Все СНиПы >> СНиПы«Строительство, ремонт, монтаж»

СНиП 2.06.09-84 от 1985-07-01 Туннели гидротехнические. Часть 3

3. Расчет стальных оболочек комбинированных обделок

с наружным монолитным бетоном

3.1. Марки стали для стальных оболочек и колец жесткости следует принимать по табл.1.

Таблица 1

Марка стали	ГОСТ или ТУ	Толщина листового проката,	Категория стали при расчетной температуре , °С
		мм	-40	-40> -50	-50> -65

ВСт3Гпс	ГОСТ 380-71	10-30	5	-	-

18Гпс	ГОСТ 23570-79	10-30	+	-	-

09Г2 гр. 1	ТУ 14-1-8023-80	11-20	12	-	-

09Г2	ГОСТ 19282-73	10-32	12	-	-

09Г2С гр. 1	ТУ 14-1-3023-80	10-20	12	13	15

09Г2С	ГОСТ 19282-73	10-60	12	13	15

10ХСНД	ГОСТ 19282-73	10-40	12	13	15
Примечания: 1. Знак “+” означает, что категорию стали и требования к ней указывать в проекте не следует; знак “-“ означает, что данную марку стали при указанной расчетной температуре применять не следует. 2. При надлежащем технико-экономическом обосновании допускается применять сталь других марок.

3.2. Стальные оболочки следует рассчитывать на действие внутреннего давления воды в туннеле, наружного давления подземных вод, раствора (при цементации) и свежеуложенного бетона с учетом температурных воздействий, а также на действие собственного веса и нагрузок от механизмов при монтаже оболочки. При расчете стальных оболочек действие горного давления не учитывается.

Коэффициент надежности по нагрузке , коэффициент надежности по назначению сооружения и коэффициент условий работы следует принимать согласно требованиям пп.5.8 и 6.3.

Примечание. Значения коэффициента условий работы приведены для расчета стальных оболочек без учета местных напряжений.

3.3. Расчет на прочность стальных оболочек следует выполнять по формуле

, (4)

при этом необходимо соблюдать условия:

; ,

где -	нормальные напряжения соответственно в поперечном и продольном сечениях оболочки, МПа;

-	расчетное сопротивление, МПа, принимаемое при расчетах на внутреннее давление с учетом отпора грунта равным , а при расчетах на внутреннее давление без учета отпора грунта и на наружное давление - ;

-	расчетные сопротивления стали растяжению, сжатию, изгибу, МПа, соответственно по временному сопротивлению и по пределу текучести, принимаемые по СНиП II-23-81;

-	коэффициент надежности для элементов конструкций, рассчитываемых на прочность по временному сопротивлению, равный 1,3.

3.4. Нормальное напряжение , МПа, в продольных сечениях оболочки от внутреннего давления воды следует определять по формулам:

а) при наличии отпора грунта

, (5)

где -	расчетное внутреннее давление воды, МПа;

-	средний радиус оболочки, см;

-	толщина стенки оболочки, см;

-	расчетный радиальный зазор между оболочкой и бетоном, см;

-	приведенный коэффициент удельного отпора грунта, Н/куб.см, определяемый по формуле ; (6)

-	наружный радиус бетонной обоймы, см;

-	модуль упругости бетона, МПа;

б) при отсутствии отпора грунта или при

(7)

3.5. Расчетный радиальный зазор между оболочкой и бетоном , см, следует определять по формуле

, (8)

где -

составляющие радиального зазора соответственно от

температурных воздействий, усадки бетона и ползучес-

ти грунта, см.

Составляющую зазора от температурных воздействий следует определять по формуле

, (9)

где -

наибольшая температура в туннеле при заполнительной цементации, °С;

наименьшая температура воды или воздуха в туннеле, °С.

Составляющие зазора от усадки бетона и ползучести грунта , определяемые по данным исследований, следует учитывать только при расчете на особые сочетания нагрузок.

Для предварительных расчетов допускается принимать

. (10)

3.6. Нормальное напряжение , МПа, в продольных сечениях оболочки от наружного давления следует определять по формуле

, (11)

где - расчетное наружное давление, МПа.

3.7. Нормальное напряжение, МПа, в поперечном сечении оболочки следует определять:

от температурных воздействий - по формуле

, (12)

где - расчетный перепад температур, °С;

от стеснения поперечной деформации - по формуле

. (13)

3.8. Расчетный перепад температур следует определять по формулам:

при повышении температуры

, (14)

при понижении температуры

, (15)

где -

соответственно наибольшая и наименьшая температура воды или воздуха в туннеле, °С;

соответственно наибольшая и наименьшая температура оболочки в период обетонирования, °С.

