Xreferat.com » Рефераты по строительству » Розрахунок монолітного залізобетонного акведука

Розрахунок монолітного залізобетонного акведука

Міністерство освіти і науки України

Кафедра інженерних конструкцій


Курсовий проект

на тему:

«Розрахунок монолітного залізобетонного акведука»


Рівне 2004

Зміст


1. Визначення основних розмірів конструкцій

1.1 Лотік

1.2 Прольоти другорядних балок і виліт консолей

1.3 Поперечні перерізи основних несучих елементів

2. Розрахунок і конструювання лотока

2.1 Визначення навантажень на лотік

2.2 Визначення зусиль у перерізах лотока

2.3 Розрахунок міцності нормальних перерізів лотока

2.4 Розрахунок міцності похилих перерізів плити лотока

2.5 Розрахунок плити лотока на розкриття тріщин

2.6 Конструювання лотока

3. Розрахунок і конструювання другорядної балки

3.1 Визначення навантажень на балку

3.2 Визначення зусиль у перерізах другорядної балки

3.3 Розрахунок міцності нормальних перерізів другорядної балки

3.4 Розрахунок міцності похилих перерізів другорядної балки

3.5 Конструювання балки. Побудова епюри матеріалів

4. Розрахунок рами акведука

4.1 Статичний розрахунок рами

4.2 Розрахунок ригеля рами

4.2.1 Розрахунок міцності нормальних перерізів ригеля

4.2.2 Розрахунок міцності похилих перерізів ригеля

4.2.3 Розрахунок на відрив

4.3 Розрахунок і конструювання колони

5. Розрахунок фундаменту

5.1 Визначення розмірів підошви фундаменту

5.2 Визначення необхідної висоти фундаменту

5.3 Призначення розмірів уступів фундаменту

5.4 Розрахунок робочої арматури фундаменту

Література

1. Визначення основних розмірів конструкцій


1.1 Лоток


Товщину дна і стінок лотока визначаємо за більшим з двох значень, приймаючи її кратною 10 мм:


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука;


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука.


Приймаємо Розрахунок монолітного залізобетонного акведука.


Висоту стінок призначаємо на 20 см вище рівня води


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука


У місцях з’єднання дна та стінок лотока влаштовуємо скоси (вути) висотою 10 см під кутом 450.


1.2 Прольоти другорядних балок і виліт консолей


Загальну довжину моста – водоводу L визначаємо за формулою

Розрахунок монолітного залізобетонного акведука,

де Розрахунок монолітного залізобетонного акведука– проліт другорядних балок, який приймають в межах (5... 8) м;

Розрахунок монолітного залізобетонного акведука– довжина консолей;

Розрахунок монолітного залізобетонного акведука– кількість прольотів другорядних балок;

Розрахунок монолітного залізобетонного акведука, приймаємо значення с=0,4.

Визначаємо значення прольоту другорядних балок


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука.


Виліт консолі


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука.


Приймаємо lb = 6,2 м, lc = 2,5 м.


1.3 Поперечні перерізи основних несучих елементів


Задаємо висоту другорядних балок


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука;


висоту ригелів


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука


Ширину другорядних балок Розрахунок монолітного залізобетонного акведука і ригелів Розрахунок монолітного залізобетонного акведука вибираємо у межах:


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука;


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука.

Приймаємо Розрахунок монолітного залізобетонного акведука,Розрахунок монолітного залізобетонного акведука; Розрахунок монолітного залізобетонного акведука.

Розміри поперечного перерізу стояка рами призначаємо


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука;


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука,


де Н – висота колони, яку приймають рівною віддалі від осі ригеля до верху фундаменту,


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука.


Висоту фундаменту приймаємо hf = 80 cм.

Поздовжній та поперечний розрізи акведука за прийнятими даними поданий на рис. 1.1.

2. Розрахунок і конструювання лотока


2.1 Визначення навантажень на лотік


Розрахункова схема лотока у поперечному напрямку – нерозрізна плита балочного типу, опорами якої є другорядні балки, завантажена власною вагою та тиском води, з розрахунковим прольотом, рівним відстані між внутрішніми гранями другорядних балок.

Для зручності розрахунку стінки лотока умовно розміщуємо у горизонтальному положенні (рис. 2.1).

