Bočni otpor tla. Proračun uzimajući u obzir pritisak tla metodom Metroproject

(1) Koeficijent otpora tla k s može se odrediti formulom

gdje D R- odabrani raspon primijenjenih kontaktnih pritisaka;

D s- promjena ukupnog slijeganja u skladu s odabranim rasponom kontaktnih pritisaka, uključujući slijeganja pri puzanju.

(2) Pri proračunu k s potrebno je naznačiti dimenzije ploča (žiga).

K.4 Primjer metode za određivanje slijeganja trakastih temelja na pjeskovitom tlu

(1) Ovaj primjer opisuje izravno određivanje sedimenta. Slijeganje temelja na pjeskovitim tlima može se dobiti empirijskim metodama ovisno o koeficijentima prikazanim na slici K.3; ako se temeljna tla ispod baze temelja nalaze na dubini većoj od dvostruke širine, tada je širina uzeti kao i ispod žiga (slika K. 2).

b 1 - širina žiga; b- širina temelja;

s- predviđeno slijeganje temelja; s 1 - slijeganje izmjereno tijekom PLT-a;

1 - žig; 2 - temelj; 3 - zona utjecaja

Slika K.2 - Zona utjecaja ispod matrice i temelja

b/b 1 - omjer širine; s/s 1 - omjer taloga;

1 - labava tla; 2 - tlo srednje gustoće; 3 - gusta tla

Slika K.3 - Grafikon za izračun slijeganja temelja na temelju rezultata

Die testovi

Dodatak L

(informativan)

Detaljne informacije o pripremi uzoraka tla za ispitivanje

L.1 Uvod

(1) Pojedinosti o pripremi uzoraka navedene su u tekstu standarda CEN/TC 341 koji se temelji na ispitnim metodama koje preporučuje Europski tehnički odbor br. 5 za laboratorijsko ispitivanje (ETC 5) Međunarodnog društva za Mehanika tla i inženjerska geologija. Osnovni zahtjevi navedeni su u ovom dodatku.

L.2 Priprema poremećenog tla za ispitivanje

L.2.1 Isušivanje tla

(1) Općenito, tlo se ne bi trebalo prethodno sušiti za ispitivanje, osim ako nije posebno navedeno, i trebalo bi se koristiti u svom prirodnom stanju. Kada je potrebno sušenje tla, treba koristiti jednu od sljedećih metoda:

Sušenje u pećnici do konstantne težine u ventiliranoj komori na temperaturi od (105±5) °C;

Sušenje u pećnici u ventiliranoj komori na zadanoj temperaturi nižoj od 100 °C (tj. djelomično sušenje, jer na nižoj temperaturi ne mora biti potpuno);

Sušenje na zraku (djelomično) uz izlaganje zraku sobne temperature, sa ili bez ventilatora.

L.2.2 Brušenje

(1) Opseg potrebnog smanjenja i obrada bilo kojeg preostalog cementiranog materijala moraju biti u skladu sa posebnim zahtjevima i uvjetima i moraju se prijaviti. Konkretno, drobljenje i obradu materijala uzorka treba provoditi pri prirodnoj vlažnosti tla.

(2) Prilijepljene čestice moraju se odvojiti bez lomljenja pojedinačnih čestica. Udar ne smije biti jači od udarca tučkom s gumenom glavom. Posebno treba biti oprezan kada su čestice tla rahle i slabe. Ako je potrebno pripremiti veliku količinu tla, tada se drobljenje treba obaviti u dijelovima.

Proračuni hidrostatskog tlaka izvode se kada je obloga tunela pouzdano zabrtvljena. Specifična težina tla određuje se uzimajući u obzir njegovu suspenziju u vodi. γ vzv =(γ 0 -1)/(1+ε), gdje je ε koeficijent poroznosti.

