• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Розрахунок та конструювання круглих труб

11.

10.

9.

8.

7.

6.

5.

4.

3.

2.

1.

9.

Арки

Ферми

8.

7.

7.1. Класифікація фундаментів

Фундаменти – конструкції, які передають навантаження від будівель та споруд на ґрунт.

Вартість фундаментів ≈ 4-6% вартості всього будівництва.

Класифікація фундаментів на природній основі:

· за конструктивними особливостями: окремі (стовпчасті), стрічкові, суцільні;

· за способом виготовлення: збірні, монолітні;

· за характером роботи: центрально та позацентрово завантаженні.

Рис. 7.1. Типи фундаментів:

а) – стовпчастий, б) стрічковий; в - суцільний

Монолітні фундаменти, як правило, дешевші від збірних, проте збірні фундаменти доцільно застосовувати при складних гідрогеологічних умовах, для прискорення виконання робіт, при виконанні робіт у зимовий час, для збереження природних властивостей ґрунту.

При слабких або просідаючих ґрунтах, складних гідрогеологічних умовах або великих навантаженнях можуть використовуватись пальові фундаменти, що складаються з груп паль, які об’єднанні у верхній частині залізобетонною плитою –ростверком.

Рис. 7.2. Схема пальового фундаменту: а – ростверк, б – паля.

Розрахунок фундаментів проводиться в два етапи:

1. Визначення розмірів підошви фундаменту виходячи із розрахунку основи (ґрунту) за несучою здатністю та деформаціями (визначається розрахунковий опір ґрунту R).

2. Конструктивний розрахунок тіла фундаменту (визначення висоти, розмірів уступів, площі поперечного перерізу арматури).

7.2. Окремі фундаменти

Використовуються у випадках, коли колони (або інші несучі елементи) розміщені в плані на досить великих відстанях та при невеликих навантаженнях. Найбільш прості у виготовленні.

Використовується бетон кл. В15…В25, арматура А240, А400 (А500).

Для зменшення витрат бетону фундаменти виконують пірамідальними (висота до 600 мм) та ступінчастими (1 уступ при висоті до 400 мм, 2 – 500…800 мм або 3 – більше 800 мм).

Рис. 7.3. Форми окремих фундаментів:

а) пірамідальний, б) ступінчастий

Розміри підошви та уступів фундаментів приймають таким чином, щоб тіло фундаменту не виходило запіраміду продавлювання, та були кратними 100 мм. Верхньою основою піраміди продавлювання є переріз колони біля обрізу фундаменту, а нахил граней піраміди до основи приймають 45⁰.

Фундаменти влаштовують на штучній основі товщиною 100мм:

· для збірних фундаментів – піщана основа,

· для монолітних фундаментів - бетонна основа.

Глибина закладання колони у фундамент має задовольняти вимогам анкерування робочої арматури колони:

l_an ≥ (1…1,5)·h_col (7.1)

l_an ≥ (25…40)·d (7.2)

де h_col і d – більший розмір перерізу колони та діаметр робочої арматури колони.

Рис. 7.4. Окремий фундамент під збірну колону із звичайним стаканом

Рис. 7.5. Окремий фундамент під збірну колону з підвищеним стаканом

Рис. 7.6. Окремий монолітний фундамент під монолітну колону

Висоту фундаменту h приймають кратною 100 (300) мм та призначають в залежності від

· глибини закладення фундаменту d, що залежить від ґрунтових умов (глибини промерзання, рівня ґрунтових вод);

· типу фундаменту та необхідної довжини анкерування l_an (ф-ли 7.3 та 7.4);

· інших умов (існуючих фундаментів).

7

7.1

7.2

7.2.1. Розрахунок центрально навантажених окремих фундаментів

Форма підошви у плані квадратна. Площа підошви знаходиться за формулою:

, (7.5)

де N – розрахункове зусилля, яке передається з колони на фундамент на рівні обрізу фундаменту,

d – глибина закладення фундаменту,

γ_m = 20 кН/м³ – усереднена питома вага матеріалу фундаменту та ґрунту на його уступах.

R – розрахунковий опір основи, як правило, визначається виходячи з розрахунку основ за деформаціями (тому і N визначається за 2 групою граничних станів N=N_e).

Розрахунки тіла фундаменту виконуються за 1 гр. г. с. на розрахунково граничні навантаження без врахування маси фундаменту та ґрунту на його уступах.

