- 21 -

Размещено на http://www.allbest.ru/

- 21 -

Оглавление

Глава 1. Введение

Глава 2. Установление расчетного напора, выбор типа и определение габаритных размеров камеры и отметок порогов голов

Глава 3. Расположение шлюза в гидроузле, схемы верхового и низового подходов к шлюзу

3.1 Подходы к шлюзам

3.2 Причальные и направляющие сооружения

3.3 Грузопропускная способность шлюзов

3.4 Выбор системы питания, типов камер и голов

3.5 Гидравлический расчет водопроводной системы шлюза

3.6 Головная система питания - наполнение камеры шлюза

Глава 4. Статические расчеты отдельных элементов шлюза

4.1 Назначение предварительных размеров

4.2 Расчетные случаи

4.3 Общие положения расчета

4.4 Порядок расчета

4.5 Расчет стен камеры шлюза по первой группе предельных состояний

4.6 Расчет стен камеры по предельным состояниям 2-ой группы

4.7 Расчет неразрезного днища камеры шлюза

Глава 5. Расчет прочности сечения днища. Подбор арматуры

5.1 Эксплуатационный случай

5.2 Ремонтный случай

5.3 Расчет днища на образование трещин

5.4 Расчет днища на раскрытие трещин

Список используемой литературы

Глава 1. Введение

Рациональное проектирование судоходных шлюзов в гидроэнергетических, воднотранспортных и комплексных узлах сооружений, а также на искусственных водных путях должно обеспечить нормальные условия их эксплуатации при наименьших объёмах капиталовложений. Это достигается, главным образом, правильным выбором типа шлюза и компоновки его в гидроузле, системы его питания, основных конструкций и схем оборудования, наиболее отвечающих заданному напору на сооружение, а также природным и производственным условиям.

Цель данного курсового проекта - научиться на конкретном примере:

- выбирать при заданном напоре на гидроузле тип шлюза и определять полезные размеры его камеры в соответствии с заданным расчётным составом судов и грузооборотом;

- располагать судоходные сооружения в гидроузле с учётом топографических, гидрологических и геологических условий (задание курсового проекта по ГС);

- выбирать рациональные системы питания шлюза, типы стен и днища камеры, схемы голов и их оборудования, типы сооружений в подходах;

- производить основные (специфические для судоходных шлюзов) гидравлические и статические расчёты.

Глава 2. Установление расчетного напора, выбор типа и определение габаритных размеров камеры и отметок порогов голов

Расчётный напор на шлюзе устанавливается с учётом колебаний уровней верхнего и нижнего бьефов. Максимальный напор на шлюз определяется как разность между отметкой НПУ и отметкой НБмин.

Hd=НПУ-НБмин= 108-96=12 м

шлюз камера днище

Наиболее целесообразным для эксплуатации является однокамерный шлюз, который при сооружении гидроузла на судоходной реке облегчает пропуск судов во время судоходства. В практике шлюзостроения однокамерные шлюзы всегда возводились на нескальных грунтах основания при напорах от 18 до 20 м.

Габаритные размеры шлюзов определяются в соответствии с заданным расчетным составом судов.

Полезная длина камеры lс,ef определяется по формуле

,

где - сумма длин шлюзуемых одновременно расчетных судов, установленных в камере шлюза в кильватер;

n - число одновременно шлюзуемых судов, устанавливаемых в камере шлюза в кильватер;

l - запас по длине камеры с каждой стороны и между судами, устанавливаемыми в камере шлюза в кильватер, м; l=2+0,03ls

l=2+0,0385=4,6м

lc,ef=

Границы полезной длины камеры шлюза с верховой ее стороны при распределительной системе питания следует считать низовую грань стенки падения или шкафной части головы.

Границы полезной длины камеры шлюза с низовой ее стороны следует считать верховую грань шкафной части головы.

Полезная ширина камеры шлюза:

где - сумма ширин используемых одновременно (рядом стоящих) расчетных судов n1;

bs - запас по ширине камеры с каждой стороны от группы шлюзующихся судов.

bs=0,4 - для шлюза с шириной от 10 до 18 метров

bc,ef=м

Глубина на порогах шлюза, отсчитываемая от расчетного наинизшего судоходного уровня, может быть определена по формуле:

hl1,3S,

где S - статическая осадка расчетного судна при полной загрузке.

hl=1,32,5=3,25 м

Стандартный размер камеры шлюза: lc,ef=150 м; bc,ef=15 м; hl=3,5м.

порога верхней головы = НПУ-0,1Hd-hl=108-0,112-3,5=103,2м

порога нижней головы = НБмин - hl = 96 - 3,5= 92,5м

Подмостовой габарит hbr= 11,5 м, по ГОСТ 26775-85 при III классе водного пути.

