Расчёт давления грунта на шпунтовую стенку
Получите эпюру бокового давления и нагрузку на метр стены по глубине, характеристикам грунта, уровню воды и равномерной нагрузке на поверхности.
Параметры расчёта
Расчёт нагрузок на шпунтовое ограждение
Калькулятор показывает, как меняется боковое давление по глубине выемки и какая равнодействующая приходится на метр шпунтовой стенки. Можно отдельно увидеть вклад грунта, грунтовой воды за стеной и сплошной равномерной нагрузки на поверхности. Результат помогает проверить исходные нагрузки перед расчётом конструкции.
Основной режим использует заданную модель активного давления Ранкина для однородного несвязного грунта. Если усилия в стене уже получены из проекта, переключитесь на проверку сечения по известному изгибающему моменту. Эти режимы решают разные задачи: построенная эпюра давления сама по себе не задаёт момент в конкретном сечении шпунта.
- Для эпюры введите глубину выемки, эффективный угол трения и удельный вес грунта из геологии.
- Задайте равномерную нагрузку. При наличии воды укажите её глубину от поверхности и удельный вес насыщенного грунта.
- Проверьте давление у дна, состав равнодействующей и таблицу значений по глубине.
- Для проверки изгиба используйте момент, эффективный момент сопротивления и предел напряжения из одной проектной ситуации.
Что рассчитывает сбор нагрузок
Для заданной глубины рассчитывается активное боковое давление однородного несвязного грунта. Отдельно учитываются сплошная равномерная нагрузка и гидростатическое давление воды за стеной. Вы получите эпюру, таблицу значений и равнодействующую на метр стены.
Ka = tan²(45° − φ′ / 2)
p(z) = Ka × (σ′v(z) + q) + u(z)
Ниже уровня воды: γ′ = γsat − 9,81 кН/м³
Пример без воды: H = 4 м, φ′ = 30°, γ = 18 кН/м³, q = 10 кПа. Ka = 1/3, давление у дна 27,333 кПа, равнодействующая 61,333 кН/м.
От нагрузки к инженерному расчёту
Момент внешнего давления относительно дна не является изгибающим моментом в шпунте. Калькулятор не переносит его в проверку M/W. Для расчёта шпунтовой стенки нужны грунты ниже дна, схема опор, этапы выемки и взаимодействие стены с грунтом. Глубина погружения, реакции распорок, прочность всей конструкции и перемещения здесь не определяются.
Модель не применяется к слоистому или связному грунту, наклонной поверхности, сейсмике, фильтрации и воде внутри котлована. Режим «Усилия уже известны» сохраняет отдельную локальную проверку изгиба.
Основа модели: FHWA GEC № 6, §4.4.2 и §6.3.2. Использованы физическая модель и единицы, без переноса нормативных коэффициентов в российский проект.
Проверка изгиба по известному моменту
В дополнительном режиме напряжение определяется как σ = |M| × 1 000 / W, где момент M задан в кН·м на метр стены, а эффективный момент сопротивления W — в см³ на метр стены. При M = 300 кН·м/м и W = 3 000 см³/м напряжение равно 100 МПа. Если проектный предел составляет 200 МПа, отношение к нему равно 50%, а требуемый W — 1 500 см³/м.
Номинальное значение из каталога показано для справки. Эффективное значение вводится по проекту: оно должно относиться к той же оси и учитывать принятые условия работы сечения. Проверка не назначает марку стали или коэффициенты и не заменяет остальные проверки конструкции.
Частые вопросы
Это полный инженерный расчёт шпунтовой стенки?
Нет. Основной режим собирает внешнюю нагрузку по описанной модели, дополнительный проверяет арифметику изгиба по известному усилию. Глубина погружения, реакции креплений, перемещения и общая устойчивость ограждения здесь не определяются.
Можно ли рассчитать крепь котлована 5 × 5 × 4 м только по размерам?
Размеры плана и глубина не задают характеристики грунта, воду и нагрузки. Для эпюры нужны геологические данные, а для конструкции — ещё схема опор и этапы работ. Периметр сам по себе не заменяет эти сведения.
Когда нельзя применять предложенную модель давления?
В форме нет послойного грунта, сцепления, наклонной поверхности и воды со стороны выемки. Локальная нагрузка у бровки также не описывается сплошной нагрузкой q. Если схема отличается, требуется другая расчётная модель.
Можно ли использовать эпюру для распорной стены?
Применимость активного состояния к принятой распорной схеме должен установить проектировщик. Калькулятор не выбирает эпюру по числу распорок и не определяет усилия в них. Назначать распорную систему непосредственно по полученной равнодействующей нельзя.
Почему момент внешнего давления нельзя подставить в проверку сечения?
Он характеризует внешнюю нагрузку относительно дна выемки. Внутренний изгибающий момент зависит также от опор, заглублённой части, грунта и стадий работ. Для проверки сечения переносите усилие из расчётной модели стены.
Как учтена вода за шпунтом?
Ниже её уровня в модели используется удельный вес грунта за вычетом 9,81 кН/м³, а давление воды добавляется отдельно. Результат относится к принятому условию сухой выемки; фильтрационный расчёт этим не выполняется.
