Практическая работа № 5. Железобетонные каналы и тоннели
Цель:
Освоить методику расчета и конструирования железобетонного подземного канала
|
Задание: |
С |
|
|
Определить усилия в стенке и плите днища |
Выполнить конструктивный расчёт стенки и показать её |
|
|
арм рован е. |
Выполн ть конструктивный расчет плиты покрытия |
|
ечение |
|
|
Исходные данные: |
|
канала – прямоугольное шириной 1,8 м, 2.4 м, 3,0 м, 3,6 м, 4,4м, |
4,8 м,
Высота канала воды – 0.8, 1.0, 1.2, 1.4, 1.6, 1.8, 2.0 м. (по вариантам) |
||||||||
тенка – |
|
образных |
||||||
з П- |
|
с орных элементов |
||||||
Покрыт е – плоское, с разуклонкой из ЦПР |
||||||||
Расчетная нагрузка – q (кН/м2) |
|
|
||||||
Последняя ц фра зачетной книжки |
|
|
||||||
Нечетная |
|
|
|
А |
||||
Цифра |
|
1 |
|
3 |
5 |
7 |
9 |
|
q |
|
5,0 |
5,6 |
5,4 |
5,2 |
6,0 |
|
|
Четная |
|
|
|
|
|
|
|
Д |
Цифра |
|
0 |
|
2 |
4 |
6 |
8 |
|
q |
|
5,8 |
5,4 |
5,6 |
6,0 |
5,2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5.1. Расчет лотка перепада
Схема лотка и действующие нагрузки
Лоток имеет П-образную форму с ребристымИднищем. 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)
92
Си б Рис. 5.1. Расчетная Асхема лотка водосброса
Ветровой напор, направленный слева направо, прикладывается в виде равномерно распределеннойДнагрузки. 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 направление сил совпадают, т.е. правая стенка. (рис. 2.1 б).
Максимальный изгибающий момент вместе примыкания к
днищу (рис, 2.1 в) |
Wp hv2 |
И(2.1) |
|||
M sup |
w hw2 |
|
|||
6 |
2 |
||||
|
|
|
|||
Днище лотка жестко связано с второстепенными балками и рассчитывается как многопролетная неразрезная плита шириной 1 м, свободно лежащая на опорах в предположении упругой стадии ее работы.
93
Количество опор (в данном случае второстепенных балок) зависит от расстояния между ними. Для этого следует определить нагрузку, действующую на 1м2 плиты лотка. Все нагрузки можно отнести к постоянным и временным.
Временной является нагрузка от веса воды, определяется по |
|||||
С |
|
|
|
|
|
формуле: |
|
|
|
|
|
qw = hw×ρw×γwt |
|
|
|
(2.2) |
|
где hw - глуб на воды в лотке, |
|
|
|
||
ρw - плотность воды, ρw = 10 кН/м3 |
|
|
|
||
γwt - коэфф ц ент надежности по нагрузке (коэффициент |
|||||
Постояннымиf |
|
|
|
||
перегрузки), для воды принимается γwt =1.0. |
|
|
|
||
|
являются нагрузки от собственного веса плиты и |
||||
веса выравн вающей цементной стяжки. |
|
|
|
||
Нагрузка от весовой массы плиты лотка: |
|
|
|||
qп = tf×ρb×γfc |
|
|
|
|
(2.3) |
где t – толщ на плиты лотка, для сборного варианта |
|||||
принимается tf =0.1м, для монолитного - tf =0.12-0.15 м, |
|
||||
ρb - плотность железо етона, ρb= 23-25 кН/м3 |
|
|
|||
|
|
А |
|
||
γfc - коэффициент надежности по нагрузке (коэффициент |
|||||
перегрузки),бдля етона принимается γfc =1.1. |
|
|
|
||
Нагрузка от цементной стяжки: |
|
|
|
||
qц = hц×ρц×γц, |
|
|
|
|
(2.4) |
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 |
|
||||
γц - коэффициент надежности по нагрузке (коэффициент |
|||||
перегрузки), для цементной стяжки принимается γf |
=1.1. |
|
|||
|
|
|
И |
||
Нагрузка на плиту лотка определяется как сумма всех |
|||||
постоянных и временных нагрузокД |
|||||
q = qw + qп + qц |
|
|
(2.5) |
||
По суммарной нагрузки q из табл. 2.1 принимается пролет плиты
ls
Таблица 2.1
Рекомендуемая величина пролетов в зависимости от нагрузки на плиту
|
|
|
|
|
|
Нагрузка, кН/м2, q |
5 |
7,5 |
10 |
15 |
20 |
Пролет ls, |
3,1-2,9 |
2,4-2,2 |
2,1-1,9 |
1,8-1,6 |
1,6-1,4 |
94
Количество второстепенных балок принимают в зависимости от принятого пролета плиты:
nв= |
В |
+1, |
|
|
|
(2.6) |
|
|
|