Глава 3. Расположение шлюза в гидроузле, схемы верхового и низового подходов к шлюзу

Участки подходов, сверху и снизу непосредственно примыкающие к шлюзу, проектируются прямолинейными, длиной не менее величины

lst = 7lk = 7150 = 1050м

Ось прямолинейного участка подходного канала сопрягается с осью судоходного хода в реке по криволинейному очертанию с радиусом траектории центра тяжести судна, равным при одиночном расчетном судне не менее пяти длин расчетного одиночного судна: r = 5ls = 585 = 425м.

3.1 Подходы к шлюзам

Размеры и очертания подходов к шлюзам в плане должны обеспечивать расхождение шлюзуемых судов при двусторонним движении. Ширину судового хода подходных участков однониточных шлюзов на уровне расчетной глубины, при расчетном наинизшем судоходном уровне принимают не менее:

b = 1,3(bs1 + bs2), где bs1 и bs2 - расчетные ширины расходящихся судов, которые принимаются равными bs = 13м;

b = 2,613 = 33,8м;

Расчетная глубина судового хода подходных каналов принимаются равной не менее 1,3 статической осадки расчетного судна в полном грузу:

Sk = 1,3S = 1,32,5 = 3,25м;

Длина верхнего (нижнего) участка подхода, в пределах которого предусматривается расхождение встречных судов, должна быть не менее:

ld = l1 + l2 + l3 , где

l1 - длина участка, равная 0,5ls = 0,585 = 42,5м;

l2 - длина участка, на котором судно при встречном движении переходит с оси шлюза на ось судоходного хода в канале

l2 = ,

где ls - длина расчетного судна = 85м; r - радиус траектории центра тяжести судна = 425м; с - смещение оси судового хода в канале относительно оси шлюза при входе или при выходе.

с 1,2bs + 0,5b, где b = 0,35ls2 /r = 0,35852 /425 = 5,95м;

с = 1,213 + 0,55,95 = 18,6м;

l2 =м;

l3 = = 103м

ld = 42,5+196,2+103=341,7м;

Переходной участок l4 между уширенным bу участком с прямолинейным движением судов (шириной b) должен иметь длину не менее 20b = 205,95 = 119м.

3.2 Причальные и направляющие сооружения

При несимметричных подходных каналах причальную линию следует располагать на продолжении лицевой грани устоев голов шлюза. По концам причальных сооружений предусматривают криволинейные участки (с радиусом не менее 0,2ls = 0,285 = 17м), сопрягающиеся с берегом канала.

Длина причальной линии шлюзов при двустороннем движении:

lm = 0,5ls + l2 + - ls

где - коэффициент, принимаемый 0,2 при расположении причала на защищенном от ветровой волны участка подходного канала.

lm = 0,585 + 196,2 + 103 - 0,285 = 324,7м.

Для плавного перехода от ширины подходных каналов к ширине камеры предусматривают устройство направляющих пал длиной (0,30,5)ls = 0,585 = 40м.

3.3 Грузопропускная способность шлюзов

Эксплуатационная грузопропускная способность шлюза в навигацию определяется по формуле:

Рэкспл = ;

где m = 1 - число барж в составе;

N = 210- продолжительность навигации (сутки);

= (0,6 0,8) - коэффициент полезного использования грузоподъемности судов, равной отношению средней загрузки судов к их полной грузоподъемности ( = Рср / ), принимается в курсовом проекте = 0,75;

= 1,5 - коэффициент неравномерности подходов грузовых составов к шлюзу;

nгр - суточное число грузовых шлюзований:

nгр = n - n0 = 46 - 12 = 34; где

n0 = 12 - число шлюзований в сутки пассажирских, служебных и порожних судов;

n = = (2360)/30,25 = 46,0 - расчетное число суточных шлюзований для однокамерных шлюзов;

= 23 часа - время использования шлюза в сутки;

tср = 0,25tодн + 0,75tдв = 0,2534 + 0,7529 = 30,25 мин. - время использования шлюза в сутки;

За время шлюзования принимается время, необходимое для разового пропуска через шлюз судна (или групп судов), определяемое продолжительностью следующих операций:

- наполнение и опорожнение камер t;

- открывание и закрывание ворот tв;

- ввод судна в шлюз и вывод из него tвв.,tвд.;

- время учалки судна tуч;

Время шлюзования при одностороннем движении судов через однокамерный шлюз:

tодн = tвв. + 2t + 4tв + tвд + tуч = 262,5 + 2486 + 4120 + 191 + 120 = 2025,5 сек = 34мин.

tуч = 2 мин;

tв = 2 мин. ( при bc,ef = 15м.);

tвв = == 262,5 сек. = 4,38 мин;

вв=0,8 м/с -скорость ввода судна в шлюз, принимаем по СНиП 2.06.07-87.

tвд = = =191 сек. = 3,18 мин;

вд=1,1 -скорость вывода судна из шлюза, принимаем по СНиП 2.06.07-87.

