Кафедра «Железобетонные и каменные конструкции»

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 5Следующая ⇒

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине

«Основы строительного дела»

раздел: «Железобетонные конструкции»

Тема: «ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

ПРИЧАЛЬНОГО СООРУЖЕНИЯ»

Выполнил студент

(ИГЭС 3 – 17) Морозова М.К.

Руководитель проекта к.т.н., доц. Истомин А.Д.

К защите

Проект защищен с оценкой

г. Москва

2016 г.

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Курсовой проект по железобетонным конструкциям предусматривает проектирование несущих конструкций причального сооружения эстакадного типа (пирса) на сваях-оболочках, рассмотрение воздействия вертикальных и горизонтальных нагрузок, определение усилий в элементах от наименее выгодного сочетания нагрузок.

Точный статический расчет пирса очень сложен, поэтому в процессе расчета методические указания предусматривают допущения с целью максимального упрощения процесса определения изгибающих моментов, нормальных и поперечных сил в элементах конструкций пирса. Такой подход основан на том, что в последующих проектах, выполняемых по кафедрам гидросооружений, водного хозяйства и морских портов, для более детального ознакомления со статическими расчетами подобных сооружений. Также предельно упрощены нагрузки на сооружение.

Все конструкции пирса выполняются из сборного и сборномонолитного железобетона. В качестве примера подобно рассматривается вариант сборного ребристого пролетного строения с трехрядным расположением свай-оболочек и сплошными плитами. По согласованию с преподавателем на основе базового варианта студенту предоставляется возможность выбора разнообразных решений пролетного строения:

· сборного и сборно-монолитного с балочными плитами, опертыми по контуру;

· безбалочного, с четырех- и пятирядным расположением свайоболочек;

· со сплошными и пустотелыми плитами;

· с обычным и предварительно-напряженным армированием плит, ригелей и свай-оболочек.

В базовом варианте студент проектирует плиту и ригель из обычного железобетона, сваю-оболочку из предварительно-напряженного железобетона.

Перед началом проектирования необходимо знать следующие исходные данные:

· назначение сооружения;

· конструктивную схему сооружения;

· нагрузки, действующие на его элементы;

· материалы, из которых предполагается изготовить конструкцию.

В проекте основание рассматривается как однородное на всей длине пирса. Исходные данные частично представлены в задании, частично определяются на основании СНиПов, частично выявляются в процессе выработки конструктивной схемы всего сооружения и его элементов (табл.1).

I. КОМПОНОВКА ПИРСА

Разработка конструктивной схемы.

Ширину верхнего строения эстакады назначают с учётом:

– схемы свайного основания;

– конструкции тылового сопряжения с берегом или существующим сооружением;

– расположения кранового оборудования, железнодорожных путей и другого оборудования на причале;

– конструкции крепления откоса под ростверком.

Схему свайного основания или основания из оболочек принимается исходя из следующего:

– расстояние между осями свай в поперечном направлении принимаем из условия наиболее выгодной передачи на опоры крановых и других эксплуатационных нагрузок, а также принятой ширины верхнего строения;

– продольный шаг свай принимаем по несущей способности сваи или оболочки с учётом обеспечения устойчивости подпричального откоса и оптимальной суммарной стоимости опор и верхнего строения.

Данные для компоновки пирса, взятые из задания на курсовое проектирование, соответствующих СНиПов и согласованные с преподавателем представлены в таблице 1.

Таблица 1

Исходные данные для составления компоновочной схемы (ЕМ4)

Параметры	Обоз наче ние	Ед. измере ния	Вели чина	Источник
Длина пирса	Lp	м		Задание
Ширина пирса	Bp	м	21, 4	Задание
Глубина пирса	hp	м		Задание
Глубина погружения сваи ниже уровня дна	hs	м		Задание
Нормативная полезная нагрузка	Pn	кН/м2		Задание
Ширина кордонных брусьев	bb	м	0, 5*	Ориентировочно
Нормативная горизонтальная нагрузка на секцию	Nn	кН		Задание
Собственная масса верхнего строения пирса	qn	кН/м2		Ориентировочно
Масса 1 пог. м сваи-оболочки	qpn	кН/м	21, 98	по табл.2
Расчетное сопротивление грунта	Rsol	кН/м2	2х104	СНиП 2.02.01-83

Коэффициенты сочетания нагрузки	glc		1, 0
Коэффициенты надежности:
– по нагрузке от собственного веса	γ f	1, 05	СНиП 2.06.01-86
– полезной нагрузки	γ f	1, 2	СНиП 2.02.07-85
– по назначению	g n	1, 15	СНиП 2.06.01-86
– по грунту	g k	1, 4	СНиП 2.02.01-83
Наружный диаметр сваи- оболочки	dps	м	1, 6	Табл. 2
Толщина стенки оболочки	δ w	м	0, 20	Табл. 2
Район строительства	Каспийское море	Задание

Примечание. * Ширина кордонных брусьев также может приниматься равной 0, 6 м.

