

b 1 — ширина котлована по верху, м;

a 1 — длина котлована по верху, м;

H — глубина котлована, м;

B — ширина здания в плане по крайним разбивочным осям, м;

А — длина здания в плане по крайним разбивочным осям, м.

В соответствии с заданием, получаем:

В = 18+12+24+10 =64 м

А = 12.8 = 96 м

При сплошной выемке грунта ширина котлована по низу определяется по формуле:

b = В + а 2 + 2х,

где х — минимальное расстояние от нижней кромки котлована до нижней грани фундамента, необходимое по условиям организации рабочего места при строительных работах и установке опалубки, м.

Принимаем х = 1 м,

b = 64+3.2 +2.1 = 69.2 м

Длину котлована по низу рассчитывают по формуле:

a = А + а 1 + 2x — 2e

где е = 0,5 м — расстояние от крайней поперечной разбивочной оси здания до оси фундамента (по условиям привязки).

a = 96 + 2,6 + 2. 1 — 2. 0,5 = 99.6 м

где m — показатель выноса откоса, зависящий от характеристики грунта и глубины котлована.

Рисунок 6 — Показатель выноса откоса mн

В соответствии с таблицей 1, для песка получаем m = 1

b 1 = 69.2+2 . 3= 75.2 м

Длина котлована по верху

a 1 = 99.6 + 2. 3 = 105.6 м

Глубина котлована (может быть принята по середине котлована)

где d — превышение (понижение) уровня верха котлована над верхом фундамента, м. Зависит от архитектурно-конструктивного решения подземной части здания (в нашем случае d = 0).

H = 3 + 0 = 3 м

В практике, чтобы не нарушать естественной плотности грунта у основания фундамента, разработка котлована на всю глубину экскаватором, как правило, не допускается. Величина допустимого недобора грунта в основании дается в таблице 2

Рисунок 7- План котлована фундамента

Рисунок 8 — Разрез котлована фундамента А — А

Таблица 2 — Допустимые недоборы грунта в основании при разработке котлованов одноковшовыми экскаваторами

> Определение объемов котлована

Объем котлована, имеющего вынос откоса и площадь по основанию в виде прямоугольника, а поперечное и продольное сечения — трапеции, рассчитывают по формуле :

Объем выемки грунта бульдозером в ходе зачистки дна котлована определяют по формуле:

где Дh б — недобор грунта после экскаваторных работ. Учитывая, что объем котлована достаточно велик, принимаем Дh б =15см.

> Расчет пандуса

Определим объем выемки грунта при устройстве пандуса. Длину пандуса по верху находим по формуле

L п = h. ctg б п =3. 5 = 15 м

где b п — ширина пандуса,

H — глубина котлована;

Конечный объем грунта, подлежащий разработке бульдозером, будет равен

V б =1033.85+135 =1168.85 м 3 (1.12)

> Объем ручной зачистки

Дно котлована в пределах площади основания каждого фундамента дополнительно зачищают вручную. Объем такой зачистки V р определяют по формуле

V р = 1,1 (Уn Ф S Фi) Д h р 10 -2,

где S фi = а 1 ·а 2 = 2,6. 3,2 = 8.32 м 2 — площадь фундамента по основанию;

Дh р = 5 см — глубина ручной зачистки грунта под фундамент;

n ф = 5. 8 = 40 шт — число фундаментов в котловане;

Объем земли, подлежащий выемке экскаватором, определяем по формуле:

> Площадь срезки растительного грунта

Срезка растительного грунта производится бульдозером. Площадь срезки определяется по формуле

S ср = (a 1 +20)·(b 1 +20), мІ

S ср = (105.6 + 20)·(75.2 + 20) = 11957.12 мІ (1.15)

> Уплотнение грунта

Уплотнение грунта катком определяем по формуле:

h- глубина уплотнения, зависит от марки катка.

Несвязные грунты уплотняют катками с глаткими металлическими вальцами слоем до 15 см.

99,6*69,2*0.15 = 1033,85(1.16)

На основании расчетных данных составляем таблицу 3

Таблица 3 — Ведомость объемов работ

Подсчет объемов земляных работ выполняется в процессе проектирования и при производстве работ.

Земляное сооружение — выемку или насыпь — можно представить в виде геометрического тела, объем которого подсчитывается по известным правилам геометрии. Формулы для подсчета характерных земляных сооружений приводятся в справочниках по земляным работам. При обсчете объема земляного сооружения сложной конфигурации прибегают к его членению на простые геометрические фигуры и суммированию их объемов, либо пользуются приближенными методами подсчетов.

В практике промышленного и гражданского строительства приходится главным образом рассчитывать объемы линейно-протяженных сооружений (траншей), котлованов и работ по вертикальной планировке площадок. Для определения объемов каждого вида земляных работ существуют различные методы и расчетные формулы. Целесообразность метода расчета выбирается в каждом конкретном случае с учетом рельефа местности, размеров, конфигурации и других особенностей сооружений, способов производства работ, а также исходя из требуемой точности подсчетов.

При производстве и подсчете объемов работ отметки поверхности имеют следующие наименования:

  • красная — проектная отметка, под которую необходимо спланировать площадку или земляное сооружение;
  • черная — фактическая отметка поверхности земли до начала производства работ;
  • рабочая — это разность между красной отметкой (проектной) и отметкой поверхности земли, рабочие отметки определяют глубину выемки или насыпи.

Основными исходными документами для подсчета объемов земляных работ служат продольные и поперечные профили сооружений, расположение отдельных фундаментов и зданий на плане с горизонталями.

Подсчитывая объемы земляных работ при прорывке траншей и котлованов, необходимо правильно определить их размеры. Подсчет объемов сводится к определению объемов различных геометрических фигур, определяющих форму того или иного земляного сооружения. При этом делается допущение, что объем земли ограничен плоскостями и отдельные неровности действительной поверхности грунта не влияют значительно на расчетный объем.

Объем протяженных земляных сооружений подсчитывается приближенным методом поперечных профилей, основанном на делении сооружения в характерных точках перелома продольного профиля или на пикетах вертикальными плоскостями на призматоиды. По площади поперечных сечений и расстоянию между ними определяются частные объемы каждого призматоида, которые затем суммируются. Для облегчения подсчетов существуют пособия, справочники, таблицы, номограммы.

Объем котлована с прямоугольными основаниями, имеющего откосы со всех четырёх сторон, определяется, например, по преобразованной формуле:

V = (Н/6) (ab + cd + (а + с)(b + d))

где Н — глубина котлована; а и b — соответственно ширина и длина котлована по дну; с и d — то же, поверху.

При производстве подсчетов объемов земляных работ при отрывке траншей и котлованов необходимо правильно определить их размеры в зависимости от условий производства работ. При разработке траншей под ленточные фундаменты ширина дна траншеи принимается равной ширине подошвы фундамента плюс 0,2 м с каждой стороны для устройства песчаной или бетонной подготовки. Если разработка траншеи ведется с креплением, то для его установки необходимо ширину по дну увеличить на 0,1 м при глубине до 2 м и на 0,2 м — при глубине до 3 м. Для устройства шпунтового ограждения уширение составляет уже 0,4 м при глубине до 3 м с добавлением по 0,2 м на каждый метр глубины свыше 3 м. При необходимости устройства вертикальной гидроизоляции фундаментов и стен подвалов для удобства работ необходимо также уширить выемку.

Ширина траншей по дну для укладки трубопроводов определяется в зависимости от размеров труб и способа их укладки.

При разработке грунта землеройными машинами наименьшая ширина траншей по дну должна соответствовать ширине режущей кромки рабочего органа машины плюс 0,15 м в песчаных и супесчаных грунтах, 0,1 м — в глинистых и суглинках.

Рабочая глубина котлована под фундаменты определяется разницей черной и красной отметок. Для учета характера рельефа местности в практических подсчетах достаточно принять усредненную черную отметку, равную средней арифметической нескольких отметок.

С целью предотвращения нарушения естественной структуры грунта при работе экскаватора предусматривается недобор грунта в пределах от 5 до 20 см. Рабочую высоту насыпи протяженного сооружения задают больше проектной величины с учетом последующей осадки грунта.

Исходным документом для подсчета объемов земляных работ при вертикальной планировке является картограмма земляных масс, представляющая собой план участка, на котором рельеф изображен горизонталями, с нанесенной сеткой квадратов и указанием черных, красных и рабочих отметок вершин квадратов, а также с изображением линии нулевых работ. Картограмма составляется при проектировании генерального плана геодезической службой проектно-изыскательской организации, однако перед началом планировочных работ производственникам часто приходится уточнять ее.

Средняя отметка планировки может быть задана в соответствии с потребностями строительства, но чаще всего она определяется из условия нулевого баланса, т. е. равенства земляных масс выемки и насыпи в пределах планируемой площадки.

Подсчет объемов земляных работ при вертикальной планировке на больших площадях может производиться по трехгранным или четырехгранным призмам. Для этого планируемый участок с нанесенными на нем горизонталями разбивают на ряд квадратов, которые затем разделяются диагоналями на прямоугольные треугольники. Сторона квадрата в зависимости от рельефа местности и точности подсчета принимается для пересеченного рельефа 10-50 м, а для спокойного рельефа — до 100 м. В углах каждого квадрата интерполяцией по горизонталям определяются и проставляются черные отметки — отметки от поверхности земли. Рабочие отметки со знаком (+) указывают на необходимость срезки грунта, т. е. на устройство выемки, а отметки со знаком (-) на необходимость устройства насыпи. Треугольники с рабочими отметками одинакового знака называют одноименными, а разных знаков — переходными.

Общий объем земляных работ при планировке площадок определяется как сумма всех частных объемов.

Главная » Фундамент » Объем выемки. Расчет земляных работ

Расчет траншей или канав

Расчет траншей или канав


Укажите размеры в метрах

L — общая длина траншей или канав
A — ширина вверху
B — ширина внизу
H — глубина траншеи

Программа рассчитывает объем и площадь траншеи.
Если ширина верха и низа траншеи будет разной, то дополнительно рассчитывается полезный объем C и объем наклонных участков D .

Расчет объема траншеи

Для прокладки коммуникаций, водоводов, канализации или подвала ленты на вашем участке может потребоваться рытье траншей. Вы можете пригласить специалистов, а можете проделать эту работу самостоятельно. Но в обоих случаях вам необходимо знать некоторые характеристики траншеи. Рассчитайте их с помощью нашей программы. В зависимости от длины, ширины и глубины траншеи он определит ее объем и площадь. Если ширина верха и низа траншеи, также будет рассчитан и полезный объем откосов.Расчет объема траншеи поможет вам не только произвести свои работы, но и просто рассчитать стоимость земляных работ, если вы все же решили воспользоваться услугами специалистов.

