Все СНиПы >>    СНиПы «Строительство, ремонт, монтаж >>

Часть 1    |    Часть 2    |    Часть 3

3. Расчет стальных оболочек комбинированных обделок

с наружным монолитным бетоном

 

 

3.1. Марки стали для стальных оболочек и колец жесткости следует принимать по табл.1.

 

 

 

                                                                                           

Таблица 1

Марка

стали

 

ГОСТ

 или

ТУ

 

Толщина листового проката,

 

Категория стали

при расчетной температуре , °С

 

 

      мм

 -40

-40>  -50

-50>   -65

 

 

 

 

 

 

ВСт3Гпс

ГОСТ

380-71

10-30

5

-

-

 

 

 

 

 

 

18Гпс

ГОСТ 23570-79

10-30

+

-

-

 

 

 

 

 

 

09Г2

гр. 1

ТУ 14-1-8023-80

11-20

12

-

-

 

 

 

 

 

 

09Г2

ГОСТ 19282-73

10-32

12

-

-

 

 

 

 

 

 

09Г2С гр. 1

ТУ 14-1-3023-80

10-20

12

13

15

 

 

 

 

 

 

09Г2С

ГОСТ 19282-73

10-60

12

13

15

 

 

 

 

 

 

10ХСНД

ГОСТ 19282-73

10-40

12

13

15

 

Примечания: 1. Знак “+” означает, что категорию стали и требования

к ней указывать в проекте не следует; знак “-“ означает, что данную марку стали при указанной расчетной температуре применять не следует.

 

2. При надлежащем технико-экономическом обосновании допускается применять сталь других марок.

 

 

 

3.2. Стальные оболочки следует рассчитывать на действие внутреннего давления воды в туннеле, наружного давления подземных вод, раствора (при цементации) и свежеуложенного бетона с учетом температурных воздействий, а также на действие собственного веса и нагрузок от механизмов при монтаже оболочки. При расчете стальных оболочек действие горного давления не учитывается.

 

Коэффициент надежности по нагрузке , коэффициент надежности по назначению сооружения  и коэффициент условий работы  следует принимать согласно требованиям пп.5.8 и 6.3.

 

Примечание. Значения коэффициента условий работы  приведены для расчета стальных оболочек без учета местных напряжений.

 

3.3. Расчет на прочность стальных оболочек следует выполнять по формуле

 

 

              ,                                    (4)

 

при этом необходимо соблюдать условия:

 

 

; ,                        

 

 

где     -

нормальные напряжения соответственно в поперечном и продольном сечениях оболочки, МПа;

 

 

-

расчетное сопротивление, МПа, принимаемое при расчетах на внутреннее давление с учетом отпора грунта равным

, а при расчетах на внутреннее давление без учета отпора грунта и на наружное давление -

;

 

 

-

расчетные сопротивления стали растяжению, сжатию, изгибу, МПа, соответственно по временному сопротивлению и по пределу текучести, принимаемые по СНиП II-23-81;

 

 

-

коэффициент надежности для элементов конструкций, рассчитываемых на прочность по временному сопротивлению, равный 1,3.

 

3.4. Нормальное напряжение , МПа, в продольных сечениях оболочки от внутреннего давления воды следует определять по формулам:

 

а) при наличии отпора грунта

 

 

,                                                  (5)

 

 

где             -

расчетное внутреннее давление воды, МПа;

 

 

-

средний радиус оболочки, см;

 

 

-

толщина стенки оболочки, см;

 

 

-

расчетный радиальный зазор между оболочкой и бетоном, см;

 

 

-

приведенный коэффициент удельного отпора грунта,

Н/куб.см, определяемый по формуле

 

 ;                                        (6)

 

 

-

наружный радиус бетонной обоймы, см;

 

 

-

модуль упругости бетона, МПа;

б) при отсутствии отпора грунта или при

 

 

                                     

 

                                                                               (7)

 

 

3.5. Расчетный радиальный зазор между оболочкой и бетоном , см, следует определять по формуле

 

 

,                                                                (8)

 

 

где                             -

составляющие радиального зазора соответственно от

температурных воздействий, усадки бетона и ползучес-

ти грунта, см.     

 

Составляющую зазора от температурных воздействий  следует определять по формуле

 

 

,                                          (9)

 

 

где           - 

наибольшая температура в туннеле при заполнительной цементации, °С;

         

                     -

 

наименьшая температура воды или воздуха в туннеле, °С.