3.9. Местные напряжения, возникающие в стальной оболочке у ребер жесткости, а также в местах перелома, образующих под углом не более 10°, допускается не учитывать.

3.10. Расчет на устойчивость стальной оболочки при действии наружного давления , МПа, следует выполнять по формуле

, (16)

где -	критическое наружное давление, МПа;

-	коэффициент, принимаемый по табл.2.

Таблица 2

0,5

0,75

1,5

2,5

0,9

0,8

0,6

0,5

0,4

При следует принимать

где - нормативный предел текучести стали, МПа.

Черт. 2. Графики зависимости критического наружного давления

от относительной толщины стенки [

- нормативное сопротивление по пределу текучести стали, МПа (кгс/кв.см);

- расчетный радиальный зазор между стенкой оболочки и бетоном, см;

- средний радиус оболочки, см; - толщина стенки оболочки, см]

3.11. Критическое наружное давление при отсутствии колец жесткости и при (где - расстояние между кольцами, см) следует определять графически по черт.2. Разрешается также в этом случае выполнять расчет на устойчивость по стандартным программам на ЭВМ.

3.12. Критическое наружное давление , МПа, при наличии колец жесткости следует определять по формулам:

(17)

при

(18)

при < 0,5,

где -

модуль упругости стали, МПа;

число волн, образующихся при смятии оболочки, подбираемое

таким образом, чтобы получить минимальное значение ;

3.13. Кольца жесткости надлежит проектировать минимального поперечного сечения с целью уменьшения габаритов выломки.

Рекомендуется предусматривать анкеровку колец жесткости в бетоне. В случае невозможности анкеровки расчет кольца жесткости прямоугольного поперечного сечения следует производить по формуле

, (19)

где -	толщина кольца жесткости, см;

-	расстояние от центра тяжести сечения кольца до наиболее удаленного волокна, см;

-	коэффициент, определяемый по черт.3 в зависимости от значения величин:

;

-	соответственно радиус центральной оси, см, площадь, кв.см, и момент инерции поперечного сечения кольца с присоединенным пояском длиной

- начальное отступление радиуса кольца от теоретического.

Черт. 3. График зависимости коэффициента

от при

Приложение 2

Обязательное

РАСЧЕТ ОБДЕЛОК ТУННЕЛЕЙ

ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ ВТОРОЙ ГРУППЫ

1. Расчет бетонных и железобетонных обделок

произвольного очертания

Расчет следует выполнять на основное сочетание нормативных нагрузок в соответствии с разд.5 и 6 с учетом коэффициента отпора грунта, жесткость сечения принимается согласно п.6.12.

По полученным усилиям (изгибающий момент и нормальная сила) необходимо выполнить расчет по образованию и раскрытию трещин.

Трещиностойкие обделки, проектируемые для условий, отвечающих п.4.16, следует проверять по образованию трещин согласно СНиП II-56-77.

Нетрещиностойкие обделки должны рассчитываться по раскрытию трещин согласно разд.4 и 5 настоящего приложения.

2. Расчет по образованию трещин бетонных и

железобетонных обделок напорных туннелей

кругового очертания на начальных стадиях проектирования

На начальной стадии проектирования расчет по образованию трещин трещиностойких обделок, проектируемых для условий, отвечающих п.4.16, допускается выполнять по формулам (1) и (2), обеспечивающим трещиностойкость при действии внутреннего давления.

Толщину обделки , см, следует вычислять по формулам:

при коэффициенте удельного отпора грунта 2000 Н/куб.см

, (1)

где -	нормативное внутреннее давление воды, МПа;

-	модуль упругости материала обделки, принимаемый равным 0,7 , МПа;

-	нормативное сопротивление материала обделки на растяжение, принимаемое по СНиП 2.03.01-84 в соответствии с классом бетона, МПа;

-	коэффициент армирования сечения;

в слаботрещиноватых грунтах при

2000 Н/куб.см

, (2)

где .

3. Расчет по образованию трещин

(на трещиностойкость) обделок из набрызг-бетона

на внешнее давление

Толщину несущих обделок из набрызг-бетона , м, следует определять по формуле

, (3)

где -	нормативная величина вертикального горного давления (п.5.12), МПа. При специальном обосновании допускается определять горное давление из условия объема возможного вывала между анкерами;

-	остаточное гидростатическое давление воды с учетом снижения уровня подземных вод дренажными или другими мероприятиями, МПа;

-	нормативное сопротивление набрызг-бетона на осевое растяжение при проектном классе бетона, определяемом по прочности на растяжение (по СНиП 2.03.01-84), МПа;

-	коэффициент условий работы, принимаемый равным для армированной обделки -1, для неармированной - 0,6;

