3.3. Статический расчёт обделки

Расчет выполнен с помощью проектно-вычислительного комплекса SCAD.

В основу расчета положен метод конечных элементов с использованием в качестве основных неизвестных перемещений и поворотов узлов расчетной схемы.

Для расчета используем данные из таблицы 3.3.1.

Таблица 3.3.1- Расчетные данные

№	αn	Д	Дх	Ду	Q0	H
1					75,37	0,5
2					75,37	0,5
3					33,29	0,5
4					12,07	0,55
5					12,07	0,55
6					13,17	0,6
7	60,19	1310125	1136793	651252	24,75	0,6
8	78,4	1310125	1283363	263454	39,37	0,65
9	90,02	1310125	1310125	-512	48,45	0,8
10		1533428		1533428	60,56	1,0

3.4. Проверка прочности сечений

Напряжения от действующих усилий не должны превышать расчетных сопротивлений бетона: R_b и R_bt.

Для расчетного сечения обделки с наибольшим моментом М и соответствующей нормальной силой N определяем расчетный эксцентриситет приложения силы:

Вычислим расчетную длину элемента для определения гибкости данного элемента:

μ – коэффициент приведения длины, принимается в зависимости от вида обделки

l – длина элемента вдоль его геометрической оси

Вычислим гибкость элемента, для выяснения коэффициента η:

где i – радиус инерции поперечного сечения, относительно центра тяжести, определяемый по формуле:

т.к. λ=2,03 < 4, то коэффициент η исключается из формулы расчета прочности сечения

Значит, предельное состояние обуславливается расчетным сопротивлением бетона растяжению (случай, не допускающий появление трещин):

где γ_с – коэффициент, учитывающий возможную неточность при принятии расчетной схемы обделки (m₁ = 0,9)

γ₁ – коэффициент, учитывающий понижение прочности бетона при отсутствии наружной гидроизоляции (m₂ = 0,9)

1,75 – коэффициент повышения несущей способности за счет проявления пластических деформаций

R_bt – расчетное сопротивление бетона осевому растяжению (для В25 R_bt = 1,05 Мпа)

b, h – ширина и высота расчетного сечения, м

Условие соблюдается, т.к. 230,26 кН > 226,66 кН. Прочность обделки обеспечена.

4. Технология строительства тоннеля Определение степени устойчивости грунтового массива

Для того, чтобы правильно назначить тип или вид временной крепи, допустимые отставания ее от забоя, определяется степень устойчивости грунтового массива.

Устойчивость грунтового массива оценивается комплексным показателем устойчивости S:

где f – коэффициент крепости грунта по шкале Протодъяконова (характеристическое значение = 6,0);

К_M– коэффициент, характеризующий степень трещиноватости массива;

Для определения К_M определяется коэффициент относительной трещиноватости:

ǽ= , К_M = 8.

К_N – коэффициент, зависящий от количества и системы трещин

Т.к по заданию одна система трещин, то К_N = 2.

К_R – коэффициент, характеризующий шероховатость поверхности трещин.

Т.к. трещины не ровные, волнистые К_R =3.

К_W– коэффициент, характеризующий обводнённость выработки.

К_W=1, т.к. грунты сухие.

К_T – коэффициент, характеризующий раскрытие трещин.

К_T назначается в зависимости от величины раскрытия трещин. Поскольку в задании не оговорена ширина раскрытия, примем <3мм и К_T=1.

К_А– коэффициент, характеризующий заполнение трещин. По заданию трещины заполнены глиноподобным, т.е. вероятность большего контакта невозможна, и поэтому принимаем К_А = 8.

Кα– коэффициент, характеризующий ориентацию оси выработки относительно основной системы трещин. Т.к трещины расположены под углом α˃45° к оси тоннеля, то Кα=1.

По значению комплексного показателя степени устойчивости S=9 определи, что категория породы – II, устойчивая. Вид временного крепления – анкерная крепь и 1 слой набрызг-бетона (толщина 5 см). Анкеры устанавливаем от забоя на расстоянии 10 м. Применяем анкеры типа Swellex.