Строительство траншеи

Копать траншеи можно тремя способами. Это рытье траншей вручную, с использованием ручного траншеекопателя или траншейного.
Первый случай обычно используется там, где нет доступа к спецтехнике. Это довольно трудоемкий метод рытья траншей, который сильно влияет на качество почвы.
Ручные траншейные машины сокращают время на такие работы. Можно купить или арендовать. Так же вы можете заказать рытье траншей в специализированной компании. Тогда это выглядит профессионально.
Экскаватор применяется там, где на участке можно достать строительную технику, а также там, где есть большой объем работ. Перед тем, как арендовать экскаватор с обратной лопатой, следует выяснить ширину дна траншеи, чтобы подобрать машину с размером ковша, в котором она находится.
Если вы решили рыть траншею самостоятельно, в первую очередь следует знать, что для разных видов работ требуется определенная глубина траншеи.Например, для прокладки кабеля стараются рыть траншеи глубиной около 70 см. А для канализации требуется глубокая траншея. Пока желательно, чтобы глубина была на полметра больше глубины промерзания почвы.
Ширина траншеи также влияет на вид выполняемых работ. Минимальная ширина траншеи измеряется по дну и должна соответствовать типу и размеру укладываемой в нее трубы.

Классификация почвы и безопасность земляных работ — предотвращение инцидентов

Земляные работы — процесс создания искусственной выемки, впадины, траншеи или впадины на поверхности земли — это одно из самых опасных видов деятельности, с которыми мы имеем дело в строительстве.Эта задняя дверь прольет свет на правильную классификацию почвы, расчет угла наклона и простое правило, которое поможет вашим сотрудникам принимать безопасные решения при раскопках.

Четыре типа грунта
Сотрудники, работающие на раскопках, должны быть обучены четырем классификациям грунтов: стабильная порода, тип A, тип B и тип C. Мы использовали следующие три типа почвы, чтобы оценить наши раскопки.

Тип A: Это наиболее стабильная из классификаций почв, подразумевающая, что у вас есть угол наклона 3/4: 1, что означает, что для каждого фута глубины стороны выемки будут отклоняться назад на три. четверть фута или угол в 53 градуса.Грунты типа А связаны с прочностью на неограниченное сжатие 1,5 тонны на квадратный фут (tsf) или больше. Примеры включают глина, илистая глина, песчаная глина и суглинок. Грунт типа А также может быть «наклонен» или установлен под определенным углом для защиты сотрудников. Скамья создает состояние ступеньки; почва поднимается на 5 футов по вертикали от дна выемки и срезается на 4 фута по горизонтали под углом 90 градусов по бокам. Это повторяется до конца раскопок.

Тип B: Эта почва менее устойчива, чем грунт типа A, но очень связная и все же довольно устойчивая.Угол наклона котлована типа B составляет 1: 1 или 45 градусов. На каждый фут глубины стороны котлована должны иметь уклон на 1 фут. Грунт типа B является связным с пределом прочности на неограниченное сжатие более 0,5 тсф, но менее 1,5 тсф. Другие примеры включают зернистые несвязные грунты, такие как угловатый гравий, который похож на щебень; ил; илистый суглинок; супеси; ранее нарушенные почвы, за исключением тех, которые иначе классифицировались бы как почвы типа C; грунт, отвечающий требованиям по прочности на неограниченное сжатие или цементированию для типа A, но имеющий трещины или подверженный вибрации; и сухая порода, которая нестабильна.Грунт типа B также может быть наклонен, поднимаясь на 4 фута по вертикали от дна котлована и на 4 фута по горизонтали под углом 90 градусов по бокам, повторяя к вершине котлована.

Тип C: Из всех типов почвы это наименее стабильный и наиболее опасный, и он должен иметь уклон 1-1 / 2: 1 или угол 34 градуса. В зависимости от водонасыщенности или просачивания углы могут быть больше 34 градусов для безопасности сотрудников. Грунт типа C является связным с пределом прочности на неограниченное сжатие 0.5 тсф или меньше. Примеры включают зернистые почвы, такие как гравий, песок и суглинистый песок; затопленный грунт или грунт, из которого свободно просачивается вода; и подводная порода, которая нестабильна. Скачки грунта типа C недопустимы и не должны выполняться.

Расчет угла наклона
Определить угол наклона несложно; Фактически, вам даже не нужен транспортир. Это простое уравнение подскажет вам правильную ширину проема: (глубина x 2) x коэффициент уклона типа + ширина исходной выемки = ширина верха.В качестве примера давайте рассчитаем угол наклона простой траншеи глубиной 6 футов и шириной 2 фута с учетом типа почвы.
• Тип A: (6 футов x 2) x 0,75 + 2 фута = 11 футов шириной вверху.
• Тип B (6 футов x 2) x 1 + 2 фута = 14 футов шириной вверху.
• Тип C (6 футов x 2) x 1,5 + 2 фута = 20 футов шириной вверху.

Как видите, существует значительная разница в ширине в верхней части котлована, поэтому правильная классификация грунта является обязательной для защиты сотрудников при использовании техники наклонных или наклонных.Помните, что при классификации почвы необходимо выполнить как минимум один визуальный и один физический тест. Физические тесты могут включать в себя тест с помощью ленты или большого пальца или использование пенетрометра для определения типа почвы.

В зависимости от ситуации, крепление может стать жизнеспособным вариантом. Он может быть переносным или постоянным, но все опоры должны быть спроектированы профессиональным инженером и сопровождаться табличными данными, указывающими, сколько тонн на квадратный фут будет выдерживать щит. Это означает, что вы не можете пойти в местный строительный магазин и купить фанеру и древесину — инженер должен подсчитать прочность установленного щита.Опорная система может быть установлена ​​квалифицированным лицом, которое по опыту или степени осознает опасности земляных работ и находится под наблюдением компетентного лица. При установке опорных систем учитывайте как торцы, так и стороны котлована.

Простое правило
В дополнение к надлежащему обучению классификации почв, правило «от 2 до 5 и 25» поможет вашим сотрудникам принимать правильные и безопасные решения в условиях выемки грунта. Вот основы правила:
• Держите инструменты, материалы, оборудование и добычу на расстоянии 2 футов от края раскопок.
• Три фута лестницы должны выступать над краем котлована для правильного входа / выхода.
• На глубине 4 фута требуется лестница или другие средства входа / выхода.
• На глубине 5 футов и более должны использоваться надлежащие методы опалубки или уклона.
• Сотрудник не должен преодолевать расстояние более 25 футов, чтобы добраться до лестницы.

Раскопки чрезвычайно опасны и даже могут привести к гибели людей. Однако сотрудники, прошедшие надлежащее обучение до того, как их направят на земляные работы, будут иметь инструменты, необходимые для обеспечения безопасности и предотвращения инцидентов.

Об авторе: Лестер Апли, CHST, CUSP, является координатором по безопасности в компании Pike Electric, где он проработал почти 30 лет. Находясь в компании Pike, он занимал различные должности, в том числе земляка, оператора, мастера URD, инструктора программы ученичества и линейного мастера. Апли не получил травм 27 лет.

Калькулятор уклона дренажной трубы (в соответствии с Международными правилами по сантехнике)

Этот калькулятор уклона дренажной трубы рассчитает уклон и общее падение (падение) дренажной трубы на заданной длине трубы.

Напоминаем, что на этой странице есть партнерские ссылки. Если вы покупаете через них, я получаю небольшую комиссию. Если вы выбрали покупку по этим ссылкам, я искренне благодарю вас за вашу поддержку! — Джейк

КАЛЬКУЛЯТОР НАКЛОНА СЛИВНОЙ ТРУБЫ
 

Анатомия дренажной трубы

На следующей диаграмме показаны различные термины, которые используются в калькуляторе:

Как пользоваться калькулятором

Сначала определите диаметр трубы, с которой вы работаете.Для бытовых раковин диаметр сливной трубы часто составляет 1,5 дюйма или 2 дюйма. Сливные линии унитаза часто бывают 3 или 4 дюйма. Все светильники в вашем доме будут подключены к основной дренажной линии, которая обычно имеет диаметр 4 дюйма.

Если вам нужно узнать толщину, внешний или внутренний диаметр трубы из ПВХ, воспользуйтесь этим калькулятором.

Затем измерьте длину трубы, с которой вы работаете. Это позволит рассчитать полное падение (или падение) трубы. Если вы просто хотите увидеть требуемый уклон на фут, пропустите этот шаг.

Нажмите «Рассчитать», чтобы увидеть результаты.

Если вы хотите упростить задачу при получении правильной высоты звука, приобретите цифровой уровень, подобный этому:


Он автоматически рассчитает угол любой трубы, на которую вы положите ее.

Международный код сантехники

Наклоны, указанные в калькуляторе, зависят от диаметра трубы. Международный сантехнический кодекс устанавливает, какими должны быть эти уклоны.

Согласно Международному кодексу правил, 35 государств соблюдают Международный кодекс по сантехнике.Если вы живете в одном из следующих штатов, который не соответствует требованиям МПК, уточните в коде вашего местного штата требуемые уклоны дренажа:

Аляска — Калифорния — Гавайи — Айдахо — Кентукки — Луизиана — Мэйн — Массачусетс — Миннесота — Монтана — Нью-Джерси — Северная Дакота — Орегон — Южная Дакота — Висконсин

Советы по расчету уклона дренажной трубы

    • Используйте максимально длинный уровень для вашего приложения для максимальной точности
    • Когда пузырек на уровне проходит примерно на 1/4 от линии, это примерно 1/4 дюйма уклона.Та же логика с уклоном 1/8 ″, 1/16 ″ и т. Д.

Внутренняя сантехника

    • Сначала установите компоненты из ПВХ / АБС всухую, чтобы обеспечить достаточное пространство для правильного уклона всей трубы
    • Узнайте о плюсах и минусах труб из АБС и ПВХ здесь
    • Для установки наклонной трубы может потребоваться небольшой поворот концевого фитинга (колена или тройника)

Французские водостоки

    • Чтобы рассчитать гравий для французского водостока, воспользуйтесь калькулятором французского водостока
    • После расчета полного падения трубы убедитесь, что конец французского водостока будет стекать на дневной свет, а не под землей.
    • Сделайте траншею достаточно глубокой, чтобы заглубить всю трубу (кроме конца)
    • Взвешивайте трубу перед засыпкой, чтобы труба не поднималась

При установке дренажной трубы всегда следите за тем, чтобы она имела правильный уклон по всей длине трубы, чтобы предотвратить дублирование и переполнение.Это сохранит вашу водопроводную систему в хорошем состоянии и сделает вас счастливыми.

