Методичка_звич

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТРАНСПОРТНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО РОЗРАХУНКУ ПРОГОНОВОЇ БУДОВИ ІЗ ЗВИЧАЙНОГО ЗАЛІЗОБЕТОНУ

З КУРСУ «ПРОЕКТУВАННЯ МОСТІВ І ТРУБ»

для студентів спеціальності 7.092106 «Мости і транспортні тунелі»

Затверджено на засіданні навчально методичної Ради Національного транспортного університету Протокол № 2 від 25 вересня 2007 р.

Київ НТУ 2007

1

1. ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ

Основною метою виконання курсової роботи "Залізобетонний міст" є закріплення та розширення теоретичних знань, набуття практичних навиків проектування штучних споруд з урахуванням сучасних вимог, а також більш повне ознайомлення з навчальною, технічною та нормативною літературою.

При виконанні курсової роботи найбільшу увагу слід приділяти сучасним конструкціям мостів, які забезпечують підвищення рівня індустріалізації виробництва з найменшими витратами матеріальних та трудових ресурсів.

При виконанні курсової роботи виникає необхідність в прийнятті самостійних інженерних рішень, правомірність яких потрібно підтвердити розрахунками. Дані методичні вказівки не дають готових рішень для кожного випадку, а вміщують тільки загальні відомості про раціональний хід проектування. Глибину та об’єм розробки окремих розділів проекту визначає керівник проекту залежно від тієї чи іншої спеціалізації.

2. ВИХІДHI ДАНІ ДО КУРСОВОЇ РОБОТИ

Вихідні данні до курсового проекту а саме отвір мосту, дзеркало річки та глибина при РМВ, товщина льоду, категорія річки по судноплавству, а також характерні рівні води РМВ, РВВ, РНЛ, РВЛ, геологічні умови, район будівництва, габарити проїзду по мосту, ширина тротуарів і тимчасові навантаження задаються в завданні на курсовий проект.

3. ЗМІСТ ТА ОФОРМЛЕННЯ КУРСОВОЇ РОБОТИ 3.1. Склад роботи

За характером та об’ємом курсова робота "Залізобетонний міст" є своєрідним скороченим робочим проектом і складається з двох частин: проекту варіантів конструктивних схем моста і проекту конструкцій рекомендованого варіанта. Курсова робота складається з розрахунково-пояснювальної записки та графічної частини.

3.1.1. Зміст розрахунково-пояснювальної записки

І. Складання варіантів мосту.

1.Аналіз місцевих умов та висновок відносно схеми мосту (описання місцевих умов: область будівництва мосту, аналіз вихідних даних, аналіз даних гідрології, судноплавства, ґрунтових умов і.т.п.)

2.Описання варіантів запроектованих схем мосту.

3.Визначення техніко-економічних показників по варіантам мосту.

4.Порівняння техніко-економічних показників запропонованих варіантів та вибір основного варіанту.

ІІ. Розрахунок прогонової будови по основному варіанту. 1. Розрахунок плити проїзної частини.

а) визначення розрахункової схеми плити, та геометричних характеристик; б) визначення постійного навантаження на плиту;

в) визначення тимчасового навантаження на плиту, площадок взаємодії та значення розрахункових та нормативних зусиль в перерізах плити;

г) розрахунок міцності перерізів плити нормальних до поздовжньої осі на дію згинального моменту M (визначення необхідної площі арматури As = M /(Rs h0 η) )

та поперечної сили Q ( Q ≤ Qb + Qwr ).

д) заармувати переріз плити;

е) розрахунок плити на тріщиностійкість ( acr < cr = 0,002см);

ж) розрахунок плити проїзної частини на витривалість.

3

2.Визначення постійного навантаження на балки прогонової будови.

3.Визначення КПР, динамічного коефіцієнту, коефіцієнтів надійності по навантаженню, побудова л.в.

4.Визначення зусиль в поперечних перетинах головної балки від постійних та тимчасових навантажень.

5.Розрахунок на міцність по І групі граничних станів, та тріщинистійкість і деформативність по ІІ групі граничних станів (по згинальному моменту, по поперечній силі, тріщиностійкість, деформаціі).

6.Побудувати епюру матеріалів.

7. Розрахувати будівельний підйом в характерних точках прогонової будови

( x = 12 l p ; x = 14 l p ; x = 18 l p ; x = 83 l p ).

ІІІ. Розрахунок проміжної опори.

1.Визначення зусиль, що діють на проміжну опору.

2.Розрахунок перетину опори на міцність.

3.Розрахунок опори на стійкість.

IV. Загальні принципи технології спорудження мосту. Основні заходи по техніці безпеки та захисту навколишнього середовища.

