Материал: Проект водопропускной трубы под насыпью дороги. методические указания к выполнению курсового и дипломного проектирования. Ерёмин В.Г., Андреев А.В

, кНм, (5.28)

где - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению при расчетах по второй группе предельных состояний, ;

- приведенный момент сопротивления расчетного сечения с учетом развития пластических деформаций, м³.

Момент силы обжатия относительно ядровой точки определяют по формуле

, кНм (5.29)

5.8. Расчет прочности кольцевого сечения трубы.

При расчете труб, изготавливаемых по одноступенчатой технологии способом виброгидропрессования, все сечения рассматривают как монолитные.

Расчет выполняют в следующей последовательности.

Определяют величину предварительного напряжения продольной арматуры

, (5.30)

где - расчетное сопротивление продольной арматуры растяжению, МПа.

Полагая, что потери предварительно напряжения в продольной арматуре составляют около 15%, величину предварительно напряжения определяют по формуле

(5.31)

Силу обжатия от одного арматурного стержня вычисляют по формуле

кН, (5.32)

где - площадь поперечного сечения одного стержня продольной арматуры, м².

Требуемую (минимальную) величину силы обжатия кольцевого сечения определяют по формуле:

, кН , (5.33)

где - минимальная допустимая величина напряжений обжатия бетона в кольцевом (поперечном) сечении трубы, зависящая от класса бетона (табл. 5.2).

- площадь кольцевого сечения трубы, определенная по формуле:

(5.34)

Таблица 5.2

Класс бетона	В30	В35	В40	В45	В50
, МПа	1,30	1,35	1,40	1,45	1,50

Требуемое число стержней продольной напрягаемой арматуры определяется по формуле:

. (5.35)

Полученный результат округляют до целого числа.

Прочность звена трубы, при работе под нагрузкой в продольном направлении, будет обеспечена, если соблюдается следующее условие:

, (5.36)

где - момент сопротивления кольцевого сечения (без учета развития пластических деформаций бетона). Вычисляют по формуле:

, м³, (5.37)

где - расчетное сопротивление бетона своему растяжению, принимается по ( [I] , п.3.24), с коэффициентом 1,20.

6. Расчёт металлических гофрированных труб

6.1. Расчет конструкции по предельному равновесию.

Условие, гарантирующее конструкцию в эксплуатации от наступления первого предельного состояния, характеризуемого предельным статическим равновесием взаимодействующей системы «конструкция – грунт», должно удовлетворяться неравенством:

, кПа, (6.1)

где - интенсивность вертикального давления грунта на трубу от постоянных и временных нагрузок с учетом коэффициентов перегрузки согласно действующим нормам, ;

- расчетная несущая способность трубы в грунте, т.е. интенсивность предельно допустимой нагрузки из условия предельного статического равновесия рассчитываемой системы.

Расчетную несущую способность трубы определяют по формуле ([2], приложение 11, п. 1):

, (кгс/см²), (6.2)

где – коэффициент увеличения несущей способности трубы за счет упругого отпора окружающего грунта;

– расчетная несущая способность трубы вне грунта для рекомендуемых сталей, кгс/см²;

- момент сопротивления продольного сечения (вдоль трубы) брутто стенки на единицу длины трубы ([3], приложение Б);

- диаметр трубы по средней линии гофров, ;

– обобщенный показатель жесткости взаимодействующей системы «конструкция - грунт», см²/кгс;

- компрессионный модуль деформации грунта засыпки, принимаемый на основе компрессионных испытаний в одометре при интервале давлений (0,5 ÷ 1 кгс/см²).

6.2. Проверка общей устойчивости формы поперечного сечения трубы.

Расчет трубы на общую устойчивость формы поперечного сечения производят из условия сжатия трубы равномерно распределенным по ее периметру нормальным давлением грунта засыпки, принимаемым равным расчетной интенсивности вертикального давления на трубу от постоянных и временных нагрузок. Условие устойчивости удовлетворяется неравенством:

(6.3)

где – расчетное осевое сжимающее усилие на единицу длины стенки трубы, кгс/см;

– площадь продольного сечения стенки на единицу длины трубы, ([3], приложение Б);

– коэффициент условий работы, учитывающий условность расчетной схемы и начальные несовершенства конструкции, принимается равным 0,7;

– основное расчетное сопротивление стали при действии осевых сил, ([3], приложение Б);

– коэффициент понижения несущей способности, вводимый для предотвращения потери устойчивой формы равновесия гибкой трубы в упругой грунтовой среде;

- предел текучести стали, ([2], приложение 11, п. 2);

- критическое напряжение в стенке трубы, кгс/см², которое следует принимать в зависимости от гибкости трубы .

(6.4)

где - радиус инерции продольного сечения стенки трубы, ([3], приложение Б);

- коэффициент гибкости, принимаемый в зависимости от геометрического параметра и модуля деформации грунта засыпки , ([2], приложение 11, табл. 1).

при ,

где - предельное значение гибкости;

и – постоянные при проверке устойчивости формы поперечного сечения трубы ([2], приложение 11, п. 2) .

6.3. Определение предельных деформаций поперечного сечения трубы.

Предельное относительное увеличение горизонтального диаметра трубы , отвечающее моменту предельного статического равновесия рассчитываемой системы, определяют по формуле:

(6.5)

где – нормативная несущая способность трубы, ;

– модуль упругости стали ;

– момент инерции продольного сечения стенки на единицу длины трубы, ([3], приложение Б).

Подсчитанная деформация должна удовлетворять условию:

(6.6)

где – изгибающий момент в стенке трубы, соответствующий образованию пластического шарнира, кгс·см/см;

– пластический момент сопротивления продольного сечения стенки на единицу длины трубы.

Предельное относительное уменьшение вертикального диаметра определяют через деформацию горизонтального диаметра:

. (6.7)

Значения предельных деформаций поперечного сечения трубы, соот­ветствующие моменту предельного статического равновесия рассчитываемой системы, определяют в целях использования их в дальнейшем для оценки состояния построенного сооружения в эксплуатационных условиях.

6.4. Расчет стыковых соединений.

Расчет продольных стыков внахлестку с соединениями на обычных (невысокопрочных) болтах нормальной точности основан на предположении, что все сдвигающие усилия в стыке воспринимаются болтами.

Трение по контактным поверхностям соединяемых элементов не учитывается.

Расчет болтовых соединений продольных стыков производится на суммарные, сдвигающие усилия от действия осевой сжимающей силы и изгибающего момента, соответствующего образованию пластического шарнира в стенке трубы.

Расчет ведется в предположении, что усилия между всеми болтами соединения распределяются равномерно.

Расчетное сдвигающее усилие на один болт определяется по формуле:

(6.8)