Анализ устойчивости откосов грунта с использованием метода круга трения, запрограммированного в EXCEL

Анализ устойчивости откоса грунта с использованием метода круга трения, запрограммированного в EXCEL — онлайн-курс для инженеров и архитекторов

Анализ устойчивости откосов грунта методом кругового трения Запрограммировано в EXCEL

Евгений Вашингтон, П.E.

Краткое содержание курса

1. Введение
2. Экономика и безопасность земляных работ
3. Расчет скорости компьютера
4. Теория круга трения
5. Определите параметры и начальную точку для расчетов
6. Рассчитайте вес грунта и центр тяжести
7. Найдите перекресток точка сцепления и векторы веса
8. Определите вектор пассивной силы
9. Решите статические уравнения
10. Установите в компьютер для диапазона радиусов окружности скольжения
11.Итерируйте откат, чтобы найти максимальное требуемое сцепление
12. Сравните с опубликованными числами устойчивости для обеспечения точности вычислений
13. Расширьте программу для расчета сложных уклонов
14. Измените программу для частичной опоры по высоте
15. Резюме

Это курс включает в себя викторину с несколькими вариантами ответов в конце.

Цель обучения

Цель этого курса — показать читателю, что проектирование устойчивости склонов осуществляется с помощью Теория круга трения может быть легко и точно рассчитана с помощью ПК с использованием листов EXCEL.Эта мощная программа может решить за секунды, которые использовались чтобы рассчитать вручную, потребуется несколько дней или недель. Читатель легко сможет проектировать как безопасные, так и экономичные решения для земляных работ. В сегодняшней конкурентной на строительном рынке очень важно уметь проектировать максимально крутые устойчивые временные откосы выемок С экипажем и общественной безопасностью в первую очередь, дизайнер не может позволить себе полагаться на догадки и надеяться на то, что они верны. OSHA предлагает рекомендации, которые настолько ультраконсервативны, что могут считаться непрактичными и классификация с учетом мнения.С помощью этого программного инструмента проектировщик склонов может вызвать доверие у экипажей, инженеров, инспекторов, владельцев и соответствовать требованиям OSHA.

Введение в курс

Почти для всех крупных проектов требуются временные строительные откосы. Фундамент здания, траншеи для труб, опоры мостов и плотины — типичные примеры. Выбор правильного временный уклон котлована может иметь решающее значение. Если он будет слишком крутым, он может обрушиться, вызывает задержку, дополнительные расходы и даже смерть Если склон слишком пологий, ненужный будут выполнены дорогостоящие земляные работы и засыпка.Возможно, поблизости есть препятствия или конструкции, которые необходимо защищать. Потребуется ли банковское крепление или будет наземная опора на достаточно крутом склоне, чтобы исключить или свести к минимуму опору?

К счастью, закончился последние несколько лет забота о безопасности экипажа стала первоочередной задачей строительная площадка. Но эта забота о безопасности сделала строительный уклон устойчивым. главный вопрос противоречия. Геотехнические отчеты часто обходят этот вопрос. просто цитируя OSHA или предлагая ультраконсервативные решения, которые необходимо игнорировать.OSHA признает только четыре класса грунтов: Rock, Type A, Type B и Type C. OSHA позволит разрезать только камень вертикально без защиты рабочего. Разработанный уклон среза для почв типа А составляет по горизонтали до 1 по вертикали. Тип B почву можно срезать не ниже 1 к 1. Почву типа C необходимо срезать как минимум на уклон 1,5 к 1. OSHA также не делает различий по высоте берегов между двадцать пять футов высотой. Реально кроме перенасыщенных почв или сухих несвязные пески и гравий, почти все естественные обезвоженные почвы будут безопасно временно встаньте на уклон от ¾ до 1 высотой до 20 футов.Это требует профессиональный инженер, чтобы спроектировать банк, если он должен быть срезан круче, чем Обозначение OSHA или более двадцати футов в высоту.

Содержание курса

выбор строительного откоса обычно основывается на мнении, а не на фактах. В подрядчик хочет построить самый крутой безопасный склон и снизить затраты, пока инженер и владелец предпочитают безрисковый уклон. Подрядчик утверждает, что он был занимаюсь этим 30 лет. Инженер говорит, откуда вы знаете, что ваш опыт применим к этой ситуации? Этот тип аргументов ни к чему не приведет, поскольку обе стороны полагаясь на догадки.Но есть способы получить фактические ответы и удовлетворить обе проблемы.

Часто тысячи долларов и жизней зависит от выбора откоса. Обрушение откоса берега часто бывают катастрофическими и без предупреждения. Недавно мне было поручено расследовать при провале траншеи со смертельным исходом. Подрядчик использовал адекватный траншейный щит. По неизвестной причине один из членов экипажа вышел из бокса и вошел в незащищенный часть траншеи. Банк выбрал это место и момент для обрушения.В молодой человек оставил невесту и ребенка, чтобы перенести его смерть. Это был один из самых удручающие времена в моей карьере для проведения судебно-медицинской экспертизы. Несчастный случай никогда не должно было произойти, потому что были приняты все разумные меры защиты. Смерть молодого человека дорого обошлась всем.

И наоборот, и разрезание берега на ровную поверхность потребует излишних затрат времени и денег. Предположим квадрат выемка конструкции глубиной двадцать футов с шириной дна 27 футов. Если берег срезан с уклоном 1: 1 против уклона ¾ к 1, имеется 373 куб. двор дополнительных земляных работ.Стоимость земляных работ и обратной засыпки обычно составляет около 15 долларов США за кубический ярд с добавленной стоимостью 5 595 долларов США. Если почва должна заменить переработанными агрегатами, тогда стоимость может быть легко увеличена на еще 20 долларов за кубический ярд или 7460 долларов. Таким образом, общая стоимость превышает 13 000 долларов США. всего за один раскоп.

Когда инженер имеет инструменты и необходимые данные о грунте, проект выемки может быть завершен в меньше пяти минут. С начала рассмотрения геотехнического отчета на выдачу рекомендации с профессиональным штампом обычно уходит меньше, чем в час, используя специализированную компьютерную программу, написанную автором.Это хорошо стоит потраченного времени на определение самого крутого, но безопасного спуска. Причина программа была написана автором потому, что было обнаружено, что программа используется главным государственным департаментом транспорта очень неточно применительно к типичной строительной ситуации земляных работ.

Редко бывает тщательным выполнен анализ строительного вала котлована. Причина этого отсутствия анализа состоит в том, что решение точного решения для обеспечения устойчивости банка является одним из самые сложные и утомительные процедуры в гражданском строительстве.Нет никаких известных прямое решение. Принятые методы нарезки ломтиков, бревна спиралью или кругом трения. должен принять решение, а затем построить решение и проверить другое. Эта процедура повторяется до достижения максимального требуемого сцепления (сдвига) для заданного набора параметров найден. Ни у кого нет времени делать очень многие из них вручную. Более простые методы Ренкина и Калмана, которые предполагают, что плоская плоскость скольжения часто приводит к опасным последствиям. неточные решения и не поддаются сложным ситуациям на склонах.

Круг трения теория существует около 100 лет и, вероятно, является наиболее распространенной метод анализа устойчивости откосов грунтов. Теория обманчиво проста. Почва имеет три основных свойства, которые являются фундаментальными для анализа:

1. Плотность влаги почвы в фунтах на кубический фут (pcf).
2. Угол внутреннего трения в градусах
3. Когезия в фунтах на квадратный фут (psf)

Хорошо подготовленный Все эти данные предоставит геотехнический отчет.Многие отчеты о почвах не включают тест на прямой сдвиг, который показывает угол трения и сцепление, потому что он не часто используется инженером-проектировщиком или подрядчиком. Это часто хорошо Стоит запросить данные или даже провести собственные испытания на прямой сдвиг.

Влажность на месте содержание почвы необходимо прибавить к указанной сухой плотности почвы. в геотехническом отчете по объекту. Угол трения — это мера формы частицы.Идеально круглые шариковые подшипники в стопку не встанут. Шариковые подшипники имеют нулевой внутренний угол трения. Сухой песок сформирует конус когда выливается на стол. Это потому, что угловатая форма зерен делает не позволять частицам свободно катиться друг мимо друга. Обычно песок и гравий имеют угол трения от 30 до 35 градусов. Угол трения также является естественным угол естественного откоса почвы при нулевом сцеплении. При укладке обработанного щебня с конвейера на шахте видно, что свая образует однородный конус, который поддерживает постоянный наклон в пределах 1.5 и 2 к 1. Наклон угла трения 30 градусов также от 1,732 до 1

Сплоченность — это прочность почвы на сдвиг, клей, скрепляющий зерна. Сплоченность может происходят из многих источников. Если к вышеуказанному образцу песка добавить воду, его можно отлитые в замысловатые формы, такие как замки из песка, которые часто можно увидеть на пляже. В поверхностное натяжение воды обеспечивает слабую связь между песчинками. В влага, присутствующая в большинстве почв, обеспечивает значительное сцепление.Часто гравий bank будет безопасно стоять на разрезе 1 к 1 в течение короткого промежутка времени. Как банк поверхность высыхает, она рассыпается до наклона 1,5 к 1. Природные минералы, имеющие выщелочены в почву, такие как калише и соли, могут обеспечить очень сильное сплоченность. Тепловое плавление и долгосрочное давление покрывающих пород будут стремиться к плавлению зерна почвы вместе, создавая значительное сцепление.

Ниже приведены основные диаграмма угла трения. Предполагается, что плоскость критического отказа представляет собой окружность. дуга.Вес грунтовой массы между плоскостью разрушения круга и внешней стороной. поверхности берега дают толчок для проскальзывания по критическому круговому самолет провала. Масса почвы — это вертикальный вектор, проходящий через центр от тяжести закрытого грунтового массива. Проскальзыванию препятствует пассивный опора грунта ниже критической плоскости и сцепление вдоль и по касательной в плоскость критического отказа. Пассивная сила поддержки почвы всегда применяется как вектор, проходящий на расстоянии фокуса радиуса круга скольжения, умноженного на синус угла внутреннего трения.Сплоченность — это вектор, помещенный на по центру и по касательной к дуге плоскости разрушения. Статика диктует, что все три силы веса, реакции и сплоченности должны пересекаться в одной общей точке. Обратите внимание, что точка пересечения не отображается на дуге.