V.Список використаної літератури.

3.1.2.Зміст графічної частини

Графічна частина курсової роботи складається з двох (трьох) аркушів креслень формату А1 (841 x 594 мм). На першому аркуші креслень мають бути показані 3 варіанти мосту. Для кожного варіанта слід зобразити загальний вигляд (фасад і на половині довжини - поздовжній розріз, масштаб 1:100÷1:400) та один-два поперечних розрізи (масштаб 1:100÷1:200).

На 2 аркуші креслень слід показати опалубні креслення, схему армування головної балки прогонової будови з виноскою каркасів, пучків і сіток, а також специфікацію та вибірку арматури. Масштаб 1:25...1:50. Також зображуються деталі конструкції прогонової будови - захисні засоби, елементи водовідведення, конструкція деформаційного шва, опорні частини і т.п. Масштаб 1:5 ... 1:20. Для прогонової будови із звичайного залізобетону будують епюру матеріалів.

На 3 лист - креслення конструкції опори, три проекції загального виду опори (з розрізами), деталі конструкції і армування, масштаб креслення 1:100, деталей - 1:25 - 1:50.

3.2. Оформлення курсової роботи

Розрахунково-пояснювальну записку виконують на стандартних аркушах паперу формату А4. Викладка тексту повинна бути лаконічною, чіткою та зручною для читання. Розрахунки в пояснювальній записці мають бути виконані в одиницях СІ. Креслення виконають за допомогою графічного редактора "Auto CAD " з необхідною штриховкою згідно з діючих стандартів.

Усі аркуші записки проекту повинні бути зшиті в один зошит та мати зміст і титульну сторінку.

Пояснювальна записка пишеться українською мовою на аркушах паперу з одного боку. Набір на комп’ютері, як основний варіант виконання записки, з інтервалом між рядками 1,5. При підготовці записки на комп’ютері текст треба набирати в редакторі "WORD", інтервали для шрифту «звичайний», шрифт "Times New Roman", 14 п.

При оформленні проекту на комп’ютері формули та розрахунки вводяться у графічному редакторі "EQUATION EDITOR", графіки - у редакторі "WORD" або "Excel"; рисунки, схеми можуть бути виконані за допомогою графічних редакторів "WORD", "Paint", "Auto CAD ".

4

Зразок оформлення титульної сторінки та заповнення штампів креслень наведені в додатку Д.1 та Д.2.

Текстовий та графічний матеріали курсової роботи мають бути оформлені у відповідності до вимог ЕСКД та СПДК.

4. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ВИКОНАННЯ КУРСОВОЇ РОБОТИ

Виконання курсової роботи складається з кількох етапів:

1 - аналіз вихідних даних (місцевих умов) та на їх основі складання варіантів мостової споруди;

2 – креслення трьох варіантів мосту;

3 – розрахунки прогонової будови вибраного варіанту;

4 – креслення головної балки прогонової будови на основі проведених розрахунків та окремих вузлів і деталей прогонової будови.

4.1. Аналіз вихідних даних

Аналіз вихідних даних включає:

А. Встановлення габаритних розмірів мостової споруди (ширину проїжджої частини, тротуарів та смуг безпеки), найменшої ширини моста та прогонової будови. Для цього залежно від категорії дороги за [1, дод. 3, табл. 1 ] визначають ширину проїжджої частини n x b , смуги безпеки ПБ та тротуарів Т . Габарит моста при двох смугах руху Г = ПБ + п b + ПБ . Найменша ширина(див. рис. 4.1).

Рис. 4.1 Схема для визначення ширини мосту

BМ = Г + 2 bББ + 2 bТ + 2 bП

де bББ , bП - запас ширини мосту для розміщення відповідно захисних засобів (бар’єрів безпеки) та перил, bББ = 20....40 см; bП =15...20 см.

Найменша ширина прогонової будови

BП/ Б = BМ − 2 bС

= 50...70 см. для тротуарів Т ≥ 1,5 м.

5

Б. Аналіз умов пропуску води, льодоходу, можливості забезпечення судноплавства, умов пропускання автомобільного або колійного транспорту.

Для цього викреслюють повздовжній профіль переходу (з однаковим вертикальним та горизонтальним масштабом) з нанесенням живого перерізу річки, характерних рівнів води, геологічного складу дна річки. При нанесенні повздовжнього профілю мостового переходу слід мати на увазі, що проект мосту розробляється для території України і заплави, в основному, мають пологі береги, виняток складає проект віадука.