 

    Составляющие зазора от усадки бетона  и ползучести грунта , определяемые по данным исследований, следует учитывать только при расчете на особые сочетания нагрузок.

 

     Для предварительных расчетов допускается принимать

    

    

.                                                                        (10)

 

 

3.6. Нормальное напряжение , МПа, в продольных сечениях оболочки от наружного давления следует определять по формуле

 

 

,                                                                            (11)

 

 

где  - расчетное наружное давление, МПа.

 

3.7. Нормальное напряжение, МПа, в поперечном сечении оболочки следует определять:

 

от температурных воздействий - по формуле

 

 

,                                                                        (12)

 

где  - расчетный перепад температур, °С;

 

от стеснения поперечной деформации - по формуле

 

 

.                                                                            (13)

 

3.8. Расчетный перепад температур  следует определять по формулам:

 

при повышении температуры

 

 

,                                                                     (14)

 

 

при понижении температуры

 

 

,                                                                     (15)

 

 

где                                 - 

соответственно наибольшая и наименьшая температура воды или воздуха в туннеле, °С;

 

  - 

соответственно наибольшая и наименьшая температура оболочки в период обетонирования, °С.

 

3.9. Местные напряжения, возникающие в стальной оболочке у ребер жесткости, а также в местах перелома, образующих под углом не более 10°, допускается не учитывать.

 

3.10. Расчет на устойчивость стальной оболочки при действии наружного давления  ,  МПа, следует выполнять по формуле

 

 

,                                                                         (16)

 

 

где          -

критическое наружное давление, МПа;

 

 

-

коэффициент, принимаемый по табл.2.

 

                                                                                         

Таблица 2

0,5

0,75

1

1,5

2

2,5

 

 

1

 

0,9

 

 

0,8

 

0,6

 

0,5

 

0,4

 

 

При       следует принимать

 

 

,

 

 

где        -  нормативный предел текучести стали, МПа.

 

 

 

 

 

 

Черт. 2.   Графики зависимости критического наружного давления  

от  относительной толщины стенки   [

 -  нормативное сопротивление по пределу текучести стали, МПа (кгс/кв.см);

 

  - расчетный радиальный зазор между стенкой оболочки и бетоном, см;

  - средний радиус оболочки, см;  - толщина стенки оболочки, см]

 

 

3.11. Критическое наружное давление при отсутствии колец жесткости и при  (где  - расстояние между кольцами, см) следует определять графически по черт.2. Разрешается также в этом случае выполнять расчет на устойчивость по стандартным программам на ЭВМ.

 

3.12. Критическое наружное давление , МПа, при наличии колец жесткости следует определять по формулам:

 

 

                                                         (17)

                        при                                                  

 

 

      (18)

                        при                                                           < 0,5,

 

 

где              -

модуль упругости стали, МПа;

 

 

-

число волн, образующихся при смятии оболочки, подбираемое

таким образом, чтобы получить минимальное значение ;

 

 

   .                                                 

.

3.13. Кольца жесткости надлежит проектировать минимального поперечного сечения с целью уменьшения габаритов выломки.

 

Рекомендуется предусматривать анкеровку колец жесткости в бетоне. В случае невозможности анкеровки расчет кольца жесткости прямоугольного поперечного сечения следует производить по формуле

 

 

,                   (19)

 

 

где               -

толщина кольца жесткости, см;

 

 

-

расстояние от центра тяжести сечения кольца до наиболее удаленного волокна, см;

 

 

-

коэффициент, определяемый по черт.3 в зависимости от значения величин:

 

 

;

 

 

,

 

 

-

соответственно радиус центральной оси, см, площадь, кв.см, и момент инерции поперечного сечения кольца с присоединенным пояском длиной

 

 - начальное отступление радиуса кольца от теоретического.

 

 

 

 

 

Черт. 3. График зависимости коэффициента

от  при

 

 

 

Приложение 2

 

Обязательное

 

 

РАСЧЕТ ОБДЕЛОК ТУННЕЛЕЙ

ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ ВТОРОЙ ГРУППЫ

 

 

1. Расчет бетонных и железобетонных обделок

произвольного очертания

 

 

Расчет следует выполнять на основное сочетание нормативных нагрузок в соответствии с разд.5 и 6 с учетом коэффициента отпора грунта, жесткость сечения принимается согласно п.6.12.

 

По полученным усилиям (изгибающий момент и нормальная сила) необходимо выполнить расчет по образованию и раскрытию трещин.

