1990

Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»

Кафедра «Строительные конструкции»

ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНСОЛЬНОГО

ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ПЕРЕПАДА

Учебно-методическое пособие по дисциплине «Железобетонные инженерные сооружения»

Составители: Ф.Ф. Регер, С.А. Макеев

Омск

СибАДИ

2013

4

УДК 624.082 ББК 38.53

Рецензент канд. техн. наук, доц. В.М. Левшунов (ОмГАУ им П.А. Столыпина)

Работа одобрена научно-методическим советом направления «Строительство» в качестве учебно-методического пособия для студентов всех форм обучения направления «Строительство» (270800.62) и специальности СУЗ «Строительство уникальных зданий и сооружений» (271101.65).

Проектирование консольного железобетонного перепада: учебно-

методическое пособие по дисциплине «Железобетонные инженерные сооружения» / сост.: Ф.Ф. Регер, С.А. Макеев. – Омск: СибАДИ, 2013. – 68 с.

Пособие содержит рекомендации по проектированию консольных железобетонных перепадов в сборном и монолитном варианте. Рассмотрены вопросы назначения геометрических размеров конструкций, даны рекомендации по назначению классов арматуры и бетона, изложены основные положения по расчету и приведены рекомендации по конструированию основных элементов.

Учебно-методическое пособие предназначено для студентов всех форм обучения направления «Строительство» (270800.62) и специальности СУЗ

(271101.65).

Табл. 5. Рис. 16. Библиогр.: 9 назв.

© ФГБОУ ВПО «СибАДИ», 2013

5

ВВЕДЕНИЕ

Учебно-методическое пособие (271101.65) "Проектирование консольного железобетонного перепада" составлено с целью расширения тематики практических занятий по дисциплине "Железобетонные инженерные сооружения" для специальности СУЗ (Строительство уникальных зданий и сооружений) и направления «Строительство» (270800.62). Кроме того полученные навыки позволят студенту производить сравнительную оценку сборных и монолитных вариантов исполнения железобетонных конструкций. В пособии рассмотрены расчеты и конструирование консольного железобетонного перепада в двух вариантах:

1.Монолитный вариант.

2.Сборный вариант.

Для каждого варианта рассмотрено два способа армирования плиты днища лотка (плоский и рулонный), а для армирования ригеля два типа основной рабочей арматуры (ненапрягаемой и преднапряженной).

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОНСОЛЬНОМ ПЕРЕПАДЕ

Данное гидротехническое сооружение относится к сопрягающим и обычно предназначено для сопряжения участков трассы открытых береговых водосбросов с глухими плотинами. Бьефосопрягающее сооружение состоит из входной части: канала (а) и входа (б), быстротока (в), и концевой части, выполненной в виде консольного перепада (г) (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Бьефосопрягающее сооружение:

а – подводящий канал; б – вход; в – быстроток; г – консольный перепад

6

В работе предполагается произвести расчет струенаправляющего консольного лотка (г), который в дальнейшем будем называть консольным перепадом (рис. 1.2).

а) сборный вариант

б) монолитный вариант

Рис. 1.2. Схема консольного перепада:

1 – плита лотка; 2 – стенка лотка; 3 – ребра жесткости (второстепенные балки); 4 – ригель рамы; 5 – стойка рамы; 6 – фундамент

7

Консольный перепад в свою очередь состоит из лотка (1 – плиты, 2 стенок лотка), ребер жесткости или второстепенной балки (3) и рамной опоры состоящей из ригеля (4) и стоек (5). Нагрузка от веса перепада передается на основание через столбчатый фундамент (6).

Перепад может быть выполнен как в монолитном, так и в сборном железобетоне. Пространственная жесткость сооружения обеспечивается с помощью закладных деталей (сборный вариант) и совместной работы элементов перепада, работающих как единое целое (монолитный вариант).

2. РАСЧЕТ ЛОТКА ПЕРЕПАДА

2.1. Схема лотка и действующие нагрузки

Лоток имеет П-образную форму с ребристым днищем. В лотке отдельно рассчитывают вертикальный элемент (стенку) и горизонтальный (плиту днища).

При расчете стенки выделяют вертикальную полосу шириной 1 м, и рассматривают ее как вертикальную консоль, на которую действует гидростатическое давление и сила ветра. Эпюра давления воды рассматривается в виде треугольника с максимальной ординатой рw

(рис. 2.1, б)

Ветровой напор, направленный слева направо, прикладывается в виде равномерно распределенной нагрузки. С наветренной стороны действует активное давление wа = 0,80*w0 γfw , с подветренной отрицательное пассивное давление wn = 0,6w0*γfw (где 0,8 и 0,6 аэродинамические коэффициенты; w0 скоростной напор ветра на уровне лотка (см. задание); γfw коэффициент перегрузки, для ветровой нагрузки можно принять равным 1,2).

