- •Курсовая работа на тему «Расчет бетонной обделки гидротехнического туннеля»
- •4.1. Внутренние усилия в обделке
- •Внутренние усилия в обделке от веса воды, заполняющей туннель
- •4.2 Внутренние усилия в обделке туннеля в период эксплуатации
- •4.3 Оценка толщины обделки туннеля из условия ее трещиностойкости
- •4.4 Подбор кольцевой арматуры
- •4.5 Проверка прочности наклонных сечений обделки на поперечную силу
- •4.6 Расчет железобетонной обделки по образованию трещин
- •4.7 Проверка возможности отрыва защитного слоя бетона и внутренней кольцевой арматуры
- •4.8 Расчет бетонной обделки туннеля
- •Список используемой литературы:
4.3 Оценка толщины обделки туннеля из условия ее трещиностойкости
Анализ внутренних усилий по кольцу обделки (табл. 6) показывает, что все ее сечения внецентренно-растянуты. Наиболее опасным является сечение в шелыге
(θ = 0), где действуют наибольший изгибающий момент Мn = 11.61 кН*м и растягивающая сила Nл =119.39кН.
Оценку толщины обделки производим по условию (4.54), где геометрические характеристики приведенного сечения приближенно принимаем Wred=1.08bhk2/6; Ared=1.1bhk.Расчетное сопротивление бетона на растяжение по приложению 3 Rbt,ser = 0.105 кН/см2. Коэффициент сочетания нагрузок для туннелей I класса в период эксплуатации γlc =1,0. Коэффициент условия работы для железобетонных обделок при Ко = 3.6 кН/см3 γc =1,3. Коэффициент γl= 1 при однорядном армировании сечения. Для вычисления коэффициента задаемся коэффициентом армирования сечения µ = 0,003, диаметром арматуры d = 20 мм, находим
Тогда
Коэффициент , где С = 6,1 по приложению 7,
a = a1+d/2 - расстояние от растянутой грани до центра тяжести арматуры. При этом защитный слой бетона при hk= 0,3...0,5м и неагрессивной воде-среде принимаем
a ≥ 40мм, a1≥d.
С учетом этого, a = 40 + 20 : 2 = 50 мм. Высоту растянутой зоны приближенно оценим, предположив, что напряжения в сечении распределены по линейному закону. Найдем их значения на внутренней и наружной гранях обделки
Таблица 8
угол |
кН/м2 |
кН/м2 |
МПа |
МПа |
0 |
674.59 |
-131.91 |
0.6746 |
-0.132 |
пи/4 |
36.79 |
753.11 |
0.0368 |
0.7531 |
пи/2 |
703.22 |
388.64 |
0.7032 |
0.3886 |
3/4пи |
583.72 |
639.97 |
0.5837 |
0.6399 |
пи |
689.06 |
586.98 |
0.6891 |
-0.5869 |
Следовательно, сечение по всей толщине обделки растянуто, то есть ht = hk = 40 см.
Подставив в (4.54) значения коэффициентов и внутренних усилий Мn и Nn получим уравнение
1339,065 hk2 - 546,28hk - 82,7=0,
решая которое определим минимальную толщину обделки туннеля
hk =
Для дальнейших расчетов следует принимаем толщину обделки hk = 55 см.
Однако обделку можно принять нетрещиностойкой, тогда необходимо проверить ее на минимальную величину раскрытия трещин. Допустимая величина раскрытия трещин acr=0,1мм (для сооружений 1 класса)
0,0016мм < 0,1мм – условие выполняется
Следовательно толщину обделки оставляем 40см
4.4 Подбор кольцевой арматуры
Подбор кольцевой арматуры производим /10/ в опасном сечении. При θ= 0, где
М = 12.79 кН*м,N = 133.41 кН, расчетные характеристики бетона и арматуры см. табл.2 и 3. Рабочая высота сечения –h0= 40 - 5 = 35 см. Принимаемa’=а= 5 см. Устанавливаем случай внецентренного растяжения:
eо = М :N = 12.79*100:133.41 = 9.58 м < 0,5hk-a=15см,
следовательно имеем случай малых эксцентриситетов, расчет ведем по формулам (4.43)
е = hk/2 - a - eо = 5.42; e’ = hk/2-a’+eo = 24.58
Здесь γn - коэффициент надежности по назначению, принимаемый для I класса туннелей γn =1,25.
Проверяем полученные площади арматуры по минимальной площади
As<As,min, As’<As,min Поэтому принимаюAs= As’=5,25
Проверяем площадь арматуры A’s = 5,25 см2 по другим сечениям. Результаты сведены в табл. 8.1.
Таблица 8.1
Угол (θ) |
е |
е' |
As |
As’ |
0 |
5,42 |
24,58 |
2,96 |
0,65 |
π/4 |
20,93 |
9,07 |
1,59 |
3,66 |
π /2 |
13,12 |
16,88 |
4,1 |
3,19 |
3/4π |
15,4 |
14,6 |
3,99 |
4,21 |
π |
14,38 |
15,62 |
4,46 |
4,11 |
Принимаем для подбора арматуры у наружной грани обделки площадь Аs = 5,25 см2. По приложению 9 находим что арматура класса А-III прокатывается, начиная с диаметра 10 мм. Учитывая, что при hk < 150 мм, шаг рабочей арматуры S ≤ 200 мм, а при hk > 400 мм S> 150 мм, шаг S < 1,5 hk - 600 мм. Но приложению 10 принимаем кольцевую арматуру у наружной грани обделки Ø12 А-III, S =250 мм As = 5,65см2. Распределительную арматуру принимаем по площади Asr≥0.15As=0,15*5,65 = 0,85см2 при шаге Sr ≤ 500 мм: Ø 8 А-I, Sr=500мм,
Asr =1,01 см2.
Для внутренней грани обделки подбор арматуры производим аналогично по площади As= 5,25 см2. Для рабочей кольцевой арматуры принимаем Ø12 А-III, S = 200 мм,As = 5,65 см2. Для распределительной по площади Asr ≥ 0,15*5,65 = 0,85 см2 принимаем Ø8 А-III, S= 500 мм, Asr = 1,01 см2. Толщина защитного слоя:
для рабочей арматуры а, = a-d/2= 50-12/2 = 44 мм;
для распределительной арматуры: a1r=a-d/2-dr=50-12/2-8=36мм > 30 мм.
На чертеже показана схема армирования обделки туннеля.