Для несудноплавних річок розташування нижньої частини прогонової будови визначається нормами [1, табл. 2]. При проектуванні шляхопроводів наносять габарити наближення конструкцій під шляхопроводами (через автомобільні дороги та вулиці за [1, дод. l] через залізничні колії згідно з ГОСТ 9238-8З.

В. Аналіз ґрунтових умов полягає у визначенні надійного несучого шару грунту та виду фундаменту - мілкого чи глибокого закладання, тобто шару грунту, на який спиратиметься фундамент.

4.2. Складання варіантів мостової споруди

Для курсової роботи необхідно розробити три варіанти мостової споруди та вибрати з них найоптимальніший. В дійсності ж необхідно перебрати велику кількість можливих і прийнятних для заданих умов систем прогонових будов, опор і фундаментів при різному розбитті отвору мосту на прогони і зупинитись на трьох кращих з них.

При проектуванні варіантів мостової споруди доцільно використовувати типові рішення прогонових будов і опор.

При вирішенні питання про схему мосту довжину балок чи плит визначають, виходячи із заданого отвору та граничної кількості типорозмірів балок чи плит, яких не повинно бути більше двох.

В таких умовах повну довжину мосту можна заздалегідь визначити за виразом: при обсипних стоянах L =1,2 L0 ;

при необсипних стоянах L =1,1 L0 ;

де L0 - отвір мосту.

Якщо розглядаються різні схеми прогонових будов, у першу чергу розглядають балочні розрізні системи із типових порожнистих плит з прольотами до 18 м та типових ребристих балок з прольотами до 21 м, а також балочні нерозрізні та рамні системи, які створюються з плит і балок об'єднаних у прольотах і на опорах. Найоптимальнішим буде варіант, у якого вартість прогонової будови приблизно дорівнює вартості опори.

Довжину прольотів для шляхопроводів визначають габаритами наближення конструкцій.

Визначивши потрібні, згідно із завданням та технічними умовами, довжини прольотів, комплектують варіанти схем мостової споруди виходячи із встановлених нормами стандартних довжин (балок чи плит) (6, 9, 12, 15, 18, 21). Кількість плит, або балок у поперечному перерізі мостової споруди визначають із відношення

n = BП/ Б / b′f ,

де b f ′ - ширина плити, або верхньої полиці балки.

Після визначення довжин прогонів та кількості балок (плит) приступають до вибору типу стоянів, проміжних опор та фундаментів.

6

У розрізних балочних системах мостів за наявності льодоходу раціональні проміжні опори у вигляді суцільної стінки. При невеликій висоті опор мостів та слабкому льодоході приймають стовпчасті опори. При прольотах балочних мостів до 15 м. можливі палеві гнучкі опори із забивних або бурових паль. У шляхопроводах більш прийняті конструкції проміжних опор у вигляді тонких стінок або стовпів. Берегові опори при невеликій висоті насипу підходів можуть бути залізобетонними із зворотними стінками, або з відкосними крилами, при висоті насипу більше 5...6 м раціональні стовпчасті рішення, в тому числі козлового типу.

При насипах вищих за 4 м слід використовувати перехідні плити.

Таким чином, при вирішенні питання проектування і конструювання окремих частин мостової споруди на аркушах креслення курсової робити викреслюють варіанти у відповідному масштабі, на яких проставляють основні розміри конструкцій. Розмірів повинно бути стільки, щоб можна було визначити фізичні об'єми основних конструкцій для технікоекономічного порівняння варіантів.

4.3. Описання та техніко-економічне порівняння варіантів мостової споруди

Після вибору трьох варіантів мостової споруди проводиться описи варіантів та виконують підрахунок обсягів основних об’ємів робіт з метою встановлення кошторисної вартості кожного з варіантів.

Опис кожного з варіантів має вміщати: розбивку на прольоти, статичну схему; висоту мостової споруди, відмітку насипу на початку та кінці мосту; опис прогонової будови - форму, основні розміри поперечного перерізу, передбачений тип арматури, клас бетону за міцністю на стиск та інше; описання опор та фундаментів із зазначенням основних розмірів, форми і матеріалів; опис захисних засобів перил, тротуарів, деформаційних швів опорних частин.

Для кожного із варіантів мосту мають бути визначені обсяги основних робіт - по мостовому полотну, прогоновій будові, опорах та фундаментах, підходах до мосту в об’єм яких включають конуси підходів насипу та їх укріплення.

Для порівняльної оцінки варіантів основні показники об’ємів робіт та кошторисні показники зводять в таблицю.

4.4.Вибір рекомендованого варіанта

Укурсовій роботі при використанні більш-менш однотипних прогонових будов та опор вибір варіанта може бути зроблений на основі порівняння кошторисних вартостей, надаючи перевагу варіанту з меншою вартістю.