Розрахункові навантаження на 1 погонний метр плити шириною 1 м визначаємо за формулами:

навантаження від тиску води


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука;


навантаження від маси дна лотока


gm = g · (ρb · hs · γ fb+ ρsc · hsc · γfc) = 10 · (2500 · 0,18 · 1,05 + 1800 · 0,02 ·1,2) = 5157 Н/м = 5,16 кН/м,


де ρw = 1000 кг/м3; ρb = 2500 кг/м3; ρsc = 1800 кг/м3 – густина, відповідно води, залізобетону, торкрет-штукатурки;

γfw = 1,0; γfb = 1,05; γfc = 1,2 – коефіцієнти надійності за навантаженням відповідно для води, залізобетону і торкрет-штукатурки;

g – прискорення земного тяжіння (g = 10 м/с2).

Повне розрахункове навантаження

q = gm + gw = 17+5,16 = 22,16 кН/м.

2.2 Визначення зусиль у перерізах лотока


Розрахункова схема лотока, з точки зору статики – два рази статично невизначена балка. У поперечному напрямку являє собою плиту, опорами для якої служать другорядні балки.


Розрахунок монолітного залізобетонного акведукаРозрахунок монолітного залізобетонного акведука


lsc= hw=1,7 м; lef = ls – bb=2,6 – 0,18=2,42 м.


Для зручності розрахунків розрахункову схему (рис. 2.1) розділимо на дві: завантаження тільки на консолях (рис.2.2,б) і завантаження у прольоті (рис.2.2,г).

Значення згинаючих моментів у опорних перерізах лотока визначимо, використовуючи табличні коефіцієнти (додатки 1,2 [2]), тоді зручно дію навантажень на консолі замінити моментом Мс, який прикладений на крайніх опорах


Mc =gw · hw2 / 6=17 ·1,72 /6=8,19 кН·м.


Опорні моменти :

за першою схемою завантаження

М11 = М31 = к1 · Мс = (–1) · 8,19 = – 8,19 кН·м;


М21 = к2 · Мс = 0,5 · 8,19 = 4,095 кН·м;


за другою схемою завантаження


М12 = М32 = 0; М22 = α2 · q · lef 2 = – 0,125 · 22,16 · 2,422 = – 16,22 кН·м;


Значення опорних моментів (Мsup) за розрахунковою схемою (рис. 3.2, а) отримаємо методом алгебраїчного складування:


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука; Розрахунок монолітного залізобетонного акведука.


Значення максимальних прольотних моментів визначимо, вирізаючи кожний проліт і прикладаючи навантаження у ньому та опорні моменти.

Проліт 1-2

Розрахунок монолітного залізобетонного акведука


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука;


R2 = (q · lef) – R1 = (22,16 · 2,42) – 25,19 = 28,44 кН.


Відстань від лівої опори до нульової точки епюри поперечних сил

Розрахунок монолітного залізобетонного акведука.


Максимальний пролітний момент


M1 – 2 = R1 · x1 – Розрахунок монолітного залізобетонного акведука – M1 = 25,19 · 1,137 – Розрахунок монолітного залізобетонного акведука – 8,19 = 6,13 кН·м.


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука

Розрахунок монолітного залізобетонного акведука


2.3 Розрахунок міцності нормальних перерізів лотока


Розрахунками міцності лотока за нормальними перерізами визначаємо площу поперечного перерізу арматури в прольотах і на опорах, як для згинальних елементів прямокутного перерізу шириною bs = 100 см і висотою

hs = 17 см.


Розрахунок монолітного залізобетонного акведукаРис.2.3. Розрахункові перерізи плити лотока а) в прольоті; б) на опорі


За розрахунковий переріз приймаємо прямокутний з розмірами


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука,


де h0 = hs – a = 17 – 4 = 13 см; а – товщина захисного шару бетону (для плити лотока приймаємо Розрахунок монолітного залізобетонного акведука);

Матеріали лотока:

– бетон класу В20 – Rb =11,5 МПа; Rbt = 0,9 МПа; Es = 3,0 · 10 4 МПа;

– арматура класу А-ІІI – Rs =355 МПа; Es = 2 ·105 МПа (табл. 7.3; 7.5; 7.9 і 7.11 [5]).

Значення коефіцієнтів :

γlc = 1,0 - коефіцієнт сполучення навантажень;

γn = 1,15 - коефіцієнт надійності за призначенням споруд;

γb3 = 1,1 - коефіцієнт умов роботи бетону [6];

γs2 = 1,1 - коефіцієнт умов роботи арматури [6].