 

Трещиностойкие обделки, проектируемые для условий, отвечающих п.4.16, следует проверять по образованию трещин согласно СНиП II-56-77.

 

Нетрещиностойкие обделки должны рассчитываться по раскрытию трещин согласно разд.4 и 5 настоящего приложения.

 

 

 

 

2. Расчет по образованию трещин бетонных и

железобетонных обделок напорных туннелей

кругового очертания на начальных стадиях проектирования

 

 

На начальной стадии проектирования расчет по образованию трещин трещиностойких обделок, проектируемых для условий, отвечающих п.4.16, допускается выполнять по формулам (1) и (2), обеспечивающим трещиностойкость при действии внутреннего давления.

 

Толщину обделки , см, следует вычислять по формулам:

 

при коэффициенте удельного отпора грунта  2000 Н/куб.см

 

 

,                                           (1)

 

 

где            -

нормативное внутреннее давление воды, МПа;

 

 

-

модуль упругости материала обделки, принимаемый равным 0,7

, МПа;

 

 

-

нормативное сопротивление материала обделки на растяжение, принимаемое по СНиП 2.03.01-84 в соответствии с классом бетона,

МПа;

 

 

-

коэффициент армирования сечения;

 

в слаботрещиноватых грунтах при

 

 2000 Н/куб.см

 

 

,                                           (2)

где .

 

 

 

 

3. Расчет по образованию трещин

(на трещиностойкость) обделок из набрызг-бетона

на внешнее давление

 

 

Толщину несущих обделок из набрызг-бетона , м, следует определять по формуле

 

 

,                                                      (3)

 

 

где    -

нормативная величина вертикального горного давления (п.5.12), МПа. При специальном обосновании допускается определять горное давление из условия объема возможного вывала между анкерами;

 

 

-

остаточное гидростатическое давление воды с учетом снижения уровня подземных вод дренажными или другими мероприятиями, МПа;

 

 

-

нормативное сопротивление набрызг-бетона на осевое растяжение при проектном классе бетона, определяемом по прочности на растяжение (по СНиП 2.03.01-84), МПа;

 

 

-

коэффициент условий работы, принимаемый равным для армированной обделки -1, для неармированной - 0,6;

 

 

-

шаг анкеров в продольном и поперечном направлениях, принимаемый наименьшим (но не менее 1 м) исходя из условий:

 

 

           а) образования грунтового свода -по формуле

    

                         (4)*

     __________

     *В тексте оригинала допущены опечатки. Переход к поправкам осуществляется по ссылке.     

                                          

 

где           

   -  длина анкеров, м;

 

 

 -

глубина нарушенной зоны, м (п.5.12);

 

 

 -

глубина заделки анкера за пределы нарушенной зоны, принимаемая равной 0,5-0,7 м;

 

 -

пролет выработки, м;

 

 

 -

сцепление грунта, принимаемое по данным натурных исследований; для предварительных расчетов допускается принимать

, МПа;

 

 

 -

коэффициент, равный 0,2-0,25 для выработок I формы сечения и 0,25-0,3 - для остальных форм сечения (см. черт.1);

 

б) устойчивости грунтов между анкерами - по формуле

 

 

                                          (5)*

 

  __________

     *В тексте оригинала допущены опечатки. Переход к поправкам осуществляется по ссылке.  

 

 

 

в) прочности закрепления анкера - по формуле

 

 

,                                                                               (6)

 

 

где           -

несущая способность анкера, равная для железобетонных анкеров прочности стержня анкера на разрыв, для остальных анкеров - 80-100кН.

 

 

 

4. Расчет ширины раскрытия трещин

в бетонных обделках напорных туннелей кругового

очертания

 

 

Ширина раскрытия трещин , мм, в бетонных обделках туннеля, предусматриваемых в однородных трещиноватых грунтах или других грунтах, укрепленных цементацией, должна определяться по формуле

 

 

                            (7)*

 

  __________

     *В тексте оригинала допущены опечатки. Переход к поправкам осуществляется по ссылке.       

          

     где    .

 

 

 

 

5. Расчет ширины раскрытия трещин

в  железобетонных обделках 

напорных и безнапорных туннелей

 

 

Ширину раскрытия трещин , мм, в железобетонных обделках напорных и безнапорных туннелей следует рассчитывать по формуле

 

 

,                        (8)

 

 

где              -

коэффициент, учитывающий влияние трещиноватости скального грунта, сложенного из блоков, и принимаемый в зависимости от модуля трещиноватости  при ;  при .