= 0,27 - коэффициент, принимаемый для шлюзов с головной системой питания;

Время наполнения камеры шлюза принимается при предварительных расчетах равным времени ее опорожнения;

= 0,27= 8,1 мин;

Время шлюзования при двустороннем движении судов через однокамерный шлюз:

tдв = tвв + t + 2tв + tвд + tуч = 508 + 486 + 2120 + 369 + 120 =1723 сек.=29 мин;

tв = 120сек.= 2 мин. ( при bc,ef 18м.)- открывание и закрывание ворот;

tуч.- время учалки судна (120сек.= 2 мин.)

tвд = ;

tвв =;

Грузоподъемность расчетного судна:

= Kblsbs(S - S0) = 0,858513(2,5-0,3)= 2066,35 т.

где Kb = (0,85 0,9) - коэффициент полноты водоизмещения;

ls, bs - соответственно, длина и ширина расчетного судна (85 и 13м);

S,S0 - осадка расчетного судна при полной загрузки и порожнего

(2,5; 0,3м)

Эксплуатационная грузопропускная способность шлюза во время навигации составляет:

Рэкспл = = (12066,35342100,75)/1,5=7376869,5т.;

Полученную эксплутационную грузопропускную способность шлюза сопоставим с заданным расчетным грузооборотом:

Рэкспл = 7376,9 тыс.т. > Ррасч. = 5000 тыс.т.(годовой грузооборот);

Следовательно, проектируемый однониточный шлюз справляется с годовым грузооборотом. В перспективе возможен рост грузооборота, т.к. грузопропускная способность превышает расчетный грузооборот.

3.4 Выбор системы питания, типов камер

Системы питания судоходных шлюзов должны отвечать следующим требованиям:

- продолжительность наполнения (опорожнения) камеры шлюза должна соответствовать заданной судопропускной способности шлюза;

- режимы наполнения (опорожнения) должны обеспечивать нормальные условия стоянки в камере и работы оборудования, нормальные условия стоянки и маневрирования судов в подводных каналах;

- конструкции элементов системы питания должны быть доступны для осмотра и ремонта, а также обеспечивать быстрое прекращение наполнения (опорожнения) камеры.

При выборе систем питания необходимо выполнение следующих условий:

1.

2.

3.

Если все эти условия выполняются, то следует принять распределительную систему питания. При меньших значениях следует принимать головную систему питания.

Проверяем выполнения этих условий:

1.

2.

3.

Следовательно необходимо принять головную систему питания.

Проектируем тип камеры со сплошным железобетонным днищем, жестко связанным с камерными стенами. Тип днища - неразрезной.

При неразрезных днищах докового типа проектируются тонкие камерные стены прямоугольного сечения без продольных галерей в них. На нижних головах используем двустворчатые ворота, на верхних - подъемно-опускные.

3.5 Гидравлический расчет водопроводной системы шлюза

Цель гидравлического расчета - установить основные размеры элементов водопроводной системы шлюза, при которых будут обеспечены наполнение и опорожнение камер в течение определенного времени, отвечающего пропуску через шлюз заданного грузооборота, при удовлетворительных условиях отстоя и маневрирования шлюзующихся судов, а также надежной работе конструкций и оборудования.

Гидравлический расчет производится отдельно для наполнения и для опорожнения камеры шлюза.

Принимаем:

1. стены камер - вертикальные;

2. среднюю площадь камеры - равной:

Ар = (1,11,15)lc,ef bc,ef = 1,1515015 = 2587,5м2;

3. равномерное открывание водопроводных затворов в течении времени:

tc = kct,

где kc = 0,7 0,8 - при головном наполнении камер;

kc = 0,6 0,7 - при опорожнении камер в нижние подходные каналы;

t - время наполнения (опорожнения) камеры шлюза;

tc = 0,78,1= 5,7мин = 342 сек.

Условия отстоя судов оцениваются допускаемыми продольными гидродинамическими усилиями, действующими на судно водоизмещением D, находящимся при наполнении и опорожнении камеры в неустановившемся потоке.

Водоизмещение расчетного судна в расчетном составе, в полном грузу:

D = KblsbsS = 100,8585132,5 = 23481,25 кН.