Вт = Почва брутто вес, включая влажность внутри плоскости скольжения и поверхности земли, плюс любые доплаты за живую нагрузку.
P = Пассивная весовая реакция.
C = общее когезионное сопротивление грунта (сдвиг).
R = Радиус круга скольжения.
X = расстояние от фокуса круга скольжения до центра тяжести общего веса (W).
F = угол внутреннего трения почвы.
H = Высота берега
L = Отступ от верхней части откоса берега
S = Наклон выемки берега.

Теперь разрешите векторов:

Есть три уравнение статики, доступное для решения задачи:

1. Сохранение моментов о фокусе радиуса круга скольжения.

M = WX — PRsin (F) -CR = 0

2. Сохранение вертикальных сил:

W — Pcos (B) -Csin (D) = 0

B = угол между векторы W и P
D = угол между C и горизонтальной осью

3. Сохранение горизонтальных сил

Ccos (D) -Psin (B) = 0

Почва внутренняя угол трения и сцепление определяются с помощью испытания на прямой сдвиг. Решение к этой проблеме становится очень сложно. Радиус круга скольжения и смещение назад расстояние неизвестно.Форму содержащейся почвы сложно рассчитать. и центр тяжести груза должен быть определен. Тогда тригонометрия векторы должны быть решены для каждого случая радиуса и отступа. Это утомительно и требователен только для одного случая. Чтобы найти критическую комбинацию радиуса и неудача иногда требует расчета сотен комбинаций и по сравнению. Поэтому мы позволяем компьютеру делать всю работу за нас.

Около двадцати лет назад персональные компьютеры стали доступны, но им не хватало мощности для быстро вычислить решение круга трения.Те ранние ПК были подходящими для теории Ренкина или Калмана, но эти расчеты могут быть опасно неточными. Только за последние несколько лет ПК увеличили объем памяти и скорость. легко и по-настоящему решить проблему устойчивости банка с помощью Friction Circle Метод. Некоторые из просмотренных мною программ не рассчитаны на крутые временные строительные уклоны и дают очень неточные результаты.

Итак, я начал процесс написания компьютерной программы круга трения.Я выбрал EXCEL WINDOWS в качестве программной базы. В EXCEL есть все триггерные функции и построение уравнений. возможность производить расчеты. EXCEL также широко используется в инженерии. и строительная промышленность.

Первый шаг заключается в определении отправной точки для серии вычислений. Для иллюстрации Для этого мы рассчитаем простой уклон от 3/4 до 1 на берегу высотой 20 футов. В данные свойства грунта — плотность 100 pcf и угол трения 30 градусов.Радиус (R) изначально определяется как пересечение носка и вершины склона. и фокус точно над носком.

H = 20 футов
G = 100 фунтов на фут
A = 30 градусов
R = H / 2 + SH / 2 = 20/2 + 0,75 * 20/2 = 17,5 футов

Следующий шаг — расчет массы и центра тяжести.

Сначала прилагаем почвенная масса в прямоугольнике. Площадь прямоугольника вычисляется и треугольники вне массы вычитаются.Затем почва в сегменте круга добавлен. Причина, по которой используется этот метод, заключается в том, что он делает его намного проще. для определения центра тяжести при анализе откосов сложных берегов.

фунтов = SH = 0,75 (20) = 15 футов
Ls = 5 футов

Это Ls = 5 футов — произвольное число, выбранное для целей иллюстрации и подтверждение правильности расчета по мере разработки программы. Неудача обычно начинается с нуля и изменяется до тех пор, пока не будет найдено максимальное сцепление.0,5 = 28,28 футов

Арксинус одна половина сегмента круга:

Bc = asin (Lr / 2R) = asin (28,28 / [2 (17,5)] = asin (0,808) = 53,9 градуса
(EXCEL использует радианы, поэтому необходимо выполнить преобразование)

Lc = 4PiRBc / 360 = 4 (3,1416) (17,5) (53,9) / 360 = 32,9 фута, это длина сегмента круга. Этот расчет не будет использоваться до расчета сцепления.

Расстояние от центр круга до сегмента дуги:

Rb = [R ^ 2- (Lr / 2)] ^ 0.2/180 — 28,28 (10,31) / 2 = 142,3 SF

Центроид сегмент круга:

Rc = 5 (R-Rb) / 12 = 5 (17,5 — 10,31) / 12 = 3,0 фута

Коэффициент 5/12 является приближением, которое достаточно точно для круга скольжения. расчеты.


Центроид сегмент круга

Xc = RcH / Lr + (фунт + Ls) / 2 = 3 (20) / 28,28 + (15 + 5) / 2 = 12,1 футов

Совмещенный участок грунтовой массы:

Ат = Ас + Ас = 50 + 142.3 = 192,3 SF

Комбинированный центроид грунтовой массы:

Xt = (AsXs + AcXc) / At = [(50) (11,67) + (142,3) (12,1)] / 192,3 = 12,0 футов

Вес грунта есть:

Ws = GAt = 100 (192,3) = 19 230 фунтов

Следующий шаг — определить точку пересечения сил веса, сцепления и пассивной поддержки.


Rr = R — Rb = 17,5 — 10,31 = 7,19 футов

Xi = RrH / Lr + (фунт + Ls) / 2 = (7.19) (20) /28,28 + (15 + 5) / 2 = 15,08 футов

Xo = Xi — Xt = 15,08 — 12,0 = 3,08 фута

лет = XoH / (фунт + Ls) = 3,08 (20) / (15 + 5) = 3,08 фута

Год = (Lb + Ls) Rr / Lr = (15 + 5) (7,19) / 28,28 = 5,08 футов

Высота Точка пересечения сил над носком откоса:

Yt = H / 2 — Yo — Yr = 20/2 — 3,08 — 5,08 = 1,84 фута

Причина, по которой эти вычисления будут объяснены позже, но они используются для разрешения вектор пассивной силы.

Теперь как радиус и отступление меняет фокус радиуса больше не будет прямо над носок склона. Эта точка должна располагаться горизонтально, чтобы рассчитать момент и определить требуемую сплоченность.

Xf = RbH / Lr = 10,31 (20) /28,28 = 7,29 футов

Xe = Xf — (фунт + Lf) / 2 = 7,29 — (15 + 5) / 2 = -2,71 фута

Xm = Xt + Xe = 12 + (12,71) = 9,29 футов

Выбрав произвольно отставленный на 5 футов, фокус радиуса перемещается внутрь носка вертикальная ось.0,5} Rsin (A) — CR = 0

Эта система уравнений трудно сократить до прямого решения для C с помощью программы рабочих таблиц EXCEL. Если горизонтальные Px и Cx отменены, создается нулевое уравнение. Итак Вектор P должен быть разрешен.

Y b = Rb (Lb + Ls) / Lr = 10,31 (15 + 5) / 28,28 = 7,29 фута

Год = Yb + H / 2 = 7,29 + 20/2 = 17,29 футов

Обратите внимание, что Yr меньше R на высоте 17,5 футов, потому что фокус не находится прямо над мысок склона, но круг пересекает мысок склона.0,5 = 18,03 футов

Fr = asin (Ym / Lu) = asin (15,45 / 18,03) = asin (0,8569)

Fr = 58,97 градуса

Fv = asin [Rsin (F) / Lu] = asin [(17,5) (0,5) /18,3] = asin (04781)

Fv = 29,03 градуса

Fp = 90 — Fr — Fv = 2,00 градуса

Пассивная сила немного меньше вертикали (0 градусов). Если угол Fp меньше 0 градусов будет создана отрицательная сила сцепления.

Теперь мы можем решить уравнения для сплоченности теперь, когда вектор P определен.
Горизонтальная сила сцепления:

Cx = Px = Ccos (X)

Ccos (X) = C (Lb + Ls) / Lr = C (15 + 5) / 28,28 = 0,7072 (C)

Px = Psin (Fp) = Псин (2,00) = 0,0349 (P)

P = Ccos (X) / sin (Fp) = (0,7072 / (0,0349) (C) = 20,26 (C)

Сейчас момент уравнение:

M = WXm — PRsin (А) — CR = 0

Теперь замените эквивалентный член C для P, и получится уравнение:

WXm — C [cos (X) / sin (Fp)] Rsin (F) — CR = 0

Теперь разрешите С:

C = Wxm / {[cos (X) / sin (Fp)] Rsin (F) + R} =
= [(19 230) (9.29)] / [(20,26) (17,5) (0,5) + 17,5] = 917 фунтов

917 фунтов — общая когезия, накопленная вдоль сегмента круга.

Сплоченность почвы в фунтах на квадратный фут — это общая когезия, деленная на сегмент круга длина, Lc:

Cs = C / Lc = (917) / (32,9) = 27,9 фунтов на квадратный фут
Из-за округления по мере выполнения вычислений компьютер будет генерировать немного меньшее число.

Как видите этот расчет в лучшем случае утомителен.Не только это, но это только один из сотни или даже тысячи комбинаций радиусов и отступов, которые необходимо проверены, чтобы найти критическую дугу для данной ситуации. Вот где распространился EXCEL листовое программирование пригодится.

Первый шаг при написании вашей программы стоит прописать в банке конструктивные параметры, такие как высота и наклон с текстовыми метками над или рядом с числовыми ячейками. Мы не обращались проблема здесь, но надбавка за оборудование может быть добавлена ​​к весу почвы, надбавка обычно принимается как промышленная равномерная нагрузка 240 фунтов на квадратный фут по Ls, с центром тяжести в Lb + Ls / 2.Если это будет сделано, это должно быть частью список параметров. Также установите ячейку «Добавить в R» и получите оригинал Ячейка вычисления радиуса (R) адресует ячейку числа «Добавить в R» как доп. Причина этого кроется в плоских высоких склонах с очень низким внутренним угол трения, радиус может быть огромным, многие тысячи футов

Теперь перечислите почву такие свойства, как плотность, угол внутреннего трения и испытанная когезия с описательные метки рядом с числовыми ячейками. Также покажите стартовый Ls, часто равный до нуля.Единственный раз, когда Lb = ноль является проблемой, это когда берег находится в вертикальном положении. Это помещает силу сцепления строго вертикально, а вектор силы веса и вектор силы сцепления не может пересекаться. Теперь выпустите пару строк и начните поэтапно вводить уравнения в соседние ячейки. Всегда пиши уравнение над ячейкой уравнения, чтобы вы могли отслеживать, где вы находитесь. Вы можете использовать это руководство как руководство, чтобы не допустить ошибок. Не пытайтесь объединить несколько шагов в одно длинное и сложное уравнение.Так и будет приложите много усилий для отладки, если у вас возникнут проблемы с поиском ошибки.