Рис. 7.7. Розрахункова схема центрально навантаженого

окремого фундаменту

Висоту фундаменту h призначають виходячи із умови його міцності на продавлювання, але не менше h_min за (7.3) та (7.4):

F ≤ α·R_bt·u_m·h₀, (7.6)

де α = 1,0 для важкого бетону,

R_bt – розрахунковий опір бетону при розтягу,

u_m – середнє арифметичне між периметрами верхньої та нижньої основ піраміди продавлювання:

u_m = 2·(h_col + b_col + 2·h₀), (7.7)

F – продавлююча сила: F = p·(A – A₁), (7.8)

p – тиск ґрунту під фундаментом: p = N / A,

A₁ = (h_col + 2·h₀) · ( b_col + 2·h₀), (7.9)

Частини фундаменту, які виступають, під дією реактивного тиску ґрунту р працюють як консолі (див. рис. 7.13), які защемлені у тілі фундаменту, тому згинаючі моменти рівні

· переріз І-І: M₁ = 0,5 · p · a₁² · b, (7.10)

· переріз ІІ-ІІ: M₁ = 0,5 · p · a₂² · b. (7.11)

Площу перерізу поперечної арматури визначаємо за виразами:

, (12)

Для фундаменту з прямокутною підошвою арматуру підбирають у двох напрямках.

7.2.2. Розрахунок позацентрово навантажених окремих фундаментів

Сприймають дію згинаючого моменту, поздовжньої та поперечної сил. Форма підошви прямокутна, витягнута в площині дії моменту зі співвідношенням 1:2 (інколи 1:3).

Розподіл тиску під підошвою фундаменту умовно приймаємо лінійним, тоді крайові напруження під підошвою рівні:

, (7.13)

де A = a · b, W = b · a² / 6.

Залежно від значення ексцентриситету:

e = M_f / N_f, (7.14)

де M_f = M + Q · h, N_f = N + A · γ_m · d,

можливі три форми епюри тиску:

· трикутна з відривом підошви від ґрунту e > a / 6, допускається для фундаментів безкранових будівель (рис. 7.8.а),

· трикутна e = a / 6, допускається для фундаментів безкранових будівель і з мостовими кранами Q≤75 т (рис. 7.8.б),

· трапецевидна e < a / 6, допускається для фундаментів будівель з мостовими кранами Q>75 т, відкритих кранових естакад.

p_max ≤ 1,2·R, (7.15)

p_m = 0,5·(p_max+ p_min) ≤ R, (7.16)

де R – розрахунковий опір основи, як правило, визначається виходячи з розрахунку основ за деформаціями (тому N, Q, M визначається за 2 гр. г.с.)

Рис. 7.9. Розрахункова схема позацентрово навантаженого

окремого фундаменту

Висоту фундаменту h призначають виходячи із конструктивних особливостей (умови 7.3 та 7.4) та умови його міцності на продавлювання (аналогічно умові 7.6):

F ≤ α·R_bt·u_m·h₀,

де α, R_bt – див. формулу (7.6),

u_m = 0,5·(b_col + b₀),

F = p·A₂,

p – середній тиск ґрунту на площу продавлювання A₂:

p = 0,5·(p_max + p₃), де p₃ = p_min + (p_max–p_min)·(a–c) / а (7.17)

площа продавлювання приблизно рівна:

A₂ = 0,5·(a – a₀) · b = c · b, (7.18)

Частини фундаменту, які виступають працюють як консолі, які защемлені у тілі фундаменту (аналогічно п. 7.2.1).

При цьому при розрахунку в площині дії моменту у формули згинальних моментів (7.10) – (7.11) підставляється середній тиск на відповідних ділянках, а при розрахунку перерізів в перпендикулярній до дії моментів площині підставляється середній тиск під підошвою p_m = 0,5·(p_max+ p_min).

Крім того для позацентрово навантажених фундаментів виконують розрахунок поздовжньої арматури підколонника. Для цього підколонник розглядають як позацентрово стиснутий елемент коробчастого перерізу на рівні дна стакану (приводиться до двотаврового перерізу - переріз 1-1) та суцільного перерізу в місці з’єднання підколінника з плитною частиною фундаменту (переріз 2-2).

Рис. 7.10. До розрахунку підколонника

7.3. Стрічкові фундаменти

Влаштовуються під стінами і при густо розташованих в плані колонах із значними навантаженнями, коли підошви окремих фундаментів підходять близько одна до одної. Підвищують жорсткість будівлі та вирівнюють осідання основи.

Під стінами стрічкові фундаменти виконують переважно збірними із фундаментних блоків (суцільних або пустотних) та блоків-подушок, які вкладаються у притул або із зазорами.

Рис. 7.11. Форми поперечного перерізу блоків-подушок

Рис. 7.12. Збірний стрічковий фундамент під стіну:

1 – фундаментний блок (пустотний); 2 – блок-подушка

Подушку розраховують у поперечному напрямку як консоль, яка завантажена реактивним тиском ґрунту (при цьому вирізають полосу шириною 1 м):

M_max = 0,5 · p · c² (7.19)

Арматуру знаходять за формулою (7.12).

Рис. 7.13. До розрахунку підошви стрічкових фундаментів

Стрічкові фундаменти під колони роблять окремими або перехресними стрічками таврового перерізу з полицею знизу або зверху. Їх розраховують як нерозрізні багатопролітні балки, опорами для яких є колони, а навантаженням – реактивний тиск ґрунту.

