6. Розрахунок ребра

Розрахунок ребра при дії грунту

Ребро розраховуємо як консоль, защемлену у фундаментній плиті. Приймаємо тавровий переріз з висотою, що змінюється по висоті. Товщина ребра складає t_ребра = 500 мм. Ділимо ребро по висоті на 3 зони висотою відповідно 1,8; 1,5 та 1,5 м. Навантаження приймаємо рівномірно розподіленим по висоті величиною, рівною максимальному тиску ґрунту на відповідній ділянці.

Рис.8 Навантаження на ребро з боку грунту

Визначаємо значення тиску грунту на кожній ділянці:

кПа;

кПа;

кПа,

де - відстані від верху стінки до краю відповідних зон.

Робоча арматура (поз.1 див. рис.12) являє собою похилі стержні і розраховується на момент (l – довжина відповідної зони, g – рівномірне розподілене навантаження, кН/м ).

Зона I (довжина зони l_I=1,8м ) :

кПа ,

кН/м.

кНм.

Рис.9 Розрахунковий переріз в першій зоні

Для визначення положення нейтральної осі в перерізі обчислюємо момент, який сприймає стиснута полиця:

кНм, де : ,

висоту перерізу знаходимо за виразом :

Оскільки , то нейтральна вісь проходить у полиці і подальший розрахунок виконуємо як для прямокутного перерізу з розмірами x h₀ = 4 x 0,6 м.

.

За таблицею Б1[7] знаходимо .

ξ = x / h_o ≤ ξ_r

Значення ξ _r обчислюємо за формулою :

де ω = α – 0,008· γ_b2 · R_b = 0,85 – 0,008·0,9 · 17,0 = 0,7276;

σ_sс,u = 500МПа;

σ_sr = R_s = 430 МПа.

ξ = 0,01 < ξ_r = 0,564, умова виконується.

Визначаємо необхідну площу поперечного перерізу арматури :

см²

Приймаємо 4стержнів  10 класу А500С з А_sI= 3,14см².

Зона II (довжина зони l_II=3,3м ) :

кПа,

кН/м.

кНм.

Рис.10 Розрахунковий переріз в другій зоні

Для визначення положення нейтральної осі в перерізі обчислюємо момент, який сприймає стиснута полиця:

кНм, де:

,

висоту перерізу знаходимо за виразом :

м.

Оскільки , то нейтральна вісь проходить у полиці і подальший розрахунок виконуємо як для прямокутного перерізу з розмірами x h₀ = 4 x 1,14 м.

.

За таблицею Б1[7] знаходимо .

Перевіримо умову ξ = x / h_o ≤ ξ_r

ξ = 0,01 < ξ_r = 0,564, умова задовольняється.

см².

Приймаємо 4стержнів  10 класу А500С з А_sI= 3,14см² та 4стержнів  12 класу А500С з А_sII= 4,52см².

Зона III (довжина зони l_III=4,8м ) :

кПа ,

кН/м.

кНм.

Рис.11 Розрахунковий переріз в третій зоні

Для визначення положення нейтральної осі в перерізі обчислюємо момент, який сприймає стиснута полиця:

кНм, де: ,

висоту перерізу знаходимо за виразом :

Оскільки , то нейтральна вісь проходить у полиці і подальший розрахунок виконуємо як для прямокутного перерізу з розмірами x h₀ = 4 x 1,61 м.

.

За таблицею Б1[7] знаходимо .

Перевіримо умову ξ = x / h_o ≤ ξ_r

ξ = 0,01 < ξ_r = 0,564, умова задовольняється.

см²

Приймаємо 4стержнів  10 класу А500С з А_sI= 3,14см² та 4стержнів  12 класу А500С з А_sII= 4,52см² і 4стержнів  16 класу А500С з А_sIII= 8,04см² .

Додатково розміщуємо горизонтальну арматуру (поз.2 див. рис.12), яка сприймає зусилля, що намагається відірвати стінку резервуару від ребра. Площу поперечного перерізу цієї арматури знаходимо за формулою (площу знаходимо за даними зони III ):

, де - відриваюча сила.

