Материал: 2363
ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬСТВА
Рисунок 3 – Расчётное сечение плиты
По методу предельных состояний определена рабочая продольная арматура сборной железобетонной ребристой плиты покрытия, необходимая для обеспечения прочности по предельному состоянию. Проверено положение нижней границы сжатой зоны, установлено, что она проходит в полке. Рассчитана требуемая площадь сечения арматуры Аsтр=3,22 см2. Принята арматура А-400 2 16 Аsф = 4,02 см2. Рассчитанный коэффициент армирования
µ=0,009 больше минимального значения µ>µмин=0,0005. Выявлена фактическая граница сжатой зоны бетона хф=1,11 см.
Фактический предельный изгибающий момент:
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
ф |
|
|
ф |
|
|
|
ф |
|
|
|
Mu |
= Rs |
As |
|
− |
|
(2) |
|||
|
h0 |
2 |
. |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ф |
=3600 |
4,02 |
|
27 − |
1,11 |
=3827кгсм. |
|
|||
Mu |
|
2 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
125 |
|
Так как фактический предельный изгибающий момент Мuф=3827 кгсм больше максимального изгибающего момента, то по методу предельных состояний прочность сборной железобетонной ребристой плиты покрытия обеспечена.
В вероятностном методе двух моментов надежность строительной конструкции оценивается расчетом характеристики безопасности β.
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
β = |
|
|
R |
Q |
|
|
, |
(3) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
s2 |
+ s |
2 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
R |
|
Q |
|
|
|
||
где R – среднее значение прочности плиты (Mu); Q –среднее значение нагрузки на плиту; sR, sQ
– стандартное отклонение прочности и нагрузки от среднего значения.
При расчете по методу двух моментов предполагают, что исходные данные распределены по нормальному закону. Этот метод относят к более высокому уровню обеспечения безопасности по сравнению с полувероятностным методом предельных состояний. Для расчета приняты средние значения прочности и коэффициенты вариации для арматуры марки А-400: Vs = 0,08; Rs=400мПа=4400 кгс/см2; для бетона марки В15: VB = 0,135; Rb=14,08МПа=140,8 кгс. Рассчитаны стандартные отклонения по арматуре Ss=352 кгс/см2 и бетону SВ= 19кгс/см2. Для оценки стандартных отклонений уточнено рассчитанное среднее значение относительной
высоты сжатой зоны бетона ξ=0,03. Из условия равенства коэффициента вариации прочности плиты коэффициенту вариации арматуры (VR=VS), установлено, что надежность плиты определяется надежностью арматуры.
Среднее значение несущей способности плиты:
M |
|
= R |
Aф h |
|
− |
ξ |
(4) |
||
|
1 |
2 |
. |
||||||
|
u |
s |
s |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
Техника и технологии строительства, № 1(9), 2017 |
http://ttc.sibadi. |
ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬСТВА
Mu = 4400 4,02 27 |
|
0,03 |
|
= 4704кгсм . |
1− |
2 |
|
||
|
|
|
|
Определены: среднее значение предельной нагрузки qR=720,7 кгс/м2, стандартное отклонение предельной нагрузки sR=57,7 кгс/м2, стандартное отклонение постоянной нагрузки sg =17,66 кгс/м2.
В методе двух моментов также рассчитывается коэффициент запаса
kз = |
Muф |
= |
3548,46 |
=1,124 , |
|||
Мдо2003 |
|
3156 |
|||||
|
|
|
|
|
|
||
kз = |
|
Muф |
|
= |
3548,46 |
=1,075 . |
|
|
Мпосле2003 |
3300 |
|
||||
|
|
|
|
|
|||
Вероятностный расчет надежности строительной конструкции по методу двух моментов выполнялся с приближенной оценкой надежности посредством коэффициента безопасности β:
β = |
|
qR − g −S |
|
, |
(5) |
|
|
|
|
||||
sR2 + sg2 + ss2 |
||||||
|
|
|
|
|
где qR - среднее значение предельной нагрузки; g - постоянная нормативная нагрузка; S - временная нагрузка: среднее значение ежегодных максимумов снегового покрова до 2003 года 70 кгс/м2 , после 2003 г.среднее максимальное значение 25-летних периодов -180 кгс/м2; sR2 - cтандартное отклонение предельной нагрузки; sg2 - cтандартное отклонение постоянной нагрузки; ss2 - cтандартное отклонение временной нагрузки.