Армування аналогічне до нерозрізних балок перекриття.

Рис. 7.14. Стрічкові фундаменти під колони:

а) окремі стрічки, б) перехресні стрічки, в) поперечний переріз тавровий з полицею зверху, г) поперечний переріз тавровий з полицею знизу

7.4. Суцільні фундаменти

Використовуються переважно при слабких грунтах і значних навантаженнях.

Бувають трьох видів: плитно-балочні або плитно-ребристі (рис. 7.15.а), плитні безбалочні (рис. 7.15.б), коробчастого перерізу (рис. 7.15.в)

Рис. 7.15. Види суцільних фундаментів

Найбільш жорсткими є суцільні фундаменти коробчастого перерізу, але вони є найменш економічнішими.

Зі статичної точки зору суцільні фундаменти розглядають як перевернуте залізобетонне перекриття, опорами для якого є колони, а навантаженням - реактивний тиск ґрунту. Розподіл цього тиску є нерівномірним і залежить від жорсткості плити та деформативних властивостей ґрунту. В наближених розрахунках розподіл реактивного тиску приймають рівномірним.

Армування аналогічне до відповідного типу перекриття.

8. Залізобетонні балки покриття, ферми та арки

8.1. Загальні відомості

3/б балки покриття (кроквяні балки), ферми та арки використовуються в якості збірних несучих конструкцій покриттів прольотом 6…36 (до 80) м. Застосовуються, як правило, в будівлях з каркасною схемою при кроці колон 6 або 12 м.

Сприймають навантаження від покриття, снігу, власної ваги, підвісного обладнання, підвісних кранів та передають їх на опори. Крім того високі арки та ферми розраховують на дію вітрових навантажень, а великопрольотні конструкції (>36 м) – на зусилля, спричинені усадкою та повзучістю бетону.

Розраховуються на зусилля, які виникають в процесі експлуатації, виготовлення, транспортування та монтажу.

Конструктивні особливості:

Розтягнуті елементи (нижня частина балок, нижній пояс ферм, затяжки арок) армуються попередньо напруженою арматурою з високоміцної сталі: А500, А600, А800, (А100), К-7, Вр-ІІ. При цьому поздовжню попередньо напружену арматуру розміщують рівномірно в перерізі та охоплюють поперечною арматурою у вигляді замкнутих хомутів та коритоподібних сіток.

Крім того елементи армуються звичайною арматурою класів Вр-І, А240, А400, (А500) у вигляді зварних (рідше в’язаних) каркасів або сіток, яку часто приварюють до закладних деталей, що забезпечує надійне анкерування та запобігає утворенню тріщин під час передачі зусилля обтиснення на бетон.

Виготовляються з бетону кл. В25…В50.

Закріплюються до опор (колон) за допомогою анкерних болтів або зварюванням закладних деталей.

8.2. Балки покриття (кроквяні балки)

Використовуються при прольотах до 18 (24) м. Залежно від призначення, профілю покрівлі та прольоту можуть бути:

· односхилими (односкатні)

· двосхилими (двоскатні) (h = 1/10…1/15·L, ухил 1:12)

- суцільні (таврового або двотаврового перерізу)

- решітчасті (прямокутного перерізу)

· з паралельними поясами

Найбільш економічніші за витратами матеріалів двосхилі балки, бо вони найбільше відповідають обрису епюри згинальних моментів.

Для балок прольотом 6…9 м характерний тавровий переріз, для більших прольотів двотавровий.

Балки покриття розраховуються як балки на двох опорах, якщо по довжині балки число зосереджених навантажень (це, наприклад, точки опирання ребристих плит покриття) більше ніж 5, то їх замінюють еквівалентним рівномірно розподіленим навантаженням.

При розрахунках нормальних перерізів двосхилих балок покриття найбільш небезпечним є переріз на відстані 0,37·L від опори, де найбільш невигідна комбінація висоти балки та згинального моменту.

Рис. 8.1. Розрахункова схема (а) та поперечне армування

двосхилої двотаврової балки покриття

Рис. 8.2. Приклад загального армування двосхилої двотаврової балки покриття: 1 – хомути, 2 – попередньо напружена арматура,

3 - вертикальні стержні, 4 – опорний лист, С – сітки, К – каркаси

Економічно доцільні при прольотах L ≤ 30 м.

Як правило, витати матеріалів менші ніж для балок покриття, але трудозатрати при виготовлені більші. Витрати металу в з/б фермах майже вдвічі менша ніж у металевих, але трудомісткість і вартість набагато більша.

Ферми прольотом 18 і 24 м виконують суцільними, при більших прольотах – складеними з двох напівферм.

За способом виготовлення ферми бувають із закладною решіткою та суцільно забетоновані.