Никогда не вводите число в расчетные ячейки. Всегда обращайтесь к предыдущей расчетной ячейке или ранее введенная ячейка параметра. По мере продвижения слева направо, вводя шаги расчета в соседней ячейке, зафиксируйте адрес ячейки параметра, которая не находится в той же строке, что и ячейка уравнения, используя клавишу F4 или поместив знак $ знак перед обозначением строки и столбца. Когда у вас есть решение для сплоченности правильно решено, скопируйте всю строку на одну строку вниз.Теперь перейдите к исходному радиусу (R) расчетная ячейка во вновь скопированной нижней строке и изменение формулы ячейки читать как формулу:

= 1 + R (на самом деле адрес ячейки выше)

Теперь скопируйте вторую выровняйте столько строк, сколько хотите, обычно сотни строк достаточно для большинства строительные банки. Теперь используйте ячейку рядом с ячейкой с номером отступа (Ls) для установки максимальная когезия считываемой ячейки. Это делается путем ввода: = MAX () в ячейку который обращается ко всей колонке расчетов когезии (Cs).Теперь вы можете легко увидеть, что изменится, когда вы измените значение снижения (Ls) на найти критическую комбинацию расстояния и радиуса. За каждое изменение числа смещения компьютер вычисляет сцепление в широком диапазоне радиусов. Одинаковый отступ (Ls) используется для расчета всех радиусов.

Использовать разделенный экран команду, чтобы убедиться, что максимальное сцепление находится в пределах диапазона радиусов проверено. Если тренд расчета когезии все еще идет вверх по наименьшему радиусу или максимальный протестированный радиус, затем прибавьте или вычтите радиус с помощью кнопки «Добавить к ячейке с номером R «.

Теперь у вас есть рабочая программа. Целесообразно защитить рабочий лист, оставив на номере Незащищенные ячейки параметров и свойств входа. Это действие предотвратит случайное испорченность программы. Первый шаг к обеспечению правильного выполнения программы вычисления. Это можно установить, используя опубликованную в учебнике стабильность. числа для простых откосов берегов.

Числа стабильности представленные ниже, опубликованы в учебном пособии «Механика грунтов» Д.W. Taylor, Feb 1965.
Число стабильности определяется как: N = Cs / GH.

Cs = требуемый минимальное сцепление для устойчивости, psf
G = плотность влажного грунта, pcf
H = высота берега, ft

Этот расчет можно легко установить и отобразить в качестве справочного материала. За это расчет выше: N = 33 / [(100) (20) = 0,0165, что является результатом исследования приведенной ниже таблицы покажет, что приведенный выше расчет не для плоскости критического отказа. В компьютер будет генерировать такие же или чуть более высокие показатели стабильности, а не более 2%, в нескольких случаях.Потому что расчеты производились раньше 1965 г. они, вероятно, рассчитывались вручную. Помимо круга трения В расчетах таблица также включает логарифмическую спираль, метод срезов и теорию Калмана. Это представляет собой колоссальное усилие, и удивительно, насколько точны расчеты. находятся. Используя современное программное обеспечение для работы с таблицами EXCEL, мы можем расчеты с еще более высоким уровнем точности.

Преобладающий Теория того времени (до 1970-х годов) утверждала, что критическая плоскость скольжения для очень пологие откосы и очень малые углы внутреннего трения проходят ниже носка наклон, а не пересечение кончика склона.Это всегда озадачивало мне, потому что это не соответствовало здравому смыслу. Имея критический круг дневного света мимо носка только переместил центр масс ближе к фокусу радиуса круга скольжения, тем самым сокращая длину плеча рычага момента. Это также увеличили длину дуги сцепления. Это только снижает степень сплоченности требуется для стабильности. Написанная автором программа показывает, что Критическая окружность скольжения всегда может пересекаться через основание склона.Этот доказывает, что только круги скольжения, проходящие через основание склона, должны быть рассчитывается для определения критической плоскости отказа.

При сложных склонах анализируются, обязательно проверьте все возможные критические конфигурации контактных кругов. В приведенном выше примере либо Ra, либо Rb могут генерировать критическое сцепление, в зависимости от от свойств грунта и конфигурации выемки.

Минимальный рекомендуемый коэффициент безопасности равен 1.2 для кратковременного воздействия. Его следует увеличить, если раскопки будут открыты в течение длительного времени или есть неуверенность относительно фактические свойства почвы. Описанная выше процедура предполагает обезвоживание. так, чтобы уровень грунтовых вод находился ниже плоскости критического круга скольжения.

Эта программа может быть расширенным за счет включения в него откосов с обрывистыми откосами и откосов с оригинальной почвой. Это достигается за счет введения большего количества треугольников и прямоугольников, которые вычитаются. от круга скольжения, охватывающего прямоугольник.Доплата за оборудование может быть добавлена путем размещения равномерной нагрузки по длине отступа. Вес доплаты и центр тяжести добавляются к почве. Возможность анализа нескольких слоев почвы где слои почвы с существенно разными свойствами будут обнажены раскопки. Верхние слои рассматриваются как треугольные надбавки. С использованием компьютерный поиск и функции макросов программа может быть почти полностью автоматизирована и быть очень удобным, отображая все важные данные в виде эскиза.

В программе есть также был модифицирован для создания давления почвы на опоры. Это особенно полезен, когда при выемке грунта требуется только частичное крепление. Наиболее преобладающий методы расчета повышенных нагрузок грунта на опоры из-за крутого откос вскрыши в лучшем случае громоздок. Применяя теорию скользящего круга и используя покрывающую толщу в качестве надбавки, можно точно определить активное давление почвы. точно определено.

Курс Резюме

Пока ни один компьютер не может предсказать неизвестные и неожиданные почвенные условия, мы стали гораздо больше уверены в нашей способности спроектировать безопасные временные строительные откосы.Мы быстро и точно проектируем все условия выемки на любой вкус. проект. Мы можем определить, когда траншейные экраны будут эффективными, а когда положительные. требуется крепление. Обычно мы можем определить, когда почва достаточно прочная. быть самонесущими, чтобы можно было использовать скоростные ограждения. Эти программы имеют дали нам мощный инструмент, который повышает уверенность и приносит огромные денежные экономия.

Владельцы и инженеры, с которыми мы работаем, гораздо охотнее принимают наши проекты земляных работ, потому что программа снижает их неопределенность.Мы продолжаем выступать за окоп и осведомленность о безопасности земляных работ, потому что почвы изменчивы и непредсказуемы встречаются.

Список литературы

1. Основы механики грунта, февраль 1965 г., Дональд У. Тейлор
2. Энциклопедия прикладной геологии, 1984 г., под редакцией Чарльза В. Финкла, младшего
3. Справочник по тяжелому строительству, 2-е издание, 1971 г. Под редакцией Джона А. Хаверса и Фрэнк В. Стаббс младший

Однажды вы закончите изучение выше содержания курса, тебе надо пройти тест для получения кредитов PDH .



ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: Материалы, содержащиеся в онлайн-курсе, не предназначены для демонстрации или гарантия со стороны PDHonline.com или любого другого лица / организации, названной здесь. Материалы предназначены только для общего ознакомления. Они не заменяют за грамотную профессиональную консультацию. Применение этой информации к конкретному Проект должен быть рассмотрен зарегистрированным профессиональным инженером. Кто-нибудь делает использование информации, изложенной в настоящем документе, делает это на свой страх и риск и предполагает любая и вся вытекающая из этого ответственность.


Упрощенный метод расчета для сваи с боковой нагрузкой на склоне на основе модели с пассивным клином

Когда сваю размещают рядом с откосом, боковая несущая способность сваи значительно уменьшается из-за ослабления сопротивления грунта вблизи откоса . Таким образом, в данной статье представлена ​​модифицированная модель пассивного клина грунта для наклонных свай с боковой нагрузкой, чтобы учесть эффект ослабления. По глубине развития различных клиньев формы пассивного клина грунта можно разделить на три типа, чтобы полностью проанализировать влияние формы откоса и расстояния от центра сваи до гребня откоса.Исходя из этого, предлагается концепция эквивалентной глубины с учетом различий боковых нагруженных свай вблизи откоса и в горизонтальном грунте. Кроме того, единичное предельное сопротивление грунта, которое может быть получено на разной глубине сваи, вводится в p-y кривую грунта для достижения методов решения внутренней силы и смещения сваи с боковой нагрузкой под действием ослабления откоса. Результаты лабораторных модельных и натурных испытаний сваи с боковой нагрузкой сравниваются с предложенным методом, демонстрируя его обоснованность и точность.Кроме того, влияние расстояния около уклона на несущую способность сваи полностью детально проанализировано, что указывает на то, что критическое расстояние около уклона увеличивается с увеличением недренированной прочности, но не зависит от угла наклона.

1. Введение

Сваи с боковой нагрузкой обычно относятся к обычным сваям, которые подвергаются боковым нагрузкам, вызванным ветром, землетрясением или пассивным боковым давлением, вызванным движением грунта. В последнее время все больше и больше свай с боковой нагрузкой сооружается возле естественного или искусственного откоса, например, опоры мостов рядом с подходными насыпями [1], сооруженные сваи для стабилизации откоса [2, 3] и существующие сваи, примыкающие к выемке грунта [4, 5 ].В этих случаях в связи с ослаблением бокового сопротивления грунта вблизи откоса боковая несущая способность свай явно уменьшается по сравнению с сооружаемыми в горизонтальном грунте [6–8]. Следовательно, очень важно учитывать влияние уклона для точной оценки безопасности свай, сооружаемых рядом с откосом.