Допускаемые значения продольных гидродинамических усилий (из табл. 3):

D = 23481,25 кH; Flдоп. = 41 кH; 1/nдоп = 1/573.

3.6 Головная (сосредоточенная) система питания - наполнение камеры шлюза

Рассмотрим порядок расчета водопроводной системы.

Определяется скорость подъема водопроводных затворов при равномерном их поднятии (из условия допустимой величины продольной гидродинамической силы):

,

где: - площадь живого сечения камеры шлюза при минимальном уровне бьефа ();

- площадь смоченного миделя судна ; здесь - соответственно, ширина и осадка расчетного судна при полной загрузке, - коэффициент миделевого сечения ();

- наибольший напор на верхние ворота (разность отметок НПУ и порога верхней головы = 4.8 м);

- ширина водопроводного отверстия (принимаем равной ширине камеры);

- ускорение силы тяжести;

- коэффициент расхода водопроводной системы ().

Площадь отверстия при заполнении из-под щита

,

где .

Заканчивать открывание водопроводных затворов возможно после полного затопления отверстий (наиболее часто встречающийся вариант), т.е.

Для последнего случая:

;

Полученное время меньше .

Объем камеры гашения при равномерном открывании затворов, не затопленных в начале наполнения водопроводных отверстий,

где: - измеряется в секундах.

Длина камеры гашения

,

где: - высота стенки падения.

- коэффициент, зависящий от совершенства гасительных устройств.

Длина успокоительного участка камеры при равномерном открывании затворов, не затопленных в начале заполнения водопроводных отверстий:

где: - коэффициент, зависящий от качества работы гасительных устройств.

Глава 4. Статические расчеты отдельных элементов шлюза

4.1 Назначение предварительных размеров

В курсовом проекте можно принять отметку застенного дренажа открытого или закрытого типа для однокамерных шлюзов, выдвинутых в нижний бьеф, на уровне высоких нижнем бьефе гидроузла, при котором предусматривается, в случае необходимости, откачка воды из камеры (102.4м). Этой же отметкой определяется высота ремонтных ворот нижней головы.

Конструктивная толщина железобетонных стен камеры шлюза вверху принимается равной 1,0 м.

Толщина железобетонных стен камер из монолитного бетона в расчетном сечении их сопряжения с днищем равна:

Толщину днища примем 0,15Hст = 3м.

4.2 Расчетные случаи

Проводим расчёты в I, II эксплуатационном и ремонтном расчётных случаях.

Для каждого расчётного случая выбираются наихудшие сочетания действующих нагрузок от давления грунта, воды и удара судна. Поскольку камера шлюза находится в нижнем бьефе, то уровень воды за стенами принимаем на отметке УНБ (макс., мин.).

В I эксплуатационном случае принимаем, что камера наполнена до наивысшего судоходного уровня верхнего бьефа.

В II эксплуатационном случае принимаем, что камера наполнена до наинизшего судоходного уровня нижнего бьефа.

В ремонтном случае - камера осушена.

Строительный случай, как правило, не определяет выбор железобетонных конструкций и площади арматуры. Результаты этого расчёта необходимы для выбора или уточнения той или иной технологии организации строительных работ.

4.3 Общие положения расчета

Статические расчеты производятся по предельным состояниям I и II группы.

Расчеты по I группе предельных состояний производятся на расчетные нагрузки при нормативных сопротивлениях материала. К ним относятся:

- расчет на устойчивость;

- расчет на прочность.

Расчеты по II группе производятся на нормативные нагрузки при нормативных сопротивлениях материала. К ним относятся:

- расчеты на трещиностойкость;

- расчеты на величины раскрытия трещин.

При расчетах в курсовом проекте учитываем влияние реактивного давления от температурных деформаций стен путем увеличения изгибающего момента в расчетном сечении от давления грунта при песчаной обратной засыпки для стен со сплошным днищем на 30%.

Нагрузки и характеристики для расчета судоходного шлюза

Характеристика или нагрузка	Рассчитыв. элемент	Обозначения и норатив. значения	I эксплуатационный случай	Ремонтный случай
			к-т неоднород. или к-т перегрузки	расчетное значение	к-т неоднород. или к-т перегрузки	расчетное значение
Удельный вес грунта обратной засыпки, тс/м3	Стены, днище		0.9	1.53	1.1	1.87
Удельный вес железобетона, тс/м3	Стены, днище		0.95	2.28	0.95	2.28
Угол внутреннего трения грунта, град.	Стены, днище		1.05	34	0.95	30
Коэффициент бокового давления покоя	Стены		-	0.44	-	0.44
Боковое давление грунта в целом на глубине	Стены, днище		0.8		1.2
Временная нагрузка, тс/м2	Стены, днище		-	-	1.2	1.2
Удар судна	Стены, днище		1.2		-	-
Давление воды на глубине	Стены, днище		1.0		1.0
Модуль упругости бетона, *103 кгс/см2	Стены, днище		1.0	300	1.0	300
Модуль упругости арматуры, *103 кгс/см2	Стены, днище		1.0	2100	1.0	2100
Модуль деформации грунта основания, кгс/см2 (10-1 МПа)		Ен = 450	1.0	450	1.0	450

