|
|
Железобетонные конструкции (расчет)1.Расчёт монолитной подпорной стены гравитационного типа. 1.Исходные данные. Высота подпорной стены H= 9.1 m (задаётся от уровня нулевой отметки), ширина по основанию B= 10.5 m. Нормативные характеристики грунта песчаной засыпки: угол внутреннего трения выше и ниже уровня воды ?= 20? ; плотность грунта выше уровня воды ?1н= 20 кН/м3 ,ниже уровня воды ?2н= 13,2 кН/м3 Минимальный уровень воды со стороны засыпки 4.5 м Плотность бетона, учитывая низкий процент армирования, принимаем равной ?ж/бн= 25 кН/м3 Нормативная временная равномерно распределённая нагрузка на поверхность засыпки qн= 40 кН/м2 Условия строительства - насухо. Класс капитальности сооружения - III. Основание - мало-трещиноватые скальные грунты. Расчёт железобетонных конструкций выполняется на стадии эксплуатации на основное сочетание нагрузок. Усилия на 1 п.м. стенки (произведения площади фигуры на расчётную плотность) KH Величина и направление усилий Эксцентриситет м Изгибающие моменты кН*м Вниз v Вверх ^ Удерживающие Опрокидывающие Вертикальные нагрузки P1= 0.6*4.6*25.2 P2=0.5*0.6*4.6 P3= P4= P5= P6= P7= P8= P9= P10= P11= P12= P13= P14= P15= P16= P17= Wв= Wф= ? ? +? -? Горизонтальные нагрузки Ewп=0,5*63*6,3*1,0 198,45 2,1 416,745 Ewл=0,5*33*3,3*1,0 54,45 1,1 59,895 E1=20,16*4,6 92,736 8,6 797,5296 E2=0,5*4,6*42,504 97,7592 7,83 765,4545 E3=62,664*4,5 281,988 3,15 888,2622 E4=0,5*4,5*34,928 78,588 2,1 165,0348 E5=1,8*1*13,2*1,2 28,512 0,6 17,1072 +? 76,095 -? 3045,8706 2.Определение расчётных значений вертикальных и горизонтальных нагрузок Проверить опрокидывание стенки относительно точки О - середины фундамента. Вертикальные нагрузки. ?ж/бн =24 кН/м3, ?ж/б=?ж/бн*?f= 24 * 1.05 = 25.2 кН/м3 ?f = 1.05 - коэффициент надёжности, учитывающий собственный вес ж/б конструкций. Плотность грунта ?н1(сух)= 20 кН/м3 ; ?1=?1н * ?f = 20 * 1.1 = 22 кН/м3 ; ?f = 1.1 - коэффициент надёжности, учитывающий вертикальное давление от веса грунта. ?н2(мокр)= 20 - 8 = 12 кН/м3 , ?2=?2н * ?f = 12 *1.1 = 13.2 кН/м3 ?2(мокр+вода)=13,2+10=23,2 кН/м3 Величина нагрузки qн= 40 кН/м2; q = qн * ?f = 40 * 1.2 = 48 кН/м2 , где ?f =1,2 - коэффициент надёжности, учитывающий боковое давление грунта. Горизонтальные нагрузки. Горизонтальные составляющие интенсивности активного расчётного давления со стороны засыпки (распор грунта) вычисляются в характерных точках по ь высоте сооружения: / 2 ) =0.347 принимаем ?= 0.42 На отметке 9,1 ?аг1=q * ?= 48 * 0,42 = 20,16 кН/м3 q = qн * 1,2 = 40 * 1,2 = 48 кН/м2 На отметке 4.5 ?аг1=(q+?1 * h1)? = (48+22 * 4,6)*0,42 = 62,664 кН/м3 На отметке 0.0 ?аг1=(q+?1 * h1+?2 * h2)? = (48+22 * 4,6+13,2 * 4,5)*0,42 = = 87,612 кН/м3 На отметке -1.8 ?аг1=(q+?1 * h1+?2 * h3)? = (48+22 * 4,6+13,2 * 6,3)*0,42= = 97,5912 кН/м3 h1,h2,h3 - толщины соответствующих слоёв. ? - коэффициент горизонтальной составляющей активного давления грунта. Расчёт горизонтальных и вертикальных усилий и изгибающих моментов ведём в табличной форме (табл.1) 3. Нормальные контактные напряжения. Для расчёта прочности монолитной подпорной стенки (относится к сооружениям III класса) вычисляем нормальные напряжения по контакту "сооружение-основание".Для скальных оснований эти напряжения определяются как для упругого тела по формуле внецентренного сжатия : Р - сумма вертикальных усилий. М - сумма моментов, относительно горизонтальной оси, проходящей через точку О А - площадь стенки на 1 погонный метр длины сооружения W - момент сопротивления для рассматриваемой полосы подошвы подпорной стенки. ?Mо кон=?