По формуле 5 рассчитывается коэффициент безопасности, характеризующий надежность строительной конструкции до 2003 года:
β = |
|
|
720,7 −321−70 |
|
|
= 4,42 . |
126 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
57,72 + |
17,662 + 43,82 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|||||||||
после 2003: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
β = |
|
720,7 |
−321−180 |
|
|
= 2,94 . |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
57,72 + |
17,662 + 43,82 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Заключение
Данные расчета свидетельствуют, что надежность плиты при снеговой нагрузке до 2003 года соответствует вероятности безотказной работы PR=0,9999. Для несущих конструкций I уровня ответственности считается достаточным надежность PR=0,999. При расчетной снеговой нагрузке после 2003 года надежность соответствует вероятности безотказной работы для зданий II группы ответственности. Выполненный расчет является приближенным, так как снеговая нагрузка распределяется не по нормальному закону, а по близкому к нему закону Гумбеля. Возможно уточнение вероятности безотказной работы плиты специальным методом последовательного приближения.
Таким образом, надежность сборной железобетонной ребристой плиты совмещенного покрытия здания, запроектированного и построенного до 2003 года при действии нагрузок измененных после 2003 года обеспечена расчетом по методу предельных состояний и вероятностным методом двух моментов.
Библиографический список
1.Кузнецов, С.М. Проектирование надежности транспортно-технологического процесса в строительстве / С.М. Кузнецов, О.В. Демиденко, Н.Е. Алексеев // Вестник СибАДИ. 2015, №3. - С. 51-56.
2.Федеральный закон "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений" от 30.12.2009 N 384-ФЗ (действующая редакция, 2016). Режим доступа: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_95720.
|
|
Техника и технологии строительства, № 1(9), 2017 |
http://ttc.sibadi. |
ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬСТВА
3.ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия, термины и определения.- Введ.1990-
07-01. М.: Изд-во стандартов, 1990.-8 с. - Режим доступа: http://files.stroyinf.ru/data2/1/4293767/4293767358.pdf
4.Бондаренко, В.М. Железобетонные и каменные конструкции: учебник для вузов / В.М.Бондаренко, Р.О. Бакиров, В.Г. Назаренко, В.И. Римшин. - М.: Высшая школа, 2004. – 876 с.
5.ГОСТ 27.751-2014. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения. -
Введ. 2015-07-01.- М.: Стандартинформ, 2015. - 14 с.- Режим доступа: http://declight.ru/statii/gost27_00289.pdf
6.Демиденко, О.В. Моделирование организационно-технологической надежности работы экскаваторных комплектов / О.В. Демиденко, С.М. Кузнецов, Н.Е. Алексеев // Вестник СибАДИ. 2015,
№2(42). - С. 58-64.
7.Демиденко, О.В. Совершенствование обоснования очередности строительства зданий и сооружений / О.В. Демиденко, С.М. Кузнецов // Вестник СибАДИ. 2015, №5. - С. 66-72.
8.Краснощеков, Ю.В. Вероятностные основы расчета строительных конструкций [Электронный ресурс] учебное пособие / Ю.В. Краснеощеков. Омск: Изд-во СибАДИ, 2016. Режим доступа: http://bek.sibadi.org/fulltext/esd183.pdf
9.Краснощеков, Ю.В. Вероятностное проектирование конструкций по заданному уровню надежности
/Ю.В. Краснощеков, М.Ю. Заполева // Вестник СибАДИ. 2015, №1(41). - С.68-73.
STUDY OF RELIABILITY PLATE COVER |
|
Abstract. The article presents General information on methods of calculation of building structures on the |
|
reliability of, analyze their main advantages and disadvantages. The development of methods of reliability |
|
assessment building structures in our country since 1930-ies till the present time. The results of the calculation of |
|
the reliability of a slab of a building designed and constructed prior to 2003 under the action of loads is changed |
|
after 2003. The reliability of the plate coating provided by the method of limit States and the probabilistic method. |
|
Keywords: building structures, reliability, method of limiting States, the method of two moments, load. |
|
Демиденко Ольга Владимировна (Россия, Омск) - магистрант, кандидат технических наук, доцент, |
|
доцент кафедры организации и технологии строительства ФГБОУ ВО СибАДИ (644080, г.Омске, пр. |
127 |
Мира,5, e-mail: DOVandDMS@yandex.ru. |
Demidenko Olga Vladimirovna (Russia, Omsk) - graduate, candidate of technical Sciences, associate Professor, Department of organization and technology of construction of the SibADI (644080, Omsk, Mira, 5, e- mail: DOVandDMS@yandex.ru .