Визначимо потрібну площу перерізу арматури на опорах і в прольотах за відповідними згинаючими моментами.

Опора 1. М1 = 8,19 кН·м = 819 кН·см.


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука.


За табл. додатку 5 [2] за α0 = 0,044 знаходимо значення коефіцієнтів η=0,978; ξ = 0,045. Для бетону класу В20 і арматури класу А-ІІІ граничне значення відносної висоти стиснутої зони бетону ξR = 0,6 (додаток 8 [2]).

Так як ξ = 0,045 < ξR = 0,6, стиснута арматура за розрахунком не потрібна.

Потрібна площа перерізу розтягнутої арматури


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука.


Приймаємо 5 Ж 7 А-ІІІ, (As = 1,92 см2, додаток 6 [2], табл. 5.41[5]).

Процент армування


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука,


що більше мінімального проценту армування для згинальних елементів Розрахунок монолітного залізобетонного акведука (табл. 7.28 [5]).

Для інших перерізів арматура підібрана аналогічно і прийнята:

на опорі 2, 6Ж 8 А-ІІІ (А = 3,02 см2);

в прольотах 1 – 2, 2 – 3, 5Ж 6 А-ІІІ (А = 1,42 см2).

2.4 Розрахунок міцності похилих перерізів плити лотока


Розрахунок на міцність похилих перерізів плити можна не виконувати за дотримання умови


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука,


де Q = 28,44 кН – максимальна поперечна сила у плиті лотока Розрахунок монолітного залізобетонного акведука;

Qb – поперечне зусилля, яке сприймає бетон стиснутої зони в похилому перерізі і визначене за формулою


Qb = φ2 · Rbt · bs ·ho · tgβ,


де φ2 = 0,5 + 2μ · Rs / Rb = 0,5 + 2 · 0,0023 · 355 / 11,5 = 0,642;


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука, (As = 3,02 см2 на опорі 2);


Приймемо tgβ = 0,5.


Qb = 0,642 · 0,9 · 100 · 13 · 0,5 · 100 = 75114 H = 37,56 кH.


1,0 · 1,15 · 28,44 кН = 32,71 кН < 1,1 · 37,56 = 41,31 кН.


Умова виконується. Міцність похилих перерізів забезпечена.

2.5 Конструювання лотока


Армування стін і дна лотока здійснюємо зварними сітками. Стіни з внутрішнього боку армують відповідно до виконаних розрахунків на міцність і тріщиностійкість за дії згинаючих моментів, а із зовнішнього боку – за конструктивними вимогами дотримання мінімального проценту армування, тобто Аs = 0,0005 · b · ho.

У плиті днища лотока прольотну і надопорну арматуру влаштовуємо згідно розрахунків. Крайні прольоти армуємо подвійною арматурою, тому що в цих місцях крім згинаючих моментів виникають розтягуючі зусилля від дії води на стінки лотока. Розподільчу арматуру призначаємо конструктивно із сталі класу Вр-І з кроком 250...300 мм (кратно 50 мм).

3. Розрахунок і конструювання другорядної балки


3.1 Визначення навантажень на балку


Розрахунку підлягає одна із середніх балок, як найбільш навантажена. Розрахункова схема другорядної балки акведука являє собою багатопролітну нерозрізну балку з двома консолями, опорами для якої є ригелі поперечних рам, завантажену рівномірним навантаженням від власної ваги, ваги плити лотока та води (рис. 3.1).

Розрахункові прольоти і консолі балки


lefb = lb – lmb = 6,2 – 0,2 = 6,0 м; lscb = ls – 0,5bmb = 2,5 – 0,5 · 0,2 =2,4 м.


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука

Рис. 3.1. Розрахункова схема другорядної балки


Повне навантаження qb на 1 м довжини середньої другорядної балки обчислюємо за формулою


qb = ls · q + g · ρb· bb · h1 · γfb,


де q – повне навантаження на дно лотока;

bb – ширина другорядної балки;

ls – відстань між осями другорядних балок;

h1 – висота балки, яку для акведука із монолітного залізобетону приймають

h1 = hb – hs = 35 –17 = 18 см,

qb = 2,6 · 22,16 + 10 · 2,5 · 0,18 · 0,18 · 1,05 = 58,47 кН/м.