Мверт+?Мгор= кН ?Ро к=?Р-(?Wф+?Wвзв)= кН ?max= ?min= 4. Расчёт вертикальной стенки по I-ой группе предельных состояний. Расчётная схема подпорной стены приведена на рис.1. Изгибающие моменты определяются с использованием данных таблицы 1 для характерных сечений I-I; II-II; III-III. Расчёт производим на основное сочетание нагрузок эксплутационного периода. Исходные данные: Бетон гидротехнический тяжёлый, класса В15: Rb=8,5 мПа; Rbt=0,75 мПа Расчёт прочности сечений I-I; II-II; III-III. Вертикальную стенку приближённо рассматриваем как изгибаемый элемент, загруженный, главным образом боковым давлением грунта и гидростатическим давлением воды. Сечение I-I (отметка 0.0) Величину изгибающего момента М в этом сечении определяем как сумму моментов всех горизонтальных сил, приложенных выше сечения I-I. МI-I=?Ei * hi= 62,664*4,5*2,25+0,5*4,5*24,948*1,5+20,16*4,6*6,8+ +0,5*4,6*42,504*6,03+45*0,5*4,5*1,5-0,5*15*1,5*0,5=2085,015 кН*м Сжатая арматура принимается по конструктивным соображениям - у открытых поверхностей необходимо устанавливать сетки с диаметром горизонтальных стержней 20мм и вертикальных - 16мм, с шагом 25см в каждом направлении. В соответствии с этим требованием принимаем сжатую арматуру 4 16 А-III с площадью Аs= 8,04 см2 Высота сечения (рабочая) h0=h-a=0,2Hст= 200-10=190 см =1,9 м Высоту сжатой зоны определяем: где ?lc=1 - коэффициент сочетания нагрузок, ?n=1,15 - коэффициент надёжности по назначению сооружений, ?s=1,1 - коэффициент условий работы арматуры, ?с=1,0 - коэффициент, учитывающий тип сооружения, вид материала, ?b=1,1 - коэффициент условий работы бетона. = == =0,105 м =10,5 см т.к x<2a (10,5 см<20 см) расчёт производим без сжатой арматуры. Для одиночной == = 0,14 м = 14 см По сортаменту подобрана арматура 7 25 As=34,36 см2 Сечение II-II.(отметка 4.5) Сечение II-II находим аналогично сечению I-I. МII-II= 20,16*4,6*2,3+0,5*42,504*4,6*1,533=363,158 кН*м Поскольку количество стержней нечётное, рассчитываем на 2 метра 2 * МII-II=2 * 363,158 = 726,316 кН*м = == 0,048 м = 4,8 см По сортаменту подобрана арматура 7 16 As=14,07 см2 Сечение III-III.(отметка 2.25) МIII-III= 20,16*4,6*4,575+0,5*42,504*4,6*3,81+62,664*2,275*1,1375+ +0,5*12,3354*2,275*0,758+0,5*2,275*22,75*0,758=989,144 кН*м = = =6,51 см По сортаменту подобрана арматура 5 20 As= 15,71 см2 Строим эпюру моментов 363,158 305,817 989,144 650,753 2085,015 1155,133 M N NI-I= Zb1=(h-a)*0,95=h0*0,95=(2-0,1)*0,95=1,805 м NII-II= Zb2=(1,35-0,1)*0,95=1,1875 м NIII-III=Zb3=(1,7-0,1)*0,95=1,52 м Nф=Asф * Rs=34,36 * 36,5=1254,14 кН NФ/2=1254,14/2=627,07 кН Расчёт прочности наклонного сечения. Величина поперечной силы, действующей в основании стенки: 62,664*4,5+0,5*4,5*24,948+20,16*4,6+0,5*4,6*42,504- -0,5*15*1,5=517,3662 кН При расчёте на поперечную силу должны соблюдаться условия: 1) достаточно ли сечение стенки ?nQI-I0,25*?b3 * Rb* h0 * b ,где ?n=1,15 ?b3=1,1 - коэффициент работы во влажных условиях 1,15*517,36620,25*1,1*8,5*106 * 1,9 * 1 594,974441250 Условие соблюдается. 2)Сравнение несущей способности бетона на действие поперечной силы наклонного сечения. ?nQI-I?b3Qb ,где Qb - усилие, которое воспринимает бетон, без арматуры. Qb=?b2 * Rbt * b * h0 * tg? ?b2=0,5+2*?=0,5+2 * 0,086=0,672 ?