-	шаг анкеров в продольном и поперечном направлениях, принимаемый наименьшим (но не менее 1 м) исходя из условий:

а) образования грунтового свода -по формуле (4)* __________ *В тексте оригинала допущены опечатки. Переход к поправкам осуществляется по ссылке.
где	- длина анкеров, м;

-	глубина нарушенной зоны, м (п.5.12);

-	глубина заделки анкера за пределы нарушенной зоны, принимаемая равной 0,5-0,7 м;
-	пролет выработки, м;

-	сцепление грунта, принимаемое по данным натурных исследований; для предварительных расчетов допускается принимать , МПа;

-	коэффициент, равный 0,2-0,25 для выработок I формы сечения и 0,25-0,3 - для остальных форм сечения (см. черт.1);

б) устойчивости грунтов между анкерами - по формуле

(5)*

__________

*В тексте оригинала допущены опечатки. Переход к поправкам осуществляется по ссылке.

в) прочности закрепления анкера - по формуле

, (6)

где -

несущая способность анкера, равная для железобетонных анкеров прочности стержня анкера на разрыв, для остальных анкеров - 80-100кН.

4. Расчет ширины раскрытия трещин

в бетонных обделках напорных туннелей кругового

очертания

Ширина раскрытия трещин , мм, в бетонных обделках туннеля, предусматриваемых в однородных трещиноватых грунтах или других грунтах, укрепленных цементацией, должна определяться по формуле

(7)*

__________

*В тексте оригинала допущены опечатки. Переход к поправкам осуществляется по ссылке.

где .

5. Расчет ширины раскрытия трещин

в железобетонных обделках

напорных и безнапорных туннелей

Ширину раскрытия трещин , мм, в железобетонных обделках напорных и безнапорных туннелей следует рассчитывать по формуле

, (8)

где -	коэффициент, учитывающий влияние трещиноватости скального грунта, сложенного из блоков, и принимаемый в зависимости от модуля трещиноватости при ; при . В интервале значения принимаются по интерполяции;
-	коэффициент, принимаемый для центрально- и внецентренно растянутых элементов - 1,2, для внецентренно сжатых и изгибаемых элементов - 1;
-	коэффициент, принимаемый равным при стержневой арматуре периодического профиля - 1, при гладкой арматуре - 1,4;
-	напряжение в растянутой арматуре без учета сопротивления бетона растянутой зоны сечения, МПа;
-	начальное растягивающее напряжение в арматуре от набухания бетона: для конструкций, находящихся в воде, = 20 МПа; для конструкций, подверженных длительному высыханию, в том числе во время строительства, = 0;
-	коэффициент армирования сечения, принимаемый равным , но не более 0,02 (здесь - необходимая площадь сечения арматуры, определяемая согласно обязательному приложению 1 или принимаемая в соответствии с п.4.19);
-	диаметр стержней арматуры, мм.

Напряжения в растянутой арматуре , МПа, следует определять по формулам:

для изгибаемых элементов

, (9)

для центрально растянутых элементов

, (10)

для внецентренно растянутых и внецентренно сжатых элементов при больших эксцентриситетах

, (11)

для внецентренно растянутых элементов при малых эксцентриситетах:

для более растянутой арматуры

; (12)

для менее растянутой арматуры

, (13)

где -	нормативные изгибающий момент и продольное усилие, определяемые в соответствии с обязательным приложением 1 (по стандартным программам);
-	плечо внутренней пары сил, принимаемое по результатам расчета сечения на прочность;
-	рабочая высота сечения;
-	расстояние от центра тяжести площади сечения растянутой арматуры до продольной силы ;

-	расстояние от центра тяжести площади сечения сжатой арматуры до продольной силы .

Определяемая расчетом ширина раскрытия трещин должна быть не более величин, приведенных в табл.7.

Примечание. В формуле (11) знак "+" принимается при внецентренном растяжении, знак "-" - при внецентренном сжатии.

Приложение 3

Обязательное

РАСЧЕТ ВЕЛИЧИНЫ ФИЛЬТРАЦИОННОГО

РАСХОДА ВОДЫ ИЗ НАПОРНОГО ТУННЕЛЯ

1. Допустимость величины фильтрационного расхода воды , л/с·см, отнесенного к 10 м разности внутреннего и внешнего напоров воды, надлежит определять по формуле

, (1)