3.2 Визначення зусиль у перерізах другорядної балки


Значення згинаючих моментів та поперечних сил в балках визначаємо з використанням табличних коефіцієнтів, які наведені в додатках 1 і 2 [2].

Користуючись наведеними табличними коефіцієнтами, необхідно дію навантажень на консолі замінити відповідними консольними моментами, рівними


Mc = 0,5 · qb · lscb 2.


Опорні моменти у перерізах другорядної балки визначаємо від дії консольного моменту і рівномірно розподіленого навантаження.

Опорні моменти за першою схемою завантаження (рис. 3.2, б):


М11 = М61 = 0,5 · qb ·k1· lscb2 = 0,5 · 58,47 · (– 1) · 2,42 = -168,39 кН·м;

М21= М51 = 0,5 ·qb ·k2 ·lscb2 = 0,5 · 58,47 · 0,263 · 2,42 = 44,29 кН·м;

М31= М41 = 0,5 ·qb ·k3 ·lscb2 = 0,5 · 58,47 · (-0,051) · 2,42 = - 8,59 кН·м.


Моменти за другою схемою завантаження (рис. 3.2, г):


М12 = М62 = 0;

М22 = М52 = α2 · qb · lefb2 = (-0,105) · 58,47 · 6,02 = -221,02 кН·м;

М32 = М42 = α3 · qb · lefb2 = (-0,08) · 58,47 · 6,02 = -168,39 кН·м.


Опорні моменти за повного навантаження отримуємо шляхом алгебраїчного сумування опорних моментів за двома схемами.

Для визначення прольотних моментів розглядаємо рівновагу однопролітних балочок, завантажених прольотним навантаженням і опорними моментами.

Розрахунок монолітного залізобетонного акведукаПерший проліт


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука


Розрахунок монолітного залізобетонного акведукакН.


Відстань від лівої опори до нульової точки епюри поперечних сил


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука


Максимальний пролітний момент


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука


Для більш точної побудови епюри обчислюємо значення моментів через 0,2l від внутрішньої грані лівого ригеля

х01 =0,2·lef,b=0,2Ч 6,0=1,2 м; M01=174,02Ч 1,2-58,47Ч 1,22/2-168,39=-1,66кHЧм;


x02 =0,4·lef,b=0,4· 6,0=2,4 м; M02=174,02Ч 2,4-58,47Ч 2,42/2-168,39= 80,86кHЧм;


x03 =0,6·lef,b=0,6· 6,0=3,6 м; M03=174,02Ч 3,6-58,47Ч 3,62/2-168,39= 79,20кHЧм;


x04 =0,8·lef,b=0,8· 6,0=4,8 м; M04=174,02Ч 4,8-58,47Ч 4,82/2-168,39= -6,67кHЧм.


Другий проліт (обчислення аналогічні)


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука= 175,37 кН; R3 = 175,45 кН; x2 = 2,999 м; M2-3 = 86,26 кН·м;


х01 =0,2·lef,b=0,2Ч 6,0=1,2 м; M01= -8,39кHЧм;

x02 =0,4·lef,b=0,4· 6,0=2,4 м; M02= 75,76кHЧм;

x03 =0,6·lef,b=0,6· 6,0=3,6 м; M03= 75,71кHЧм;

x04 =0,8·lef,b=0,8· 6,0=4,8 м; M04= -8,54кHЧм.


Третій проліт (обчислення аналогічні)


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука= R4 = 175,41 кН; x2 = 3,0 м; M2-3 = 86,14 кН·м;


х01 =0,2·lef,b=0,2Ч 6,0=1,2 м; M01= -8,59кHЧм;

x02 =0,4·lef,b=0,4· 6,0=2,4 м; M02= 75,61кHЧм;

x03 =0,6·lef,b=0,6· 6,0=3,6 м; M03= 75,61кHЧм;

x04 =0,8·lef,b=0,8· 6,0=4,8 м; M04= -8,59кHЧм.


3.3 Розрахунок міцності нормальних перерізів другорядної балки


Визначаємо мінімально допустиму висоту другорядної балки за найбільшим згинаючим моментом (опорним). Значення граничної відносної висоти стиснутої зони ξR = 0,6 визначили за додатком 8 [2]. Йому відповідає значення αR = 0,42. Тоді


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука.