В интервале значения  принимаются по интерполяции;

 

  -

коэффициент, принимаемый для центрально- и внецентренно растянутых элементов - 1,2, для внецентренно сжатых и изгибаемых элементов - 1;

 

  -

коэффициент, принимаемый равным при стержневой арматуре периодического профиля - 1, при гладкой арматуре - 1,4;

 

-

напряжение в растянутой арматуре без учета сопротивления бетона растянутой зоны сечения, МПа;

 

-

начальное растягивающее напряжение в арматуре от набухания бетона: для конструкций, находящихся в воде,  = 20 МПа;

для конструкций, подверженных длительному высыханию, в том числе во время строительства,   = 0;

 

   -

коэффициент армирования сечения, принимаемый равным ,

но не более 0,02 (здесь - необходимая площадь сечения арматуры, определяемая согласно обязательному приложению 1 или принимаемая в соответствии с п.4.19);

 

-

диаметр стержней арматуры, мм.

 

Напряжения в растянутой арматуре , МПа, следует определять по формулам:

 

для изгибаемых элементов

 

 

,                                                                                   (9)

 

для центрально растянутых элементов

 

 

,                                                                                  (10)

 

для внецентренно растянутых и внецентренно сжатых элементов при больших эксцентриситетах

 

 

,                                                                    (11)

 

 

для внецентренно растянутых элементов при малых эксцентриситетах:

 

для более растянутой арматуры

 

 

;                                                                 (12)

 

для менее растянутой арматуры

 

 

,                                                                 (13)

 

 

 

где    -

нормативные изгибающий момент и продольное усилие, определяемые в соответствии с обязательным приложением 1 (по стандартным программам);

 

 -

плечо внутренней пары сил, принимаемое по результатам расчета сечения на прочность;

 

-

рабочая высота сечения;

 

-

расстояние от центра тяжести площади сечения растянутой арматуры до продольной силы ;

 

 

-

расстояние от центра тяжести площади сечения сжатой арматуры до продольной силы .

 

Определяемая расчетом ширина раскрытия трещин должна быть не более величин, приведенных в табл.7.

 

Примечание. В формуле (11) знак "+" принимается при внецентренном растяжении, знак "-" - при внецентренном сжатии.

 

 

 

Приложение 3

 

Обязательное

 

РАСЧЕТ ВЕЛИЧИНЫ ФИЛЬТРАЦИОННОГО

РАСХОДА ВОДЫ ИЗ НАПОРНОГО ТУННЕЛЯ

 

 

1. Допустимость величины фильтрационного расхода воды , л/с·см, отнесенного к 10 м разности внутреннего и внешнего напоров воды, надлежит определять по формуле

 

 

,                        (1)

 

 

где         -

коэффициент водопроницаемости трещин в обделке (расход воды, куб.см/с через 1 см трещины, при градиенте напора, равном 1), определяемый по формуле

 

 

;                                                                        (2)    

 

 

-

количество трещин в обделке: бетонной - ; железобетонной - ;

 

  -

коэффициент армирования сечения обделки;

 

-

диаметр арматуры, см;

 

-

наружный радиус обделки, см;

 

  -

коэффициент фильтрации грунта, см/с;

 

-

модуль формы, характеризующий геометрическое соотношение между элементами зоны фильтрации и определяемый по формуле

 

 

;                                              (3)    

 

 

-

радиус области фильтрации, принимаемый по опытным данным, а при их отсутствии - равным двойной глубине заложения туннеля, см;

 

-

допускаемая величина фильтрационного расхода воды, отнесенная к единице разности внутреннего и наружного давлений и определяемая на основании технико-экономических расчетов. Для предварительных расчетов допускается принимать:

 

 = 1 л/с на 1000 кв.м поверхности туннеля на каждые 10 м разности напоров - при разности внутреннего и наружного напоров 100 м и менее;

 

  от 0,3 до 0,5 л/с на 1000 кв.м поверхности туннеля на каждые 10 м разности напоров - при разности внутреннего и наружного напоров свыше 100 м.

 

2. Абсолютную величину фильтрационного расхода воды из туннеля  ,  л/с,  следует определять по формуле

 

 

,                                                             (4)

 

где  -  длина туннеля, см.

 

3. Для снижения фильтрационного расхода воды из туннеля следует предусматривать применение специальных покрытий на основе полимерных вяжущих материалов, укрепительную цементацию и другие конструктивные мероприятия.