Hidrostatski tlak treba uzeti u obzir pri proračunu konstrukcija tunela ili njegovog dijela koji se nalazi ispod razine podzemne vode. q n = γ w *h w ;

q n in = 1*(2,85) = 2,85 tf/m2; q n n = 1*(13) = 13 tf/m 2 ;

q izračunato u = q n u *η =2,85*1,1=3,135 tf/m 2 q izračunato = q n n *η =13*1,1 = 14,3 tf/m 2

28. Pojam elastične otpornosti stijene pri zajedničkom radu obloge i okolne zemljine mase.

Pod utjecajem vanjskih aktivnih opterećenja obloga tunela se deformira, mijenjajući svoj položaj u odnosu na konturu iskopa. U onom dijelu konture gdje se obloga kreće prema iskopu, obloga se slobodno deformira, bez interakcije s tlom. Ovaj dio konture naziva se dionica bez otpora i karakteriziran je pojavom značajnih momenata savijanja. Na ostatku konture obloga tunela je pomaknuta prema tlu, stvarajući otpor sa svoje strane - elastični otpor, ograničavajući deformaciju konstrukcije i momente savijanja koji u njoj nastaju.

U oblogama zatvorenog obrisa, zidovi su kruto povezani krajevima reversnog svoda koji se oslanja na elastičnu podlogu. U ovom slučaju, elastični medij se zamjenjuje elastičnim nosačima duž cijele konture interakcije obloge s tlom.

29. Osnovne odredbe za proračun tunelskih obloga.

Proračun tunelskih obloga provodi se prema navedenoj metodi opterećenja, uzimajući u obzir Fauss-Wanklerovu hipotezu lokalnih deformacija.

Pod utjecajem vanjskih aktivnih opterećenja obloga tunela se deformira, mijenjajući svoj položaj u odnosu na konturu iskopa.

U onom dijelu konture gdje se obloga kreće prema iskopu, obloga se slobodno deformira, bez interakcije s tlom. Ovaj dio konture naziva se dionica bez otpora i karakteriziran je pojavom značajnih momenata savijanja. Na ostatku konture obloga tunela je pomaknuta prema tlu, stvarajući otpor sa svoje strane - elastični otpor, ograničavajući deformaciju konstrukcije i momente savijanja koji u njoj nastaju.

Prema Fauss-Wanklerovoj hipotezi, naponi i lokalne deformacije povezani su izravnom proporcionalnošću:

gdje je k koeficijent elastične otpornosti tla (Postelijev koeficijent), kN/m 3

Prema ovoj hipotezi, opterećenje uzrokuje slijeganje površine samo na mjestu djelovanja (lokalne deformacije). U stvarnosti, kada se medij smatra linearno deformabilnim, opterećenje primijenjeno na bilo koje područje uzrokuje slijeganje cijele površine elastične mase (opća deformacija).

Koeficijent elastičnog otpora nije fizičko-mehanička karakteristika tla jer ovisi ne samo o njegovim svojstvima, već io nizu čimbenika koje je teško uzeti u obzir (oblici i veličine temeljne površine, intenzitet opterećenja, uvjeti tla, konstrukcijska krutost).

30. Proračunski dijagram metode Metrogiprotrans (metoda sila).

Za statički proračun sustava s visokim stupnjem pokretljivosti čvorova (nosači nisu kruti, već elastični) najpoželjnije je koristiti metodu sila, koja daje najmanje nepotrebnih nepoznanica. Glavni sustav je šarnirski lanac, koji nastaje uvođenjem šarki na mjestima elastičnih oslonaca i u dijelu za zaključavanje obloge uz istovremenu primjenu nepoznatih sila - parova momenata savijanja M 1, M 2, ..., M n.

Kada su obloga i opterećenja koja djeluju na nju u odnosu na okomitu os simetrični, upareni momenti savijanja u simetričnim šarkama smatraju se dodatnim nepoznanicama.

Nepoznanice se određuju rješavanjem kanoničkih jednadžbi, od kojih svaka negira mogućnost gibanja duž smjerno udaljene veze (jednakost 0 kuta međusobnog zakreta odsječaka štapova koji konvergiraju u zglobu).

Kanonske jednadžbe su:

……………………………………………………

gdje su i pomaci glavnog sustava u smjeru nepoznati zbog djelovanja pojedinačno uparenih momenata primijenjenih u točkama K i od opterećenja;

Kut rotacije baze zida pod djelovanjem jednog trenutka;

Moment tromosti baze zida, - visina presjeka baze; - koeficijent elastičnog otpora u podnožju zida.

