Технические науки/2. Механика                               

 

 С.К. Ахмедиев, П.Г. Безкоровайный, А. А. Ганюков, И.Н. Позолотин

                                                                                                  (студент, КарГТУ)      

 

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

 

Особенности расчета и конструирования массивных

 железобетонных плит

 

В практике шахтного строительства в соответствии с новыми технологиями добычи руды и угля, бывает необходимым запроектировать массивные плиты с размерами (300 х 3) м в плане и высотой (толщиной сечения) 2-3 м. Соотношение рабочего пролета l к толщине плиты h находится в пределах , что относит их к толстым (массивным плитам). При проверке по жесткости прогибы толстых плит бесконечной длины вычисляются по формуле [3]:

                     ,   ,                             (1)

где f = 0,14222 – прогиб тонкой плиты бесконечной длины, с шарнирным опиранием по коротким сторонам [2].

1. Сбор нагрузок

1) Давление грунтовой массы на высоте «H»

                                   Ргр = ,                                                   (2)

 = 800 – угол наклона поверхности плиты к горизонту;

(S = (300∙3) = 900 м2) – площадь поверхности плиты;

γ = 2,7 т/м3 – объемный вес грунтовой массы;

H = 48 м – столб грунтовой массы, оказывающий давление на плиту;

К =  1,4  – коэффициент разрыхления грунтовой массы.

По формуле (2) имеем:

                                     Ргр = .

2) Собственный вес плиты толщиной h = 2.0м

                                                      Рпл =  γ∙S∙h,                                                    (3)

где γ = 2,5т/м3  - объемный вес железобетона по формуле (3),

                                                  Рпл = 25∙900∙2,0 = 6750 т.

3) Общая нагрузка (от веса плиты и от грунтовой массы) на 1 м2  поверхности плиты.

а) Нормативная

                             gн = ;

б) Расчетная (с коэффициентом перегрузки n = 1,1)

                                    g = qn ∙ n = 98.66 ∙ 1.1 = 109 т/м2.

2. Подбор и проектирование армирования

2.1 Исходные данные. Примем в качестве рабочей арматуры стержневую арматуру периодического профиля класса А–III. В качестве конструктивной арматуры – арматурную проволоку периодического профиля класса ВР–1, и арматуру А–I. Модули упругости арматуры [2]: 

Е8 = 2∙105 мПа (для А- III), Е8 = 1,7∙105 мПа (для ВР-1).

Модуль упругости тяжелого бетона марки В40 естественного твердения

Ев = 36000 мПа  = 3,6∙104 мПа (табл. 4.7, [2]).

Расчетные сопротивления арматуры (табл. 4.11, [2]):

1) А–III растяжение – RS = 365мПа; поперечной (хомутов и отогнутых стержней  – Rsw = 290 мПа. Сжатию Rsс = 365мПа;

2) ВР–1 (Ø 5мм): Rs = 360 мПа;      Rsw = 260 мПа; Rsс =360мПа.

Расчетное сопротивление бетона [2]:

                           Rbt = 1.25 мПа  = 12,5кг/см2 ; Rb = 20мПа  = 204 кг/см2.

2.2 Определение внутренних усилий при изгибе плиты. Из плиты длинной 300 м вырежем полосу в 1м. (рис 2.1). Расчетная часть плиты (рис. 2.1) рассматривается как опертая по коротким сторонам и свободная по длинным сторонам пластины пластина.  q = g∙1м = 109т/м2∙1м = 109т/м

Рисунок 1 – расчетная схема плиты

Эпюры внутренних усилий приведены на рис. 2:

Рисунок 2 – Расчетная эпюра внутренних усилий в плите

Заключение и рекомендации по возведению плиты для шахтного строительства.

1.Толщина заданной плиты размером (300×3)м в плане принята 2 м, что обеспечивает ее жесткость, т.е прогибы находятся в предельно допустимых величинах (стр. 179, [2]). Проверим выполнение условия:

                                                                                                     (4)

Проверка выполнения условия (4) =10 (табл. 4.30 [2]);   l = 3м – пролет плиты, h0 = 1,9 – рабочая высота плиты.

По (3): (2/1,9  = 1,05) < 10. Так как условие (3) выполняется, то прогибы плиты из тяжелого бетона постоянного сечения заведомо меньше предельно допустимых.

2. В качестве бетона предлагается тяжелый бетон естественного твердения класса В-40. Арматура: рабочая – класса А-III, конструктивная класса А-I, ВР-1.

3. Соединение арматурных элементов выполнять электродами марки Э-46.

4. В процессе выполнения бетонных работ необходимо производить послойное  вибрирование.

Подобные массивные плиты применяются в шахтном и дорожном строительстве, в связи с этим результаты данной статьи представляют практический интерес.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

1.СНиП 2.03.01 – 84. Бетонные и железобетонные конструкции.

2.Жилые и общественные здания: Краткий справочник строителя-конструктора; Под ред. Ю. А. Дыховичного – М.: Стройиздат, 1991

3. Варвак П.М. Справочник по теории упругости.- Киев 1968г.

4. А.Г. Гулев, М.Р. Сихимбаев, В.Г. Боярский, Трёхмерное моделирование в среде «AutoCAD 2004» – Караганда, изд-во КарГТУ, 2005 г., 84 с.