Глубина заложения свай-оболочек достигает кровли скального или полускального основания грунта и заглубляется в него на 2 м.

Таблица 2

Рекомендуемые размеры сечения сваи-оболочки

Нормативная полезная нагрузка Pn , кН	Толщина стенки оболочки δ w, м	Наружный диаметр сваи- оболочки d1, м	Вес оболочки q, кН/м
0 < Pn £ 10	0, 12	1, 2	10, 17
10 < Pn £ 20	0, 15	12, 36
20 < Pn £ 30	0, 20	15, 70
30 < Pn £ 40	0, 15	1, 6	17, 07
40 < Pn £ 50	0, 18	20, 06
Pn > 50	0, 20	21, 98

Примечание. На границах указанных интервалов значений нормативной полезной нагрузки толщину стенки оболочки и её диаметр допускается принимать по усмотрению студента.

Последовательность компоновки пирса:

1. Диаметр сваи–оболочки и толщину её стенки принимаем предварительно в

зависимости от величины нормативной полезной нагрузки по таблице 2:

– наружный диметр оболочки d_ps = 1, 6м;

– толщина стенки оболочки d w= 0, 20м.

2. Шаг свай-оболочек в поперечном направлении:

3. Длина сваи-оболочки:

4. Расчетная полезная нагрузка:

5. Расчетная горизонтальная нагрузка:

6. Расчетная нагрузка от массы верхнего строения:

7. Расчетная нагрузка от массы сваи:

8. Расчетная площадь сечения сваи-оболочки:

9. Шаг свай-оболочек в продольном направлении определяется из ее несущей способности:

где g 0 = 1, 0 - коэффициент условий работы для одиночной сваи,

g c = 1, 0 - коэффициент условий работы сваи в грунте,

g n= 1, 15 - коэффициент надежности по назначению для III ответственности сооружения,

g k = 1, 4 - коэффициент надежности по грунту,

R = 20МПа - расчетное сопротивление грунта под концом сваи-стойки.

N = 1, 25(q + P)L1L + Qp

10. Размер секции определяется в соответствии с грунтовыми условиями и климатическим районом постройки. Рекомендуемая длина секции – 30…50 м, длина переходного пролета – 3…5 м.

Принимаем пять секций, длина каждой секции равна 4 х 9м = 36 м. Секции соединены четырьмя переходными плитами, длина каждой плиты – 5 м.

Общая длина пирса, состоящего из трёх секций

11. Ригель.

Форму сечения ригеля принимаем тавровой с полкой понизу для удобства опирания плит и экономии строительной высоты.

Высота ригеля hcb ориентировочно должна назначаться равной 1/5…1/10 его расчетного пролета. В связи с тем, что в данном курсовом проекте не производится расчёт ригеля по второй группе предельных состояний, высоту ригеля hcb рекомендуется назначать равной 1/5…1/8 его расчетного пролета.

где – расчетный пролет ригеля, принимаемый равным расстоянию между осями свай-оболочек в поперечном сечении пирса.

Принимаем высоту ригеля кратной 0, 1 м:

Минимальная высота ригеля из условия обеспечения прочности бетонной полосы между наклонными трещинами равна

Тогда полная высота ригеля

Принимаем высоту ригеля кратной 0, 1 м:

Из двух полученных значений принимаем максимальное, то есть, принимаем высоту ригеля

Ширина нижней полки ригеля назначается равной наружному диаметру сваи- оболочки

Ширина ребра ригеля bcbназначается равной 0, 3…0, 4 его высоты.

Ширину свеса полки вычисляем по формуле

При этом эта величина должна быть не менее 0, 2 м, то есть

Высота полки ригеля

Где

11. Плита пролетного строения

Плиты пролетного строения выполняются сборными из обычного или предварительно напряженного железобетона сплошного сечения или многопустотного. Армирование выполняют стержневой арматурой.