References
1.Kuznetsov, S.M. Designing reliable transport and process in the construction / S.M. Kuznetsov, O.V. Demidenko, N.E. Alekseev // Herald SibADI. 2015, №3. -p. 51-56.
2.Federal Law "Technical regulation on safety of buildings and structures" from 30.12.2009 N 384-FZ (as amended, 2016). Access: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_95720.
3.GOST 27.002-89. The reliability of the technique. Basic concepts, terms and opredeleniya.- Introduced1990-07-01. M.: Publishing House of Standards, 1990.-8. - Access: http://files.stroyinf.ru/data2/1/4293767/4293767358.pdf
4.Bondarenko, V.M. Reinforced concrete and stone structures: a textbook for high schools / V.M.Bondarenko, R.O. Bakirov, V.G. Nazarenko V.I. Rimshin. - M .: Higher School, 2004. - 876 p.
5.GOST 27.751-2014. Reliability of constructions and foundations. The main provisions. - Introduced 2015- 07-01.- M .: Standartinform, 2015. - 14 S.-Access: http://declight.ru/statii/gost27_002-89.pdf
6.Demidenko, O.V. Modeling organizational and technological reliability of excavation sets / O.V.
Demidenko, S.M. Kuznetsov, N.E. Alekseev // Herald SibADI. 2015, №2 (42). - p. 58-64.
7.Demidenko, O.V. Improvement study of priority construction of buildings / O.V. Demidenko, S.M.
Kuznetsov // Herald SibADI. 2015, №5. - p. 66-72.
8.Krasnoshchekov, Y.V. Probabilistic Bases for design of structures [electronic resource] tutorial / Y.V. Krasneoschekov. Omsk: Publishing house SibADI, 2016. Access: http://bek.sibadi.org/fulltext/esd183.pdf
9.Krasnoshchekov, Y.V. Probabilistic design of structures for a given level of reliability / Y.V. Krasnoshchekov, M.Y. Zapoleva // Herald SibADI. 2015, №1 (41). - p.68-73.
|
|
Техника и технологии строительства, № 1(9), 2017 |
http://ttc.sibadi. |
ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬСТВА
УДК 625.7/8
ОБОСНОВАНИЕ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ИЗ ЗОЛОШЛАКОВОЙ СМЕСИ ДЛЯ РАСЧЁТА ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД
А.В. Попкова, А.В. Попкова
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ), Россия, г. Омск
Аннотация. В статье рассматриваются результаты определения основного деформационного параметра земляного полотна – модуля упругости золошлаковой смеси. Расчётное значение этого параметра грунта, необходимо для расчета дорожных одежд. Определены значения модуля упругости золошлаковой смеси при различной относительной влажности и коэффициенте уплотнения. Приведены результаты сравнения модуля упругости земляного полотна из золошлаковых смесей и природных грунтов.
Ключевые слова: золошлаковая смесь, земляное полотно, модуль упругости, дорожные одежды.
Введение
Несмотря на разработки новых альтернативных источников энергии, на сегодняшний день более 70% электроэнергии, производимой на территории России, получают путем сжигания твердого топлива. Ежегодно это приводит к образованию порядка 24 млн. тонн золошлаковых отходов (ЗШО) и, согласно прогнозу ИНТЕР РАО ЕЭС, к 2030-му году эта цифра возрастет до
36млн. тонн.
Всвязи с низким процентом использования (около 10-15%) эти отходы складируют на специализированных отвалах. Только на территории города Омска накоплено свыше 65 млн.
тонн золошлаковых смесей (ЗШС) [1]. Поскольку 2017 год в Российской Федерации объявлен |
128 |
|
|||||||
годом экологии, к проблеме утилизации золошлаковых отходов проявляется особый интерес. |
|
|
|
||||||
|
|
|
|||||||
|
Многолетними исследованиям [1-8] доказано, что ЗШС можно рационально использовать |
|
|
|
|||||
|
|
|
|||||||
как материал (техногенный грунт) для возведения насыпей земляного полотна автомобильных |
|
|
|
||||||
дорог (рис. 1). |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 1 – Применение золошлака в дорожном строительстве:
а) транспортная развязка с земляным полотном из золошлаковой смеси, г. Кашира; б) возведение насыпи автомобильной дороги из золошлака, Польша
В упомянутых исследованиях оценивалась возможность применения ЗШС с позиции воднотеплового режима земляного полотна, морозного пучения, гранулометрического и химического составов, экологической безопасности, а также частично затрагивались вопросы определения прочностные характеристики этого техногенного грунта. Поэтому в данной статье, в первую очередь, более подробно затронут вопрос пригодности ЗШС для возведения земляных сооружений с позиции механических свойств.