4.4 Порядок расчета

В курсовом проекте расчет выполняем в предположении независимой работы стен и передачи всех нагрузок от них на днище. Такую условную схему принято принимать на предварительных расчетах.

Расчет выполняем после составления расчетных схем с действующими нагрузками, снятыми с 1 м длины. Результаты расчета заносим в таблицу.

При подсчете вертикальных нагрузок от веса элемента грунта обратной засыпки, временной нагрузки следует учитывать в качестве внутренней силы, действующей в расчетном сечении, фильтрационное противодавление в шве:

= bН, где

b - толщина ж/б элемента стены;

Н - напор воды со стороны растянутого волокна.

Сосредоточенная горизонтальная нагрузка от удара судна приводится к нагрузке на 1 м в расчетном сечении по формуле:

, где

Нст - расстояние от точки приложения нагрузки до расчетного сечения.

По полученным усилиям (момент, нормальные и горизонтальные силы) проводятся расчеты устойчивости отдельно стоящих стен, а также расчеты прочности и трещиностойкости ж/б элементов.

Расчеты стен камер шлюза производятся в табличной форме для каждого расчетного случая:

Эксплуатационный случай
Обозначения нагрузки	Площадь эпюры	Плотность материала, т/м3	Сила, тс	Плечо	Момент, тс*м
		нормативная	расчетная	нормативная	расчетная		нормативный	расчетный
T	42.625	2,4	2,28	102.3	97.185	0.53	54.219	51.508
P1	22.2973	1,7	1,53	37.905	34.115	-0.892	-33.81	-30.431
P2	0.8277	1,2	1,08	0.993	0.894	-1.59	-1.579	-1.422
Pф	-12.25	1	1	-12.25	-12.25	0	0	0
сумма				128.948	119.944		18.83	19.655
E1	89.1	1	0,9	89.1	80.19	8.5	757.35	681.615
E2	44.8175	1	0,9	44.8175	40.336	1.71	76.638	68.975
E3	6.125	1	1	6.125	6.125	1.167	7.148	7.148
E4	-171.1250	1	1	-171.1250	-171.125	-6.167	-1055.328	-1055.328
F	-5	1,2	1,2	-6	-6	-18.5	-111	-111
сумма				-37.083	-50.474		-325.192	-408.59
							-306.362	-388.935

Ремонтный случай
Обозначения нагрузки	Площадь эпюры	Плотность материала, т/м3	Сила, тс	Плечо	Момент, тс*м
		нормативная	расчетная	нормативная	расчетная		нормативный	расчетный
T	42.625	2,4	2,28	102.3	97.185	0.53	54.219	51.508
P1	20.27	1,7	1,87	34.459	37.905	-0.84	-28.95	-31.84
P2	2.8547	1.2	1.32	3.426	3.768	-1.46	-5	-5.5
Pф	-22.75	1	1	-22.75	-22.75	0	0	0
сумма				121.935	120.61		18.064	11.963
Pqt +	E1	61.776	1	1,1	61.776	67.954	10.76	664.71	731.185
	E2	73.788	1	1,1	73.788	81.167	3.09	228.005	250.806
E3	21.125	1	1	21.125	21.125	2.167	45.778	45.778
сумма				156.689	170.246		938.493	1027.769
							956.557	1039.732

4.5 Расчет стен камеры шлюза по первой группе предельных состояний.

Принимаем по СНиП 2.06.08-87:

- бетон марки с расчетным сопротивлением на сжатие и расчетным сопротивлением на растяжение ;

- арматуру класса А-III с расчетным сопротивлением арматуры на продольное растяжение и расчетным сопротивлением на сжатие ;

Исходные данные:

Эксплуатационный случай:

- - изгибающий момент

- - расчетная нагрузка

Ремонтный случай:

- - изгибающий момент

- - расчетная нагрузка

Выполняем расчет внецентренно сжатых элементов прямоугольного сечения.

