2. Розрахунок та конструювання круглих труб

Круглі труби є найбільш зручніші з точки зору гідравлічної роботи, а також при виготовлені і монтажі, тому є найбільш поширеними.

Попередньо напруженими виготовляють напірні труби. Попереднє напруження кільцевої арматури створюється декількома способами:

• навиванням арматури на попередньо відформований залізобетонний сердечник з наступним її захистом цементно-піщаним розчином,

• навиванням арматури на стальний циліндр з наступним її захистом дрібнозернистим бетоном,

• віброгідропресуванням.

В разі потреби поздовжню арматури також виконують попередньо напруженою (особливо при першому способі попереднього напруження).

При розрахунку труб в поперечному напрямку розглядають ділянку труби шириною b = 1 м.

Зовнішні навантаження та силові впливи, за винятком внутрішнього тиску води, замінюють двома протилежно направленими еквівалентними силами (див. рис. 11.4.а):

Р_ес = Σβ_і·Q_i, (11.1)

де β_і = 0,25…0,75 – коефіцієнт приведення,

Q_i – окремі розрахункові навантаження.

1 – власна вага труби,

2 – внутрішній тиск рідини,

3 – вертикальний тиск ґрунту,

4 – тимчасове навантаження на поверхню ґрунту,

5 – бічний тиск ґрунту,

6 – опорна реакція

Рис. 11.3. Дійсна розрахункова схема круглої труби

Рис. 11.4. Еквівалентна розрахункова схема круглої труби на дію зовнішніх навантажень (за винятком внутрішнього тиску води) – а та епюри внутрішніх зусиль – б

Еквівалентне навантаження в поздовжніх перерізах труби викликає згинаючі моменти та кільцеву стискаючу силу:

М₁ = М₃ = 0,318 · Р_ес · r₀ · b, (11.2)

М₂ = М₄ = –0,128 · Р_ес · r₀ · b, (11.3)

N_max = –0,5 · Р_ес · b, (11.4)

з врахуванням перерозподілу зусиль (утворення пластичних шарнірів) згинальні моменти рівні:

М₁ = М₃ = –М₂ = –М₄ = 0,25 · Р_ес · r₀ · b. (11.5)

Внутрішній тиск рідини створює в стінках труби центральний розтяг:

N_t = p_w · r · b. (11.6)

Товщину стінок труб приймають t ≈ 0,1·d.

Кільцеву арматури визначають наступним чином:

1. Перерізи 1 та 3 розраховують як згинальний елемент прямокутного перерізу розмірами b x t з одиничною арматурою на дію моменту М₁ = М₃.

2. Перерізи 2 та 4 розраховують як позацентрово стиснутий елемент прямокутного перерізу розмірами b x t з відомою площею стиснутої арматури на дію згинаючого моменту М₂ = М₄ та стискуючої сили N_max.

Поздовжню арматуру визначають при розрахунку труби в поздовжньому напрямку як балки кільцевого перерізу на зусилля, що виникають в процесі виготовлення, транспортування, монтажу та експлуатації (наприклад, просідання основи).

Армування труб виконують трьома способами:

• одиничними круговими каркасами (t ≤ 10 см) – рис. 11.5.а,

• подвійним армуванням (t > 10 см) – рис. 11.5.б,

• одиночним еліптичним каркасом – рис. 11.5.в.

Рис. 11.5. Схеми армування круглих труб

У трубах великих діаметрів з подвійним армуванням внутрішні та зовнішні каркаси зв’язують хомутами, які ставляться згідно розрахунку, щоб не відбулося відриву бетону внаслідок вирівнювання розтягнутої арматури.