|
|
|
|||
|
ls |
|
|
|
|
|
|
После определения количества балок следует увязать размеры |
|||||||
С |
|
|
|
|
|||
по верхней части водосброса (рис. 2.1а и б) |
|
|
|||||
ls bв = В +2×tv, |
|
(2.7) |
|
||||
где bв – ш р на второстепенной балки, предварительно можно |
|||||||
принять |
0.2 |
|
ли 0.25 м, |
окончательные |
размеры |
балки |
|
отличающ |
|
|
|
||||
устанавл |
ваются в разделе 3. |
|
|
|
|||
При необход мости вносятся изменения в размеры ls или вв . |
|||||||
Допускается |
пр н мать разные |
пролеты плиты |
(не более |
двух), |
|||
|
еся не |
олее чем на 15%. |
|
||
На основан |
пр нятых размеров определяются изгибающие |
||||
моменты в сечен ях через 0,1 длины пролёта: |
|
||||
Mmax=(α q/+α1q//)ls2, |
|
||||
Mmin=(α q/- α2q//) ls2, |
(2.8) |
||||
где q/ и q // - расчетные увеличенная постоянная и уменьшенная |
|||||
|
б |
|
|||
временные нагрузки: |
|
||||
q/ = qп+ qц + |
qw |
, |
|
||
2 |
|
||||
(2.9) |
|
|
А |
|
|
qw |
|
|
|
||
q// = |
|
|
(2.10) |
||
|
|
||||
2 |
|
|
|
|
|
α, α1, α2, - коэффициенты, принимаемые по приложению 1. Расчёт значений моментов в сечениях рекомендуется
производить в табличной форме (табл. 2.2). |
И |
|||||||||||
|
По результатам расчёта наДотдельном листе миллиметровой |
|||||||||||
бумаги формата А4 строятся эпюры моментов (см. рис. 2.1д) |
|
|
||||||||||
|
|
|
Расчёт изгибающих моментов |
Таблица 2.2 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
Влияние |
Влияние q |
// |
|
|
|
|
Mmax, |
Mmin, |
|
|
x / l |
|
q/ |
|
α q/ |
α1q// |
α2q// |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кНм |
кНм |
|
|
|
α |
α1 |
α2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
3 |
4 |
|
5 |
|
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
95
По результатам расчёта на отдельном листе строятся эпюры
моментов (см. рис. 2.1д). По построенным эпюрам устанавливаются |
|
максимальные моменты в пролете и минимальный - у наружных |
|
граней ребер жесткости плиты лотка. Последний можно определить |
|
С |
|
по формуле: |
|
Моп= Мmin – 0.25[(q/+q//)ls×bв] |
(2.11) |
М min – зг бающ й момент в поперечном сечении над центром |
|
рабочих |
|
ребра жесткости пл ты лотка. |
|
Арм рован е пл ты лотка |
|
хемы арм рован я плиты |
|
Арм рован е пл ты лотка осуществляется |
плоскими или |
б |
|
рулонными сетками с продольным или поперечным расположением |
|
стержней арматуры (вдоль или поперёк направления |
|
раскатыван я арматурной сетки – см. рис. 2.2). |
|
А |
|
Д |
|
И |
|
96
а)
С |
|
и |
|
б |
|
б) |
А |
|
|
|
Д |
|
И |
Рис. 5.2. Армирование плиты перекрытия: а – с продольным расположением рабочих стержней; б - с поперечным расположением рабочих стержней
97
В первом варианте (см. рис. 5.2а) производится армирование рулонными сетками. По требуемой рабочей площади арматуры в средних пролётах и под средними промежуточными опорами АS0 подбирается сетка
– 1 с продольной рабочей арматурой, которая раскатывается поперёк |
|
направления второстепенных балок с размещением по толщине плиты в |
|
С |
0 |
соответствии с эпюрой изгибающих моментов. |
|
В крайнем пролёте и под первой |
промежуточной опорой |
изгибающ е моменты больше, чем в промежуточных пролётах и над остальными промежуточными опорами, поэтому при армировании плитыалкив крайнем пролёте и над первой промежуточной опорой укладывается дополн тельная сетка С – 2 (рис. 5.2а). Марка сетки подбирается по разности площадей рабочей арматуры АS и требуемой
АS0 К в сечен . Дополн тельная сетка может быть как с продольным
Во второмбварианте армирование может производиться как рулонными, так и плоскими сетками, которые применяются при диаметре рабочей арматуры олее 6 мм.