Типи ферм:

· сегментні розкісні

· арочні

- безроскісні

- з рідкою решіткою

· розкісні з паралельними поясами

· трикутні

· полігональні з ломаним нижнім поясом

Найбільш економічніші є сегментні та арочні ферми, бо вони найбільше відповідають обрису епюри згинальних моментів у однопролітній балці. Тому зусилля в поясах по довжині майже не змінюються, а зусилля в елементах решітки невеликі.

Всі навантаження на ферму, як правило, зводять до зосереджених у вузлах. Для арочних безрозкісних ферм можливе поза вузлове навантаження.

Розкісні ферми розраховують як стержньові системи з шарнірним з’єднанням усіх елементів у вузлах, нехтуючи незначним впливом жорсткості вузлів. Зусилля в елементах знаходять методом вирізання вузлів, за допомогою діаграми Максвелла-Кремони або ЕОМ. В елементах виникають лише осьові зусилля (розтяг, стиск).

Зусилля в елементах безроскісних ферм знаходять як для статично невизначених рам із замкнутим контуром, враховуючи жорсткість вузлів, за допомогою ЕОМ або вдаються до наближених розрахунків. В елементах виникають додаткові згинальні моменти, тому вони розраховуються на (позацентровий стиск або розтяг).

Нижній пояс фермпрацюєна розтяг(він виконується попередньо напруженим), верхній пояс –на стиск, елементи решіткиможуть бути якстиснутими, так ірозтягнутими.

Кожний елемент ферми розраховується відповідно до зусиль, які в ньому виникають (розтяг або стиск).

Вузли армують відповідно до розрахункових зусиль, які в них виникають, а також враховуючи зусилля від передачі попереднього обтиснення на бетон. Арматуру стояків та розкосів заводять у вузли на довжину анкерування.

Вут – розширена ділянка спряження елементів ферми призначена для зменшення концентрації місцевих напружень.

Рис. 8.3. Приклад армування сегментної розкісної ферми:

1 – поперечна арматура опорного вузла, 2 – контурні стержні,

3 - додаткова сітка, 4 – напружена арматура, 5 – сітка непрямого армування.

Арка – великопрольотна будівельна конструкція у вигляді вигнутого в бік навантаження криволінійного бруса, горизонтальне переміщення опор якого обмежене.

Арка переважно працює на стиск, що викликано наявністю розпору, який сприймається фундаментами, сусідніми спорудами або затяжкою.

Застосовуються при прольотах L ≥ 30 м.

Арки бувають високими і пологими; безшарнірними, дво- і тришарнірними.

Рис. 9.1.Типи залізобетонних арок: а) безшарнірна (розпір сприймається фундаментами); б) двошарнірна (розпір сприймається фундаментами);

в) двошарнірна із затяжкою; г) тришарнірна із затяжкою; д) двошарнірна (розпір сприймається сусідніми будовами); е) висока із затяжкою нижче підлоги.

При рівномірно розподіленому навантажені найбільш раціональна є арка з обрисом квадратної параболи, проте на практиці аркам надають колової форми.

Найбільш поширеною є полога двошарнірна арка із затяжкою (стріла підйому f = (1/6…1/8) ·L ) – рис. 9.1.в.

Арка має двотавровий переріз висотою h = (1/30…1/40) ·L та шириною b = (0,4…0,5) h.

Затяжка попередньо напружена прямокутного перерізу. Для зменшення її прогину через 5…6 м розміщують металеві або залізобетонні підвіски.

Арки можуть бути збірними або монолітними. Збірні арки виконуються з окремих блоків довжиною 5…6 м. З’єднання блоків виконується зварюванням випусків арматури з наступним замонолічуванням стиків дрібнозернистим бетоном.

Статичний розрахунок арки здійснюється в два етапи:

- визначається розпір з врахуванням деформацій елементів конструкцій, наприклад для пологої круглої арки з постійною висотою перерізу при рівномірному завантаженні:

Н = k·q·L² / 8·f, де (9.1)

k – коефіцієнт, що враховує вплив пружного обтиснення арки на розпір;

- у відповідності з розрахунковою схемою визначаються зусилля в перерізах арки M_0x, N_0x, Q_0x на відстані х:

M_0x = M_x – H_y, (9.2)

N_0x = H·cosφ + Q_x·sinφ, (9.3)

Q_0x = Q_x·cosφ – H·sinφ, (9.4)

де M_x, Q_x – зусилля для звичайної однопролітної балки.

Рис. 9.2. До статичного розрахунку арки

Рис. 9.3. Приклад армування збірної двошарнірної арки із затяжкою:

1 – напружена арматура, 2 – стик збірних елементів, 3 – закладні деталі,

С-1 – хомути, С-2 – сітки непрямого армування, К-і – каркаси з ненапруженою арматурою

9. Залізобетонні підпірні стінки

9.1. Класифікація підпірних стінок

Підпірні стіни – інженерні споруди, призначенні для утримання масиву ґрунту або інших сипучих матеріалів у проектному положенні.