Метод кривой передачи нагрузки обычно используется для анализа свай при боковых нагрузках, известный как метод кривой p-y, в котором грунт или скальная порода представлены в виде серии независимых пружин, а свая — в виде балки Эйлера – Бернулли.На форму p-y кривых в значительной степени влияют свойства сваи и почвы вокруг сваи. Обычные модели p-y обычно применимы к сваям, установленным в горизонтальном грунте [9–12]. Также были проведены комплексные исследования на основе экспериментальных и численных исследований свай, установленных в наклонном грунте. Поулос [6] провел мелкомасштабные лабораторные испытания свай рядом с откосом или выемкой, чтобы изучить влияние направления нагрузки и расстояния вблизи выемки на поперечный отклик свай.Chae et al. [13] выполнили несколько численных исследований с испытанием трехмерной модели конечных элементов и испытанием прототипа на боковых нагруженных одиночных сваях и группах свай в однородном песке с уклоном 30 °. Muthukkumaran et al. [14] провели модельные испытания на песчаном грунте при дополнительной нагрузке и разработали безразмерные кривые p-y для свай на наклонном грунте, включая коэффициент уменьшения, используя экспериментальные результаты. Георгиадис и Георгиадис [15, 16] выполнили трехмерный анализ методом конечных элементов для изучения поведения свай вблизи откоса в условиях боковой нагрузки.В исследовании был предложен новый критерий py для свай вблизи глиняного откоса и обнаружено, что ниже критической глубины, которая увеличивается с увеличением сваи до гребня склона, наличие откоса влияет на распределение предельной боковой нагрузки на сваи p u . Основываясь на модельных испытаниях в несвязном грунте, Мутуккумаран [17] обнаружил, что, когда свая расположена на расстоянии более чем в 15 раз больше диаметра сваи от грунта откоса, наличие уклона оказывает незначительное влияние на несущую способность куча.Nimityongskul et al. [18, 19] сообщили о результатах натурных испытаний свай возле глиняного откоса, которые показывают, что влияние откоса значительно уменьшается на расстоянии, в 4 раза превышающем диаметр сваи, и полностью исчезает при 8-кратном диаметре сваи. Rathod et al. [20] исследовали влияние наклона на кривые p-y из-за статической боковой нагрузки в мягкой глине и представили новую кривую p-y на основе экспериментальных результатов.

Однако анализ модели разрушения грунта вокруг сваи — более удобный способ получить выражение кривых p-y с теоретической точки зрения.Мерфф и Гамильтон [21] предложили улучшенную модель пассивного клина для описания режима разрушения грунта вокруг свай, которая может учитывать параметры неоднородности прочности, сцепления грунта с сваей и всасывания на обратной стороне сваи. На основе этой модели было также дано эмпирическое уравнение для прогнозирования предельной нагрузки свай с использованием теоремы о верхней границе. Риз и др. [22] представили пассивную модель клина для грунта вокруг сваи, подверженного боковым нагрузкам. Kim et al. [12] разработали новую гиперболическую кривую p-y с улучшенной моделью клина для представления взаимодействия сваи с грунтом для свай с боковой нагрузкой в ​​грунте.Аналогичным образом Lin et al. [23, 24] предложили упрощенный метод анализа боковых нагруженных свай в песке и глине в условиях размыва, основанный на модели разрушения клина. Тем не менее, были проведены ограниченные исследования для изучения модели разрушения грунта вокруг свай вблизи откоса и соответствующих характеристик предельного сопротивления грунта.

С этой целью в данном исследовании основное внимание уделяется разработке новой модели пассивного клина грунта вокруг установленной сваи с боковой нагрузкой и вблизи склона и дается новая формула для расчета предельного сопротивления клина почвы.Представлены несколько форм клина разрушения грунта, чтобы учесть влияние конфигурации откоса и расстояния от центра сваи до гребня откоса. На этой основе обычные кривые p-y модифицируются с учетом эффекта наклона и поведения сваи. Кроме того, предлагается новый метод определения критического расстояния вблизи уклона, основанный на законе распределения предельного сопротивления грунта вокруг сваи, а также определение критического расстояния от центра сваи до гребня откоса, а также его факторов влияния. обсуждали.По сравнению с предыдущим методом, этот режим расчета может учитывать влияние параметров грунта и определять критическое расстояние около уклона путем теоретического анализа.

2. Механическая модель сваи с боковой нагрузкой с пассивным клином
2.1. Модель предельного сопротивления грунта вокруг сваи в грунте

При воздействии нагрузки на сваю в неглубокой почве вокруг сваи может происходить поперечное пассивное выдавливание; таким образом, поверхность разрушения почвы при сдвиге продолжается до земли и формирует модель клина пассивного разрушения почвы.Как правило, предельное сопротивление грунтов связано с наименьшим значением из двух возможных механизмов разрушения: механизм разрушения клина на небольшой глубине и разрушение потока вокруг сваи на большей глубине [10, 22]. Этот двойной подход может быть реализован в большинстве предложенных кривых p-y [9, 10, 25]. Более того, пассивный клин развивается по глубине с увеличением нагрузки, образуя более крупное тело разрушения клина, как показано на Рисунке 1. Что касается механизма разрушения клина на небольшой глубине, Reese et al.[22] предложили упрощенную трехмерную модель (рис. 2), чтобы дать некоторое представление об изменении конечного бокового сопротивления с глубиной. Видно, что характеристики клина в основном определяются тремя параметрами: глубиной z , углом β между скользящей поверхностью и вертикальной плоскостью и толщиной D . Кроме того, угол β был предложен Reese et al. [22] для отражения пассивных режимов отказа в недренированных условиях.В связи с этим аналогичное предположение принято при анализе данной статьи, и скользящий блок можно упростить как трехмерный прямой клин грунта.


Как показано на Рисунке 2, трехмерный клин грунта используется для анализа баланса сил. D — толщина трехмерного клина грунта, равная диаметру сваи. F u — поперечное сопротивление грунта вокруг сваи, F t и F s — поперечные силы, действующие на боковую плоскость и нижнюю плоскость клина, F f — вертикальная сила трения сваи, F n — вертикальная сила, действующая на сторону клина, а W — вес клина.Согласно уравнению баланса сил клина, легко вывести, что где γ ′ — средняя эффективная сила тяжести от земли до глубины z , а C u — средняя недренированная прочность на сдвиг от земли до глубина z . Подставляя уравнения (2) — (4) в уравнение (1), предельное сопротивление клина почвы на глубине z может быть получено как

2.2. Модель пассивного клина для наклонных свай с боковой нагрузкой

Для наклонных свай с боковой нагрузкой наличие уклона снижает предельное сопротивление грунта, окружающего сваю.Степень ослабления зависит не только от геометрической формы откоса, но и от расстояния между гребнем откоса и сваями. Как показано на Рисунке 3 (a), для сваи с боковой нагрузкой в ​​наклонном грунте расстояние от гребня откоса составляет b , высота откоса составляет h , а угол между ними составляет θ .


Чтобы оценить влияние уклона около сваи, режим разрушения клина необходимо изменить с учетом характеристик уклона.Предполагается, что для свай с боковой нагрузкой, установленных около откоса, модель разрушения грунта вокруг сваи по-прежнему аналогична модели разрушения в горизонтальном грунте, а именно, разрушение пассивных клиньев грунта: (1) грунт все еще имеет модель разрушения клинья около наклон; (2) форма клина постепенно расширяется на большую глубину по мере увеличения нагрузки; (3) угол между поверхностью разрушения и вертикальной плоскостью по-прежнему составляет β . Эти предположения были приняты Стюартом [26]. Следует отметить, что естественные почвы имеют значительную пространственную изменчивость [27], и было предложено много методов надежности [28, 29], но в данной статье предполагается, что склоновые почвы однородны для упрощения расчетов.

Однако на форму клина разрушения, близкого к уклону, влияют характеристики уклона. В зависимости от разной глубины расширения его можно проанализировать в трех случаях, как показано на рисунке 3, где H 1 = b , H 2 = b + h (1 + Tan θ ). (1) Если 0 < z H 1 , нагрузка мала, и поверхность разломного клина простирается до земли и не пересекается с уклоном.Форма клина аналогична форме сваи с боковой нагрузкой в ​​горизонтальном грунте, а именно трехмерной прямой клин. Теперь поперечное сопротивление, обеспечиваемое клином грунта, составляет F su1 . (2) Если H 1 < z < H 2 , с увеличением боковой нагрузки поверхность разрушения клин идет вверх до пересечения с откосом. Форма разломного клина — частичное стирание по сравнению с горизонтальным грунтом.Теперь поперечное сопротивление, обеспечиваемое клином, составляет F su2 . (3) Если z H 2 , соответствующая высота уклона h мала и меньше глубины заделки сваи. Теперь поверхность разрушения клина пересекает основание откоса, и поперечное сопротивление, обеспечиваемое клином, составляет F su3 .

F su1 , F su2 и F su3 в уравнениях (6) — (8) получены на основе равновесия сил клина при разрушении.Расчет F su1 аналогичен уравнению (5) для сваи с боковой нагрузкой в ​​грунте. F su2 является результатом равновесия вертикальных и горизонтальных сил клина с плоскостью разрушения, пересекающейся с поверхностью откоса. F su3 является результатом равновесия вертикальных и горизонтальных сил клина с плоскостью разрушения, пересекающейся с нижней частью наклонной поверхности.

Из приведенной выше формулы видно, что когда сваи, примыкающие к откосу, отклоняются в сторону, режим разрушения клина неглубокого грунта можно разделить на три стадии.Кроме того, когда прогиб вершины сваи невелик, а именно, к свае прилагается небольшая нагрузка, выражение предельного сопротивления грунта вокруг гребня около уклона сваи такое же, как и вокруг свая в земле, что свидетельствует о том, что наличие уклона не влияет на предельное сопротивление почвы. По этой причине кривые нагрузки-смещения прискатного гребня сваи и сваи в грунте практически совпадают.Подобные явления наблюдали Георгиадис и Георгиадис [16] и Нимитьонгскул и др. [19].

Однако с увеличением прогиба вершины сваи наличие уклона начинает влиять на развитие клина разрушения. Сравнивая с сваей, построенной в земле, можно увидеть, что выражение F su2 для сваи, построенной на гребне уклона, включает в себя два дополнительных параметра: угол наклона θ и расстояние около уклона b .Следует отметить, что в предыдущих исследованиях не учитывалось влияние высоты откоса х на несущую способность свай [16, 19, 20, 30]. Когда высота откоса h меньше максимальной глубины развития клина разрушения, очевидно, что h будет влиять на предельное сопротивление F su3 , как показано в уравнении (8). Пусть h равно 0 или θ равно 0, а F su2 или F su3 будет вырождаться в F u для случая сваи в земле, что указывает на то, что теоретический процесс вывода этой статьи является разумным.

3. Аналитический состав
3.1. Краткое описание кривой Py Matlock

Обобщенные здесь кривые py были предложены Мэтлоком [9] для кратковременного статического бокового нагружения свай в мягкой глине и сформулированы следующим образом:

В уравнении (9), y 50 — это боковое смещение при половине максимального напряжения грунта и может быть определено уравнением (10), а p u — предельное сопротивление грунта на длину, которое равно меньшему значению p u1 и p u2 , рассчитанный по уравнению (11).Когда y больше 8 y 50 , p равно постоянному значению p u :

В уравнениях (10) и (11) ε 50 — деформация, составляющая половину максимального напряжения, D — диаметр сваи, p u1 — предельное сопротивление грунта на длину у поверхности земли, p u2 — предельное сопротивление грунта на длина на глубине, γ ′ — эффективный удельный вес почвы, J — постоянное значение (обычно используется 0.5), z — глубина ниже поверхности земли, а C u — прочность на сдвиг без дренажа мягкой глины.

