Расчет устойчивости колодца из полимерного материала на всплытие

Исходные данные для расчета:

Тип грунта:                                                   

Параметры грунта: γ =  (кН/м3), φ =  °; φ0 =  °; φI =   °; φ0I =  °; γI =  (кН/м3);

Массово-габаритные характеристики колодца                       

Масса кинеты mкин =   (кг)
Масса кольца mкол =   (кг)
Масса конической части mкон =   (кг)
Высота кинеты hкин =  (м)
Высота кольца hкол =  (м)
Высота конической части hкон =  (м)
Высота телескопа hтел =  (м)
Наружный диаметр колец и кинеты D =  (м)
Наружный диаметр телескопа d =  (м)
Высота колодца H =   (м)
Дополнительная масса mдоп              
Уровень грунтовых вод H0 =  (м)                                                    

Расчет: 

Определение размеров зон (см. рис. в меню “Справка”/подменю ”Теория”):
ht = hтел =  (м)
hк = hкон =  (м)

Определение количества колец колодца:
i = (hв - hкин) / hкол =              

Определение  веса колодца: 
Gк = mк*g = (mкин +mдоп+ i*mкол + mкон)*g =  (кH)

Коэффициент бокового горизонтального давления грунта:                                                  
K = tg2(45- φ/2)= tg2(45-                                                         

Коэффициент бокового давления грунта во второй зоне:
K’ = tg2(45- φ’/2)= tg2(45-                                          

Приведенная высота для вышележащего слоя:
h0 = γ*H0/ γI =   (м)                                                                                

Уровень грунтовых вод в пределах верхней цилиндрической части колодца. 

В этом случае соблюдается условие: 0<=H0<=ht 
и на эпюре напорного горизонтального давления  грунта различается 
3 зоны с вертикальными размерами h1,h2,h3 соответственно.

Предельное значение силы трения в 1ой зоне:
h1 = Но =   (м) - вертикальный размер 1ой зоны

T1пр = 0.5*K*γ*h12*π*D*tg φ
T1пр = 0.5*  (кН)                                                                   
 
Вертикальный размер 2-ой зоны:
h2 = ht + hk - H0 =  (м)                                                                  

Предельное значение силы трения:
T2пр = 0.5*K’* γ’*(2*h0+h2)*h2* π*D*tg φ’

T2пр = 0.5*    (кН)                                                                           

В третьей зоне вертикальный размер
h3 = hв =   (м)                 

Предельная величина силы трения
T3пр = 0.5*K’* γ*(2*(h0+h2)+h3)*h3* π*D*tg φ’0

T3пр = 0.5*    (кН)                                                                           

T = T1пр + T2пр + T3пр =   (кН)                                                             

Вес грунта, пригружающего колодец
Gгр=0.25*π*(γ*h1(D2-d2)+ γ’(h2*D2-(ht-h1)*d2-(hk/3)*(D2+d2+D*d)))

Gгр=0.25*3.14* (кН)                                                                                                

Выталкивающая сила Архимеда, действующая на колодец:
F=0.25* γв* π*((ht-h1)*d2+(hk/3)*(D2+d2+D*d)+hв*D2)

F=0.25* 10* 3.14*   (кН)                                                                         

Уровень грунтовых вод в пределах конусной части колодца 

В этом случае  соблюдается условие:   ht<=H0<=ht+hk
и при определении сил трения также различаются 3 зоны.

h1 = H0 =  (м)

Предельное значение силы трения в 1ой зоне
T1пр = 0.5*K*γ*h12*π*D*tg φ

T1пр = 0.5*      (кН)                                                                   

Толщина зоны
h2 = ht + hk - H0 =   (м)                                                                  

Предельное значение силы трения во 2ой зоне
T2пр = 0.5*K’*γ’*(2*h0+h2)*h2* π*D*tg φ’

T2пр = 0.5*    (кН)                                                                           

В 3 зоне предельное значение силы трения будет:
T3пр = 0.5*K’* γ’*(2*(h0+h2)+hв)*hв* π*D*tg φ’0

T3пр = 0.5*   (кН)                                                                           

T = T1пр + T2пр + T3пр =   (кН)                                                             

Диаметр конусной части колодца на уровне грунтовых вод
d0=d+((D-d)/hk)*(h1-ht)

d0=    (м)                                           
 
Вес грунта, пригружающего колодец
Gгр=0.25*π*(γ*ht(D2-d2)+((h1-ht)/3)*(3D2-d02-d2-d0d))+γ’(h2/3)*(2D2-d02-D*d0)))

Gгр=0.25*3.14*     (кН)                                                                                                

Выталкивающая сила в этом случае равна
F=0.25* γв* π*(hв*D2+(h2/3)(D2+d02+D*d))

F=0.25* 10* 3.14*   (кН)                                                                         

Уровень грунтовых вод в пределах нижней цилиндрической части колодца

В этом случае соблюдается условие:  ht+hk<=H0<=ht+hk+hв

Высота 1ой зоны h1 в этом случае
h1 = ht + hk =  (м)                 

Предельное значение силы трения в 1ой зоне
T1пр = 0.5*K*γ*h12*π*D*tg φ

T1пр = 0.5*   (кН)                                                                   

Высота второй зоны 
h2 = H0 - ht - hk =    (м)                                      

Предельное значение силы трения во 2ой зоне
T2пр = 0.5*K* γ*(2*h1+h2)*h2* π*D*tg φ0

T2пр = 0.5*    (кН)                                                                           

В третьей зоне
h3 = ht + hk + hв - H0 =   (м)                                                       

В 3 зоне предельное значение силы трения будет:
T3пр = 0.5*K’* γ’*(2*(h0+h3))*h3* π*D*tg φ’0

T3пр = 0.5*      (кН)                                                                           

T = T1пр + T2пр + T3пр =   (кН)                                                             

Вес грунта, пригружающего колодец
Gгр=0.25*π*γ*(ht(D2-d2)+(hк/3)*(2D2-d2-D*d))

Gгр=0.25*3.14*  (кН)                                                                                                

Выталкивающая сила в этом случае равна
F=0.25* γв* π*D2 *h3

F=0.25*10*3.14*   (кН)                                                                         

Расчет коэффициента устойчивости nвс:
n = T/(F – Gк – Gгр) =                                                                     

n                                                                     

условие устойчивости колодца на всплытие