 

 

 

Приложение 4

 

Справочное

 

ОСНОВНЫЕ БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

 

 

Основные характеристики грунтов

 

 

-

коэффициент крепости;

 

-

коэффициент отпора;

 

-

коэффициент удельного отпора;

 

-

модуль деформации;

 

-

коэффициент Пуассона;

 

-

кажущийся угол внутреннего трения;

 

-

сцепление грунта;

 

-

плотность грунта;

 

-

модуль трещиноватости;

 

-

нормативное вертикальное горное давление;

 

-

нормативное горизонтальное горное давление;

 

-

высота свода обрушения;

 

-

пролет свода обрушения;

 

-

глубина нарушенной зоны;

 

-

высота толщи грунта над туннелем.

 

 

 

 

Нагрузки и воздействия, усилия от них

 

 

-

нормативные изгибающий момент и нормальная сила;

 

-

внутренний напор воды;

 

-

напор подземных вод;

 

-

гарантированный напор подземных вод;

 

-

расчетное внутреннее давление воды;

 

-

нормативное внутреннее давление воды.

 

 

 

 

Характеристика материалов

 

 

-

модуль упругости обделки;

 

-

модуль упругости бетона;

 

-

модуль упругости арматуры;

 

-

расчетное сопротивление арматуры растяжению;

 

-

нормативное сопротивление по пределу текучести стали;

 

-

расчетное сопротивление стальной оболочки растяжению, сжатию и изгибу соответственно по временному сопротивлению и по пределу текучести;

 

-

нормативное сопротивление бетона растяжению;

 

-

расчетное сопротивление набрызг-бетона осевому растяжению;

 

-

расчетное сопротивление растяжению стержня анкера.

 

 

 

 

Геометрические характеристики

 

 

-

высота выработки;

 

-

пролет выработки;

 

-

толщина обделки;

 

-

толщина покрытия набрызг-бетона;

 

-

внутренний радиус обделки;

 

-

наружный радиус обделки;

 

-

средний радиус оболочки;

 

-

толщина стальной оболочки;

 

-

площадь сечения арматуры;

 

-

рабочая высота сечения;

 

-

расстояние от равнодействующей усилий в сжатой арматуре до ближайшей грани сечения;

 

-

расстояние от центра тяжести площади сечения соответственно растянутой и сжатой арматуры до продольной силы;

 

  -

коэффициент армирования сечения;

 

-

диаметр анкера;

 

-

площадь сечения стальной оболочки.

 

 

 

 

Коэффициенты

 

 

-

коэффициент надежности по нагрузкам;

 

-

коэффициент надежности по назначению сооружения;

 

-

коэффициент сочетаний нагрузок;

 

-

коэффициент условий работы.

 

 

 

Приложение 5

 

Справочное

 

ФОРМУЛЫ В ЕДИНИЦАХ СИСТЕМЫ МКГСС

 

 

К основному тексту:

 

                                                                                (1)

 

(здесь  - объемный вес грунта, тс/куб.м);

 

 

;                                                                              (2)

 

                                                                    

                                   (3)

 

 

                                                                     (4)

 

 

 

.                                                                 (5)

 

 

К обязательному приложению 1:

 

 

;                                                              (1)

 

;                             (2)

 

;                                  (3)

 

;                                                  (5)

 

;                                                        (6)

 

.                                                                        (12)

 

К обязательному приложению 2:

 

 

;                                   (1)

 

,                                 (2)

 

где    ;

 

 

,                                                                        (7)

 

где     

 

 

Текст документа сверен по:

официальное издание

Госстрой СССР - М.: ЦИТП,

1985   

 

Часть 1    |    Часть 2    |    Часть 3




Хотите оперативно узнавать о новых публикациях нормативных документов на портале? Подпишитесь на рассылку новостей!

Все СНиПы >>    СНиПы «Строительство, ремонт, монтаж >>



Смотри также: Каталог «Строительство, ремонт, монтаж» >>
Фотогалереи (65) >>
Статьи (547) >>
ГОСТы (116) >>
СНиПы (94) >>
СанПиНы (14) >>
Нормативные документы (13) >>
ВСН (38) >>
Задать вопрос в форуме >>
Подписка на рассылки >>
Copyright © 1999-2017 ВашДом.Ру - проект маркетинговой группы «Текарт»
По вопросам связанным с работой портала вы можете связаться с нашей службой поддержки или оставить заявку на рекламу.
Политика в отношении обработки персональных данных
наверх