= Условие 0,5 1,15*517,3662612,864*1,1 594,97674,15 кН Условие выполняется Поперечные стержни не требуются. Расчёт величины раскрытия трещин. Должно сохраняться условие : ,где ?=1, для стержней периодического профиля ?=1, для изгибаемых и внецентренно-сжатых элементов ?sф - фактическое напряжение ?s,bg - напряжение вследствие набухания бетона в воде ?s,bg=20 мПа Es - модуль упругости ? - коэффициент армирования d - диаметр Fl=MI-I-Mq=2085,015-834,7248=1250,29 кН*м Mq=?1 * =20,16 * =834,7248 кН*м Fc=MI-I=2085,015 кН*м Fl - постоянная и длительная нагрузка Fc - полная нагрузка, включая пригрузку сверху Если , ?l=1 Если , ?l=1,3 =<2/3 ,?l=1 ?sф= , где Z - плечо Z=h0-x/2=1,9-0,1/2=1,85 м ?sф= = =мм 0,0085<0,5 мм Условие выполняется. Проектирование и расчёт сборной подпорной стенки. Бетон класса В-30, арматура - предварительно напряжённая, высокопрочная А-IV. Расчётное значение угла внутреннего трения грунта засыпки ?=29 А В С D Горизонтальная составляющая интенсивности активного давления со стороны засыпки вычисляется в характерных точках по высоте сооружения ?аг=?у*?аг Где ?аг - коэффициент горизонтальной составляющей активного давления т.А ?ага=0 кН/м2 т.В ?агв=?у*Саг=(q+?1h1)*=(48+22 * 3,033)*1,09* 0,625312= 78,1961 кН/м2 т.С ?агс=К*?У*САГ= к * (q+?1h1+?2h2)* * ?аг= =0,6*(48+22*4,6+13,2*1,467)*1,09* 0,37552= 41,3978 кН/м2 т.D ?агd=?у* ?аг=(q+?1h1+?2h2)* * ?аг = =(48+22*4,6+13,2*4,45)*1,09*0,37552= 85,1133 кН/м2 Составляющие гидростатического давления В т.С ?гсс=?в*?hf=1,0*10* 1,467=14,67 кН/м2 В Т.D ?ГСD=1,0*10*2,95=29,5 кН/м2 Расчёт горизонтальных и вертикальных усилий и изгибающих моментов ведём с помощью эпюры давления в табличной форме. М Q A B 78,1961 119,888 118,584 232,582 C 56,0678 259,79 D 114,6133 229,87 ?ГСD RB=351,166 КН RD=229,87 КН Расчёт прочности вертикального элемента по нормальным сечениям на опоре (точка В) и в пролёте (точка С) Расчёт прочности нормального сечения на опоре (точка В) ТАБЛИЦА МАКСИМАЛЬНЫХ УСИЛИЙ В ВЕРТИКАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ Наименование максимальных расчётных усилий Размерность Расчётные значения усилий на элемент (при b=1.5 м) Mизг в пролёте Mизг на опоре Горизонтальная составляющая анкерного усилия Ra Вертикальная составлящая анкерного усилия Rab Реакция на опоре D Анкерное усилие Na КН/м " кН " " " Mc*1,5=259,79*1,5=389,685 Mb*1,5=119,888*1,5=179,832 Rb*1,5=351,166*1,5=526,749 526,749 RD*1,5=229,87*1,5=344,805 В сечении В Проверяем положение нейтральной оси в см=17*150*15(59-7,5)*100=13132500 Н*см Мсеч>Mрасч (значит несущая способность обеспечена) Расчёт проводим по формулам для прямоугольного сечения шириной b=150 см Определяем высоту сжатой зоны бетона без учёта сжатой арматуры : =0,0078484 м =0,785 см Защитный слой а=6 см X=0,785<2a=12 см сжатую арматуру учитывать не следует Площадь сечения арматуры в ребре определяем по формуле Используя сортамент, принимаем в ребре 4 12 А-IV (=4,52 см2) Расчёт площади сечения продольной арматуры в полке. Расчёт нормального сечения, проходящего через точку С, производим как расчёт внецентренно сжатого элемента таврового сечения. Расчёт ведём с учётом прогибов элемента от длительной нагрузки. Критическую силу Ncr определяем по приближённой формуле : Для определения приведённого момента инерции Ired задаёмся процентом армирования сечения и находим площадь сечения арматуры: Asp=0,01*30*59=17,7 см2 Asp=4,52 (см. расчёт арматуры в ребре) ?