При по формуле:

где - коэффициент сочетания нагрузок, равный 1;

- коэффициент надежности сооружения для первого класса, равный 1.2;

- коэффициент условия работы, равный 1;

- коэффициент условия работы бетона, равный 1.1;

- коэффициент условия работы арматуры, равный 1.1

Для ремонтного случая подбираем тыловую арматуру:

где - ширина сечения;

- толщина защитного слоя;

- эксцентриситет продольной силы относительно центра тяжести приведенного сечения;

- расстояние от точки приложения до равнодействующей усилий в арматуре;

- высота сжатой зоны сечения (бетона);

.

Задаем тыловую арматуру: :

Принимаем арматуру 7 ш 40 в один ряд с расчетной площадью

Для эксплуатационного случая подбираем лицевую арматуру:

Задаем лицевую арматуру: :

Принимаем арматуру 7ш18 расчетной площадью

4.6 Расчет стен камеры по предельным состояниям 2-ой группы.

1. Расчет по образованию трещин производим для лицевых граней элементов шлюза в пределах колебания уровня воды при нормативных нагрузках (расчет выполняется в соответствии с п. 6.2 СНиП 2.02.08-87).

Для внецентренно сжатых элементов расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси элемента производим:

где (при однорядном армировании);

; ; .

- площадь приведенного сечения:



Приведенный статический момент сечения:

- высота растянутой зоны приведенного сечения:

Приведенный момент инерции:

- момент сопротивления приведенного сечения:

- коэффициент, учитывающий неупругую работу бетона растянутой зоны, определяемый по формуле:

где (по табл. 14 СНиП 2.06.08-87)

- расчетное значение сопротивления бетона на осевое растяжение, равное:

Проверяем выполнение условия образования трещин:

Условие выполнено - значит, сечение трещиностойкое и в расчетном сечении образование трещин исключено, соответственно расчет на раскрытие трещин не нужен.

2. Для расчета тыловых граней (ремонтный случай) проводим расчет на раскрытие трещин.

Проверяем расчетное сечение на глубину раскрытия трещин со стороны засыпки.

где - расчетная ширина раскрытия трещины, мм;

- допустимая ширина раскрытия трещины;

- коэффициент условий работы.

Определяем расчетную ширину раскрытия трещины по формуле:

где - коэффициент, принимаемый для внецентренно сжатых элементов, равный 1;

- коэффициент учета временного действия нагрузки, равный 1.1;

- коэффициент, принимаемый при стержневой арматуре периодического профиля, равный 1.0;

- напряжения в растянутой арматуре определяемое, определенное без учета сопротивления бетона растянутой зоны сечения:



- начальное растягивающие напряжение в арматуре от набухания бетона. Для конструкций, находящихся в воде ; для конструкций, подверженных длительному высыханию, в том числе во время строительства, ;

- коэффициент армирования сечения, определяемый по формуле:

- диаметр стержней арматуры, равный .

Находим значение величины :

Допустимое значение раскрытия трещин . Условие выполняется.

4.7 Расчет неразрезного днища камеры шлюза.

Для камер докового типа на нескальном основании после расчёта стен производится расчёт неразрезного днища как симметрично нагруженной балки на упругом основании шириной , вырезанной из плиты днища в поперечном направлении и находящейся в условиях плоской деформации.

Неразрезные днища камер часто имеют показатели гибкости , обычно близкие , поэтому гибкостью днища можно пренебречь (т.е. балку принимаем абсолютно жёсткой). Тогда расчёт реакции основания заключается в определении значений интенсивностей контактных давлений для единичных значений равномерной нагрузки и боковых пригрузок , т.к. симметричные сосредоточенные нагрузки могут быть заменены равномерной , а моменты, приложенные по концам днища, не влияют на реакцию основания под ним.

Предварительно определяем показатель гибкости :

где - модуль деформации грунта основания, для песка - ;

- модуль упругости бетона, равный ;

- полудлина основания днища, равная ;

- толщина днища, равная .

Т.к. - гибкостью можно пренебречь, следовательно расчет ведем как для жесткого днища.

Действующие нагрузки на днище камеры
	Нагрузки от стены
Вид нагрузки	Эксплуатационный случай	Ремонтный случай
	нормативные	расчетные	нормативные	расчетные
вертик.	128.948	119.944	121.935	120.61
гориз.	-37.083	-50.474	156.689	170.246
момент	306.362	-388.935	956.557	1039.732
	Горизонтальные силы
Вид нагрузки	Эксплуатационный случай	Ремонтный случай
	нормативные	расчетные	нормативные	расчетные
E1	44.8175	40.336
E2	6.125	6.125
E3			73.788	81.167
E4			21.125	21.125
	Равномерно распределенные нагрузки
Вид нагрузки	Эксплуатационный случай	Ремонтный случай
	нормативные	расчетные	нормативные	расчетные
qб	7.65	7.27	7.65	7.27
qвзв	-6.5	-6.5	-9.5	-9.5
qв	15.5	15.5	0	0
qстен	11.72	10.9	11.09	10.97
сумма q	22.62	22.24	9.24	8.74
	Боковая пригрузка от грунта
Вид нагрузки	Эксплуатационный случай	Ремонтный случай
	нормативные	расчетные	нормативные	расчетные
qпр	27.4	24,67	9,14	10.05

