7. Выбор расчетного кольца по длине тоннеля. Определение расчетных нагрузок. Составление расчетной схемы. Подготовка исходных данных для расчета на эвм.

Данная обделка находится в грунте f= 4.0

Расчет обделки производится методом Метрогипротранса (программа РК-6). Программа РК-6 предназначена для расчета конструкций произвольного очертания, расчётную схему которых можно представить в виде плоской стержневой системы. В программе реализо­вана одна из модификаций метода Метрогипротранса, в которой расчет статически неоп­ределимой системы ведётся методом перемещений. Расчётная схема устанавливается пу­тём замены криволинейного очертания обделки вписанным многоугольником. Упругая среда заменяется упругими опорами, расположенными в вершинах многоугольника.

2. Схема действия нагрузок и воздействий на обделку.

L=D(1+2tg(45-/2))=10.6(1+2tg(45-45/2))=19.4 м;

h_в = L / 2f =19.4/(2*4)=2..4 м

Нагрузка от вертикального горного давления:

q_н=q₁^Н-(h(q₁^Н – q₀^Н )/D)=32.4-(9.5(32.4-26.6)/10.6)=27.2

Нагрузка от горизонтального давления

p_н=γ(h _в+0.5 D )tg²(45-φ_н/2)=2.8(2.4+0.5*10.6)tg²(45-45/2)=3.7

Собственный вес конструкции

G = 3,14(11.1-10.6)²/4 =1,2 т

Распределенная нагрузка от собственного веса

q^н_св=1,2/2*10.6=0,11 т/м²

С учётом коэффициентов надёжности

q==K₁q_н+К₂ q^н_св=1.4*57.6+1.1*0.11=80.721 тс/м²

р=К₃ p_н =0,7*8.26=5.8 тс/м²

Коэффициент упругого отпора определяем следующим образом

Кп =2*10⁵K₀/D=2*10⁵•200/1060=37735 тс/м^з

Ко =200 кгс/см - коэффициент удельного отпора

Площадь сечения: F=м²

Момент инерции сечения:

Ј=Fy²+bh³/12=0.094м⁴

Модуль упругости конструкции:

Е=33*10⁵т/м

8. Проверка прочности сечений.

О пределив внутренние усилия, проверяем прочность бетонных сечений. Для этого рассчитываем величину нормальной силы Nn, которую может воспринять данное сечение и сравнить ее с величиной нормальной силы "N полученной при расчете.

где т — коэффициент условия работы = 0,9.

R_p - расчетное сопротивление бетона растяжению = 12.5 кг/см²

В - ширина сечения = 1,0 м.

h - высота сечения = 0,35 м.

e₀ - эксцентриситет нормальной силы = -2.2888 м.

N=-20.880 т >Nnт=-18.024 т

Проверка не выполняется, значит, прочность сечения недостаточна.

Для исправления необходимо принять ряд мер:

• отказ от данной конструкции тоннельной обделки

• увеличение высоты сечения

• изменение профиля трассы тоннеля, что позволит вести расчет по нагрузке не на пол­ный вес столба грунта, а по теории сводообразования.

Внецентренное сжатие:

N_n = m*R_пр*b*h*(1 – 2*e₀/h)

N_n = 0,9*175*10³*0.35*1,0*(1 – 2*0.6798 /1,0) = -19,822т.

N =-66,386 т >-19,822т

Проверка N_n > N выполняется…

8. Расчет арматуры:

1. N=134*10³ кг, M=25*10³ кг, h_об=35,0 см, (М400)

2. 5.58 < 7.5 ?

3. h₀=h_об-a=33.5-3=30.5 cм

4. R_пр=175 кг/см², R_a=2700 кг/см², K_H=1.25, П_с=1

5. М_а=М+N((h_об/2)-a)=1867500 кг*см

6. A₀=K_H П_с М_а / m R_прbh₀²=1867500*1,25*1/1*175*155*930.25=0,093

где К_н=1,25-коэффициент надежности;

П_с=1-коэффициент сочетания нагрузок;

m=1-коэффициент условий работы;

7. Т.к.А₀ < 0.4 :

8. 0,95

9. z=0.95*30.5=29 см

10. F_a=(K_HП_сМ_а/mR_аz)-(K_HП_сN/mR_a)=

Принимаем 8 стержней арматуры класса А-II расчетной площадью 25,13 см²