Широко використовують при будівництві об’єктів на крутих схилах, зведені каналів, водоскидів і водоприймачів, гідровузлів, зерно- та картоплесховищ, складів тощо.

Класифікація:

· за видом матеріалу – кам’яні (з сухої бутової кладки або кам’яної кладки на розчині), бетонні та залізобетонні;

· за способом зведення – монолітні, збірні та збірно-монолітні;

· за конструктивним рішенням – гравітаційні, шпунтові, пальові.

Гравітаційні підпірні стіни протидіють тиску ґрунту за рахунок значної власної ваги та ваги ґрунту, що знаходиться в межах розмірів стінки.

Рис. 9.1. Види гравітаційних підпірних стін: а) масивна, б) кутова,

в) контрфорсна, г) чарункова; 1 – плита (лицьовий елемент), 2 – фундаментна плита, 3 – контрфорс (ребро)

Міцністьшпунтових та пальових підпірних стін забезпечується опором згину, а стійкість–здебільшого опором випиранню ґрунту основи.

9.2. Бічний тиск ґрунту на підпірні стінки.

Підпірна стіна, що утримує ґрунт, зазнає горизонтального тиску від масиву ґрунту, який прагне зсунутись, що називається бічним тиском ґрунту.

Якщо на поверхню ґрунту не діє тимчасове навантаження, то бічний тиск ґрунту на глибині Н дорівнює:

p_н = γ·Н·tg²(45⁰ – 0,5·φ). (9.1)

Рівнодіюча тиску:

F = 0,5·Н²·tg²(45⁰ – 0,5·φ), (9.2)

де γ – питома вага ґрунту,

φ – кут внутрішнього тертя ґрунту,

Н – висота підпірної стінки.

Якщо на поверхню ґрунту діє тимчасове навантаження величиною v кН/м³, то його зводять до еквівалентного шару ґрунту висотою h_red = v / γ (м), тоді

p_в = γ·h_red·tg²(45⁰ – 0,5·φ) (7.3)

p_н = γ·( h_red+Н)·tg²(45⁰ – 0,5·φ) (7.4)

Рівнодіюча тиску:

F = 0,5·Н·(Н + 2·h_red)·tg²(45⁰ – 0,5·φ) (7.5)

Рис. 9.3. Бічний тиск ґрунту за відсутності дії на поверхню ґрунту (а),

при дії тимчасового навантаження v (б)

9.3. Загальні відомості про підпірні стінки

Основні етапи розрахунку підпірних стінок:

1. Перевірка несучої здатності та деформацій основи (перевіряють тиск під підошвою по аналогії з позацентрово завантаженими фундаментами п. 7.3.2).

2. Перевірка стійкості проти перекидання відносно т. О (див. рис. 9.4):

М₁ / М₂ ≥ 1,5, (9.6)

де М₁ – момент, який утримує стінку (визначається з коефіцієнтом γ_fm = 0,9);

М₂ – момент, який викликає перекидання (γ_fm ≥ 1,0);

3. Перевіряють стійкість проти зсуву:

ΣG·μ / F ≥ 1,3, (9.7)

де ΣG – зусилля від усіх вертикальних навантажень (γ_fm = 0,9);

μ – коефіцієнт тертя бетону об ґрунт (0,25…0,60)

F – рівнодіюча бічного тиску ґрунту.

4. Конструктивний розрахунок елементів підпірної стіни (лицьової та фундаментної плити, контрфорсу, тощо).

Рис. 9.4. Розрахункова схема підпірної стінки

Для зведення залізобетонних підпірних стін застосовують важкий бетон класу не нижче В15, а робочу арматуру класу А240, А400, (А500). Армування здійснюють окремими стержнями, зварними сітками або каркасами.

9.4. Кутові підпірні стіни

Застосовуються при висоті Н ≤6,0 м, складаються з лицьової (вертикальної) та фундаментної плити, жорстко з’єднаних між собою.

Вертикальна плита сприймає бічний тиск ґрунту.

Рис. 9.6. Розрахунок та армування кутової підпірної стінки

9.5. Контрфорсні підпірні стінки

Застосовуються при висоті Н >6,0 м, складаються з лицьової (вертикальної) та фундаментної плити, а також ребер (контрфорсів).

Бічний тиск ґрунту сприймається вертикальною плитою, яка повністю або частково передає його на контрфорси, що закріплені у фундаментних плитах подібно до консольних балок.

Залежно від співвідношення сторін с / Н₁ вертикальна плита працює:

· лише в горизонтальному напрямку як нерозрізна багатопролітна балка (якщо с / Н₁ ≤ 0,5),

· як плита оперта по трьом сторонам (якщо 0,5 < с / Н₁ < 2,0),

· як консольна плита, якщо с / Н₁ ≥ 2,0 (не допускається).

Аналогічно залежно від співвідношення сторін працює і задня частина фундаментної плити. Передня частина фундаментної плити, як і у кутовій підпірній стінці, працює як консоль защемлена у фундаментній плиті, що сприймає реактивний тиск ґрунту.