= Приведённая площадь таврового сечения и другие геометрические характеристики вычисляем по рисунку Ared=150*15+30*50+6,6*(17,7+4,52)= 3896,652 см2 Статический момент приведённого сечения относительно нижней грани полки =150*15*7,5+30*50*(60-25)+6,6*17,7*6+6,6*4,52*59=71836,008 см Расстояние от наружной грани полки до центра тяжести приведённого сечения 18,435 см 46,565 40,565 Момент инерции бетонного сечения =1035328,34 см4 Момент инерции арматуры относительно центра тяжести и приведённого сечения 210293,341929 см2 Полный момент инерции Ired=I+?*Is=1245621,681929 см4 Коэффициент продольного изгиба N - из табл., вертикальная составляющая Эксцентриситет приложения силы N, относительно центра тяжести растянутой арматуры с учётом коэффициента продольного изгиба 74*1,393+18,435-6=115,517 см 0,74 м = 74 см Для определения высоты сжатой зоны "Х" находим величину предварительного напряжения в арматуре, расположенной в сжатой зоне ребра (?sc). Величина натяжения арматуры за минусом потерь, тогда Где - предварительное значение потерь в напрягаемой сжатой арматуре; ?sp=1,1 - коэффициент точности натяжения арматуры. Высоту сжатой зоны определяем как для прямоугольного сечения шириной b=30см с учётом сжатой арматуры Asp 29,076 см > 2a=12 см следует учитывать арматуру в сжатой зоне ребра. Высота сжатой зоны в ребре X=29,076 см, <(Rho =0,5*59=29,5 см Значение (R =0,6 принимаем из табл.2б допускается брать (R=0,6, когда неизвестна (sp При невыполнении условия (<-(-R следует увеличить площадь сечения или класс бетона или поставить сжатую ненапрягаемую арматуру. Продольная арматура в полке. Принимаем Asp=21,99 (7 20 A-IV) 4.4 Расчёт прочности наклонных сечений вертикальных элементов на действие поперечной силы Максимальная величина расчётной поперечной силы Q=344,805 кН=34,5 т Проверяем условие ?lc*?n*Q<0.25*?c*?b3*Rb*b*h0 1,15*1,0*344805=396525,75<0,25*1,15*17*30*59*10=890000 Н=890 кН так как ?b*?b*Rbt*b*h0=0,6*1,15*1,2[102]*30*59=146556 Н то поперечная арматура в продольном ребре необходима по расчёту. Требуемая интенсивность поперечного армирования 1363,8 Н/см = 13,64 Мпа Поскольку шаг хомутов S вблизи опор не должен быть более h/3 при h=650 мм находим 54,516 см Принимаем S=20 см и при распределённой нагрузке этот шаг соблюдать на участках, равных 0,25 длины пролёта от опор В средней части пролета элемента назначаем S=45см, что меньше Для хомутов принимаем арматуру класса А-П. При n=2 (два плоских каркаса в ребре) определяем требуемую площадь сечения поперечного стержня Принимаем стержни . На концевых участках ставим по 4 дополнительных хомута 10 A-II с шагом 10см 5.Расчет вертикального элемента в поперечном направлении Полки элементов тавровых сечений рассчитываем в поперечном направлении на прочность и трещиностойкость как консольные балки, загруженные активным давлением грунта. 5.1 Расчет прочности нормальных сечений Давление грунта со стороны засыпки в зоне максимального давления на участке 2,0 м принимаем средним: Работа на этой странице представлена для Вашего ознакомления в текстовом (сокращенном) виде. Для того, чтобы получить полностью оформленную работу в формате Word, со всеми сносками, таблицами, рисунками, графиками, приложениями и т.д., достаточно просто её СКАЧАТЬ.  |
|
Банк готовых работ
Форма заказа
Скачать работу
экономические  Copyright © refbank.ru 2005-2024
Все права на представленные на сайте материалы принадлежат refbank.ru. Перепечатка, копирование материалов без разрешения администрации сайта запрещено. |
|