Одним из важнейших элементов проектирования автомобильной дороги, является расчет
дорожной одежды на прочность. Этот расчет следует производить по трем критериям [9]: http://ttc.sibadi.
ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬСТВА
-упругого прогиба на основе зависимости требуемого общего модуля упругости конструкции от суммарного числа приложений нагрузки;
-соответствия сдвигоустойчивости дискретных материалов конструктивных слоев и грунта возникающим в них касательным напряжениям, отражающему условие ограничения накопления сдвиговых остаточных деформаций (формоизменения) под воздействием многократных кратковременных нагрузок;
-соответствия сопротивления материалов монолитных конструктивных слоев возникающим
вних растягивающим напряжениям от подвижной многократной нагрузки, отражающему сопротивление этих слоев усталостным процессам, обусловливающим развитие микротрещин в монолитных слоях, потерю их сплошности и снижение распределяющей способности.
Методика оценки сопротивления усталостному разрушению при изгибе не учитывает параметры грунта земляного полотна, поэтому в данной статье не рассматривается. Прочностные свойства золошлаковой смеси от сжигания Экибастузских углей, необходимые для расчета по критерию сдвигоустойчивости, рассмотрены в статье [10].
В данной статье рассмотрены только вопросы, касающиеся расчета по критерию допускаемого упругого прогиба. При проектировании, согласно [9], для оценки этого критерия требуется только один параметр, характеризующий механические свойства грунта земляного полотна – модуль упругости.
Согласно существующей методике расчета, основанной на применении теории упругости, в каждом случае необходимо вычислить эквивалентный модуль упругости конструкции дорожных одежд и сравнить его с требуемым модулем. При использовании формул [9] (табл. 1), по которым определяется модуль упругости конструкции, необходимо знать модуль каждого слоя.
Таблица 1 – Формулы для определения эквивалентного модуля упругости
Тип |
Формула для определения эквивалентного модуля упругости конструкции |
|
конструкции |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
129 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Eобщ(i+1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
1,05 |
−0,1 |
i |
|
(1−3 |
/ Ei |
|
) Ei |
|
|
|
|
|
|
|
Ei |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
Нежесткая |
|
|
|
|
D |
|
|
; h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
(i) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 2h3 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
дорожная |
Eобщ = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
э |
i |
|
|
(i+1) |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Eобщ(i+1) |
|
|
|
1,35h |
|
|
|
E |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
arctg( |
|
|
|
|
|
|
arctg |
D |
|
|
|
6Eобщ |
||||||||||||||||||||||||
одежда |
0,713 |
|
|
|
|
|
|
э |
) + |
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
E |
i |
|
|
|
|
|
D |
|
|
E |
(i+1) |
π |
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
общ |
|
|
|
|
|
|
|
|
э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(i) |
|
|
|
|
|
|
|
Ei |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; h |
= 2h3 |
3 |
|
Ei |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Жесткая |
Eобщ = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
э |
i |
|
|
(i+1) |
|||||||||
(i+1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
дорожная |
|
|
|
|
|
|
|
|
1,35hэ |
|
|
|
|
Ei |
2 |
|
|
D |
|
|
|
6Eобщ |
|||||||||||||||||||
0,71 |
|
Eобщ |
|
arctg( |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
одежда |
|
Ei |
|
|
D |
|
) + Eобщ(i+1) |
|
|
|
π arctg hэ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где hэ – толщина эквивалентного слоя материала, см;
i – номер рассматриваемого слоя дорожной одежды считая сверху; hi – толщина i-го слоя, см.;
D – диаметр нагруженной площади, см.;
Eобщ(i+1) – модуль упругости полупространства под i-м слоем конструкции, МПа.
Все параметры для расчета, за исключением модуля упругости ЗШС, известны и приведены в [9]. Для назначения модуля упругости земляного полотна из ЗШС необходимо изучить влияние влажности этого техногенного грунта на модуль упругости т.к. в расчет берется наиболее неблагоприятный расчетный период года с точки зрения максимального увлажнения грунта в земляном полотне.
В рамках исследования решались следующие задачи:
-определялся модуль упругости ЗШС при разных условиях (плотность и влажность материала);
-проанализирована пригодность ЗШС в качестве основания дорожных одежд путем сравнения модулей упругости этого техногенного грунта и природных грунтов.
|
|
Техника и технологии строительства, № 1(9), 2017 |
http://ttc.sibadi. |