В практиці проектування остаточний вибір рекомендованого варіанта проводять з урахуванням техніко-економічних показників:

-підсумкової будівельної вартості мосту;

-загальних витрат основних матеріалів, віддаючи перевагу варіанту з меншими витратами сталі та цементу;

-експлуатаційних якостей варіантів, що дають можливість знизити вартість та трудомісткість експлуатації мостової споруди;

-умов виготовлення та монтажу конструкцій, віддаючи перевагу варіантам з можливістю економії паливно-енергетичних ресурсів;

-архітектурного обрису споруди;

-умов охорони навколишнього середовища, підтримання екологічної рівноваги.

У пояснювальній записці на основі вартості варіантів складають висновок про вибір варіанта для подальшої розробки, який затверджується керівником курсової роботи.

7

5. РОЗРАХУНОК ПРОГОНОВОЇ БУДОВИ 5.1. Розрахунок плити проїзної частини

Плиту проїзної частини розраховують при ребристій або коробчастій прогоновій будові. При цьому визначають:

1) розрахункову схему плити проїзної частини (балкова, консольна, оперта по контуру);

2)інтенсивність постійного та тимчасового навантажень на одиницю довжини розрахункової схеми;

3)розмір площадки розподілення тиску тимчасового навантаження від коліс або гусениць по довжині плити;

4)згинальні моменти (для консольної плити - в опорному перерізі, для балкових плит - у прольоті та на опорі) та поперечні сили (в опорному перерізі). Методика визначення зусиль у плитах наведена в [2; 4; 5].

Далі підбирають робочу арматуру за згинальним моментом: приймають h0 ≈ h −0,5 см;

знаходять необхідну кількість стрижнів, перевіряють умову ξ ≤ ξy та розміщують стрижні арматури в перерізі плити.

Для залізобетонних елементів без поперечної арматури має дотримуватися умова Q ≤ Qb + Qwr у відповідності до [1] п.3.81.

Ширину розкриття тріщин у плиті проїжджої частини при категорії тріщиностійкості 3б (для ненапруженої арматури):

σ

acr = Es ψ ≤ cr = 0,02 см, s

де

σs = M / As (h0 − 0,5 x).

значення ψ та Es приймають за [1].

У відповідності до [1] п.3.91 плита проїзної частини автодорожніх та міських мостів підлягає розрахунку на витривалість.

Розрахунок на витривалість елементів залізобетонних конструкцій з ненапруженою арматурою виконується за формулами опору матеріалів без врахування роботи бетону розтягнутої зони. Цей розрахунок припускається робити за формулами, зазначеними у [1]

табл. 3.21.

При згині перевірка за бетоном має вигляд:

IM x′≤ mb1 Rb red

Перевірка умови міцності арматури плити на витривалість проводиться за формулою

[1] табл.3.21.

M - момент, що діє в перерізі плити проїзної частини;

8

Ired - момент інерції приведеного перерізу відносно нейтральної осі без врахування

розтягнутої зони бетону з введенням відношення n′ до площі всієї арматури згідно з п. 3.48 [1];

x′ - висота стиснутої зони бетону, що визначається за формулами пружного тіла без врахування розтягнутої зони бетону;

mb1, mas1 - коефіцієнти, що враховують асиметрію циклу напружень у бетоні й у

ненапруженій арматурі (з урахуванням зварних з'єднань) згідно з пп. 3.26 і 3.39 [1], що вводяться до розрахункових опорів відповідно бетону Rb і арматури Rs ;

as - відстань від зовнішньої розтягнутої грані до осі найближчого ряду арматури;

Ared - площа приведеного поперечного перерізу елемента з введенням відношення n′ , згідно з п. 3.48 [1], до площі поперечного перерізу всієї арматури.

5.2. Визначення зусиль у перерізах головної балки.

Для курсової роботи необхідно визначити нормативні та розрахункові зусилля (моменти і поперечні сили) від постійного та тимчасового навантаження посередині прогону для розрізної системи та посередині прогону і в опорному перерізі для нерозрізної системи M і на опорі Q в найбільш навантаженій головній балці прогонової будови.

Постійне навантаження.

Постійне навантаження складається з двох частин: власної ваги балок (перша частина) та ваги одягу їздового полотна, тротуарів, бар’єрів безпеки, перильного огородження, освітлювальних пристроїв (друга частина). Будемо вважати, що постійне навантаження рівномірно розподілене між усіма балками поперечного перерізу прогонової будови. Розрахунок навантажень від власної ваги зручно виконувати у табличній формі

Постійне навантаження з повної ширини прогонової будови на 1п.м.

9