Контрфорс (ребро) працює як консоль змінного перерізу защемлена у фундаментній плиті завантажена реакцією вертикальної плити. Відповідно до згинаючих моментів в ребрі встановлюють робочу арматуру (див. рис.). Крім того в ребрі встановлюють горизонтальні та вертикальні стержні, які розраховують на відрив ребра від вертикальної та фундаментної плит.

Рис. 9.7. Армування контрфорсної підпірної стінки:

1 – робоча арматура вертикальної стінки, 2 – робоча арматура ребра,

3 – робоча арматура фундаментної плити, 4 – вертикальні та горизонтальні стержні в ребрі

Зміст

6. Плоскі залізобетонні перекриття.. 3

6.1. Класифікація плоских перекриттів. 3

6.2. Балочні збірні перекриття. 4

6.2.1. Плити перекриття. 5

6.2.2. Ригелі 7

6.3. Монолітні ребристі (балочні) перекриття. 9

6.3.1. Монолітні ребристі перекриття з балочними плитами. 10

6.3.2. Монолітні ребристі перекриття з плитами опертими по контуру 13

6.4. Безбалочні перекриття. 15

6.3.3. Монолітне безбалочне перекриття. 15

6.3.4. Збірне безбалочне перекриття. 17

6.5. Особливості збірно-монолітних перекриттів. 18

7. Залізобетонні фундаменти.. 18

7.1. Класифікація фундаментів. 18

7.2. Окремі фундаменти.. 19

7.2.1. Розрахунок центрально навантажених окремих фундаментів 21

7.2.2. Розрахунок позацентрово навантажених окремих фундаментів 23

7.3. Стрічкові фундаменти.. 25

7.4. Суцільні фундаменти.. 27

8. Залізобетонні балки покриття, ферми та арки.. 28

8.1. Загальні відомості 28

8.2. Балки покриття (кроквяні балки) 29

8.3. Ферми.. 30

8.4. Арки.. 33

9. Залізобетонні підпірні стінки.. 35

9.1. Класифікація підпірних стінок. 35

9.2. Бічний тиск ґрунту на підпірні стінки. 36

9.3. Загальні відомості про підпірні стінки.. 36

9.4. Кутові підпірні стіни.. 37

9.5. Контрфорсні підпірні стінки.. 38

10.1. Загальні відомості, класифікація

В будівлях насосних станцій розміщують обладнання, трубопровідну арматуру, службові приміщення.

Конструктивна схема будівель залежить від їх призначення; типу та розмірів насосних агрегатів; кліматичних та гідрогеологічних умов, наявних будівельних матеріалів.

Типи будівель насосних станцій:

1. Будівліназемного типу (доцільно споруджувати при поверхневих джерелах з відносно невеликим коливанням їх рівня, насосне обладнання встановлюють на окремих фундаментах, які сприймають і передають на грунт динамічні навантаження)

• за конструктивною схемою: каркасні та безкаркасні;
• за наявністю кранового обладнання: без кранів, з мостовими або підвісними кранами

Рис. 10.1. Наземні насосні станції:

а)каркасного типу, б) безкаркасного типу;

1 – насосне обладнання, 2 – лінія всмоктуючого трубопроводу,

3 – лінія напірного трубопроводу

2. Будівлікамерноготипу (доцільно споруджувати при поверхневих джерелах та великих коливаннях їх рівня, що перевищує допустиму висоту всмоктування насосного обладнання, яке встановлюють на суцільній фундаментній плиті, як правило, нижче мінімального рівня джерела).

3. Блочнийтип будівель (доцільно споруджувати при поверхневих джерелах із будь-яким коливанням їх рівня, підземна частина виконується у вигляді масивної залізобетонної плити, в товщі якої виконані підвідні трубопроводи):

Рис. 10.2. Будівлі насосних станцій камерного (а) та блочного (б) типів:

1 – насосне обладнання, 2 – лінія всмоктуючого трубопроводу,

3 – лінія напірного трубопроводу,

4 – надземна частина (каркасного або безкаркасного типу)

4. Будівлі з високою підземною частиною.

Рис. 10.3. Будівлі насосних станцій шахтно-камерного(а) та шахтно-блочного (б) типів:

1 – насосне обладнання, 2 – лінія всмоктуючого трубопроводу,

3 – лінія напірного трубопроводу,

4 – надземна частина (каркасного або безкаркасного типу)

10.2. Основні положення розрахунку та конструювання

Габаритні розміри будівель та їх окремих елементів призначаються виходячи із умов забезпечення нормального функціонування споруди, параметрів технологічного та вантажопідйомного обладнання, необхідного розміщення технічних приміщень.

Надземну частину споруди проектують як звичайну промислову будівлю.

Прольоти надземної частини приймають від 6 до 24 м, крок колон 6 або 12 м.