расположен ем ра оч х стержней, так и с поперечным. Во втором случае сетка раскатывается в крайнем пролёте и над опорой вдоль второстепенной , ширину сетки принимают в соответствии с
требован ями (р с. 5.2 ).
По требуемойАплощади 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 (см. рис. 5.2б), рулонные сетки раскатываются вдоль ребер жесткости Армирование монолитных плит осуществляется сетками с рабочей арматурой классов В500 (Вр-1), 400 (А-III) и монтажной
класса В500.
Подбор рабочей арматуры Дв плите производится по пролётным и опорным изгибающим моментам как для балки прямоугольного сечения с шириной b = 100 см и высотой h, равной принятой толщине
Считается, что бетон воспринимает толькоИсжимающие усилия, а растягивающие усилия воспринимаются арматурой. Поэтому, в сечениях, работающих на изгиб, в расчёт вводится не вся высота сечения (в наше случае это толщина плиты), а только так называемая полезная высота h0, равная расстоянию от центра тяжести растянутой арматуры до сжатой грани балки (рис. 5.3).
плиты tf.
98
СРис. 5.3. Расчетная схема площади арматуры плиты лотка
Кроме того, для защиты от коррозии арматура должна быть со всех сторон защ щена бетоном, то есть в нижней части сечения ниже
арматуры предусматр вается защитный слой бетона. Таким образом: |
|
защитного |
|
h0 t f a , м |
(2.12) |
a c d , м |
(2.13) |
2 |
|
б |
|
где: с – толщ на |
слоя бетона, см; для плит толщиной |
до 100 мм включ тельно с = 1 1,5 см, до 200 мм – с= 1,5 2 см.
d – д аметр стержней арматуры, предварительно принимаем d =
1 см.
Затем определяется коэффициент αо для каждого из сечений по
формуле: |
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
||
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.14) |
|
R bh2 |
b2 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
b o |
|
|
|
||||
где: М – расчётный момент в рассматриваемом сечении, кНм; в |
|||||||||||
данной |
работе расчетными являются максимальные моменты в |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
пролете - Мmax1, Mmax2, и у опоры – минимальные - Mоп1, Mоп2. |
|
||||||||||
b – ширина сечения, м; |
|
|
|||||||||
h0 – полезная (рабочая) высота сечения, м; |
|
||||||||||
Rb – призменная прочность бетона, кН/м2 |
(см. прил. 2 ). |
||||||||||
γb2- коэффициент условийДработы бетона; для тяжёлого |
|||||||||||
мелкозернистого бетона естественного твердения γb2= 0.9. |
|
||||||||||
По полученному значению αо находим коэффициенты и ξ по |
|||||||||||
формулам: |
|
|
|
|
|
|
|
(2.15) |
|||
1 |
|
1 2 о |
|
|
|||||||
1 |
0,5 |
|
|
|
И |
||||||
|
|
|
|
|
(2.16) |
||||||
R |
|
0,8 |
|
|
|
|
|
(2.17) |
|||
1 |
Rs |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
700 |
|
|
|
|
|
|
|
Значения и ξ также можно взять из прил. 4, ξR - из прил. 5
99
Полученное значение ξ сравниваем с ξR. Дальнейший расчет возможен при условии ξ ≤ξR. В случае если условие не выполняется, то принимают ξ =ξR, определяют по прил. 4. αо и пользуясь формулой (2.14) находим высоту плиты. При этом если высота плиты оказалась
более 17 см. рекомендуется повысить класс бетона. |
|
|||||
С |
|
|
||||
Затем определяют требуемые площади сечения рабочей |
||||||
арматуры на 1 м ширины плиты: |
|
|||||
АS |
|
|
М |
|
(2.18) |
|
|
RS |
h0 |
|
|||
вариантомарм рован я. |
|
|||||
где: |
|
Rs |
|
– расчётное сопротивление арматуры, принимаемое в |
||
зависимости от класса стали, кН/см2 (см. прил.3). |
|
|||||
Требуемая площадь ра очей арматуры находится для каждого из |
||||||
сечений. |
требуемым |
|
||||
По |
|
|
|
|
площадям рабочей арматуры для каждого из |
|
сечений подб раются марки сеток в соответствии с принятым |
||||||
Далее определяется фактический процент армирования сечения: |
||||||
|
|
aS |
|
100% |
А |
(2.19) |
|
h0 b |
|
|
|
||
Фактический процент армирования сечения для плит должен |
||||||
быть в пределах от 0,3 % до 0,6 %. Если фактический процент |
||||||
армирования не попадает в эти пределы, то расчёт |
армирования |
|||||
|
|
|
|
|
Д |
|
плиты выполняется заново. При этом либо изменяют полезную высоту сечения h0, либо расчётное сопротивление арматуры Rs (класс арматуры).
Конструкция арматурной сетки
Площадь сечения рабочих стержней аИs должна быть близка к требуемой Аs (но не меньше). Пользуясь приложением 6 принимают диаметр, количество и шаг стержней. Расчёт производится для ширины сечения 1 м.
По принятому диаметру рабочей арматуры и расстоянии между стержнями принимаем арматурную сетку из каталога производимых арматурных сеток. В соответствии с ГОСТ 23279-85 выпускаются тяжелые арматурные сетки (тип – 1, 2, 3) с диаметром рабочих стержней 12…40 мм, и легкие (тип – 4, 5) с диаметром арматуры
3…10 мм.
100
Для армирования плиты лотка рекомендуется использовать легкие сетки типа 4 и 5 (рис.2.4). Ширина сетки может быть от 650 до
3800 мм, длина от 850 до 9000. В случае применения рулонных сеток |
||||||||
длина ее не должна превышать 30 м. В каждом конкретном случае |
||||||||
следует ориентироваться на необходимую ширину и длину |
||||||||
С |
|
|
||||||
арматурной сетки. |
|
|
||||||
варные арматурные сетки маркируются следующим образом: |
||||||||
xC |
d S(S2 ) |
b L а1 |
а2 , |
(2.20) |
||||
|
d |
1 |
S (S |
) |
|
а |
|
|
|
|
1 |
3 |
|
|
|
|
|
и |
|
|||||||
|
|
|
б |
|
||||
|
|
|
|
|
|
Рис. 5.4. Схема легких арматурных сеток |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
где x - обозначение типа сетки (4 или 5); |
|
|||||||
C - буквенноеАобозначение наименования сварной |
сетки (с |
|||||||
добавлением для рулонных сеток индекса «р» - Ср); |
|
|||||||
d, d1 - диаметр соответственно продольных и поперечных |
||||||||
стержней с указанием класса арматурной стали, мм; |
|
|||||||
Диаметр |
рабочей |
И |
||||||
арматуры определяется расчетом. |
Диаметр |
|||||||
распределительной (монтажной) арматуры определяется из условия свариваемости стержней между собой (прил. 8). Шаг стержней распределительной арматуры зависит от их диаметра.
b, L - соответственно ширина и длина сетки в сантиметрах.
S, S1 – расстояние (шаг) между продольными и поперечными стержнями, мм;
S2, S3 – значения доборного шага, мм, указываются в случае наличия дополнительного (доборного) стержня, соответственно продольного или поперечного;
а1, а2 - значения выпусков продольных стержней (при а1=а2 приводят только одно значение, мм;
101
а- значение выпусков поперечных стержней, мм.
Значения выпусков указываются только для сеток с размерами
выпусков поперечных и продольных стержней, отличающимися от 25 |
||
мм. Размеры выпусков продольных стержней допускается принимать |
||
от 30 до 200 мм кратно 5 мм, а размеры выпусков поперечных |
||
С |
|
|
стержней - равными 15, 20 и 30 мм, а также от 25 до 100 мм кратно 25 |
||
мм. |
|
|
5.2. Несущ е элементы |
||
хема второстепенной |
алки и действующие нагрузки |
|
Второстепенная |
алка, |
является ребром жесткости для плиты |
быстротока |
||
лотка. Балка одной стороны концом опирается на неподвижную |
||
опоруи, другой - на рамную опору, с образованием |
||
консоли. |
|
|
А |
||
Назначение размеров |
|
|
Рамную опору размещают из условия равенства опорного и |
||
пролетного моментов |
во второстепенной балке. Такое равенство |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
достигается при lc= 0,29L, тогда расстояние от оси береговой опоры |
|||||||||||||
до оси рамной опоры равно 0,71L (рис. 1.2, а, б). |
|||||||||||||
Размеры поперечного сечения второстепенной балка |
|||||||||||||
предварительно принимают в зависимости от ее пролета: |
|||||||||||||
|
1 |
|
1 |
|
|
1 |
|
1 |
|
И |
|||
hB= |
|
|
|
|
|
l |
bB= |
|
|
|
h |
(3.1) |
|
12 |
15 |
2 |
3 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
При этом следует учесть, что высота поперечного сечения консольных балок до 600 мм принимается кратной 50 мм, при большей высоте – кратной 100 мм. Ширина поперечного сечения балок принимается 120, 150, 180, 200, 220, 250 мм и далее – кратной
50 мм.
102
Нагрузки действующие на второстепенную балку
Величина нагрузок действующих на балку зависит от ее расположений (крайняя или средняя) а также от способа изготовлений
(монолитная или сборная) |
|
|
||||||||
С |
|
|
|
|
|
|
||||
редняя балка |
|
|
|
|
|
|
||||
а) Нагрузка от массы плиты: |
|
|
||||||||
qs= tf×ρb×γfc×ls |
|
|
|
|
|
(3.2) |
||||
б) Нагрузка от массы цементной стяжки (в монолитном варианте |
||||||||||
не |
|
|
); |
|
|
|
|
|
|
|
учитывается |
|
|
||||||||
ql= hц×ρц×γц×ls |
|
|
|
(3.3) |
||||||
в) Нагрузка от массы второстепенной балки: |
|
|||||||||
сборный вар ант |
|
|
||||||||
qв1 |
= hв× bв× ρb×γfc, |
|
(3.4) |
|||||||
|
балку |
|
|
|||||||
монол тный вар ант |
|
|
||||||||
qв = (hв-tf)× bв× ρb×γfc, |
|
(3.5) |
||||||||
г) Нагрузка от массы воды: |
|
|
||||||||
qwt= hw×ρw×γwt×ls |
|
(3.6) |
||||||||
|
|
|
|
|
А |
|
||||
Полная нагрузка на среднюю |
: |
|
||||||||
|
q1=qs+ql+qв+qw |
|
(3.7) |
|||||||
Крайняя балка |
|
|
|
|
|
|
||||
а) Нагрузка от массы плиты: |
|
|
||||||||
qs= (tf× |
ls |
+ tv×hL)×ρb×γfc |
|
(3.8) |
||||||
|
|
|||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) Нагрузка от массы цементной стяжки (стяжка наносится |
||||||||||
только на горизонтальную поверхность лотка): |
|
|||||||||
ql= hц×ρц×γц× |
ls |
|
|
|
|
(3.9) |
||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
И |
|||
в) Нагрузка от массы второстепеннойДбалки принимается такой |
||||||||||
же, как и для средней (размеры сечения крайней и средней балок |
||||||||||
одинаковы). |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
г) Нагрузка от массы воды: |
|
|
||||||||
qwt= hw×ρw×γwt× |
ls |
|
(3.10) |
|||||||
2 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полная нагрузка на крайнюю балку: |
|
|||||||||
qв2=qs+ ql+ qв+qwt |
|
(3.11) |
||||||||
103
На основании полученных значений составляется расчетная схема, согласно которой второстепенная балка рассматривается как однопролетная статически определимая балка с пролетом lв и консолью lс (рис 3.1).
С |
|
|
Определение |
|
|
|
|
|
количества |
арматуры |
|||
|
|
|
||||
|
|
|
производится |
для |
||
|
|
|
пролетного |
|
и |
|
|
|
|
опорного |
сечений |
в |
|
|
|
|
соответствии |
|
с |
|
|
|
|
указаниями |
п. |
5. |
|
|
|
|
После |
|
подбора |
|
|
|
|
арматуры |
|
|
|
балки |
(а) и |
необходимо |
|
|
||
построить |
|
эпюру |
||||
Рис. 5.5. Расчетная схема |
второстепенной |
|
||||
эпюры поперечных с л ( ) |
моментов (в) |
|
материалов, и в |
|
||
и |
|
|
||||
случае необход мости произвести проверку образования трещин. |
|
|||||
А |
|
|
|
|||
|
Расчет рамы перепада |
|
|
|
||
Предварительное назначение размеров Опорная рама рассматривается как однопролетная статически
неопределимая рама. При этом ригель опорной рамы подвергается поперечному изгибу, а вертикальные стойки – внецентренному сжатию. Размеры поперечного сечения ригеля принимают в зависимости от его пролета lр:
обеспечения требуемой гибкости и опирания ригеля. Геометрическая длина стойки определяется как разница отметок низа ригеля и верха фундамента.
hр=(81 |
1 |
)lр; вр=( 12 13 )hр. |
(3.13) |
14 |
|||
где lр = В+2tv |
Д |
||
Размеры поперечного сечения стойки принимают из условия |
|||
|
|
|
И |
Для сборного варианта: Hs = 1 - 3 - hf –tf - hb Для монолитного: Hs = 1 - 3 - hf –- hb Расчетная высота рамы hcal = Hs + hр
Предварительно высоту фундамента можно принять hf = (0,7 0,9) м.
104
Расчетная длина стойки в плоскости рамы: |
|
|
|
|
|||||||
lох=1,5×Hs; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
из плоскости рамы: |
|
|
|
|
|
||||||
loy=1,2×Hs. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Размеры поперечного сечения стойки должны удовлетворять |
|
||||||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
условию: |
|
lox |
|
|
|
|
|
|
|
||
ширина стойки hc= |
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
||
|
40 |
|
|
|
|
|
|
||||
толщ на стойки вc= |
loy |
. |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
40 |
|
|
|
|
|
|||||
этом hc = (1,3 3,0) вc |
|
|
|
|
|
||||||
М н мальный размер поперечного сечения стойки не должен |
|
||||||||||
быть меньше 20 см меньше ширины поперечного сечения ригеля. |
|
||||||||||
балок hс |
|
|
|
|
|||||||
Определен е нагрузок на раму перепада |
|
|
|
|
|||||||
ПриНа раму перепада действует вертикальные нагрузки от веса |
|
||||||||||
лотка с водой, второстепенных |
и собственный вес рамы и |
|
|||||||||
горизонтальная ветровая нагрузка (см. рис.3.2). |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
Расчетная длина ригеля lcal = lр - |
|||||
|
|
|
|
|
|
Расчетная высота рамы hcal = Hs |
|||||
|
|
|
|
|
|
+ hр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
W – суммарная ветровая нагрузка |
|||||
|
АВетровая нагрузка на раму |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
передается |
в |
|
виде |
||
|
|
|
|
|
|
равнодействующей |
давления |
||||
|
|
|
|
|
|
ветра на стенки лотка с |
|||||
|
|
|
|
|
|
И |
|||||
|
|
|
|
|
|
наветренной |
– |
Wa |
и |
||
|
|
|
|
|
|
подветренной - Wр сторон. В |
|||||
|
|
|
|
|
|
целях |
упрощения |
расчетов |
|||
Рис. 5.6. Расчетная схема рамы лотка |
общую |
|
равнодействующую |
||||||||
давления ветра прикладывают в |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
одном верхнем углу рамы: |
|
||||
W= Wa+ Wр=(0,8+0,6)w0×γfw×Aw, |
|
|
(3.14) |
|
|
||||||
где Aw – площадь стенки, с которой ветровая нагрузка передается на |
|
||||||||||
раму, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
105
в сборном варианте: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Aw= |
|
( hv hв )L2 |
|
|
|
|
|
|
|
(3.15) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
2lв |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в монолитном варианте: |
|
|
|
|||||||||
Aw= |
( hv hв |
t f )L2 |
|
|
|
|
(3.16) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
2lв |
|
|
|
|
|
|
|
||
Усилия от средних и крайних второстепенных балок |
||||||||||||
соответственно равны: |
|
|
|
|
|
|||||||
G1= q1L2 |
G2= q2 L2 |
|
|
(3.17) |
||||||||
сосредоточенными |
|
|
||||||||||
|
|
2l |
|
|
2l |
в |
|
|
|
|
||
|
|
|
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нагрузку |
|
|
|
|
|
|
собственной массы ригеля |
заменяют |
||||
второстепенных алок: |
лами, приложенными в месте опирания |
|||||||||||
|
|
|
б |
|
||||||||
борный вар ант |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Gр1=h×в×ls×ρb×γfc |
|
|
|
|||||||||
Gр2=1/2 h×в×ls×ρb×γfc; |
|
|
||||||||||
(3.18) |
|
|
|
А |
|
|||||||
Монолитный вариант |
|
|
|
|
|
|||||||
Gр1=(h-tf)×в×ls×ρb×γfc,. |
|
|
||||||||||
Gр2=1/2 (h-tfc)×в×ls× ρb×γfc; |
|
(3.19) |
||||||||||
Сосредоточенные силы, равные сумме опорных реакций от |
||||||||||||
второстепенных балок и собственной массы ригеля, приложенные к |
||||||||||||
раме равны: |
|
|
|
|
|
|
|
Д |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
F1= G1+Gр1; |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
F2= G2+Gр2 |
|
|
|
|
|
|
(3.20) |
|||||
Нагрузки от крайних балок F2 прикладывают по осям стоек, от средних балок F - по их осям. Ветровую нагрузку W- к продольной
оси ригеля. 1 И Определение внутренних усилий в раме Для определения усилий в раме используем принцип
независимости действия сил. Расчетную схему разбивают на несколько простых схем. Так, для рамы, с пятью второстепенными нагрузками простых схем будет четыре (рис. 3.3.) Значения внутренних усилий М, Q и N в отдельных точках определяют по формулам, заносят в таблицу.
106
|
С |
Длительно-действующая нагрузка |
|
|
|
|
|
|
Кратковременная нагрузка |
||||||||||||||||||||||
Суммарная (расчетная) |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
|
3Whcal K |
|||||||||||||
MА = МА2 +0 МА3 + МА4 |
NА1 = ND1 = F2 |
NА2 = ND2 = F1/2 |
3F1lcal |
NА3 = ND3 |
= F1 |
3F1ab |
NА4 |
|
ND 4 |
||||||||||||||||||||||
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
I bc hc |
I |
|
bрhр |
|
|
Q |
|
|
Q |
|
|
|
Q |
|
Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
lcal (1 6K) |
||||||
1 |
12 |
2 |
12 |
|
|
|
А2 |
D 2 |
|
8hcal (2 K) |
И |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
А3 |
D3 |
|
lcal hcal (2 K ) |
QА4 = QD4 = W/2 |
|||||||||||||||||||||||
К |
I2hcal |
|
|
|
|
|
М |
А2 |
М |
D2 |
|
|
F1lcal |
М |
А3 |
М |
D3 |
|
F1ab |
|
M |
D4 |
Whcal (1 3K) |
||||||||
I1lcal |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8(2 K) |
|
|
|
|
lcal (2 K) |
|
|
|
2(1 6K) |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
M |
В2 |
M |
С2 |
|
F1lcal |
М |
|
М |
|
|
|
2F1ab |
|
M |
В4 |
|
|
3Whcal K |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
4(2 K) |
В3 |
С3 |
|
|
2(1 6K) |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
lcal (2 K ) |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Мα2 = F1·lcal/4+MВ2 |
Mα3 = Mγ3 = F1·а+MВ3 |
MA4= -MD4; MС4= -MВ4 |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Рис.5.7. Пример определения усилий в раме |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
107 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
водная табл ца усилий в раме (для случая пяти опор) |
|
Таблица 3.3. |
||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
Элемент |
|
|
Р гель ВС |
|
|
|