3.2. Вывод аналитического метода

Аналитический метод разработан путем создания воображаемой эквивалентной модели разрушения клина в горизонтальном грунте (правая часть рисунка 4), которая имеет такое же предельное сопротивление почвы, как и модель разрушения клина возле склона (слева часть рисунка 4). Эквивалентный клин в основном характеризуется эквивалентной глубиной грунта, z ′.Значение z ′ рассчитывается на основе предельного сопротивления грунта, которое количественно равно значению, вычисленному по клину с учетом уклона. Затем разрабатывают аналитический метод, заменяя z в уравнении (11) на z ′, чтобы модифицировать кривые Matlock p-y.


Взаимосвязь между эквивалентной глубиной z боковых нагруженных свай около откоса и глубиной z ′ в горизонтальном грунте может быть выражена как

В терминах трех различных расширенных структур грунтового клина, F su представляет F su1 , F su2 и F su3 соответственно.

Следовательно, предельное сопротивление на длину грунта вокруг сваи возле гребня откоса можно выразить как

Из приведенных выше формул можно увидеть, что в неглубокой почве, где клин повреждается вокруг сваи, эквивалентный клин глубина используется для корректировки ее предельного сопротивления по длине, так что влияние наклона на форму кривой py на глубине z может быть полностью учтено, что, в свою очередь, влияет на окончательную расчетную внутреннюю силу и смещение сваи.

После получения измененной p-y кривой сваи около уклона по глубине, горизонтальное смещение, изгибающий момент и угол поворота вдоль сваи могут быть рассчитаны методом конечных разностей с использованием кода MATLAB . Подробную блок-схему можно найти в Jiang et al. [7] и Yin et al. [8].

4. Пример проверки
4.1. Сравнение с полевым испытанием 1

Достоверность упрощенного метода проверяется путем сравнения результатов настоящего подхода с результатами полевых измерений, проведенных Nimityongskul et al.[19]. Угол наклона θ составляет 26,6 °, а высота откоса h составляет 2,73 м. Расстояние b от тестовой сваи до гребня склона составляет 0 D , 2 D , 4 D и 8 D соответственно. Свая сделана из стали. Поперечное сечение круглое с жесткостью на изгиб E p I p равным 34875 кН · м 2 и внешним диаметром D равным 0.324 г. Длина и глубина заделки сваи составляют 8,83 м и 7,92 м соответственно. Удельный вес грунта γ ‘ составляет 18,4 кН / м 3 , а средняя прочность на сдвиг без дренажа C u составляет 76,6 кПа.

На рисунках 5 (a) –5 (d) показаны расчетные и измеренные кривые прогиба нагрузки. Из результатов видно, что предлагаемый метод позволяет прогнозировать прогиб сваи-нагружения сваи с боковой нагрузкой вблизи откосов на различном прилегающем к откосе расстоянии.В целом погрешность предложенного метода и критерия Георгиадиса и Георгиадиса [16] позволяет оценить нагрузку на головку сваи примерно в 15%. Напротив, предлагаемый метод может прогнозировать немного лучше, чем критерий Георгиадиса, особенно для больших смещений сваи.

Кроме того, на рисунках 6 (a) и 6 (b) построены графики расчетной и измеренной зависимости нагрузки от максимального изгибающего момента на разных расстояниях, близких к уклону. По сравнению с экспериментальными данными, ошибка в оценке максимального момента сваи у гребня откосов на расстоянии 0 D , 2 D , 4 D и 8 D находится в пределах примерно 10% при использовании предложенный метод, который показывает, что упрощенный метод целесообразен при оценке реакции сваи.

4.2. Сравнение с полевым испытанием 2

Пример 2 представляет собой испытание одной сваи на твердом глиняном склоне, проведенное Бухушаном [31]. Основные параметры испытаний: длина сваи 5,185 м, диаметр сваи D 1,22 м, жесткость на изгиб E p I p 225000 кН · м 2 , угол наклона θ составляет 20 °, прочность на сдвиг без дренажа C u составляет 220 кПа, ε 50 составляет 0.009, а удельная масса грунта γ ′ составляет 18,8 кН / м 3 . На рисунке 7 показаны результаты сравнения предложенного метода, полевых испытаний, проведенных Бхушаном [31], кривых нагрузка-смещение Георгиадиса и Георгиадиса [15], а также упрощенного метода Риза и Велча [10]. Можно заметить, что в случае малого смещения предложенный метод хорошо согласуется с экспериментальными данными при сравнении с кривыми нагрузка-смещение по Георгиадису и Георгиадису [15] и кривыми py по критерию Риза и Велча [10], особенно при начальный этап загрузки.


5. Обсуждение критического расстояния до откоса

Для свай с боковой нагрузкой максимальная разница между сваями около откоса и горизонтальным грунтом связана с отсутствием массы грунта на стороне уклона. Таким образом, его нельзя рассматривать как полубесконечное пространство, что приводит к снижению бокового сопротивления грунта. Однако точно оценить эффект сокращения сложно. Как и следовало ожидать, по мере увеличения расстояния между сваей и гребнем откоса эффект уменьшения постепенно уменьшается, пока не исчезнет.С этой целью ученые приложили значительные усилия, чтобы найти разумное критическое расстояние. Когда расстояние больше критического значения, влиянием уклона можно пренебречь, и ее можно рассматривать как обычную сваю с боковой нагрузкой в ​​горизонтальном грунте, чтобы упростить расчет. Взяв кривую «нагрузка-перемещение гребня сваи» в качестве эталона для сравнения, Поулос [6] предположил, что эффект наклона начинает уменьшаться, когда расстояние до гребня склона превышает диаметр сваи более чем в 4-5 раз на основе небольшого лабораторного модельного испытания. и численный анализ, тогда как Nimityongskul et al.[18, 19] пришли к выводу, что эффект наклона значительно уменьшается, когда расстояние в 4 раза больше диаметра сваи, и эффект наклона можно игнорировать после достижения расстояния, в 8 раз превышающего диаметр сваи, согласно результатам полевых испытаний. Взяв за основу сравнение смещения гребня сваи, Георгиадис и Георгиадис [16] полагали, что ослабляющим эффектом откоса можно пренебречь, когда расстояние от центра сваи до гребня склона достигает 6-кратного диаметра сваи в соответствии с результаты конечно-элементного анализа.

В этом случае также можно проанализировать разницу в предельном сопротивлении грунта вокруг сваи с боковой нагрузкой в ​​горизонтальном и наклонном грунте. Сопротивление грунта вокруг сваи с разным расстоянием до откоса анализируется на основе приведенных выше уравнений. Основные параметры: C u = 50 кПа, D = 0,5 м, γ ′ = 18 кН / м, 3 и θ = 45 °. Расстояния до гребня склона выбраны как 0 D , 2 D , 4 D , 6 D и ∞ (в горизонтальной плоскости) для сравнительного анализа p u z кривые, как показано на рисунках 8 (a) –8 (d).

p hu представляет собой единицу предельного сопротивления грунта вокруг сваи с боковой нагрузкой, установленной в горизонтальном грунте, а p su представляет сопротивление вокруг сваи с боковой нагрузкой в ​​наклонном грунте. Как видно из рисунков 8 (a) –8 (d), p hu и p su оба увеличиваются с увеличением глубины до достижения постоянного значения, которое связано только с недренажным сопротивлением сдвигу C u и диаметр сваи D .Однако глубина для достижения такого постоянного значения значительно отличается: z sr > z r ( z r для свай в горизонтальном грунте и z sr для свай у откоса). С увеличением расстояния около уклона z sr и z r имеют тенденцию пересекаться. Кроме того, существует определенная зона совпадения глубин между p hu и p su под землей.На этой глубине (обозначается как z c ) эти значения идентичны. Эта тенденция согласуется с результатами анализа методом конечных элементов Георгиадиса и Георгиадиса [16], и причина этого заключается в том, что пластическая зона клина почвы развивается по горизонтали и вертикали, соответственно. Зона развития клина не выходит на откос с меньшей нагрузкой; таким образом, уклон над глубиной (обозначается как z c ) не влияет на p u .Когда пластическая зона клина простирается до поверхности откоса, уклон начинает влиять на поперечное предельное сопротивление грунта на единицу вокруг сваи на глубине, в результате чего p su < p hu ниже z c .

Видно, что различия в предельных значениях сопротивления грунта на единицу измерения существуют только в определенном диапазоне ( z c < z < z sr ).Очевидно, что с увеличением прилегающего расстояния b размер ослабленной области постепенно уменьшается, а именно, разница между z c и z sr становится все меньше и меньше. Пока не будет достигнуто критическое расстояние около уклона, p hu и p su идентичны, в которых z c = z sr = z r . Следовательно, в этом случае расстояние около уклона определяется как критическое расстояние около уклона b cr .Когда расстояние до уклона сваи больше, чем b cr , ослабляющее влияние уклона на несущую способность сваи с боковой нагрузкой можно не учитывать. Ключом к рассмотрению эффекта наклона является определение z c и z r .

Как упоминалось ранее, z r — максимальная глубина расширения клина пассивного грунта, а угол между поверхностью разрушения разрушения и сваей составляет 45 °.Следовательно, как показано на Рисунке 9, критическое расстояние около уклона — это расстояние от сваи до гребня откоса, когда максимальная глубина расширения клина грунта достигает гребня откоса. Поскольку угол разрушения пассивного клина грунта β составляет 45 °, когда расстояние около уклона достигает b cr , поверхность разрушения просто проходит над гребнем откоса. В то время как для максимальной глубины расширения используется только одно выражение, чтобы выразить предельное сопротивление грунта вокруг сваи.В уравнении (11), если p u1 = p u2 , можно получить выражение критического расстояния около уклона:

Из приведенного выше уравнения критическое расстояние около уклона связано параметрам грунта и диаметру сваи. Однако предложенные исследованиями [6, 16, 19] значения диаметра сваи в 4, 6 и 8 раз больше нацелены на определенное критическое прилегающее расстояние, и влияние параметров грунта не учитывается. Следовательно, расстояние около уклона b и максимальная глубина z sr клиньев грунта боковых нагруженных свай около откоса делятся на диаметр сваи D для безразмерных. C u и θ изменены, и проанализированы кривые z sr / D b / D кривые.