кН,

см².

З конструктивних міркувань приймаємо 14стержнів  10 класу А500С з А_s^гориз = 10,99 см². Цю арматуру необхідно добре анкерувати у стінці.

Крім того розміщуємо вертикальні стержні (поз.3 рис.12), що розраховуються на відрив ребра від днища резервуару. Розрахунок площі поперечного перерізу арматури ведемо за даними зони III. Відриваюча сила кН.

см².

З конструктивних міркувань приймаємо 5 стержнів  22 класу А500С з А_s^гориз = 19,01 см². Цю арматуру необхідно добре анкерувати у днищі.

Рис.12 Схема армування ребра

Рис.13 Сітка С-4

Розрахунок ребра при дії води

Ділимо ребро по висоті на 3 зони висотою відповідно 1,8; 1,5 та 1,5 м. Навантаження приймаємо рівномірно розподіленим по висоті величиною, рівною максимальному тиску води на відповідній ділянці.

Рис.14 Навантаження на ребро з боку води

Визначаємо значення тиску грунту на кожній ділянці:

кПа;

кПа;

кПа,

де - відстані від верху стінки до краю відповідних зон.

Зона I (довжина зони l_I=1,8м ) :

кПа ,

кН/м.

кНм.

Рис.15 Розрахунковий переріз в першій зоні

Нейтральна вісь проходить у стінці і подальший розрахунок виконуємо як для прямокутного перерізу з розмірами x h₀ = 4 x 0,6 м,

де : ,

висоту перерізу знаходимо за виразом :

.

За таблицею Б1[7] знаходимо .

ξ = x / h_o ≤ ξ_r

Значення ξ _r обчислюємо за формулою :

де ω = α – 0,008· γ_b2 · R_b = 0,85 – 0,008·0,9 · 17,0 = 0,7276;

σ_sс,u = 500МПа;

σ_sr = R_s = 430 МПа.

ξ = 0,01 < ξ_r = 0,564, умова виконується.

Визначаємо необхідну площу поперечного перерізу арматури :

см².

Приймаємо 4стержнів  12 класу А500С з А_sI= 4,52см².

Зона II (довжина зони l_II=3,3м ) :

кПа,

кН/м.

кНм.

Рис.16 Розрахунковий переріз в другій зоні

Нейтральна вісь проходить у стінці і подальший розрахунок виконуємо як для прямокутного перерізу з розмірами x h₀ = 4 x 1,14 м,

де : ,

висоту перерізу знаходимо за виразом :

м.

.

За таблицею Б1[7] знаходимо .

Перевіримо умову ξ = x / h_o ≤ ξ_r

ξ = 0,01 < ξ_r = 0,564, умова задовольняється.

см².

Приймаємо 4стержнів  12 класу А500С з А_sI= 4,52см² та 4стержнів  18 класу А500С з А_sII= 10,18см².

Зона III (довжина зони l_III=4,8м ) :

кПа ,

кН/м.

кНм.

Рис.17 Розрахунковий переріз в третій зоні

Нейтральна вісь проходить у стінці і подальший розрахунок виконуємо як для прямокутного перерізу з розмірами x h₀ = 4 x 1,61 м,

де: ,

висоту перерізу знаходимо за виразом :

.

За таблицею Б1[7] знаходимо .

Перевіримо умову ξ = x / h_o ≤ ξ_r

ξ = 0,01 < ξ_r = 0,564, умова задовольняється.

см²

Приймаємо 4стержнів  12 класу А500С з А_sI= 4,52см² та 4стержнів  18 класу А500С з А_sII= 10,18см² і 7стержнів  18 класу А500С з А_sIII= 17,81см² .

Отже в загальному на армування стінки потрібно арматури з площею А_s1= 32,51см² . При розрахунку стінки в пункті 4 необхідна площа вертикальної арматури склала А_s2=61,58см². Оскільки А_s2> А_s1, приймаємо рішення, що вертикальної арматури в стінці достатньо.