Полузаглубленные якоря состоят из железобетонных блоков, как правило, массой 7,5 т размером 900×900×4000 мм, часть из которых заглубляется в грунт. Тяга крепится к заглубленным блокам. Длинная грань заглубленных блоков располагается перпендикулярно грузовой канатной тяге (рис. 10).
Рис. 10. Расчетная схема инвентарного полузаглубленного якоря
Расчет полузаглубленного якоря сводится к проверке якоря на отрыв от грунта вертикальной составляющей усилия, действующего на якорь, определению удельного давления на грунт гранью заглубленного блока и сравнению этого давления с допускаемым. Расчетное удельное давление должно быть меньше допускаемого, что означает отсутствие сдвига грунта, а значит, и якоря.
Полузаглубленный якорь рассчитывается следующим образом:
1. Проверяют якорь на отрыв от грунта вертикальным усилием:
G+T 
К у ·N,
где G – масса якоря (величиной G задаются, считается, что она должна превышать тяговое усилие, действующее на якорь); К у – коэффициент устойчивости якоря, К у=1,4.
Вертикальную составляющую усилия S определяют, если известен угол α (угол наклона тягового каната к горизонту):
N=S· sinα.
Силу трения заглубленного блока якоря о стенку котлована рассчитывают по формуле:
Т=Р·f,
где Р – горизонтальная составляющая; P=S· сosα; f – коэффициент трения, который обычно принимается равным 0,5.
2. Определяют удельное давление грани заглубленного блока на стенку котлована, которое должно быть меньше допускаемого:
<[σ]г,
где F – площадь боковой грани заглубленного в грунт блока якоря, η – коэффициент уменьшения допускаемого давления, учитывающий неравномерность смятия грунта (принимается равным 0,25); [σ]г – допускаемое удельное давление на грунт, выбирается в зависимости от категории грунта, МПа:
|
|
плотно слежавшийся гравий………………………… 0,50 – 0,80
сухой песок…………………………………………… 0,30 – 0,50
сухая глина…………………………………………… 0,30 – 0,40
мокрый песок………………………………………… 0,10 – 0,30
мокрая глина………………….……………………… 0,05 – 0,20
болотистый грунт, торф…………………………….. 0,025 – 0,05
Расчет заглубленных якорей
Якоря такого типа представляют собой заглубленные анкеры в виде бревен, стальных труб или бетонных плит прямоугольного сечения с выводом на поверхность каната или тяги, изготовленной из профильной стали. В зависимости от величины воспринимаемого усилия якоря выполняются двух типов: для нагрузок до 200 кН используются якоря облегченного типа, когда анкеры укладываются непосредственно в котлован (рис.11); для нагрузок свыше 200 кН – усиленные якоря с укреплением стенки котлована щитом из бревен (рис. 13).
При расчете заглубленных якорей определяют:
· устойчивость якоря от вырывания при действии вертикальных сил;
· давление на грунт от горизонтальных сил;
· сечение элементов якоря.
Расчет облегченного заглубленного якоря с анкерами из бревен или стальных труб (см. рис.11) выполняется в следующем порядке:
Рис. 11. Расчетная схема заглубленного облегченного якоря
1. Проверяют устойчивость якоря при действии вертикальных сил:
G г +Т>К у N,
где G г– масса грунта котлована; Т – сила трения анкера о стенку котлована, кН; К у– коэффициент устойчивости якоря (К у=3); N – вертикальная составляющая усилия в тяге якоря, кН. Эти величины могут быть найдены по приведенным ниже формулам:
|
|
G г = 
г,
где а и b – размеры котлована, м; H – глубина заложения анкера, м; l – длина анкера, м; ρг – плотность грунта, кг/м3.
Т=f·P=f·S сos α,
где f – коэффициент трения анкера о грунт (для дерева f 
0,5; для стали f 0,45); S – усилие в тяге якоря с учетом коэффициентов перегрузки и динамичности; α – угол наклона тяги якоря к горизонту.
N=S ·sin α.
2. Определяют удельное давление на грунт от действия горизонтальных сил, МПа:
σ = 
,
где d – диаметр анкера, м; l – длина анкера, м; η – коэффициент уменьшения допускаемого давления, учитывающий неравномерность смятия грунта (принимается равным 0,25); n – количество бревен или труб.
Для устойчивости якоря необходимо выполнение условия
σ <[σ]г,
где [σ]г – допускаемое удельное давление на грунт, МПа.
3. На прочность анкер рассчитывают для двух случаев: для якоря с одной и с двумя тягами (рис. 12).
В якорях с бетонными анкерами расчет анкера на прочность не выполняется.
а б
Рис. 12. Схема расчета закладного анкера с одной (а) и с двумя (б) тягами
Якорь с одной тягой
1. Определяют максимальный изгибающий момент в анкере:
М= 
где q – равномерно распределенная нагрузка на анкер, q = 
.
2. Находят требуемый момент сопротивления сечения анкера:
W тр = 
где m – коэффициент условия работы (см. прил. 4); R – расчетное сопротивление анкера, работающего на изгиб (для бревен R =13 МПа, для стальных труб R определяется по прил. 3).
|
|
3. Сечение анкера из стальных труб подбирают по прил. 7, чтобы суммарный момент сопротивления сечения Wх был не менее W тр. Для анкера из бревен их диаметр определяют по формуле
d = 
,
где n – количество бревен (величиной n задаются).
Якорь с двумя тягами
1. Определяют максимальный изгибающий момент в анкере:
М=S·c2 /(2l),
где с – расстояние от конца анкера до точки крепления тяги (рис. 12 б).
2. Находят усилие, сжимающее анкер:
N=S· tg β/2,
где β – угол между тягой и направлением усилия S.
3. Проверяют анкер на прочность при его изгибе и сжатии, задаваясь диаметром бревен или стальных труб и их количеством:
mR,
где F – суммарная площадь сечения бревен или труб; Wх – суммарный момент сопротивления сечения бревен или труб. Для труб величины F и Wх выбираются из прил. 7, для бревен эти величины рассчитываются как для круглого сечения:
Wх= 0,1 d 3 ·n.