Наиболее нагруженной является та стенка, где направления сил совпадают, т.е. правая стенка (рис. 2.1, б).

Максимальный изгибающий момент в месте примыкания к днищу (рис. 2.1, в)

8

Постоянными являются нагрузки от собственного веса плиты и веса выравнивающей цементной стяжки.

Нагрузка от весовой массы плиты лотка

где tf – толщина плиты лотка, для сборного варианта принимается tf = 0,1м, для монолитного tf = 0,12 0,15 м;

ρb плотность железобетона, ρb= 23 25 кН/м3;

γfc коэффициент надежности по нагрузке (коэффициент перегрузки), для бетона принимается γfc = 1,1.

Нагрузка от цементной стяжки

где hц – толщина цементной стяжки, для сборного варианта принимается hц = 0,02–0,03 м, для монолитного hц = 0;

ρц плотность цементного раствора, ρц = 20 21 кН/м3;

γf коэффициент надежности по нагрузке (коэффициент перегруз-

По суммарной нагрузки qиз табл. 2.1 принимается пролет плиты ls.

Таблица 2.1

Рекомендуемая величина пролетов в зависимости от нагрузки на плиту

Количество второстепенных балок принимают в зависимости от принятого пролета плиты

После определения количества балок следует увязать размеры по верхней части водосброса (рис. 2.1, а и б)

10

где bв – ширина второстепенной балки, предварительно можно принять 0,2 или 0,25 м, окончательные размеры балки устанавливаются в разделе 3.

При необходимости вносятся изменения в размеры ls или вв. Допускается принимать разные пролеты плиты (не более двух), отличающиеся не более чем на 15 %.

На основании принятых размеров определяются изгибающие моменты в сечениях через 0,1 длины пролёта:

где q/ и q // – расчетные увеличенная постоянная и уменьшенная временные нагрузки:

α, α1, α2, коэффициенты, принимаемые по прил. 1.

Расчёт значений моментов в сечениях рекомендуется производить в табличной форме (табл. 2.2).

По результатам расчёта на отдельном листе миллиметровой бумаги формата А4 строятся эпюры моментов (рис. 2.1, д).

Таблица 2.2

Расчёт изгибающих моментов

По результатам расчёта на отдельном листе строятся эпюры моментов (см. рис. 2.1, д). По построенным эпюрам устанавливаются максимальные моменты в пролете и минимальный у наружных гра-

11

ней ребер жесткости плиты лотка. Последний можно определить по формуле

где Мmin – изгибающий момент в поперечном сечении над центром ребра жесткости плиты лотка.

2.2. Армирование плиты лотка

2.2.1. Схемы армирования плиты

Армирование плиты лотка осуществляется плоскими или рулонными сетками с продольным или поперечным расположением рабочих стержней арматуры (вдоль или поперёк направления раскатывания арматурной сетки – рис. 2.2).

В первом варианте (рис. 2.2, а) производится армирование рулонными сетками. По требуемой рабочей площади арматуры в сред-

них пролётах и под средними промежуточными опорами АS0 подбирается сетка С–1 с продольной рабочей арматурой, которая раскатывается поперёк направления второстепенных балок с размещением по толщине плиты в соответствии с эпюрой изгибающих моментов.

В крайнем пролёте и под первой промежуточной опорой изгибающие моменты больше, чем в промежуточных пролётах и над остальными промежуточными опорами, поэтому при армировании плиты в крайнем пролёте и над первой промежуточной опорой укладывается дополнительная сетка С–2 (см. рис. 2.2, а). Марка сетки подбира-

ется по разности площадей рабочей арматуры АS0 и требуемой АS0К в сечении. Дополнительная сетка может быть как с продольным расположением рабочих стержней, так и с поперечным. Во втором случае сетка раскатывается в крайнем пролёте и над опорой вдоль второстепенной балки, ширину сетки принимают в соответствии с требованиями (рис. 2.2, б).

Во втором варианте армирование может производиться как рулонными, так и плоскими сетками, которые применяются при диаметре рабочей арматуры более 6-ти мм.

По требуемой площади рабочей арматуры в сечениях Аs принимаются сетки с поперечной рабочей арматурой С–1, С– 2, С –3 и С –4. Ширина сеток принимается в соответствии с требованиями

12