Номинальная длина плиты определяется по формуле:

Где -шаг свай-оболочек в продольном направлении,

-ширина ребра ригеля,

- толщина шва.

Расчетный пролёт плиты определяется по формуле:

Ширина плиты назначается так, чтобы пирс перекрывался целым числом n одинаковых по ширине плит с добавлением кордонного и тылового брусьев без монолитных участков. При этом ширина плиты должна быть не менее 1, 0 м и не более 2, 0 м

Вычисляем количество плит в зависимости от ширины

Результаты расчётов сводим в таблицу 4

Таблица 4

Количество плит в зависимости от её ширины

bp , м	1, 0	1, 1	1, 2	1, 3	1, 4	1, 5	1, 6	1, 7	1, 8	1, 9	2, 0
n, шт	20, 4	18, 6	17, 0	15, 7	14, 6	13, 6	12, 8	12, 0	11, 3	10, 7	10, 2

Чтобы уменьшить количество стыков между плитами, перекрываем пирс двенадцатью плитами шириной 1, 7 м

Номинальная ширина плиты:

где 5мм – допуск при изготовлении плит.

Высота плиты назначается равной (1/10…1/20) его расчетного пролета L_1си кратной 0, 1 м

Принимаем высоту плиты кратной 0, 1м, то есть м .

11. На основании принятых выше размеров элементов, заданных характеристик моря и основания, а также дополнительных общих для всех студентов рекомендаций осуществляется компоновка плана и поперечного сечения пирса:

– высота пирса над урезом воды для всех вариантов постоянна и равна 2м; – глубина заложения свай-оболочек достигает кровли скального или полускального грунта и заглубляется в него на 2 м.

Пример компоновки пирса приведен на рис. 1 и листах 1 и 2 графической части проекта.

II. РАСЧЕТ ПЛИТЫ

II.1. Исходные данные для проектирования плиты

Проектируемая плита перекрытия будет эксплуатироваться в зоне переменного уровня морской воды.

Способ изготовления плиты – стендовая заводская технология с тепловлажностной обработкой при атмосферном давлении, без предварительного напряжения.

Армирование плиты – стержневая арматурой, объединенной в сварные каркасы.

Соединение арматуры - контактная электродуговая сварка.

Бетон плиты – тяжелый, со средней плотностью 2400 кг/м3. Класс бетона по прочности на осевое сжатие – В30.

Расчетные сопротивления бетона принимаются в соответствии с данными

/1/:

Арматура:

· рабочая продольная горячекатаная класса A500C;

· поперечная – класса A300,

· конструктивная – класса A300.

Расчетные характеристики арматуры принимаются в соответствии с данными /1/:

Арматура класса A500C:

- Rs = 435 МПа,

- Rs, ser = 500 МПа,

- Es=200000 МПа,

- γ s2 = 1, 1.

Арматура класса A300:

- Rs = 270 МПа,

- Rsc = 270 МПа,

- Rsw = 215 МПа,

- Es=200000 МПа.

Расстояние от растянутой грани до центра тяжести растянутой продольной арматуры, принимается 60 мм при однорядном и 120 мм двухрядном армировании.

II.2. Нагрузка на плиту

Нагрузка на плиту представлена в табл. 10.

Нагрузка на 1 м2 плиты

Таблица 10

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке γ f	Расчетная нагрузка, кН/м2
Асфальтобетонное покрытие толщиной, 50 см	1, 1	1, 3	1, 43
Бетонная подготовка, 10 см	2, 4	1, 3	3, 12
Собственный вес плиты, 70 см		1, 05	15, 75
Итого: постоянная нагрузка	18, 5	-	20, 3
Временная нагрузка		1, 2
Итого: полная нагрузка	68, 5	-	80, 3

Примечание: * соотношение длительной, включая постоянную, и кратковременной нагрузок - 1/2.

Граничные значения относительной высоты сжатой зоны бетона представлены в табл. 11.

Класс арматуры	А240	А300	А400	А500	В500
Значение xR	0, 612	0, 577	0.531	0.493	0, 502

Таблица 11 Граничные значения относительной высоты сжатой зоны бетона xR

⇐ Предыдущая 123 4 5 Следующая ⇒