Файл: Проектирование железобетонной монолитной подпорной стенки в г. Оха Сахалинской области.docx
Добавлен: 03.02.2024
Просмотров: 117
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
tнв - температура наружного воздуха (табл. 5.1 СП 131.13330) = -17,5°С;
К - коэффициент теплопередачи опалубки = 20,3Вт/м² °С;
Мп – модуль поверхности = 3,291м-1;
Р4 ≈ 0,8кВт/м3
Руд = 2,8 + 66,7 + 3,34 – 0,8 = 72,1Вт/м2
Сопротивление одного погонного метра провода при рабочей температуре t:
r = ρt / S = 142,8*10-9/1,131 =1,428*10-7 /1,131 = 1,263*10-7 Ом*мм2*м, где
S - площадь поперечного сечения стальной жилы = 1,131мм2;
pt - удельное электросопротивление стальной жилы при рабочей температуре t = 142,8, Ом*км.
Ток, протекающий в одном проводе, рассчитывается по формуле:
I1 =
= 
= 9749Bт/м, где
∆P – погонная нагрузка на провод, Вт/м.
Значение электрического напряжения на проводе U определяется по формуле:
U = Uлин /
= 127В, где
Uлин – напряжение тока на проводе, В;
L = U / (I1 * r) = 127 / (9749 * 1,263*10-7) = 103190м
Ориентировочный шаг расстановки нагревательных проводов в конструкции, м:
b = 1 / (Руд/ΔР) +1 = 1 / ((72,1/12) +1) = 0,14м, где
Руд – удельная тепловая мощность = 72,1Вт;
ΔР - погонная нагрузка на провод = 12Вт/м;
6.6 Контроль температуры.
Температуру бетона следует измерять в точках, подверженных наибольшему охлаждению (например, в углах конструкции) или нагреву (в приэлектродной зоне).
Количество точек для измерения температуры равно 93 (для плиты) и 276 (для стены).
Определяется среднее количество точек замеров температуры на одну захватку.
N1 = 20 * Vз / 100 = 20*92,4/100 = 18,48шт. Принимаем 18шт.
N2 = 20 * Vз / 100 = 20*125,5/100 = 25,1шт. Принимаем 25шт.
Определим число замеров на одну захватку по формуле:
nзам i = Nin, где
n – количество замеров за время остывания бетона при методе электропрогрева (контроль температуры осуществляется каждые 2 часа в первые сутки, в последующие трое суток — 1 раз в смену, далее — один раз в сутки);
При τ ост = 98,57ч nзам= 15
При τ ост = 99,41ч nзам= 15
Число замеров на захватку составило:
nзам1 = 15 * 18 = 270 замеров
nзам2 = 15 * 25 = 375 замеров
Прочность бетона прогнозируют по фактическому температурному режиму на наименее нагретых участках. Для определения достаточности выдерживания бетона в опалубке или под утеплителем необходимо определить количество градусочасов, полученных им в процессе выдерживания. Для этого необходимо определить средние температуры бетона между двумя замерами, начиная с момента окончания бетонирования конструкции и укрытия не опалубленных поверхностей, и умножить их на время в часах между замерами температуры. Просуммировать полученные данные, а затем разделить на 20°С. По полученному времени твердения бетона при 20°С по графику нарастания прочности бетона, применяемого состава, определить ожидаемую прочность бетона в конструкции.
7. Расчет опалубки
Расчет опалубки сводится к сбору нагрузок, действующих на опалубку при бетонировании, и определению расстояния между прогонами и схватками.
Ввиду отсутствия аналитического подхода к определению бокового давления бетонной смеси на опалубку, в нормативных документах отдельных стран формулы для расчета бокового давления отличаются, поэтому в данном проекте давление бетонной смеси на вертикальную опалубку определяется по двум нормативным документам: российскому ГОСТ Р 52085-2003 и американскому ACI 347R.