Как показано на рисунках 10 и 11, z sr / D увеличивается нелинейно с увеличением b / D и в конечном итоге стремится к константе b cr . С увеличением прочности недренированного грунта на сдвиг критическое расстояние около уклона b cr увеличивается, C u увеличивается с 50 кПа до 150 кПа, а критическое расстояние около уклона увеличивается с 8.От 8 до 10,7 диаметра сваи. Анализ рисунка 11 показывает, что изменение угла наклонной сваи с боковой нагрузкой не может повлиять на критическое расстояние около уклона b r . Согласно предложенному анализу моделей разрушения сваи с уклоном, наличие уклона в основном влияет на расширение клина в почвенном клине. С увеличением расстояния, близкого к уклону, уклон не оказывает никакого влияния на процесс нагружения сваи, когда максимально развивающийся клин (который можно рассматривать как предельную нагрузку) не пересекается с уклоном.Очевидно, что чем больше C u , тем больше размер клина максимального проявления. Кроме того, поверхность разрушения не будет пересекаться с уклоном с увеличением расстояния около уклона b cr и b cr не зависит от угла наклона, потому что размер самого большого клина не зависит угла наклона.



6. Заключение

В этой статье, используя модифицированную кривую p-y, предлагается модель пассивного клинового разрушения грунта вокруг свай, нагруженных в боковом направлении, вблизи откоса.Модель может полностью учесть влияние формы откоса, положения сваи и характеристик почвы; эквивалентная глубина разрушения клина почвы предлагается для сравнения с глубиной в горизонтальном грунте. На основе модели разрушения пассивного клина грунта предлагается метод расчета кривой p-y для наклонных горизонтальных свай. Результаты показывают, что рассчитанные значения этого представленного метода хорошо согласуются с данными измерений. Кроме того, на основе закона распределения бокового предельного сопротивления грунта определяется критическое расстояние около уклона, выражение которого выводится, и подробно обсуждается влияние расстояния около уклона на сваю.Основные выводы заключаются в следующем: (1) Расчет показывает, что критическое расстояние около уклона связано с прочностью грунта на сдвиг. Когда расстояние между сваей и уклоном превышает критическое значение, влияние ослабления уклона на горизонтальную несущую способность сваи можно не учитывать. (2) Уклон уменьшит значения p u в определенной области под землей. При установке сваи на гребне уклона (т.е. b = 0) область значений p u от земли до максимальной глубины клина разрушения полностью ослабевает.По мере увеличения уклонного расстояния ослабленная область будет постепенно уменьшаться до тех пор, пока не будет достигнута критическая уклонная дистанция, ослабленная область больше не будет существовать, и изгибы грунта p u z грунта вокруг гребня возле уклона сваи и (3) Критическое расстояние около уклона увеличивается с увеличением недренированной прочности, но не зависит от угла наклона.

Доступность данных

В статью включены данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить Национальный научный фонд Китая за финансовую поддержку по контракту номер 51678230.

Что такое форма пересечения наклона? — Определение, уравнения и примеры — Видео и стенограмма урока

Определение и уравнение

Уравнение функции общих суточных затрат для Wild About Cupcakes имеет вид:

y = mx + b

, где m = 1.25 и b = 550. График уравнения y = mx + b (где m и b — действительные числа) представляет собой линию с наклоном, m и y- перехват, b . Эта форма уравнения прямой называется формой пересечения наклона .

Уклон линии ( м ) является мерой ее крутизны. Как мы видели в примере Wild About Cupcakes, это также мера того, насколько на изменяется при увеличении каждой единицы в x .Для любых двух точек на линии ( x1 , y1 ) и ( x2 , y2 ) формула для расчета наклона:

м = подъем / бег

или

( y2 y1 ) / ( x1 x2 )

Пересечение линии по оси Y ( b ) — это координата y точки, в которой график линии пересекает ось y. Как мы видели в примере Wild About Cupcakes, это значение y , когда x = 0.

Пример задачи

Давайте посмотрим на пример задачи.

Две точки на линии L — это (0, -1) и (3, -3). Какова форма пересечения наклона уравнения L ? Мы вместе ответим на этот вопрос!

Форма пересечения угла наклона линии: y = mx + b , где m — наклон прямой, а b — точка пересечения по оси y. Поскольку нам даны две точки, мы можем рассчитать уклон м следующим образом:

Сначала мы вычитаем первую точку из второй для точек x и y , и их доля (с изменением в y по сравнению с изменением в x ) является нашим наклоном.Обратите внимание, что наклон будет таким же, если мы поменяем порядок точек.

Мы знаем, что точка пересечения y, b = -1, поскольку линия пересекает ось y в точке (0, -1). Также помните, что точка пересечения оси y, b , представляет собой значение y , когда x = 0.

Следовательно, уравнение прямой с m = -2/3 и b = -1, определяется как:

y = (-2/3) x — 1

Пример из реального мира

В физике объект, движущийся по прямой линии с постоянным ускорением, будет иметь окончательное скорость, v , заданная уравнением:

v = at + u

, где a — постоянное ускорение, u — начальная скорость, а t — прошедшее время.Это уравнение известно как кинематическое уравнение. Обратите внимание, что это уравнение имеет форму пересечения наклона: y = mx + b . При сравнении этих двух уравнений соответствующие переменные и константы показаны одним цветом:

В кинематическом уравнении t — это ваша переменная x , v — ваша переменная y , a — наклон и u — точка пересечения по оси y.

Предположим, что объект имеет начальную скорость 18 метров в секунду и ускоряется со скоростью -3 метра в секунду в квадрате. Отрицательное значение ускорения просто означает, что объект замедляется или замедляется. Какова скорость объекта через 4 секунды?

Здесь мы можем использовать кинематическое уравнение, v = при + u с a = -3 и u = 18. По истечении времени t = 4 секунды:

v = (-3) (4) + 18 = 6 метров в секунду.

Резюме урока

Следующее уравнение представляет форму пересечения наклона прямой:

y = м x + b

Наклон линии ( м ) равен мера его крутизны, в то время как y-точка пересечения линии ( b ) является координатой y точки, где график линии пересекает ось y. Наклон можно определить, разделив подъем линии (изменение в y ) на длину линии (изменение в x ).

Как рассчитать уклон дренажной трубы

Прокладка дренажных труб — дело профессионалов, но домашние мастера могут попробовать свои силы в менее обширных дренажных системах.

Для правильного дренажа трубы должны иметь небольшой уклон. Стандартный уклон составляет от дюйма до 3 дюймов на фут. Для правильной работы сантехники необходим точный расчет. Труба с недостаточным уклоном не будет дренировать. Труба с большим уклоном отводит воду, но не твердые частицы. Если вы устанавливаете дренажную трубу, вот простой способ определить уклон дренажной трубы.

Не откусывай больше, чем можешь проглотить

Прокладка дренажной трубы для сантехники — дело профессионалов. Большинство городов и товариществ домовладельцев не одобрят масштабные самостоятельные раскопки. Тем не менее, если вашему сантехнику когда-либо понадобится установить новую трубу, полезно понять, как это работает. Свяжитесь с нами, если вам понадобится помощь в установке труб.

Более разумный проект для домашнего мастера — установка дренажной трубы для отвода воды где-нибудь во дворе.Нам повезло с месяцами дождя в округе Кларк. Где бы вы ни жили в Юго-Западном Вашингтоне, будь то Камас, Вашугал, Батл-Граунд или Ванкувер, ваша собственность нуждается в хорошем дренаже, чтобы предотвратить образование сырости во дворе или, что еще хуже, под вашим домом.

Если в вашем саду или недалеко от фундамента дома собирается вода, вы, вероятно, пробовали различные решения, чтобы решить эту проблему. Иногда для отвода воды из дома достаточно использовать более длинный сливной желоб. Во многих случаях, пока ваш двор наклонен в сторону от дома, желоба, который опорожняется на расстоянии трех футов от фундамента, вполне достаточно.

Дождевая бочка — простое решение для сбора лишней воды, но иногда для этой работы требуется сливная труба.

Но, если все, что вы пробовали, не сработало, возможно, вам нужно установить трубу или французскую дренажную систему. Если вы планируете использовать любое из этих решений, вам необходимо знать, как рассчитать уклон дренажной трубы.

Прежде чем копать на глубину более 12 дюймов, обязательно позвоните в Центр уведомлений коммунальных предприятий, чтобы определить местонахождение подземных линий. Жители Вашингтона и Орегона могут позвонить по одному и тому же номеру: 811.Звоните по крайней мере за два рабочих дня до копания. Они пришлют кого-нибудь отметить места, где копать небезопасно.

Еще одно предостережение: не сливайте воду там, где вам не положено или это создает проблемы для соседей. Дайте воде из желобов или других сырых мест стечь в сухое место во дворе. Если сомневаетесь, проверьте коды своего города.

1. Измерение и планирование

Первый шаг крайне важен для определения уклона: измерить расстояние от дренажной линии.Чтобы произвести точные расчеты, вам необходимо знать точную длину, которую должна пройти труба. Чтобы найти это, спланируйте сливной маршрут, выбрав как можно более короткий путь. Чем длиннее трасса трубы, тем более уязвимой она будет для засорения. Обратите внимание на любые изгибы и повороты, которые потребуют определенных деталей. Если вы устанавливаете простую дренажную трубу, у вас, вероятно, не будет изгибов и поворотов.

2. Закупка трубы

После того, как вы определили маршрут линии, вы можете определить длины труб, которые вам понадобятся.Обязательно включите все соединители труб, чтобы получить правильную конфигурацию.

3. Определите наклон

Перед размещением трубы используйте эту формулу, чтобы определить уклон и создать диаграмму уклона канализационной трубы, которой нужно следовать.

  • Умножьте количество футов трубы (X) на дюймы, на которые вы планируете наклонить линию (Y).
  • Это даст вам разницу в высоте (Z) между началом и концом трубы: (X) x (Y) = (Z).
  • Пример 1: Если у вас 10 футов трубы, и вы хотите, чтобы уклон трубы составлял ½ дюйма на фут, уравнение будет иметь вид 10 x ½ = 5 дюймов.Это означает, что вам нужно будет установить трубу так, чтобы разница в высоте между ее началом и концом составляла 5 дюймов.
  • Пример 2: Если вам нужен минимальный уклон (¼ дюйма на фут), ваше уравнение будет 10 x ¼ = 2 ½ дюйма. В этом случае конец вашей трубы будет на 2 ½ дюйма ниже начала. Это минимальный уклон сливной трубы. Меньшее снижает эффективность слива и может привести к засорению.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *