книги / Строительные конструкции

Поперечные траверсы по фермам также металлические (см.рис.ХШ .31,а). При нагрузке 0,5—4 тс/м (5— 40 кН/м) и высоте Н —б—8,4 м все элементы одноярус­ ных эстакад выполняют из сборного железобетона по серии ИС-01-03. Опоры могут быть одностоечными (из прямых, Т-образных и П-образных колонн) или двухсто­ ечными (из прямых колонн). На них укладывают про­ дольные предварительно-напряженные железобетонные

имеют шаг опор 12 м. Продольные балки могут быть установлены в двух уровнях или только в нижнем уров­ не, если трубопроводы верхнего яруса могут опираться на траверсы только над опорами. Железобетонные из­ делия двухъярусных эстакад принимают по серии ИС-01-07.

По длине трассы надземной прокладки ставят два

Рис. XII 1.34. Крепление кронштейнов к стенам

1 —кронштейн; 2 стена; 3 —бетон; 4 —распределительная подкладка

341

точных опорах устанавливают подвижные опоры тепло­ проводов, на анкерных— неподвижные.

Анкерную опору обычно располагают посередине температурного блока длиной до 72 м. Юна состоит из

Рис. XI11.35. Крепление кронштейнов к железобетонным колоннам 1 —колонна; 2 —кронштейн; 3 —закладная деталь; 4 —хомут

Рис. XI11.36. Крепление подвесных опор теплопроводов

342

П-образные гибкие компенсаторы Теплопроводов, прокладываемых на эстакадах, располагают в разры­ вах между температурными блоками, равных 3 или 6 м (рис.ХШ .ЗЗ). Этот разрыв в пределах эстакады пере­ крывают «вставками»— однопролетными балками, ко­ торые могут свободно перемещаться при температурных деформациях блока.

Кронштейны, используемые для прокладки теплопро­ водов по стенам зданий, выполняют из стальных уголков или швеллеров (рис. X III.34). Места расположения кронштейнов выбирают в зависимости от конструктив­ ной схемы стены с тем, чтобы ее прочность и устойчи­ вость не были нарушены. В каркасных зданиях кронш­ тейны крепят к закладным деталям железобетонных колони (рис. XIII. 35, а) или к хомутам, устанавливае­ мым в обхват колонны (рис. XIII.35, б).

Подвижные опоры теплопроводов при надземной прокладке могут быть скользящими или Катковыми по рис. XIII.25, а также подвесными (рис. XIII.36). Непод­ вижные опоры теплопроводов выполняют на анкерных опорах аналогично показанному на рис. XIII.20. Для создания неподвижных опор на кронштейнах к трубам (по обе стороны от кронштейна) приваривают уголко­ вые упоры и хомутом закрепляют трубу на кронштейне (рис. XIII.37, а). При диаметрах труб 100 мм кронш­ тейны имеют дополнительное крепление к стене или спе­ циальные подкосы (рис. XIII.37, б).

4 —упоры из полосовой стали; 5 —подкосы крон штейна

*43

§ XIII.6. ПРИНЦИПЫ РАСЧЕТА

СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИИ ТЕПЛОТРАСС

При подземной прокладке теплопроводов все соору­ ж ения— каналы, камеры, компенсаторные ниши — ис­ пытывают воздействие нагрузок от вертикального и гори­

внутреннего давления и температурных перемещений труб.

Вертикальное и горизонтальное давления грунта при открытом способе возведения сооружений возраста­

Расчетная горизонтальная нагрузка от грунта

<?г = <7в tg2 (45 — ф/2) = <7в k тс/М? (Н/м2),

где ф — угол внутреннего трения грунта (в среднем ф=30°).

Временная нагрузка на поверхности грунта (от колес автомобиля) считается распределенной в грунте под уг­ лом 30° к вертикали (в дорожном покрытии под углом 45°). Следовательно, вертикальное и горизонтальное давление от нее на единицу площади с увеличением глу­ бины уменьшается (рис. XII 1.38, б). Временная нагрузка от автомобилей установлена нормами проектирования мостов и труб с коэффициентом перегрузки п = 1,4.

Если верх конструкции заглублен на 1,2 м и более (рис. XIII.38, в), вертикальную нормативную нагрузку от автомобилей принимают равномерно распределенной

определяют так же, как от давления грунта,

Рт == Рв tg? (45° — ф/2) = pbk.

344

В заглубленных сооружениях (каналах, камерах, ни­ шах) вертикальная нагрузка от веса грунта, располо­ женного над перекрытием, нагрузка от автомобилей и собственного веса конструкций (включая вес теплопро­ водов) передается на основание и уравновешивается ре­ активным отпором грунта. Давление на единицу площа­

П й а

id. lllllilill 3

Рис. XI11.39. Давление на грунт под стенками и днищем каналов

345

давление на грунт распределяется по схеме, показанной по рис. XIII.39, б. Для расчета его принимают равномерно распределенным по всей площади днища (рис. XIII.39, в). Днище рассчитывают на реактивный отпор грунта от воздействия расчетных нагрузок. Схема расчетных нагру­

менно с двух сторон сооружения, поскольку грунт засы­ пают с двух сторон с послойным трамбованием. Горизон­ тальная временная нагрузка от автомобилей может быть приложена как с двух сторон, так и с одной — два рас­

четных случая.

Расчетная схема отдельных элементов сооружения зависит от их конструктивной схемы.

Описание плит перекрытий на стены и балки в боль­ шинстве случаев шарнирное, поэтому плиты рассчитыва­ ют как однопролетные, загруженные равномерно распре­ деленной нагрузкой qB, Рв и собственным весом qc.в.

От действующих на плиту нагрузок определяют мак­ симальный изгибающий момент й из условия прочности плиты по нормальному сечению требуемую площадь се­ чения продольной рабочей арматуры.

Кирпичные стены и стены из бетонных блоков в уров­ не перекрытия и днища имеют шарнирные опоры. Стена испытывает воздействие вертикальной нагрузки от опи­ рающихся на нее плит перекрытия и собственного веса, а также воздействие горизонтальных нагрузок qv и рг. При большой протяженности стены (в каналах) в рас­ четной схеме она представляет собой вертикальную од-

Рис. XIII.40. Схема расчетных нагрузок на каналы, туннели, камеры с железобетонным днищем при заглублении менее 1,2 м (а); 1,2 м и более (б)

346

нопролетную балку (шириной 1 м), шарнирно опертую на перекрытие и днище. Он нагрузок qr и рг определяют изгибающий момент, в месте максимального момента подсчитывают нормальную силу (от qB, рв, qc.B и веса стены) и проверяют прочность кладки (или бетонных блоков) по формулам расчета конструкций на внецентренное сжатие, приведенным в гл. VIII.

Если отношение длины стены I к ее высоте Н меньше или равно 2, т. е. l/h ^ .2 (что часто бывает в камерах), то стена в расчетной схеме представляет собой плиту, опер­ тую на поперечные стены, днище и перекрытие. Изгиба­ ющие моменты в ней определяют с использованием таб­ лиц для расчета прямоугольных изотропных плит (см. сноску на с. 185).

Стены должны быть также проверены на случай, когда плиты перекрытия сняты. При этом, как отмеча­ лось в § XIII.2, верхняя опора для стен создается путем установки распорок, и, следовательно, их расчетная схе­

В железобетонных непроходных каналах, возводимых из сборных элементов по серии ИС-01-04 (марок КЛ или КС), а также в полупроходных каналах и тоннелях из сборных железобетонных элементов по серии ИС-01-05 стенки имеют жесткое соединение с днищем, а плиты пе­ рекрытия опираются шарнирно. В расчетной схеме ка­ нал (тоннель) представляет собой П-образную раму, которая замыкается шарнирно прикрепленной жесткой распоркой — плитой перекрытия (рис. XIII.41).

В этой раме определяют распор X, а затем изгибаю­ щие моменты в любом сечении стенок и днища как сум­ му моментов всех сил (включая и распор X), располо­ женных по одну сторону от рассматриваемого сечения

(см. рис. XIII.41, в).

Нагрузка на перекрытия (и соответствующий отпор днища) создает в стенках сжимающую силу, а боковая нагрузка на стенки —сжимающую силу в днище. Поэ­ тому и стенки, и днище работают на внецентренное сжа­ тие. В связи с тем что толщина стен и днища невелика, эксцентрицитет продольной силы e —MIN значительно превышает размер сечения, поэтому приближенно требу-

347

емую площадь арматуры можно определять как в изги­ баемых элементах (по моменту М ). В том случае когда с лоткового канала сняты плиты перекрытия, стенки дол­ жны воспринимать боковое давление, работая как кон­ соли, заделанные в днище (рис. XIII.42). По такому рас­ четному случаю часто определяют требуемую площадь сечения рабочей арматуры лотка. При расчете тоннелей для всех случаев загружения (см. рис. XIII.40) преду­ сматривается наличие плит перекрытия.

При надземной прокладке теплопроводов по отдель­ но стоящим опорам необходимо выполнить расчет сталь­

348

ной трубы на прочность и определить ее прогиб, кото» рый не должен превышать значения, получаемого по формуле, приведенной в § XIII.5.

В расчетной схеме труба представляет собой много» пролетную неразрезную балку, загруженную вертикаль­ ной равномерно распределенной нагрузкой q от собст­ венного веса, веса теплоизоляции и теплоносителя, кото­ рую подсчитывают с коэффициентом перегрузки 1,2. Нагрузка от снега и гололеда не учитывается. По этой же расчетной схеме труба работает и на действие гори­ зонтальной ветровой нагрузки, которую на 1 м трубы определяют по формуле

9в = 1 »2 • 1,4£)<7q,

где 1,2 — коэффициент перегрузки; 1,4—аэродинамический коэффи­ циент; D — внешний диаметр трубы с теплоизоляцией, см; qa — нор­ мативный скоростной напор ветра в кгс/м2 (Н/м2), который зависит от географического района и высоты (см. прил. I, п. 3).

Если к рассчитываемой трубе подвешивают другие трубы, то нагрузки от них считаются приложенными в виде соср'ёДоточенных сил. При проверке прочности трубы необходимо учитывать, что кроме напряжений от рассмотренных видов нагрузок в стенках трубы дейст­ вуют напряжения от внутреннего давления теплоносите­ ля, от осевых усилий, возникающих вследствие стеснен­ ности температурных деформаций (в результате сил трения в опорах и компенсаторах), и др. Методика рас­ чета трубопроводов регламентируется специальными нормами.

Трубы на все указанные виды воздействий (кроме ветровой нагрузки) рассчитывают и при подземной их прокладке, и на эстакадах.

С целью увеличения расстояния между опорами наи­

(рис. XI 11.43).

Отдельно стоящие опоры, на которых устанавливают подвижные опоры теплопроводов, рассчитывают как вертикальные консольные балки, защемленные в фунда­ менте (рис. X III.44,а). Вертикальная нагрузка включа­ ет в себя опорную реакцию от веса теплопроводов Nu a также собственный вес N2, который условно считают при­ ложенным сверху. В плоскости, перпендикулярной теп­ лопроводам, опора испытывает воздействие ветровой нагрузки. Нагрузка NB представляет собой равцодейст-

340

Рис. XIII.44. К расчету опор при надземной прокладке теплопроводов

вующую ветрового давления на трубы на участке, рав­ ном расстоянию между рассчитываемыми опорами, нагрузка рв—ветровую нагрузку, приложенную непосред­ ственно к опоре. В направлении оси теплопроводов дей­ ствует горизонтальная нагрузка Л/тр — сила трения в опо­ рах труб. Горизонтальные нагрузки от ветра и сил тре­ ния могут быть направлены в обе стороны.

Расчетную длину опор, которую необходимо знать для подсчета гибкости, принимают равной их удвоенной высоте.

Фундамент отдельно стоящей опоры рассчитывают в каждом направлении как внецентренно-нагруженный.

В опорах двухстоечной конструкции характер действу­ ющих нагрузок такой же (рис. X III.44,б). Соединение траверсы со стойками обычно шарнирное, поэтому тра­ версу рассчитывают как однопролетную, балку на дейст­ вие приложенных к ней нагрузок, а стойки — как верти­ кальные консоли, загруженные опорной реакцией тра­ версы и ветровой нагрузкой.

Расчет промежуточных опор эстакад не отличается от рассмотренного выше, но при подсчете вертикальной нагрузки необходимо учитывать также вес пролетного строения (ферм или балок). Анкерные опоры испытыва­ ют воздействие вертикальных нагрузок от собственного веса и веса теплопроводов, от горизонтальных нагрузок, передаваемых теплопроводом, и от ветровой нагрузки (рис. XII1.44,в).

Для упрощения расчета пространственную систему, состоящую из стоек, ригелей и крестовых связей, рас­ членяют на элементы. Ригели рассчитывают на прило­ женную к ним нагрузку как однопролетные балки. На горизонтальную нагрузку в каждом направлении рассчи­ тывают плоскую стержневую систему, состоящую из двух стоек, соединенных крестовыми связями (рис, ХШ .44,'г).

350