Стойка АВ |
|
|
Стойка CD |
|
|||
Вид |
МВ |
Мα |
Мβ |
Мγ |
МС |
МА |
МВ |
NА |
QА |
МD |
МC |
ND |
QD |
|
|
||||||||||||||
нагрузкиС |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
|||||||||||
|
|
|
|
Дл тельно действующая нагрузка |
|
|
|
|
|
|||||
Схема 1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
NА1 |
- |
- |
- |
ND1 |
- |
|
Схема 2 |
МВ2 |
Мα2 |
Мβ2 |
Мγ2 |
МС2 |
М 2 |
МВ2 |
NА2 |
QА2 |
МD2 |
МC2 |
ND2 |
QD2 |
|
Схема 3 |
и |
М 3 |
МВ3 |
NА3 |
QА3 |
МD3 |
МC3 |
ND3 |
QD3 |
|||||
МВ3 |
Мα3 |
Мβ3 |
Мγ3 |
МС3 |
||||||||||
Сумма постоян- |
МВ2+3 |
Мα2+3 |
Мβ2+3 |
Мγ2+3 |
МС2+3 |
М 2+3 |
МВ2+3 |
N 1+2+3 |
QА2+3 |
МD2+3 |
МC2+3 |
ND1+2+3 |
QD2+3 |
|
ных нагрузок |
||||||||||||||
(схемы 1-3) |
|
|
бКратковременно действующая нагрузка |
|
|
|
|
|
||||||
|
МВ4 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
Схема 4 |
Мα4 |
Мβ4 |
Мγ4 |
МС4 |
М 4 |
МВ4 |
NА4 |
QА4 |
МD4 |
МC4 |
ND4 |
QD4 |
||
Сумма постоян- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ных и временных |
МВ |
Мα |
Мβ |
Мγ |
МС |
М |
МВ |
NА |
QА |
МD |
МC |
ND |
QD |
|
нагрузок |
||||||||||||||
|
|
|
А |
|
|
|
|
|
||||||
(схемы 1-4) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Примечания. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При расчете на меньшее количество сосредоточенных нагрузок рекомендуется исключать точки приложения из схемы и |
|
|||||||||||||
соответствующие столбцы и строки из расчетной таблицы: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
- при четырех сосредоточенных нагрузках следует убрать точку приложения нагрузки β из таблицы столбец 4 и строку с |
||||||||||||||
заголовком схема 2 |
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
||||
- при трех сосредоточенных нагрузках следует убрать точки приложения нагрузки α и γ из таблицы столбцы 3-5 и строку |
||||||||||||||
с заголовком схема 3 |
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
108 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и по этим данным строят |
||||||
|
эпюры изгибающих моментов |
||||||
|
для отдельных схем (см. рис |
||||||
|
3.3 |
и |
3.4). |
Затем |
|||
С |
геометрически, |
|
|
на |
|||
построенных эпюрах находят |
|||||||
промежуточные |
значения, |
и |
|||||
|
|||||||
|
вносят |
их |
в |
таблицу. |
|||
|
Примерные |
формы |
таблицы |
||||
|
приводятся на с. 7. Следует |
||||||
|
участь, что эпюры получены |
||||||
|
для |
случая |
|
действия |
|||
б |
скоростного напора |
ветра |
с |
||||
левой стороны перепада. При |
|||||||
и |
действии |
ветра с |
правой |
||||
стороны |
эпюры |
будут иметь |
|||||
зеркальное отражение. |
|
||||||
|
Расчет |
|
ригеля |
рамы |
|||
|
проводится по нормальным и |
||||||
|
наклонным |
сечениям, |
и |
||||
|
учитывая |
|
|
условия |
|||
Рис. 5.8.. Поперечные силы, действующие в |
эксплуатации проверяется на |
||||||
ригеле рамы |
трещиностойкость пролетного |
||||||
Д |
|
|
|||||
|
сечения. |
|
|
|
|
|
|
Ригель можетАбыть выполнен из обычного (ненапрягаемого) |
|||||||
железобетона, этом случае расчет сечения производится по |
|||||||
рассматривается прямоугольным: расчет прочности по нормальным |
|||||||
сечениям для ригеля из обычного железобетона производится по п. 5.1 |
|||||||
|
И |
||||||
для предварительно напряженного ригеля - по п. 5.2, расчет наклонных сечений - по п. 5.3. Кроме этого требуется построить эпюру материалов (п. 5.4) и произвести расчет на образование трещин в пролетном сечении. Количество и расположение арматуры определяют в соответствии с правилами армирования прямоугольных изгибаемых элементов в разделе 4
109