где -	коэффициент водопроницаемости трещин в обделке (расход воды, куб.см/с через 1 см трещины, при градиенте напора, равном 1), определяемый по формуле ; (2)
-	количество трещин в обделке: бетонной - ; железобетонной - ;
-	коэффициент армирования сечения обделки;
-	диаметр арматуры, см;
-	наружный радиус обделки, см;
-	коэффициент фильтрации грунта, см/с;
-	модуль формы, характеризующий геометрическое соотношение между элементами зоны фильтрации и определяемый по формуле ; (3)
-	радиус области фильтрации, принимаемый по опытным данным, а при их отсутствии - равным двойной глубине заложения туннеля, см;
-	допускаемая величина фильтрационного расхода воды, отнесенная к единице разности внутреннего и наружного давлений и определяемая на основании технико-экономических расчетов. Для предварительных расчетов допускается принимать: = 1 л/с на 1000 кв.м поверхности туннеля на каждые 10 м разности напоров - при разности внутреннего и наружного напоров 100 м и менее; от 0,3 до 0,5 л/с на 1000 кв.м поверхности туннеля на каждые 10 м разности напоров - при разности внутреннего и наружного напоров свыше 100 м.

2. Абсолютную величину фильтрационного расхода воды из туннеля , л/с, следует определять по формуле

, (4)

где - длина туннеля, см.

3. Для снижения фильтрационного расхода воды из туннеля следует предусматривать применение специальных покрытий на основе полимерных вяжущих материалов, укрепительную цементацию и другие конструктивные мероприятия.

Приложение 4

Справочное

ОСНОВНЫЕ БУКВЕННЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Основные характеристики грунтов

коэффициент крепости;

коэффициент отпора;

коэффициент удельного отпора;

модуль деформации;

коэффициент Пуассона;

кажущийся угол внутреннего трения;

сцепление грунта;

плотность грунта;

модуль трещиноватости;

нормативное вертикальное горное давление;

нормативное горизонтальное горное давление;

высота свода обрушения;

пролет свода обрушения;

глубина нарушенной зоны;

высота толщи грунта над туннелем.

Нагрузки и воздействия, усилия от них

нормативные изгибающий момент и нормальная сила;

внутренний напор воды;

напор подземных вод;

гарантированный напор подземных вод;

расчетное внутреннее давление воды;

нормативное внутреннее давление воды.

Характеристика материалов

модуль упругости обделки;

модуль упругости бетона;

модуль упругости арматуры;

расчетное сопротивление арматуры растяжению;

нормативное сопротивление по пределу текучести стали;

расчетное сопротивление стальной оболочки растяжению, сжатию и изгибу соответственно по временному сопротивлению и по пределу текучести;

нормативное сопротивление бетона растяжению;

расчетное сопротивление набрызг-бетона осевому растяжению;

расчетное сопротивление растяжению стержня анкера.

Геометрические характеристики

высота выработки;

пролет выработки;

толщина обделки;

толщина покрытия набрызг-бетона;

внутренний радиус обделки;

наружный радиус обделки;

средний радиус оболочки;

толщина стальной оболочки;

площадь сечения арматуры;

рабочая высота сечения;

расстояние от равнодействующей усилий в сжатой арматуре до ближайшей грани сечения;

расстояние от центра тяжести площади сечения соответственно растянутой и сжатой арматуры до продольной силы;

коэффициент армирования сечения;

диаметр анкера;

площадь сечения стальной оболочки.

Коэффициенты

коэффициент надежности по нагрузкам;

коэффициент надежности по назначению сооружения;

коэффициент сочетаний нагрузок;

коэффициент условий работы.

Приложение 5

Справочное

ФОРМУЛЫ В ЕДИНИЦАХ СИСТЕМЫ МКГСС

К основному тексту:

(1)

(здесь - объемный вес грунта, тс/куб.м);

; (2)

(3)

(4)

. (5)

К обязательному приложению 1:

; (1)

; (2)

; (3)

; (5)

; (6)

. (12)

К обязательному приложению 2:

; (1)

, (2)

где ;

, (7)

где

Текст документа сверен по:

официальное издание

Госстрой СССР - М.: ЦИТП,

1985

Часть 1 | Часть 2 | Часть 3

Хотите оперативно узнавать о новых публикациях нормативных документов на портале? Подпишитесь на рассылку новостей!

Все СНиПы >> СНиПы «Строительство, ремонт, монтаж >>

Задать вопрос в форуме >>
Форум "Строительство коттеджей, дачных домов, бань, гаражей" >>
Форум "Деревянные дома и бани" >>
Форум "Дома из кирпича и строительных блоков" >>
Форум "Каркасные дома" >>
Форум "Гаражи, беседки, хоз.постройки, заборы, ворота" >>
Форум "Отчеты и фото о строительстве" >>
Форум "Нормативные документы по строительству" >>
Форум "Фундамент, расчет фундамента, грунты, заливка фундамента" >>