Расчёт шпунтового ограждения в программе Plaxis 2D

Для расчета была использована программа Plaxis 2D. Это програмный комплекс, предназначенный для расчета напряжений и деформаций в массиве методом конечных элементов.

Конструкция котлована включает в себя шпунтовое ограждение с устройством внутренней распорной системы и доливкой ростверковой плиты в распор шпунта. После окончания строительства, шпунт извлекается по всему периметру.

Производим расчёт ограждающей конструкциисекции 1-5, которая состоит из двух рядов шпунтового ограждения с расстоянием друг от друга равным 5,76 м. Уровень подземных вод на абсолютной отметке 0,500 на глубине 2,4 м. На участке вдоль 26 линии В.О. и участка Косой линии шпунтовое ограждение выполняется методом вибропогружения.

Характеристики грунтов, принятые для расчёта, взяты из таблицы №2.

Котлован ограждается шпунтовыми сваями EvrazVL 606A длиной 12 метров и шпунтами Ларсена 5 УМдлиной 19 метров; в качестве распорной системы основного ограждения котлована предусмотрена одноуровневая система из угловых и наклонных опор (труба 720х12) и обвязочной балки (двутавр 40К1), их характеристики представлены в таблице №15.

Материал конструкций:

· Шпунт марки Ларсен 5 УМ – сталь С355 (см. рисунок 21), шпунт марки EvrazVL 606а – сталь С355 (см.рисунок 22);

· балка Б-1 – двутавр 40К1 по СТО АСЧМ 2093, сталь С245; балка Б-2 – двутавр 35Ш1 по СТО АСЧМ 2093, сталь С245;

· распорные элементы – труба 530х12, труба 720х12 по ГОСТ 10704-97.

Таблица №15

Характеристики шпунтового ограждения и распорной системы

Параметр	Единица измерения	Значение
Ларсен 5 УМ	Evraz VL 606a	Труба 720x12
Момент упругости E	Па	200∙106	200∙106	200∙106
Момент инерции I	см4
Площадь сечения A	м2	145,07∙10-4	181,3∙10-4	266∙10-4
Вес 1 м.п. секции	кг/м		85,4	209,5
Объемный вес w,	кН/м3	78,7	78,7	78,7
Коэффициент Пуассона, (для стали)	-	0,3	0,3	0,3

Рис.21 Шпунт Ларсена 5 УМ

Рис.22 Шпунтовая свая VL 606A

Для расчета применяем модель упрочняющегося грунта при малых деформациях – HS-small (HardeningSoil-small). Для этого в программе Plaxis 2D для правильной задачи характеристик грунтов применяем следующие параметры, используя таблицу №12:

Коэффициент Пуассона ν = 0,2.

E₅₀ = E_oed = E.

Модуль упругостиE_ur:

-для песков, супесей:

E_ur=3∙E;

-для суглинов и глин:

E_ur=4∙E.

Показатель влияния минимальных главных напряжений:

-для песков,супесей:

m= 0,5;

-для суглинков:

m= 0,9;

-для глин:

m= 0,7.

Средние эффективные напряжения:

p = 100 кПа.

Коэффициент бокового давления:

Показатель:

R_f = 0,9.

Модуль упругости в диапазоне малых деформаций:

Показатель:

-для песков,супесей:

;

-для глин, суглинков:

.

Полученные значения для грунтов представлены в таблице №16.

Таблица №16

Характеристики грунтов в модели HS-small

Наименование грунта	Плотность грунта	Показатели прочности	Модуль общей деформации E50 = Eoed = E	Модуль упругости Eur	Показатель влияния минимальных главных напряжений m	Средние эффективные напряжения p	Коэффициент бокового давления	Показатель Rf	Модуль упругости в зоне малых деформаций	Показатель
Ед. измерения	г/см3	, град.	с, МПа	МПа	МПа	-	кПа	-	-	МПа	-
Пески пылеватые с иловатыми прослойками	1,94		0,002	11,0	33,0	0,5		0,57	0,9	49,5
Супеси пылеватые с пройслойками пылеватого песка	1,94		0,011	8,0	24,0	0,5		0,64	0,9	36,0
Пески пылеватые насыщенные водой плотные	2,06		0,006	28,0	84,0	0,5		0,45	0,9	126,0
Заторфованные грунты	1,68		0,012	2,0	6,0	0,5		0,71	0,9	9,0
Суглинки легкие пылеватые	1,93		0,011	9,0	32,0	0,9		0,71	0,9	48,0
Суглинки тяжелые пылеватые ленточные текучие	1,84		0,007	6,0	24,0	0,9		0,81	0,9	36,0
Суглинки легкие пылеватые неяснослоистыетякучепластичные	1,94		0,017	10,0	40,0	0,9		0,66	0,9	60,0
Пески крупные с гравием и галькой	2,03		0,001	35,0	115,0	0,5		0,38	0,9	172,5
Глины пылеватые с щебнем песчаника	2,07		0,054	25,0	100,0	0,7		0,69	0,9	150,0
Глины пылеватые тонкослоитсые твердые	2,14		0,116	36,0	144,0	0,7		0,64	0,9	216,0