Висоту приміщень приймають в приміщеннях

· безкранових та з підвісними кранами - 3…6 м,

· з мостовими кранами 8,4…18 м.

Підземну частину будівель насосних станцій камерного та блочного типів проектують як гідротехнічні споруди.

Бетон підземної частини призначають виходячи з необхідних характеристик міцності, водонепроникності, сульфато- та морозостійкості.

Підземні споруди камерного типу розраховують як прямокутний резервуар, шахтного типу – як вертикальну трубу круглого або прямокутного перерізу.

Всі інші конструкції (перекриття, стіни, фундаментну плиту, тощо) розраховують як звичайні наземні конструкції (див. попередні теми).

11. Залізобетонні труби, шлюзи-регулятори та лотоки

11.1. Загальні відомості про труби

Залізобетонні труби дуже поширені в гідромеліоративному та гідротехнічному будівництві, що пояснюється рядом техніко-економічних переваг (наприклад, строк служби з/б труб 80…100 років, а металевих ≤30 років).

Класифікація труб:

· за способом виготовлення: монолітні та збірні;

· за величиною умовного діаметру: малі (до 50 см), середні (60…120 см), великі (більше 140 см);

· за внутрішнім тиском: безнапірні (тиск ≤0,05 МПа), низьконапірні (0,1…0,4 МПа) та напірні (>0,4 МПа), при цьому напірні труби виготовляються круглого перерізу;

· за способом армування: із звичайною та попередньо напруженою арматурою (попередньо напруженими, як правило, виготовляють напірні труби);

· за призначенням: іригаційно-меліоративні та дренажні, водопропускні (прокладаються у насипах автомобільних доріг та залізничних колій), каналізаційні та водостічні;

· за способом укладки: відкриті, розміщені в тілі бетону, заглиблені нормальної міцності (глибина до 4 м), заглиблені підвищеної міцності;

· збірні труби за довжиною елемента можуть бути: короткими (довжина 1…2,5 м) та довгими (довжина 3…8 м);

· за формою поперечного перерізу: круглі (а), круглі з основою (б), прямокутні (в), еліптичні (г), складної форми

Рис. 11.1. Форми поперечного перерізу труб

Для виготовлення труб використовують бетон кл. В25…В40, морозостійкістю F100…F150, водонепроникністю W4…W12, в якості ненапруженої арматури використовують арматуру класів А240, А400, (А500), Вр-І; напруженої кільцевої (спіральної) – Вр-ІІ, напруженої поздовжньої – А500, А600, Вр-ІІ, К-7.

Від дії внутрішнього тиску води (напору) в трубах виникають розтягуючі зусилля, а від всіх інших навантажень (в тому числі тиску ґрунту) – стискуючі та згинаючі зусилля.

В загальному випадку на труби діють наступні навантаження:

- власна вага труби;

- вага рідини у трубі та внутрішній тиск рідини від робочого напору, враховуючи величину гідравлічного удару;

- вертикальний та горизонтальний тиск ґрунту;

- тимчасове навантаження на поверхню ґрунту ( автомобілі, вага будівель, обладнання, тощо) ;

- зовнішніх тиск ґрунтових вод;

- особливі навантаження і впливи (осідання ґрунту, сейсмічні впливи, тощо).

Труби розраховують в стадії експлуатації, будівництва (ремонту), а також випробування (заповнених рідиною з максимальним тиском, але не засипаних).

Збірні труби, крім того, розраховують в стадії виготовлення, транспортування та монтажу.

Стикові з’єднання трубвиконують таким чином, щоб вони були герметичними та могли сприйняти зміщення труб в наслідок нерівномірного осідання та температурних деформацій.

Рис. 11.2. Форми стикових з’єднань збірних труб: а) розтрубне (для круглих тру; б) фальцеве; в) за допомогою насувних муфт:

1 – кінці труб, 2 – кільце ущільнення, 3 – мастика, 4 – насувна муфта

Крім того труби можуть жорстко з’єднуватись зварюванням випусків арматури з наступним замоноліченням стиків.

Круглі труби є найбільш зручніші з точки зору гідравлічної роботи, а також при виготовлені і монтажі, тому є найбільш поширеними.

Попередньо напруженими виготовляють напірні труби. Попереднє напруження кільцевої арматури створюється декількома способами:

· навиванням арматури на попередньо відформований залізобетонний сердечник з наступним її захистом цементно-піщаним розчином,

· навиванням арматури на стальний циліндр з наступним її захистом дрібнозернистим бетоном,

· віброгідропресуванням.

В разі потреби поздовжню арматури також виконують попередньо напруженою (особливо при першому способі попереднього напруження).

При розрахунку труб в поперечному напрямку розглядають ділянку труби шириною b = 1 м.

Зовнішні навантаження та силові впливи, за винятком внутрішнього тиску води, замінюють двома протилежно направленими еквівалентними силами (див. рис. 11.4.а):

Р_ес = Σβ_і·Q_i, (11.1)

де β_і = 0,25…0,75 – коефіцієнт приведення,

Q_i – окремі розрахункові навантаження.