Повна мінімальна висота перерізу балки


hbmin = h0min + tb + 0,5 · d = 37,94 + 3 + 0,5 · 2 = 41,94 см.


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука
Рис 3.2. Розрахункова схема і епюри зусиль другорядної балки


Приймаємо розміри перерізу балки 45х18 см.

Розміри поперечного перерізу балки повинні задовільняти умову, що забезпечує необхідну міцність стиснутої зони бетону в похилих перерізах


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука

Розрахунок монолітного залізобетонного акведука кН.

Отже умова виконується, міцність забезпечена.

Робоча висота опорних перерізів визначається з урахуванням розміщення робочої арматури другорядної балки в два ряди по висоті перерізу


h0 = hb – tb – d – Розрахунок монолітного залізобетонного акведука = 45 – 3 – 2 – Розрахунок монолітного залізобетонного акведука = 38,5 см.


Матеріали для другорядної балки:

бетон класу В30 – Rb = 17,0 МПа; Rbt =1,20 МПа; Eb = 3,5 · 104 МПа (табл. 7.3 і 7.5 [5]);

Розрахунок монолітного залізобетонного акведукаробоча арматура класу А-ІІ – Rs= 280 МПа; Es=2,1·105 МПа (табл. 7.8 і 7.11 [5]).


Рис. 3.3. Розрахункові перерізи балки:


а) на опорі; б) в прольоті.

Виконуємо розрахунок опорних перерізів.

Опора 1, М1 = 168,39 кН·м = 16839 кН·см.

Розрахунок монолітного залізобетонного акведука α0 =0,388 < αR = 0,42.


Значенню α0 =0,388 відповідає η = 0,737 x=0,527 (додаток 5 [2], табл. 7.17[5]).

Потрібна площа перерізу арматури


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука.


Приймаємо 2Ж28 + 2Ж25 А-ІІ, As= 22,14 см2.

Опори 2,3, М3=176,98 кН·м=17698 кН·см. α0=0,408; η=0,715; As=24,02 см2. Прийнята арматура 4Ж28 А-ІІ, As = 24,63 см2.

Розрахунковий переріз другорядної балки в прольотах, де полиця буде стиснута, залежить від положення нейтральної лінії.

Визначаємо ширину полиці bf /, що вводиться в розрахунок


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука= 2bef + bb = 2 · 103 +18 = 224 см,


де bef Ј 1 / 6 · lb = 1 / 6 · 620 = 103,3 см; Розрахунок монолітного залізобетонного акведука,

у розрахунок приймаємо менше з двох значень Розрахунок монолітного залізобетонного акведука.

Визначаємо випадок розташування нейтральної лінії за умовою


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука.


Значення згинаючого моменту, який може сприйняти балка за умови, що межа стиснутої зони проходить по нижній грані полички, обчислюємо за формулою


Mf = γb3 · Rb · bf ў · hfў · (h0 – 0,5 hfў) = 1,1 · 17,0 · 224 · 17 (38,5 – 0,5 · 17) /10 = 213628,8 кН ·см = 2136,29 кН ·м,


де Розрахунок монолітного залізобетонного акведука.


Оскільки Mf =2136,29 кН·м > M1-2=90,57 кН·м, нейтральна лінія проходить у поличці, а розрахунковий переріз балки прямокутний з розмірами bfґh0=224ґ38,5см.

Перший проліт


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука


за α0 знаходимо η=0,992; x=0,0169 (табл. 7.17 [5], додаток 5[2]).

Потрібна площа арматури


Розрахунок монолітного залізобетонного акведука.


Приймаємо 2Ж18 + 2Ж16 А-ІІ, As = 9,11 см2.

Другий і третій прольоти (обчислення аналогічні)

М2-3 = 86,26 кН·м = 8626 кН·см. α0 =0,0160; η = 0,992; As = 8,43см2. Прийнята арматура 2Ж18 + 2Ж16 А-ІІ, As = 9,11 см2.

3.4 Розрахунок міцності похилих перерізів другорядної балки


Поперечну арматуру приймаємо Ж 12 мм класу А-І. Згідно конструктивних вимог, максимальний крок поперечної арматури на приопорних ділянках

Sw Розрахунок монолітного залізобетонного акведука hb / 2 = 45/2 = 22,5 см, але не більше Sw = 15 см. Приймаємо Sw = 15 см.

Розрахункова поперечна

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: