5.2.3 Шпунтовой свайный ряд с изгибающими, сдвиговыми и осевыми усилиями

(1) Для комбинированного изгибания и сжатия потерю устойчивости не требуется учитывать, если:

(5.11)

где — расчетное значение сжимающего усилия;

— упругая критическая нагрузка шпунтовой сваи, рассчитываемая с использованием соответствующей модели грунта, учитывающая только сжимающие усилия в шпунтовой свае.

(2) В качестве альтернативного варианта можно рассчитывать следующим образом:

, (5.12)

где l — длина потери устойчивости, определяемая согласно рисунку 5-2 для незакрепленного или частично закрепленного опорного крепления в грунте или согласно рисунку 5-3 для фиксированного опорного крепления в грунте;

— коэффициент уменьшения, см. 6.4.

(3) Если отсутствует соответствие критериям пункта (1), следует проверить сопротивление потере устойчивости.

Примечание — проверку можно выполнять с помощью процедуры, описанной в (4) – (7).

(4) Если граничные условия выполняются элементами (анкер, опорное крепление в грунте, обвязочная балка и т. д.), которые обеспечивают ограничение положения, соответствующее режиму потери устойчивости без бокового перемещения, можно использовать следующую упрощенную проверку потери устойчивости:

— для сечений классов 1, 2 и 3:

, (5.13)

где — пластичное расчетное сопротивление поперечного сечения ( );

— расчетное сопротивление момента поперечного сечения, см. 5.2.2 (2);

— частный коэффициент согласно 5.1.1 (4);

— частный коэффициент согласно 5.1.1 (4);

— коэффициент потери устойчивости из 6.3.1.2 EN 1993-1-1, с использованием безразмерной податливости кривой d и a, данной на основании:

,

где  — упругая критическая нагрузка, которую можно определить на основе (5.12);

A — площадь поперечного сечения: для сечений класса 4 — см. приложение A.

Примечание — Кривая потери устойчивости d включает в себя деформации погружения до 0,5% значения l, считающиеся приемлемыми.

(5) Для упрощенного способа длину потери устойчивости l можно определять следующим образом, допуская режим потери устойчивости без бокового перемещения, согласно (7):

— для незакрепленного опорного крепления в грунте, если существует достаточное ограничение, согласно (6), длина l может рассматриваться как расстояние между передним нижним ребром и горизонтальным опорным креплением (схватка, анкер), см. рисунок 5-2;

— для фиксированного опорного крепления в грунте длина l может рассматриваться как 70 % от расстояния между передним нижним ребром и горизонтальным опорным креплением (схватка, анкер), см. рисунок 5-3.

(6) Можно допустить, что незакрепленное опорное крепление в грунте обеспечивает достаточное ограничение для упрощенного способа, если переднее нижнее ребро стенки из шпунтовых свай закреплено в коренной породе, или если переднее нижнее ребро стенки из шпунтовых свай способно противостоять дополнительному горизонтальному усилию с помощью пассивного давления грунта или с помощью трения, в соответствии с рисунком 5-4. Значение определяется с помощью формулы:

, (5.14)

где d  — максимальный относительный прогиб стенки из шпунтовых свай, возникающий между опорными креплениями согласно анализу первого порядка. Усилию можно противостоять с помощью обеспечения дополнительной длины сваи h согласно рисунку 5-4, если сопротивление грунта полностью задействовано при отсутствии трения.

(7) Если добавочное смещение горизонтального опорного крепления (анкер, схватка) в результате нагрузки опорного крепления меньше, чем l/500, можно предположить, что опорное крепление обеспечивает достаточное ограничение для допущения режима потери устойчивости без бокового перемещения.

(8) Если система не обеспечивает достаточное ограничение, необходимо выполнить подробное исследование потери устойчивости на основе методов, указанных в EN 1993-1-1.

a) b)

Рисунок 5-2 — Возможное определение длины потери устойчивости l,

незакрепленное опорное крепление в грунте:

a — геометрия прогиба в результате потери устойчивости;

b — упрощенная система

a) b)

Рисунок 5-2 — Возможное определение длины потери устойчивости l,

зафиксированное опорное крепление в грунте:

a — геометрия прогиба в результате потери устойчивости;

b — упрощенная система

e_ph — горизонтальное, пассивное давление грунта;

A — усилие трения

Рисунок 5-4 — Определение добавочного горизонтального усилия

(9) Для элементов, подвергающихся осевому усилию, расчетное значение осевого усилия в каждом поперечном сечении должно соответствовать следующему условию:

, (5.15)

где — пластичное расчетное сопротивление поперечного сечения со следующим определением:

. (5.16)

(10) Воздействия осевого усилия на пластичное сопротивление момента шпунтовых свай поперечного сечения класса 1, 2 и 3 можно не учитывать, если:

— для Z-образных профилей класса 1 и 2:

; (5.17)

— для U-образных профилей класса 1 и 2:

; (5.18)

— для профилей класса 3:

. (5.19)

(11) Если осевое усилие превышает ограничивающие значения, указанные в (10), необходимо выполнить следующие критерии при отсутствии сдвигового усилия:

— поперечные сечения класса 1 и 2:

— для Z-образных профилей:

но ; (5.20)

— для U-образных профилей:

но ; (5.21)

— поперечные сечения класса 3:

, (5.22)

где   — уменьшенное расчетное сопротивление момента с учетом осевого усилия;

— поперечные сечения класса 4 — см. приложение A

(12) Если осевое усилие превышает ограничивающее значение, указанное в (10), следует принять в расчет суммарное действие изгибающего, осевого и сдвигающего усилия следующим образом:

1. если расчетное значение сдвигающего усилия не превышает 50 % расчетного пластического сопротивления сдвигу , не требуется выполнять понижения в совокупности усилия момента и осевого усилия, которые соответствуют критериям (11).

2. если превышает 50 % , расчетное сопротивление поперечного сечения для совокупности моментов и осевых усилий следует рассчитывать с использованием уменьшенного предела текучести — для площади сдвига, где .