На рассчитываемую вертикальную опалубку в процессе бетонирования действуют следующие горизонтальные нагрузки:
– нормативная ветровая нагрузка (т.к. в проекте все конструкции нулевого цикла, то условно можно считать, что ветровая нагрузка отсутствует);
– нагрузка от сотрясений, возникающих при выгрузке бетонной смеси в заопалубочное пространство, qд = 8
кПа = 800кгс/м2 (при укладке бетонной смеси автоботононасосом);
– нагрузка от вибрирования, qв = 4кПа = 400кгс/м2; (СП70.13330.2012 прил. С);
– боковое давление бетонной смеси, Р.
В проекте конструкции нулевого цикла, поэтому условно считаем, что ветровая нагрузка отсутствует.
Рис.5 Распределение усилий, действующих на опалубку.
7.1 Расчет вертикальной опалубки для стены.
Боковое давление при уплотнении бетонной смеси внутренними вибраторами рассчитывается исходя из условия, что
, где,
H = 0,35м – высота свежеуложенного слоя бетона;
= 0,25м. – радиус действия вибратора;
, где
кН/м3 – объемная масса бетонной смеси;
- коэффициент, учитывающий влияние пластичности бетонной смеси (осадка конуса 10см.),
- коэффициент, учитывающий температуру бетонной смеси,
V – скорость бетонирования конструкции
V = H * (П/Vб) = 3,7 * (30/55 * 2,51) = 1,61м/ч
Р = 2500 * (0,27 * 1,61+0,78) * 1,2 * 1 = 363кгс/м2
В связи с необходимостью учитывать нагрузку от сотрясений при выгрузке бетонной смеси нормативная нагрузка, действующая на опалубку:
Рн=Р/2+qд+qв=3636/2+800+400=3018кгс/м2
Расчетная нагрузка, действующая на опалубку, вычисляется по формуле:
Рр = Р/2 * к1+qд * к2+ qв, где
– коэффициент перегрузки от бокового давления бетонной смеси;
– коэффициент перегрузки от сотрясения и вибрирования; Рр=3636/2 * 1,3+800 * 1,3+400 * 1,3 = 3923,4кгс/м2
Расстояние между прогонами
определяется по максимальному изгибающему моменту в щите опалубки для случая двухпролетной балки, для чего вырезается балка единичной ширины.
Рис. 6 Расчетная схема опалубки.
.
Условие прочности щита по несущей способности:
M/W≤Ru, где
W = (b * h2)/6 – момент сопротивления щита;
см – толщина щита опалубки;
кгс/см2 – расчетное сопротивление изгибу материала щита опалубки.
см.
Условие прочности щита по деформациям:
f/L1≤1/400, где
– прогиб щита опалубки.
– нормативная нагрузка без учета нагрузок от сотрясений и вибрирования.
E = 2.1 * 106кгс/cм2 – модуль упругости стального щита.
J = (b * h3)/12
– момент инерции щита.
см
Окончательно расстояние между прогонами принимаем 15см. как наименьшее, полученное из условий прочности и деформациям.
Расстояние между схватками
определяется по нагрузке, собранной с полосы, шириной равной расстоянию между прогонами.
Принимаем прокатный двутавр №10 с характеристиками: h=100
мм, A2
= 12.0
см2, J = 198
см4
Характеристики приведенного сечения: – координата центра тяжести сечения
Рис. 7 Схема приведенного сечения.
– приведенный момент инерции сечения
, где
кгс/м2 – модуль упругости материала щита и прогона;
– приведенный момент инерции сечения:
Wпр = Jпр/ymax
, где
– максимальное значение габарита сечения относительно оси, проходящей через центр тяжести сечения.
Wпр = 47.975/6.7 = 7.161см3
Расстояние между схватками из расчета по несущей способности
q = 3923 * 0,15 = 588,45кгс/м
см.
Расстояние между схватками из расчета по деформации
q = 1818 * 0,15 = 272,7кгс/м
см.
Окончательное расстояние между схватками принимаем
см, как наименьшее, полученное из условий прочности и деформации.
7.2 Определение давления бетонной смеси на вертикальную опалубку по ACI 347R
Формулу для расчета давления определяем из условия вида конструкции и скорости бетонирования.
м/ч, тогда 
кПа.
