VII. Шпунтовая стенка с многоярусным креплением, погружение в несвязный грунт с водоотливом.
Опрокидывание стенки возможно только тогда, когда распорка крепления не способна воспринять растягивающих усилий и стенка поворачивается вокруг нижнего яруса креплений (точка О).
Распорки креплений по высоте ставятся с шагом 1.5¸2.5 м. Расположение во высоте нижнего яруса крепления назначается с учетом применяемых механизмов и способа разработки котлована.
Размещение распорок, креплений в плане (в продольном и поперечном направлениях) должно назначаться с учетом применяемых механизмов и способа разработки котлована.
РУВ ¾ расчетный уровень воды
¾ расстояние между ярусами креплений
¾ минимальная глубина погружения шпунта ниже дна котлована
¾ высота воды в акватории реки (разность между отметками РУВ и уровня грунта снаружи котлована)
¾ глубина котлована (разность между отметками низа ростверка и уровня грунта снаружи котлована)
¾ общая глубина котлована
¾ расстояние от нижнего яруса креплений до дна котлована
¾ расстояние от верхней распорки крепления до отметки РУВ
¾ удельный вес грунта во взвешенном состоянии
¾ удельный вес воды
¾ удельный вес грунта (см. Приложение 1)
¾ коэффициент пористости грунта (см. Приложение 1)
¾ угол внутреннего трения грунта
¾ интенсивность давления воды в уровне нижней распорки
¾ интенсивность давления воды в уровне дна котлована
¾ интенсивность активного давления, от грунта расположенного с внешней стороны шпунта и выше нижней распорки
¾ коэффициент активного давления грунта
¾ интенсивность активного давления грунта, расположенного с внешней стороны шпунта и ниже нижней распорки
¾ интенсивность пассивного давления грунта, расположенного с внешней стороны шпунта и выше нижней распорки
¾ коэффициент пассивного давления грунта
¾ интенсивность пассивного давления грунта, расположенного с внутренней стороны шпунта
Уравнение устойчивости:
(относительно точки «О») (рис. 3.12)
¾ момент опрокидывающих сил относительно точки «О».
¾ момент удерживающих сил относительно точки «О»
¾ коэффициент условия работы:
¾ коэффициент надежности по назначению
Моменты опрокидывающих и удерживающих сил определяются по формуле:
¾ момент активного давления грунта, действующего на стенку ниже оси её поворота, относительно этой оси
¾ момент гидростатического давления, действующего на стенку ниже оси её поворота, относительно этой оси
¾ момент активного давления грунта, действующего на стенку выше оси её поворота, относительно этой оси
¾ момент гидростатического давления, действующего на стенку выше оси её поворота, относительно этой оси
¾ момент пассивного давления грунта на стенку относительно той же оси
Опрокидывающие силы: 
, 
, 
принимаются с коэффициентом надежности по нагрузке.
¾ равнодействующая гидростатического давления воды, действующего на стенку ниже точки «О»
В связи со сложной формой эпюрой гидростатического давления, разбиваем её на простые фигуры (треугольники и прямоугольник), у которых просто определять площадь и центр приложения равнодействующих сил. Получаем
¾ равнодействующая гидростатического давления для прямоугольника высотой и основанием равным 
. Получаем
¾ равнодействующая гидростатического давления для треугольника высотой и основанием равным 
. Получаем
¾ равнодействующая гидростатического давления для прямоугольника высотой м и основанием равным 
. Получаем
¾ равнодействующая активного давления грунта с внешней стороны шпунта, действующего на стенку ниже точки «О» (от грунта расположенного выше нижней распорки)
¾ равнодействующая активного давления грунта с внешней стороны шпунта, действующего на стенку ниже нижней распорки
Удерживающие силы: 
, 
, 
принимаются с коэффициентом надежности по нагрузке.
¾ равнодействующая гидростатического давления воды, действующего на стенку выше точки «О»
¾ равнодействующая пассивного давления грунта, действующего на стенку с внешней стороны котлована, выше точки «О». При расчете учитывается 60% величины отпора грунта.
¾ равнодействующая пассивного давления грунта, действующего на стенку со стороны котлована, ниже точки «О»
Уравнение устойчивости относительно точки О:
Þ Определяем
из решения уравнения 3ей степени (графически или методом подбора). Если из решения уравнения получаем отрицательные значения , либо значения меньше для данных грунтов, чем регламентируется СТП 136-99, следует принимать величину в соответствии с рекомендациями СТП 136-99.
Формулы для определения опрокидывающего ( ) и удерживающего ( ) моментов справедливы при выполнении условия
¾ момент сопротивления поперечного сечения шпунтовой стенки
¾ расчетное сопротивление материала шпунта
При невыполнении этого неравенства для определения минимальной глубины погружения стенки используем другие формулы для моментов опрокидывающих и удерживающих сил:
Уравнение прочности: 
В расчете рассматривается 1 пог.м. поперечного сечения шпунта. Расчет выполняется по максимальному моменту, действующему в шпунте на 1 пог.м.
¾ момент сопротивления 1 пог.м. поперечного сечения шпунтовой стенки
¾ расчетное сопротивление металла растяжению по пределу текучести (по СНиП 2.05.03-84*).
Изгибающие моменты, действующие в поперечных сечениях шпунтовой стенки, определяются по двум расчетным схемам (рис. 3.13).
СХЕМА 1: максимальный изгибающий момент определяется по схеме свободно лежащей многопролетной неразрезной балки с консолью.
Опирание в балке принимают на уровне ярусов креплений. Длину консоли балки принимают равной 
. Расчет производится с учетом всех сил, которые действуют на шпунтовую стенку (активное и пассивное давления грунта, а также гидростатическое давление).
СХЕМА 2: максимальный изгибающий момент определяется по схеме свободно лежащей многопролетной неразрезной балки.
Нижнюю опору принимают расположенной на глубине 
, остальные опоры ¾ на уровне ярусов креплений. Расчет производится с учетом сил, которые действуют на шпунтовую стенку с внешней стороны выше нижней опоры (активное и пассивное давления грунта, а также гидростатическое давление).
Решая неравенство, находим требуемый момент сопротивления
Þ 
(ближайшее большее по сортаменту).
¾ требуемый момент сопротивления 1 пог.м. шпунтовой стенки
¾ момент сопротивления 1 пог.м. шпунтовой стенки (см. Приложение 2)
По полученному моменту сопротивления подбираем тип шпунта с моментом сопротивления .