9 Деталь проекта

Труба на прочность рассчитывается по поперечному и продольному сечениям. При расчете трубы в продольном направлении элемент звена принимается как балка, работающая на упругом основании.

Рисунок 9.1 – Нагрузки, действующие на трубу.

1 – эпюра давления колеса автомобиля; 2 – временное распределение нагрузки на поверхности грунта; 3 – вертикальное давление грунта; 4 – давление от воды; 5 – сосредоточенная реакция; 6 – опорная реакция; 7 – масса трубы; 8 – боковое давление. [8].

9.1. Расчет на определение контактных напряжений

; (9.2.1)

где α – коэффициент, характеризующий свойства материала, расположенного в зоне эпюры распределения контактных напряжений. принимаем равным 1,5.

D – Диаметр колеса. В соответствии с расчетами дорожной одежды принимаем равным 35 мм.

;

9.2. Расчет на определение вертикального давления грунта

(9.2.1)

где К – коэффициент вертикального давления на трубопровод в насыпи;

γ – объёмная масса грунта;

Н– высота засыпки; H=1,82.

МПа (9.2.2)

9.3 Расчет на определение горизонтального давления грунта

, (9.3.1)

где φ – угол внутреннего трения откосных грунтов;

R – внешний радиус трубы;

R = Rвнутр + hcт = 0,745 м;

=0,28 ;

МПа

МПа , (9.3.2)

9.4 Давление от массы воды, наполняющей трубу

МПа.

Общая нагрузка на трубу находится по формуле

Р_общ = 0,0407+0,078+0,0038+0,007+0,0067=136 кПа (9.3.2)

9.5 Расчет изгибающих моментов

Определяем изгибающие моменты для звена трубы (L = 3 м). Звено можно рассматривать как балку на упругом основании. Тогда изгибающий момент вычисляется по формуле:

(9.5.1)

где К_у – коэффициент, учитывающий условия работы конструкции ;

(К_у = 0,25);

Rcр – средний радиус звена.

Средний радиус звена определяется по следующей формуле:

. (9.5.2)

Тогда изгибающий момент будет равен:

.

, (9.5.3)

кН.

9.6 Расчет трубы на прочность

Находим требуемую площадь арматуры на один погонный метр звена.

, (9.6.1)

где z – плечо внутренней пары сил

R_А – нормативное сопротивление сжатия арматуры класса А-3,

R_А = 340 кПа, d_арм = 8 мм.

Плечо внутренней пары сил находим по формуле

. (9.62)

Тогда можем определить

.

Находим площадь одного прутка F1

(9.63)

где d_s – диаметр сжатой арматуры (d_s = 8 мм).

Находим количество прутков n.

. (9.6.4)

Принимаем 3 прутка.

Находим фактическую площадь Fs

. (9.6.5)

Определяем высоту сжатой зоны бетона χ

, (9.6.6)

где R_b – класс бетона;

b – ширина сечения.

Находим полезную высоту сечения h₀.

, (9.6.7)

где а_з – защитный слой бетона;

d_n – диаметр продольной арматуры;

ds – диаметр спиральной арматуры.

Конструкция рассчитывается по предельному состоянию, поэтому находим значение предельного момента M_пр.

. (9.6.10)

Предельное состояние по прочности обеспечено, т.к. М_пр=60 кН м > 36,5 кН м следовательно, условие выполняется.