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).

1 – внутрішній тиск рідини, 2 – бічний тиск ґрунту, 3 – реактивний тиск ґрунту, 4 – тимчасове навантаження на поверхню ґрунту та вертикальний тиск ґрунту,

 

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

 

 

Шлюзи-регулятори

Регулятор (шлюз-регулятор) – гідротехнічна споруда, яка використовується для регулювання рівня та режиму витрат води на водоймах різного типу.

 Складається з вхідних і вихідних оголовків, водопропускної частини та затворів.

За конструкцією водопропускної частини шлюзи-регулятори поділяються на відкриті та закриті (трубчасті). Вибір типу водопропускної частини залежить від необхідного гідротехнічного режиму, місцевих умов, наявних будівельних матеріалів, тощо.

Регулятори виконують одно-, дво- та багатовітковими.

На практиці найчастіше використовують регулятори відкритого типу, які виконують трапецієподібного або прямокутного перерізу. Прямокутний переріз є кращим у конструктивному та гідравлічному відношенні.

Найчастіше шлюзи-регулятори об’єднують з пішохідними або автомобільними мостами.

В загальному випадку на шлюзи-регулятори діють наступні навантаження:

- власна вага складових частин регулятора: стінок, днища, затвору та мосту,

- тиск води,

- вертикальний та горизонтальний тиск ґрунту, враховуючи навантаження на поверхню ґрунту,

- тимчасове рухоме навантаження на мосту (визначається за відповідними нормами проектування),

- зовнішніх тиск ґрунтових вод.

 

1 – тиск води, 2 – бічний тиск ґрунту,  враховуючи навантаження на поверхню  ґрунту, 3 – реактивний тиск ґрунту, 4 – тимчасове     навантаження на міст, g – постійні навантаження

Рис. 11.10. Схема навантажень на шлюз-регулятор

 

Розрахунок водопропускної частини відкритих регуляторів виконують для стадії експлуатації, коли діють всі навантаження, а також будівництва (діє лише власна вага) та ремонту, коли вода в шлюзі або його окремих вітках відсутня.

Статичний розрахунок можна виконувати наближеним методом або за допомогою ЕОМ.

При наближеному методі шлюз умовно розподіляють на стіни та днище.    

Стіну розглядають як стояк, один кінець якого жорстко защемлений у днищі, а другий або шарнірно опертий на конструкцію мосту, або вільний (тобто стояк розраховують як консольну балку).

 

Рис. 11.11. Розрахункова схема та епюри зусиль у стінці шлюзу:

а) при наявності мосту, б) за відсутності мосту

1 – тиск води, 2 – бічний тиск ґрунту, враховуючи навантаження на поверхню ґрунту

 

Днище розглядають як балку на пружній основі.

Рис. 11.12. Розрахункова схема, епюри тиску та зусиль у днищі шлюзу: 1 – тиск води; Р, М, Н – зусилля, що передаються від стінки

 

Закриту (трубчасту) водопропускну частину розраховують та конструюють так само як трубу відповідного перерізу (круглого або прямокутного).

Лотоки

Для зменшення фільтраційних втрат води, попередження засолення та заболочення ґрунту на іригаційних системах використовуються залізобетонні лотокові канали.

Лотоки поділяються:

· за формою поперечного перерізу: параболічні та напівкруглі,

· за армуванням: із звичайною (довжина до 6 м) та попередньо напруженою арматурою (довжина до 8 м),

· за формою кінців лотока: розтрубні та рівні.

Глибину лотоків 40…180 см з кроком 20 см, товщина стінок змінна із збільшенням внизу лотока – 4…8 см.

Напівкруглі лотоки за однакової висоти мають більшу пропускну здатність та в них менші максимальні поперечні згинальні моменти, але параболічні лотоки мають більшу поздовжню жорсткість та легші у виготовлені.

Залежно від топографічних та геологічних умов бувають наступні види опор для лотокових каналів:

· опорні фундаментні плити, що вкладаються на грунт (рис. а),

· опори (стояки або рами) з фундаментами мілкого закладення (рис. б, в),

· пальові опори (рис. г).

 

Рис. 11.13. Види опор лотокових каналів:

1 – лоток, 2 – сідло або розтруб лотока, 3 – фундаментна плита,

4 – піщана основа, 5 – опора, 6 – фундамент, 7 – паля-стояк

 

Залежно від кінців труб стики лотоків бувають розтрубними або      у сідлах (якщо кінці лотоків рівні).

Рис. 11.14. Стики лотоків: а) розтрубний, б) у сідлі:

1 – лоток, 2 – мастика, 3 – пороізол (гума), 4 – опора,  

5 – обмежувач (антисептована деревина), 6 – сідло

 

 Для виготовлення лотоків використовують гідротехнічний бетон класу не нижче В25.

Ненапружена поздовжня арматура приймається класу А400, (А500) та розміщується частіше в нижній частині лотока, поперечна – Вр-І. Напруженою приймається лише поздовжня арматура класів Вр-ІІ, А500, А600, яка розміщується в нижній частині лотока.

На лотоки діють власна вага, тиск води та тиск вітру. Вони розраховуються як в стадії експлуатації, так і виготовлення, монтажу та ремонту.

Лотоки розраховуються на дію власної ваги та тиску води як тонкостінні циліндричні оболонки.

При умові, що L ≥ 4·B (де В, L – ширина та довжина лотока) в поздовжньому напрямку лотік розраховують як балку на двох опорах.

В поперечному напрямку криволінійну форму лотока   замінюють на ламану і в точках злому визначають зсуваючі зусилля S_k, а за ними згинаючі моменти М_і:

,        (11.7)

де М_0і – момент в і-й точці, обчислений як для консолі,

Т_k – сумарне зсуваюче зусилля по к-й грані.

 

Рис. 11.15. Розрахункова схема (а) та приклад поперечного армування лотока (б)