I. Составление схемы водосброса

Исходные данные

· Длина водосброса

· Ширина лотка

· Глубина водного потока в лотке

· Отметка дна лотка

· Отметка дна оврага у стойки

· Отметка подошвы фундамента

· Скоростной напор ветра

· Условное расчётное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента

· Класс бетона: ригель – В30; стойка – В20; фундамент – В25;

· Класс арматуры: продольная – А500; поперечная – А400; конструктивная – А240;

· Максимальны вес сборного элемента

 

I. Составление схемы водосброса

Предварительное назначение размеров элементов водосброса

1.1.1 Определение положения рамы по длине водосброса. Длина консольной части

Принимаем

Пролёт консольной балки:

 

1.1.2 Пролётное строение

Толщину плит стенок и днища лотка принимаем

Высота стенки лотка

Определение длины пролёта и количество пролётов водосброса n. Сделаем сбор нагрузок на 1 м² плиты днища:

Вес воды в лотке: , где ;

Вес цементно-песчаной стяжки: , где , – выравнивающая цементно-песчаная стяжка, ;

Вес плиты днища: , где ;

Принимаем длину пролёта

Количество пролётов водосброса , принимаем пролёта.

Размеры поперечного сечения второстепенных консольных балок:

Принимаем

Принимаем

Уточнение длины пролетов по условию:

Невязку разбрасываем по пролетам. Принимаем пролеты , тогда:

1.1.3 Рама водосброса

Размера поперечного сечения ригеля:

Ввиду того, что длина пролета рамы водосброса пока неизвестна, приближенно

Принимаем

Принимаем

Размеры поперечного сечения стоек:

· Из условия допустимой гибкости. Определим высоту стойки в свету . Принимаем предварительный размер высоты фундамента ;

Расчётная длина стойки в плоскости рамы и из плоскости рамы равны:

Требуемые размеры поперечного сечения стойки равны:

· Из условия опирания ригеля на стойку

· Технологическое требование

· Требования ЕМС , допускается

· Из условия работы стойки в плоскости рамы

С учётом приведённых требований принимаем

 

1.1.4 Проверка веса сборных элементов по максимальному весу G_max = 80 кН

Определим объёмы консольной балки , ригеля и стойки :

Наибольший объём имеет ригель, поэтому он является самым тяжелым элементом. Ввиду этого проверяем вес только ригеля:

 

Компоновка водосброса

 

Рис. 1.1. Схема железобетонного водосброса

II. Статический расчёт рамы водосброса

III. Проектирование элементов рамы водосброса

Расчёт ригеля рамы водосброса

Подбор продольной арматуры

Для бетона класса В30 величина расчётного сопротивления бетона на сжатие:

Расчётное сопротивление арматуры на растяжение для класса А500:

В расчёт вводим коэффициент, учитывающий влияние на прочность бетона длительности действия нагрузок

Размеры поперечного сечения ригеля –

Подбор арматуры в пролёте

Подбор арматуры в пролёте производим на максимальный момент:

1) Задаёмся расстоянием от растянутой грани сечения до продольной арматуры и определяем рабочую высоту сечения :

2) Определяем высоту сжатой зоны сечения:

3) Проверяем случай разрушения по нормальному сечению.

Определим значение граничной относительной высоты сжатой зоны

следовательно, имеем первый случай разрушения по нормальному сечению.

4) Определяем требуемую по прочности площадь арматуры:

5) Проверяем площадь арматуры по минимальному проценту армирования:

6) Принимаем 4Æ14 А500 с площадью

7) Размещение арматуры.

Защитный слой бетона: принимаем

Расстояние между рядами арматуры принимаем

Рис. 3.1. Размещение подобранной арматуры в ригеле

 

8) Уточняем расстояние до центра тяжести арматуры относительно растянутой грани сечения по формуле:

9) Проверяем прочность сечения по условию:

Запас прочности:

10) Конструирование сечения.

Диаметр поперечной арматуры:

Принимаем А400;

Диаметр монтажной арматуры:

Принимаем А240.

 

Рис. 3.2. Конструкция сечения ригеля в пролёте

Подбор арматуры на опоре

Подбор арматуры в пролёте производим на максимальный момент:

1) Предварительно принимаем

2) Высота сжатой зоны:

3) Проверяем условие:

следовательно, первый случай разрушения.

4) Требуемая площадь арматуры

5) Проверяем площадь арматуры по минимальному проценту армирования:

6) Принимаем 2Æ12 А500 с площадью

7) Расстояние до центра тяжести арматуры относительно верхней растянутой грани сечения по формуле:

Принимаем

Следовательно, проверка прочности не требуется.

8) Проверим, какой случай разрушения имеется после подбора арматуры

 

 

Рис. 3.3. Размещение рабочей арматуры на опорах ригеля

 

Подбор поперечной арматуры

При подборе продольной арматуры было получено сечение ригеля, армирование двумя сварными каркасами, у которых поперечная арматура Æ8 А400. рабочая высота сечения в пролёте , а на опоре Чем меньше рабочая высота сечения, тем хуже условия работы ригеля. Поэтому принимаем для расчёта Класс бетона – В30. Поперечные силы по длине ригеля: на опорных участках – Расстояние от оси опоры (стойки) до сосредоточенной силы – Для бетона В30 При расчётных сопротивлениях вводим коэффициент, учитывающий влияние длительности действия нагрузки Для поперечной арматуры класса А400 принимаем Площадь хомутов в поперечном сечении ригеля при и количестве ,

Опорный участок

· Расчётная поперечная сила на опорном участке

· Проверяем размеры поперечного сечения ригеля по прочности наклонной бетонной полосы между наклонными трещинами – условие где – коэффициент, принимаемый 0,3. Наклонная бетонная полоса выдерживает усилие:

Прочность обеспечена, размеры поперечного сечения ригеля достаточны.

· По конструктивным требованиям назначаем шаг хомутов:

Учитываем также условие:

Принимаем шаг хомутов на опорном участке

· Проверяем выбранный шаг хомутов.

1) По максимальному шагу:

Хомуты попадают в наклонные трещины, хрупкого разрушения ригеля по наклонному сечению не будет.

2) Проверяем шаг хомутов по минимальному шагу для сварных каркасов.

При условие удовлетворяется.

· Проверяем прочность наклонного сечения исходя из минимальной прочности бетона:

Следовательно, прочности бетона наклонного сечения недостаточно, необходимо учесть в расчёте влияние хомутов.

· Определяем условное распределённое усилие в хомутах:

· Проверяем условие минимального армирования поперечной арматурой:

Условие выполняется.

3) Найдём длину проекции наклонного расчётного сечения:

4) Определим поперечную силу, воспринимаемую бетоном в наклонном сечении

Предварительно проверим по условию:

5) Найдём поперечную силу, воспринимаемую хомутами

Несущая способность наклонного сечения по поперечной силе:

Прочность обеспечена.

6) Определим длину опорного участка:

Принимаем

· Схема расстановки хомутов в ригеле показана на рисунке 3.4.

 

Рис. 3.4. Схема расстановки хомутов в ригеле

 

Расчёт фундамента

Фундаменты водосброса соответствуют сечениям A и D. Анализ внутренних усилий в этих сечениях показывает, что в наиболее неблагоприятных условиях работает фундамент, соответствующий сечению D. Для этого сечения имеем усилия:

Нормативные усилия:

Параметры стойки, необходимые для расчёта фундамента: расчётная длина стойки – арматура - Æ18 А500; требуемая по расчёту площадь арматуры – площадь подобранной арматуры –

Фундамент находится в грунте. Условное расчётное сопротивление грунта под фундаментом глубина заложения фундамента:

Класс бетона фундамента – В25. Арматура А500.

Продольная сила, соответствующая верхнему обрезу фундамента:

где – нормативный и расчётный вес стойки на уровне верхнего обреза фундамента.

С учётом веса стойки:

 

Список использованной литературы

1. СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения» -М.: Госстрой России, ФГУП ЦПП, 2004.

2. СП 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры» -М.: Госстрой России, ФГУП ЦПП, 2005.

3. СП 52-102-2004 «Предварительно напряженные железобетонное конструкции» -М.: Госстрой России, ФГУП ЦПП, 2005.

4. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. –М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 2003.

5. Дукарский Ю.М., Расс Ф.В., Семенов В.Б. «Инженерные конструкции». –М.: «КолосС», 2008.

6. Ксенофонтова Т.К. «Инженерные конструкции. Учебное пособие» –М.: ФГОУ ВПО МГУП, 2011.

 

Исходные данные

· Длина водосброса

· Ширина лотка

· Глубина водного потока в лотке

· Отметка дна лотка

· Отметка дна оврага у стойки

· Отметка подошвы фундамента

· Скоростной напор ветра

· Условное расчётное сопротивление грунта основания под подошвой фундамента

· Класс бетона: ригель – В30; стойка – В20; фундамент – В25;

· Класс арматуры: продольная – А500; поперечная – А400; конструктивная – А240;

· Максимальны вес сборного элемента

 

I. Составление схемы водосброса

Предварительное назначение размеров элементов водосброса

1.1.1 Определение положения рамы по длине водосброса. Длина консольной части

Принимаем

Пролёт консольной балки:

 

1.1.2 Пролётное строение

Толщину плит стенок и днища лотка принимаем

Высота стенки лотка

Определение длины пролёта и количество пролётов водосброса n. Сделаем сбор нагрузок на 1 м² плиты днища:

Вес воды в лотке: , где ;

Вес цементно-песчаной стяжки: , где , – выравнивающая цементно-песчаная стяжка, ;

Вес плиты днища: , где ;

Принимаем длину пролёта

Количество пролётов водосброса , принимаем пролёта.

Размеры поперечного сечения второстепенных консольных балок:

Принимаем

Принимаем

Уточнение длины пролетов по условию:

Невязку разбрасываем по пролетам. Принимаем пролеты , тогда:

1.1.3 Рама водосброса

Размера поперечного сечения ригеля:

Ввиду того, что длина пролета рамы водосброса пока неизвестна, приближенно

Принимаем

Принимаем

Размеры поперечного сечения стоек:

· Из условия допустимой гибкости. Определим высоту стойки в свету . Принимаем предварительный размер высоты фундамента ;

Расчётная длина стойки в плоскости рамы и из плоскости рамы равны:

Требуемые размеры поперечного сечения стойки равны:

· Из условия опирания ригеля на стойку

· Технологическое требование

· Требования ЕМС , допускается

· Из условия работы стойки в плоскости рамы

С учётом приведённых требований принимаем

 

1.1.4 Проверка веса сборных элементов по максимальному весу G_max = 80 кН

Определим объёмы консольной балки , ригеля и стойки :

Наибольший объём имеет ригель, поэтому он является самым тяжелым элементом. Ввиду этого проверяем вес только ригеля:

 

Компоновка водосброса

 

Рис. 1.1. Схема железобетонного водосброса