Таким образом давление бетонной смеси на вертикальную опалубку по ACI 347R (40,91кПа) превышает значения давления полученные по ГОСТ Р 52085-2003 (36.36кПа).
7.3 Конструирование опалубки
К - коэффициент теплопередачи опалубки = 20,3Вт/м² °С;
Мп – модуль поверхности = 3,291м-1;
Р4 ≈ 0,8кВт/м3
Руд = 2,8 + 66,7 + 3,34 – 0,8 = 72,1Вт/м2
Сопротивление одного погонного метра провода при рабочей температуре t:
r = ρt / S = 142,8*10-9/1,131 =1,428*10-7 /1,131 = 1,263*10-7 Ом*мм2*м, где
S - площадь поперечного сечения стальной жилы = 1,131мм2;
pt - удельное электросопротивление стальной жилы при рабочей температуре t = 142,8, Ом*км.
Ток, протекающий в одном проводе, рассчитывается по формуле:
I1 =
= = 9749Bт/м, где∆P – погонная нагрузка на провод, Вт/м.
Значение электрического напряжения на проводе U определяется по формуле:
U = Uлин /
= 127В, гдеUлин – напряжение тока на проводе, В;
L = U / (I1 * r) = 127 / (9749 * 1,263*10-7) = 103190м
Ориентировочный шаг расстановки нагревательных проводов в конструкции, м:
b = 1 / (Руд/ΔР) +1 = 1 / ((72,1/12) +1) = 0,14м, где
Руд – удельная тепловая мощность = 72,1Вт;
ΔР - погонная нагрузка на провод = 12Вт/м;
6.6 Контроль температуры.
Температуру бетона следует измерять в точках, подверженных наибольшему охлаждению (например, в углах конструкции) или нагреву (в приэлектродной зоне).
Количество точек для измерения температуры равно 93 (для плиты) и 276 (для стены).
Определяется среднее количество точек замеров температуры на одну захватку.
N1 = 20 * Vз / 100 = 20*92,4/100 = 18,48шт. Принимаем 18шт.
N2 = 20 * Vз / 100 = 20*125,5/100 = 25,1шт. Принимаем 25шт.
Определим число замеров на одну захватку по формуле:
nзам i = Nin, где
n – количество замеров за время остывания бетона при методе электропрогрева (контроль температуры осуществляется каждые 2 часа в первые сутки, в последующие трое суток — 1 раз в смену, далее — один раз в сутки);
При τ ост = 98,57ч nзам= 15
При τ ост = 99,41ч nзам= 15
Число замеров на захватку составило:
nзам1 = 15 * 18 = 270 замеров
nзам2 = 15 * 25 = 375 замеров
Прочность бетона прогнозируют по фактическому температурному режиму на наименее нагретых участках. Для определения достаточности выдерживания бетона в опалубке или под утеплителем необходимо определить количество градусочасов, полученных им в процессе выдерживания. Для этого необходимо определить средние температуры бетона между двумя замерами, начиная с момента окончания бетонирования конструкции и укрытия не опалубленных поверхностей, и умножить их на время в часах между замерами температуры. Просуммировать полученные данные, а затем разделить на 20°С. По полученному времени твердения бетона при 20°С по графику нарастания прочности бетона, применяемого состава, определить ожидаемую прочность бетона в конструкции.
7. Расчет опалубки
Расчет опалубки сводится к сбору нагрузок, действующих на опалубку при бетонировании, и определению расстояния между прогонами и схватками.
Ввиду отсутствия аналитического подхода к определению бокового давления бетонной смеси на опалубку, в нормативных документах отдельных стран формулы для расчета бокового давления отличаются, поэтому в данном проекте давление бетонной смеси на вертикальную опалубку определяется по двум нормативным документам: российскому ГОСТ Р 52085-2003 и американскому ACI 347R.
На рассчитываемую вертикальную опалубку в процессе бетонирования действуют следующие горизонтальные нагрузки:
– нормативная ветровая нагрузка (т.к. в проекте все конструкции нулевого цикла, то условно можно считать, что ветровая нагрузка отсутствует);
– нагрузка от сотрясений, возникающих при выгрузке бетонной смеси в заопалубочное пространство, qд = 8
кПа = 800кгс/м2 (при укладке бетонной смеси автоботононасосом);– нагрузка от вибрирования, qв = 4кПа = 400кгс/м2; (СП70.13330.2012 прил. С);
– боковое давление бетонной смеси, Р.
В проекте конструкции нулевого цикла, поэтому условно считаем, что ветровая нагрузка отсутствует.
Рис.5 Распределение усилий, действующих на опалубку.
7.1 Расчет вертикальной опалубки для стены.
Боковое давление при уплотнении бетонной смеси внутренними вибраторами рассчитывается исходя из условия, что
, где,H = 0,35м – высота свежеуложенного слоя бетона;
= 0,25м. – радиус действия вибратора; , где кН/м3 – объемная масса бетонной смеси; - коэффициент, учитывающий влияние пластичности бетонной смеси (осадка конуса 10см.), - коэффициент, учитывающий температуру бетонной смеси,V – скорость бетонирования конструкции
V = H * (П/Vб) = 3,7 * (30/55 * 2,51) = 1,61м/ч
Р = 2500 * (0,27 * 1,61+0,78) * 1,2 * 1 = 363кгс/м2
В связи с необходимостью учитывать нагрузку от сотрясений при выгрузке бетонной смеси нормативная нагрузка, действующая на опалубку:
Рн=Р/2+qд+qв=3636/2+800+400=3018кгс/м2
Расчетная нагрузка, действующая на опалубку, вычисляется по формуле:
Рр = Р/2 * к1+qд * к2+ qв, где
– коэффициент перегрузки от бокового давления бетонной смеси; – коэффициент перегрузки от сотрясения и вибрирования; Рр=3636/2 * 1,3+800 * 1,3+400 * 1,3 = 3923,4кгс/м2Расстояние между прогонами
определяется по максимальному изгибающему моменту в щите опалубки для случая двухпролетной балки, для чего вырезается балка единичной ширины. Рис. 6 Расчетная схема опалубки.
.Условие прочности щита по несущей способности:
M/W≤Ru, где
W = (b * h2)/6 – момент сопротивления щита;
см – толщина щита опалубки; кгс/см2 – расчетное сопротивление изгибу материала щита опалубки. см.Условие прочности щита по деформациям:
f/L1≤1/400, где
– прогиб щита опалубки. – нормативная нагрузка без учета нагрузок от сотрясений и вибрирования.E = 2.1 * 106кгс/cм2 – модуль упругости стального щита.
J = (b * h3)/12
– момент инерции щита. смОкончательно расстояние между прогонами принимаем 15см. как наименьшее, полученное из условий прочности и деформациям.
Расстояние между схватками
определяется по нагрузке, собранной с полосы, шириной равной расстоянию между прогонами.Принимаем прокатный двутавр №10 с характеристиками: h=100
мм, A2
= 12.0
см2, J = 198 см4Характеристики приведенного сечения: – координата центра тяжести сечения
Рис. 7 Схема приведенного сечения.
– приведенный момент инерции сечения
, где кгс/м2 – модуль упругости материала щита и прогона; – приведенный момент инерции сечения:
Wпр = Jпр/ymax
, где – максимальное значение габарита сечения относительно оси, проходящей через центр тяжести сечения.Wпр = 47.975/6.7 = 7.161см3
Расстояние между схватками из расчета по несущей способности
q = 3923 * 0,15 = 588,45кгс/м
см.Расстояние между схватками из расчета по деформации
q = 1818 * 0,15 = 272,7кгс/м
см.Окончательное расстояние между схватками принимаем
см, как наименьшее, полученное из условий прочности и деформации.7.2 Определение давления бетонной смеси на вертикальную опалубку по ACI 347R
Формулу для расчета давления определяем из условия вида конструкции и скорости бетонирования.
м/ч, тогда кПа.Таким образом давление бетонной смеси на вертикальную опалубку по ACI 347R (40,91кПа) превышает значения давления полученные по ГОСТ Р 52085-2003 (36.36кПа).
7.3 Конструирование опалубки