Рис. 11.3. Дійсна розрахункова схема круглої труби

Рис. 11.4. Еквівалентна розрахункова схема круглої труби на дію зовнішніх навантажень (за винятком внутрішнього тиску води) – а та епюри внутрішніх зусиль – б

Еквівалентне навантаження в поздовжніх перерізах труби викликає згинаючі моменти та кільцеву стискаючу силу:

М₁ = М₃ = 0,318 · Р_ес · r₀ · b, (11.2)

М₂ = М₄ = –0,128 · Р_ес · r₀ · b, (11.3)

N_max = –0,5 · Р_ес · b, (11.4)

з врахуванням перерозподілу зусиль (утворення пластичних шарнірів) згинальні моменти рівні:

М₁ = М₃ = –М₂ = –М₄ = 0,25 · Р_ес · r₀ · b. (11.5)

Внутрішній тиск рідини створює в стінках труби центральний розтяг:

N_t = p_w · r · b. (11.6)

Товщину стінок труб приймають t ≈ 0,1·d.

Кільцеву арматуривизначають наступним чином:

1. Перерізи 1 та 3 розраховують як згинальний елемент прямокутного перерізу розмірами b x t з одиничною арматурою на дію моменту М₁ = М₃.

2. Перерізи 2 та 4 розраховують як позацентрово стиснутий елемент прямокутного перерізу розмірами b x t з відомою площею стиснутої арматури на дію згинаючого моменту М₂ = М₄ та стискуючої сили N_max.

Поздовжню арматурувизначають при розрахунку труби в поздовжньому напрямку як балки кільцевого перерізу на зусилля, що виникають в процесі виготовлення, транспортування, монтажу та експлуатації (наприклад, просідання основи).

Армування труб виконують трьома способами:

· одиничними круговими каркасами (t ≤ 10 см) – рис. 11.5.а,

· подвійним армуванням (t > 10 см) – рис. 11.5.б,

· одиночним еліптичним каркасом – рис. 11.5.в.

Рис. 11.5. Схеми армування круглих труб

У трубах великих діаметрів з подвійним армуванням внутрішні та зовнішні каркаси зв’язують хомутами, які ставляться згідно розрахунку, щоб не відбулося відриву бетону внаслідок вирівнювання розтягнутої арматури.

11.3. Розрахунок та конструювання труб прямокутного перерізу

Прямокутні труби можуть бути одно-, дво- та багатоконтурними.

Збірні прямокутні труби бувають двох видів: секційними, тобто ті що розділяються на збірні елементи лише по довжині (типовими є перерізи 150х200, 200х200, 250х200 см) та блочними (рис. 11.6).

Рис. 11.6. Збірні блочні труби прямокутного перерізу:

а) одноконтурні; б) двоконтурні:

1 – Г-подібний блок, 2 – плита покриття, 3 – бетон замонолічення,

4 – Т-подібний блок, 5 – випуски арматури стінок.

Монолітними, в основному, виконують труби великих розмірів та багатоконтурні труби.

Товщину стінок приймають не менше 20 см. Для зменшення місцевих напружень у вузлах з’єднань влаштовують потовщення або вути.

При розрахунку труб в поперечному напрямку розглядають ділянку труби шириною b = 1 м.

В підземних трубах всі вертикальні навантаження врівноважуються реактивним тиском ґрунту, який наближено приймають рівномірно розподіленим по підошві днища.

Прямокутні труби – це замкнуті рами, у яких плити та стінки жорстко з’єднанні між собою. У збірних блочних трубах з’єднання плити покриття зі стінкою – шарнірне.

Зусилля у рамах визначаються згідно загальних правил будівельної механіки (рис. 11.8).

Рис. 11.7. Розрахункова схема труби прямокутного перерізу:

Рис. 11.8. Епюри зусиль у трубах прямокутного перерізу:

а) з’єднання плити покриття зі стінкою – жорстке; б) –``– шарнірне.

Рис. 11.9. Приклад армування труби прямокутного перерізу:

1 – плоскі зварні сітки, 2 – кутові сітки

Читайте також:

1. Автоматичний розрахунок суми проведення.
2. Аеродинамічний розрахунок
3. Аеродинамічний розрахунок ротора вітроустановки
4. Аналітичний розрахунок завантаження горловин
5. Аналітичний розрахунок сумарного завантаження типових перетинань
6. Види норм праці, їх розрахунок
7. Вплив характеру кола на криву струму при несинусоїдній напрузі /розрахунок найпростіших кіл
8. Гідравлічний розрахунок
9. Гідравлічний розрахунок малих мостів
10. Гідравлічний розрахунок сифонів
11. Графічний розрахунок режиму роботи ПСН
12. Графоаналітичний розрахунок витрат тепла і повітря на сушіння.

Переглядів: 2285