x/l	x	Ординаты от единичных нагрузок	Ординаты расчетной эпюры от q	Ординаты расчетной эпюры от qпр	Ординаты расчетной суммарной эпюры реакций от всех нагрузок	Сила реакции основания
		q=1	qпр=1	нормативная	расчетная	нормативная	расчетная	нормативная	расчетная	нормативная	расчетная
Эксплуатационный случай
1/16	0,6875	0,718	0,142	20,370	20,585	3,891	3,503	24,260	24,088	33,358	33,121
3/16	2,0625	0,725	0,14	20,568	20,786	3,836	3,454	24,404	24,240	33,556	33,329
5/16	3,4375	0,741	0,133	21,022	21,244	3,644	3,281	24,666	24,526	33,916	33,723
7/16	4,8125	0,769	0,123	21,817	22,047	3,370	3,034	25,187	25,082	34,632	34,487
9/16	6,1875	0,816	0,103	23,150	23,395	2,822	2,541	25,972	25,936	35,712	35,662
11/16	7,5625	0,909	0,07	25,788	26,061	1,918	1,727	27,706	27,788	38,096	38,208
13/16	8,9375	1,059	0,016	30,044	30,362	0,438	0,395	30,482	30,756	41,913	42,290
15/16	10,3125	2,263	-0,727	64,201	64,880	-19,920	-17,935	44,282	46,945	60,887	64,550
										312,070	315,370
Ремонтный случай
1/16	0,6875	0,718	0,142	6,634	6,275	1,298	1,427	7,932	7,702	10,907	10,591
3/16	2,0625	0,725	0,14	6,699	6,337	1,280	1,407	7,979	7,744	10,971	10,647
5/16	3,4375	0,741	0,133	6,847	6,476	1,216	1,337	8,062	7,813	11,086	10,743
7/16	4,8125	0,769	0,123	7,106	6,721	1,124	1,236	8,230	7,957	11,316	10,941
9/16	6,1875	0,816	0,103	7,540	7,132	0,941	1,035	8,481	8,167	11,662	11,230
11/16	7,5625	0,909	0,07	8,399	7,945	0,640	0,704	9,039	8,648	12,429	11,891
13/16	8,9375	1,059	0,016	9,785	9,256	0,146	0,161	9,931	9,416	13,656	12,948
15/16	10,3125	2,263	-0,727	20,910	19,779	-6,645	-7,306	14,265	12,472	19,615	17,149
										101,640	96,140
			Момент I-I
Эксплуатационный случай		Ремонтный случай
	сила	плечо	момент			сила	плечо	момент
M			-388,935		M			1039.732
Р	119,944	1,750	-209,902
qв	71,500	2,000	143,000
qб	75,240	2,000	-150,480
R1	44,542	2,813	125,297		R1	-16.985	2.263	-38.437
R2	32,927	1,438	47,349		R2	-3.026	1.059	-3.205
R3	30,172	0,063	1,901		R3	-1.82	0.909	-1.654
			-431,770					773.103
			Момент II-II
Эксплуатационный случай		Ремонтный случай
	сила	плечо	момент			сила	плечо	момент
M			-388.935		M			1039.732
Р	119.944	9.25	-1109.482
qв	116.25	3.75	-435.938
qвзв	71.5	5.5	393.25
qб	75.24	5.5	-413.82
R1	44,542	10,3125	459,337		R1	-16,985	10,3125	-175,158
R2	32,927	8,9375	294,285		R2	-3,026	8,9375	-27,045
R3	30,172	7,5625	228,174		R3	-1,82	7,5625	-13,764
R4	28,447	6,1875	176,017		R4	-1,079	6,1875	-6,676
R5	27,688	4,8125	133,250		R5	-0,658	4,8125	-3,167
R6	27,171	3,4375	93,401		R6	-0,434	3,4375	-1,492
R7	26,919	2,0625	55,521		R7	-0,288	2,0625	-0,594
R8	26,773	0,6875	18,407		R8	-0,239	0,6875	-0,164
			-276.063			0,000		-320,916

Проверяем условие равновесия балки:

Эксплуатационный случай: - - (выполняется)

Ремонтный случай: - - (выполняется)

После определения реакций основания и проверки условия равновесия при фактически действующих нагрузках (без учета боковых пригрузок строим для всех расчетных случаев эпюры изгибающих моментов).

