4. Визначення характеристик матеріалів акведука

У завдані задаються матеріали акведука, а саме: клас бетону та арматури. За допомогою нормативної літератури ([16], [17]) або даних методичних вказівок (додаток В) необхідно визначити їх основні фізико-механічні характеристики.

Для бетону необхідно визначити розрахунковий опір осьовому стиску R_b та розтягу R_bt з врахуванням коефіцієнту умов роботи бетну _b3 = 1,1 (згідно табл. 4 [17]), а також початковий модуль пружності бетону E_b.

Для поздовжньої арматури необхідно визначити розрахунковий опір розтягу R_s та стиску R_sс з врахуванням коефіцієнту умов роботи арматури _s2 = 1,1 (згідно табл. 8 [17]) та модуль пружності E_s. Для поперечної арматури – розрахунковий опір розтягу поперечної арматури R_sw з врахуванням _s2 = 1,1 та модуль пружності E_sw.

5. Перевірка прийнятих розмірів балки

Попередньо необхідно визначити граничну відносну висоту стиснутої зони бетону ξ_R за формулою

, (21)

де ω – характеристика стиснутої зони бетону, яка обчислюється за формулою:

, (22)

R_b – розрахунковий опір бетону осьовому стиску, МПа;

σ_sR = R_s – напруження в арматурі;

σ_sc,u – граничне напруження в арматурі стиснутої зони, σ_sc,u = 400 МПа (оскільки _b3 > 1,0).

Знаючи ξ_R можна знайти граничне значення :

_. (23)

Виходячи із умови міцності нормального перерізу мінімальна робоча висота балки визначається за формулою

, (24)

де M_max – максимальний згинальний момент на опорі (див. п. 3);

b_b – ширина балки (див. п. 1).

Повна мінімальна висота балки буде рівною:

, (25)

де u – товщина захисного шару бетону, згідно п. 7.10 [2] u = 3 см;

d – діаметр робочої поздовжньої арматури (попередньо приймаємо d = 2 см); δ – відстань між осями поздовжніх стержнів (приймаємо δ = 5 см).

Якщо раніше прийнята у п. 1 висота балки h_b менша за мінімальну висоту h_b,min, визначену за ф-лою (25), то її необхідно збільшити.

Крім того розміри поперечного перерізу балки повинні задовольняти умову:

, (26)

де Q_max – максимальне значення поперечного зусилля в балці;

h₀ – робоча висота перерізу балки:

. (27)

Якщо умова (26) не виконується, то необхідно збільшити ширину перерізу балки або підвищити клас бетону.

6. Розрахунок міцності нормальних перерізів балки

Акведук монолітний, тому балки виконуються одночасно з лотоком (плитою), тобто поперечний переріз середньої балки має вигляд тавра.

При розрахунках на дію позитивних (додатніх) згинальних моментів в прольоті полиця тавру розташована в стиснутій зоні, тому елемент розраховується як тавровий і необхідно враховувати стиснуті полиці (рис. 6.1.а). При розрахунках на дію негативних (від’ємних) моментів на опорах полиці тавру розташовані в розтягнутій зоні і участі у сприйняті навантаження не беруть, тому елемент розраховується як прямокутний шириною b_b (рис. 6.1.б).

6. 1. Розрахунок нормальних перерізів на опорах балки

Як уже говорилося вище, над опорами балку розраховуємо як прямокутну з розмірами перерізу b_b х h_b (рис. 6.1.б). Арматуру обчислюють на дію опорних згинальних моментів М₁, М₂ и т.д.

Розрахунок ведуть в такій послідовності:

, (28)

, (29)

. (30)

Необхідна площа поперечного перерізу арматури дорівнює:

. (30)

За необхідною площею A_s згідно сортаменту (додаток Г) підбирають діаметр та кількість стержнів, а також визначають фактичну площу поперечного перерізу арматури. При цьому кількість стержнів має бути парною (4 або 6).

Рис. 6.1. Розрахункові поперечні перерізи балки в прольоті (а) та на опорі (б)