Глава 5. Расчет прочности сечения днища. Подбор арматуры

Расчет прочности ведем по известным изгибающим моментам и нормативной силе . Величина определяется как алгебраическая сумма всех горизонтальных сил, действующих на стену и днище, и растягивающих усилий от полного фильтрационного противодавления в шве , где - напор воды со стороны растянутой грани, - толщина днища. Расчет прочности позволяет определить площадь поперечного сечения верхней (эксплуатационной) и нижней (ремонтной) арматуры.

5.1 Эксплуатационный случай

Расчет усилий для сечения II-II:

Расчет внецентренно растянутых элементов следует производить в зависимости от положения продольной силы по формулам для прямоугольных сечений:

Принимаем по СНиП 2.06.08-87:

- бетон марки с расчетным сопротивлением на сжатие и расчетным сопротивлением на растяжение ;

- арматуру класса А-III с расчетным сопротивлением арматуры на продольное растяжение и расчетным сопротивлением на сжатие ;

- коэффициент сочетания нагрузок, равный 1;

- коэффициент надежности сооружения для первого класса, равный 1.2;

- коэффициент условия работы, равный 1;

- коэффициент условия работы бетона, равный 1.1;

- коэффициент условия работы арматуры, равный 1.1

Определим расстояние от точки приложения силы до равнодействую-щей усилий в арматуре:

- ширина сечения;

- толщина защитного слоя;

- эксцентриситет продольной силы относительно центра тяжести приведенного сечения;

- расстояние от точки приложения до равнодействующей усилий в арматуре;

- высота сжатой зоны сечения (бетона);

.

Определим высоту сжатой зоны :

(задаем тыловую арматуру: ш, )

Принимаем

Принимаем арматуру шв 2 ряда расчетной площадью

5.2 Ремонтный случай.

Расчет усилий для сечения I-I:

Определим расстояние от точки приложения силы до равнодействующей усилий арматуре:

Определим высоту сжатой зоны :

(задаем лицевую арматуру ш, )

Принимаем

Принимаем двойное армирование (арматуру располагаем в два ряда): ш расчетной площадью

5.3 Расчет днища на образование трещин.

Расчет выполняется в соответствии с п. 6.2 СНиП 2.02.08-87.

Для Внецентренно сжатых элементов расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси элемента производим:

где (при однорядном армировании);

; ; .

- площадь приведенного сечения:

Приведенный статический момент сечения:

- высота растянутой зоны приведенного сечения:

Приведенный момент инерции:



- момент сопротивления приведенного сечения:

- коэффициент, учитывающий неупругую работу бетона растянутой зоны, определяемый по формуле:

где (по табл. 14 СНиП 2.06.08-87)

- расчетное значение сопротивления бетона на осевое растяжение, равное:

Проверяем выполнение условия образования трещин:

Условие не выполнено - значит сечение не трещиностойкое и в расчетном сечении образование трещин не исключено, соответственно расчет на раскрытие трещин нужен.

5.4 Расчет днища на раскрытие трещин

; .

Проверяем расчетное сечение на глубину раскрытия трещин со стороны засыпки.

где - расчетная ширина раскрытия трещины, мм;

- допустимая ширина раскрытия трещины;

- коэффициент условий работы.

Определяем расчетную ширину раскрытия трещины по формуле:

где - коэффициент, принимаемый для внецентренно сжатых элементов, равный 1;

- коэффициент учета временного действия нагрузки, равный 1.1;

- коэффициент, принимаемый при стержневой арматуре периодического профиля, равный 1.0;

- напряжения в растянутой арматуре определяемое, определенное без учета сопротивления бетона растянутой зоны сечения:

- начальное растягивающие напряжение в арматуре от набухания бетона. Для конструкций, находящихся в воде ; для конструкций, подверженных длительному высыханию, в том числе во время строительства, ;

- коэффициент армирования сечения, определяемый по формуле:

- диаметр стержней арматуры, равный .

Находим значение величины :

Допустимое значение раскрытия трещин . Условие не выполняется.

Список используемой литературы

1. СНиП 2.06.08-87. Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений. М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1987.

2. СниП 2.06.01-86. Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования. М.: 1989.

3. Конспект лекций.

4. Методические указания к выполнению курсового проекта.

5. Михайлов А.В., Левачев С.Н., Колесников Ю.М., Статические расчеты камер судоходных шлюзов: Учеб. пособие. М.:МИСИ, 1989.

Размещено на Allbest.ru