Pomaci metodom sile određuju se:

Prvi član formule uzima u obzir utjecaj savijanja štapova na veličinu pomaka, drugi član uzima u obzir utjecaj kompresije štapova normalnim silama. I šipke uključene u poligon i elastični nosači podložni su kompresiji. Stoga se drugi član mora transformirati kako bi se uzelo u obzir slijeganje elastičnih oslonaca.

Dolaz = uzdužna deformacija štapa po presjeku i duljini uslijed djelovanja jedinične sile.

Jedinična sila uzrokuje napetost tla ispod potpore, budući da potpora percipira pritisak tla iz površine koja je jednaka umnošku širine obložnih prstenova i duljine potporne podloge, što je jednako polovici zbroja udaljenosti do susjednih podržava.

Nacrt podrške,

gdje je koeficijent elastičnog otpora (može biti promjenjiv duž obrisa obloge), je karakteristika krutosti, koja može biti različita za različite nosače zbog promjena u koeficijentu elastičnog otpora

Gdje su i gdje su snage u potpori glavnog sustava.

Za određivanje kretanja tereta sile se zamjenjuju silama u glavnom sustavu uslijed djelovanja opterećenja.

Sile u glavnom sustavu od opterećenja i pojedinačnih momenata određuju se uzastopnim izrezivanjem čvorova lanca zglobne šipke na kojima se oslanja trozglobni luk, uzimajući u obzir uvjete njihove ravnoteže.

31. Proračunski dijagram metodom pomaka.

Obloga tunela, radeći zajedno s okolnim elastičnim medijem, složena je struktura koja je opetovano statički neodređena. Za određivanje sila u presjecima obloge obično se koriste aproksimativne metode čije su se mogućnosti znatno povećale uvođenjem računalnog projektiranja u praksu.

Najraširenija je metoda koju su 1936. godine predložili inženjeri Metroproekta, a temelji se na transformaciji zadanog sustava u projektnu shemu uvođenjem sljedećih pretpostavki:

Glatki obris obloge zamijenjen je isprekidanom linijom (upisani poligon), kontinuirana promjena krutosti obloge zamijenjena je stepenastom, a duž svake strane poligona krutost obloge je konstantna. ;

Distribuirana aktivna opterećenja koja djeluju na oblogu zamijenjena su silama koje djeluju na vrhovima poligona;

Kontinuirani elastični medij zamijenjen je zasebnim elastičnim nosačima postavljenim na vrhovima upisanog poligona i postavljenim okomito na vanjsku površinu obloge. Uzimajući u obzir sile trenja između obloge i tla, nosači su otklonjeni prema dolje za kut trenja. To je ekvivalentno pretpostavci da je intenzitet elastičnog otpora u području koje odgovara duljini elastičnog nosača (razmak između središnjica stranica upisanog poligona uz nosač) konstantan, tj. dijagram elastičnog otpora ima stepenasti oblik.

Kada prevladavaju vertikalna opterećenja, sile trenja koje nastaju na dnu obloge obično premašuju sile koje teže pomicanju dna zida u vodoravnom smjeru. Nemogućnost ovog pomaka uzima se u obzir uvođenjem horizontalne krutosti nosača u razini baze zida.

Povećanjem broja elastičnih oslonaca smanjuje se odstupanje projektiranog modela od stvarnog i povećava točnost proračuna.

Pri proračunu metodom pomaka broj nepoznanica se povećava tri puta u odnosu na metodu sila, budući da je na svakom vrhu poligona potrebno odrediti tri pomaka u smjeru uvedenih pričvršćenja: kutni, horizontalni i okomiti. Međutim, korištenje računala omogućuje ovoj metodi da se uspješno natječe s metodom sile. Jednostavnost i standardiziranost određivanja reakcija u fiksacijama, a time i koeficijenata kanoničkih jednadžbi uvelike olakšava programiranje, a zajedničko rješavanje velikog broja jednadžbi na računalu može se izvesti velikom brzinom i točnošću.

Dijagram dizajna obloge u obliku potkove na elastičnim nosačima s krutim učvršćenjem na petama je upisani poligon na čijim se krajevima stranica nalaze elastične opruge koje karakteriziraju interakciju konstrukcije s tlom. Program predviđa automatsko isključivanje opruga koje padnu u nesputano područje.

Glavni sustav bez elastičnih opruga dobiven je iz dizajna uvođenjem u svaki čvor, osim krutog ugradnje, tri veze koje sprječavaju kutne Dj, horizontalne D x i okomiti D na pomaci.

Nepoznanice su pomaci čvornih točaka, koji silu u uvedenim vezama svode na nulu.

Za svaki vrh poligona mogu se konstruirati tri kanonske jednadžbe koje sadrže šest nepoznanica za točke 1 i 5 i devet nepoznanica za međutočke.

Za točku 1:

r 11 z 1 + r 12 z 2 + r 13 z 3 + r 14 z 4 + r 15 z 5 + r 16 z 6 = 0

r 21 z 1 + r 22 z 2 + r 23 z 3 + r 24 z 4 + r 25 z 5 + r 26 z 6 = 0

r 31 z 1 + r 32 z 2 + r 33 z 3 + r 34 z 4 + r 35 z 5 + r 36 z 6 = 0

gdje je z 1 = Dj 1, z 2 = Dh 1, z 3 = Du 1, z 4 = Dj 2, z 5 = Dh 2, z 6 = Du 2.

Poznavajući vrijednosti vektora pomaka krajeva šipki uključenih u projektnu shemu, moguće je odrediti unutarnje sile u šipkama opterećenim samo na krajevima pomoću formula konstrukcijske mehanike.

Tipično, potplat obloge - točka 6 - može se pomicati okomito i okretati, ali je čvrsto fiksiran u vodoravnom smjeru.

Reakcije koje se javljaju u potplatu pete tijekom jedne rotacije i okomitog slijeganja su jednake k p I str I k p h str (l str I h str– moment inercije i visina petnog dijela; k str– koeficijent elastičnog otpora tla u potplatu).

Uvođenje korekcija u reakcijske matrice omogućuje uzimanje u obzir utjecaja popustljivosti reakcija nosača obloge.

U tom slučaju kontura i susjedni slojevi unutar radijusa r = (3-5)d dobivaju deformacije (pomake), a naprezanja u tim slojevima se preraspodjeljuju.

Kada deformirajuća kontura iskopa dođe u dodir s potporom, potonja se aktivira i počinje sprječavati deformacije. Od tog trenutka gravitacijskim silama dodaje se djelovanje naprezanja koja nastaju na dodirnim površinama masiva s osloncem.

Zatim se konturna masa i nosač zajedno deformiraju dok se deformacije ne stabiliziraju.

Tlak uspostavljen u ovom trenutku na kontaktu masiva s potporom smatra se kao .

U ovoj formulaciji problema, pritisak stijene nije određen samo svojstvima stijenske mase i geometrijom radova, ali i zajedničkim deformacijama masiva i potpore.

Interakcija između mase tla i potpore: a) dijagram opterećenja modela; b) dijagram interakcije: 1 – graf ravnotežnih stanja; 2 - grafikon otpora potpore; 3 – razvoj pomaka u vremenu.

U stvarnim uvjetima podrška ne počinje odmah raditi. Dok se postavlja, krug dobiva pomak, a do trenutka kada se postigne ravnoteža, dodatni pomak (krivulja 2 u riža. b).

Ovaj trenutak je na slici prikazan točkom k sjecište krivulja 1 i 2. Sada nosač nosi opterećenje, a kontura je dobila pomak.

U slučaju korištenja čvršće potpore (isprekidana linija na riža. b) opterećenje oslonca će biti veće, a pomak manji nego u prethodnom slučaju.

Dakle, korištenjem principa interakcije između stijenske mase i nosača, moguće je kontrolirati pritisak stijene.

Na ovom se temelje odredbe novoaustrijske metode iskopavanja: primjena savitljivih podloga (sačmenog betona, ankera) i dovođenje deformacija na gotovo kritičnu vrijednost, čime se nosivost konturnih slojeva masiva maksimalno koristi, a podpora je ekonomičnija..

11. Aktivna opterećenja i reakcije tla. Hipoteze općih i lokalnih deformacija.

U specijalnoj tunelskoj literaturi koriste se sljedeći pojmovi:

aktivna i jalova opterećenja.

Sada kažemo:

opterećenja i

reakcije konstrukcijskih oslonaca.

Opterećenja i utjecaji su podijeljeni

na trajne i privremene (dugotrajne, kratkotrajne i posebne).

1 - planinski pritisak;

2 - hidrostatski tlak;

3 - vlastita težina konstrukcija;

4 - težina zgrada i građevina smještenih u zoni njihovog utjecaja na oblogu;

5 - zadržane sile od prethodno komprimirane obloge.

Opterećenja od unutartunelskog i kopnenog transporta;

Opterećenja od pumpanja morta iza obloge tijekom njezine izgradnje;

Od sila koje nastaju tijekom postavljanja montažnih obloga;

od težine i utjecaja prokopavanja tunela i druge stacionarne opreme.

Sile dizanja od mraza;

Težina stacionarne opreme;

Temperatura klimatski utjecaji;

efekti skupljanja i puzanja betona.

Kombinacije opterećenja:

Osnovne kombinacije opterećenja (konstantno + dugotrajno + kratkotrajno);

Posebne kombinacije opterećenja (konstantno + dugotrajno + nešto kratkotrajno + 1 posebno).

Dakle, ako je konstrukcija podložna nekim stalnim opterećenjima i dva posebna, tada se proračun radi 3 puta (objasniti!).

Opterećenja se uvode u proračun u najnepovoljnijim kombinacijama za konstrukciju.

A) Hipoteza opće deformacije : deformacije spoja konstrukcije i okoline pod utjecajem gravitacijskih sila

Temelji se na teoriji elastičnosti. (generalizirani modul elastičnosti Eo, koeficijent poprečne def. (nu))

b) Hipoteza lokalne deformacije : razmatra deformaciju konstrukcije pod djelovanjem aktivnih sila i elastičnih reakcija (koeficijent ležaja):

12. Koeficijenti elastičnog otpora: specifični, iza zidova i ispod temelja konstrukcije.

Interakcija obloge s okolnim tlom može se opisati pomoću teorije općih deformacija ili teorije lokalnih deformacija . (vidi predavanje 4).

Ako se medij smatra elastičnim (ili plastičnim, viskoelastičnim itd.) i karakterizira ga ukupni modul deformacije i koeficijent poprečne deformacije, interakcije se opisuju formulama: ( teorija općih deformacija)

Lakše je koristiti teoriju lokalnih deformacija (Fuss-Winklerova hipoteza).

Temelji se na izravnoj proporcionalnosti između naprezanja i pomaka na konturi:

gdje je koeficijent elastičnog otpora tla, .

(Analogno: u teoriji općih deformacija)

Glavni nedostatak lokalne metode. def. - to je ono što “” ovisi o veličini površina u kontaktu s tlom, i to se mora uzeti u obzir u izračunima.

Određivanje koeficijenata elastičnog otpora

1) - specifični koeficijent otpora za razvoj jednog radijusa ()

ili pola raspona proizvodnja;

2) uz njegovu pomoć izračunava se koeficijent otpora iza zidova obloge i ispod obrnutog svoda:

Ili ;

Gdje - prosječni radni radijus, F– površina poprečnog presjeka, m 2 ; U– radni raspon, m.

3) ispod peta otvorene obloge, koeficijent otpora izračunava se pomoću formule: , Gdje V P– širina pete, m.

Veza između DO I E postavlja

formula B.G. Galerkina:

Vrijednosti ovisne o koeficijentu čvrstoće dane su u SNiP "Hidraulički tuneli".

Za složene i skupe objekte određuju se eksperimentalno.

Pronaći:

13. Proračunske sheme za oblaganje metodom konačnih elemenata (program MIIT).

Dijagram dizajna je konvencionalni prikaz konstrukcije s aksijalnim linijama koje pokazuju glavne dimenzije, uvjete za osiguranje oslonaca i opterećenja.

Projektna shema utvrđuje se ovisno o dizajnu obloge, čvrstoći tla, radnim uvjetima konstrukcija i metodama njezine izgradnje.

Metoda proračuna dizajna odabire se na temelju njegovog dizajna. Dok se ne pojavimo mi ćemo se modernizirati. kalk. tehnologije, nametnuta su ograničenja računskim metodama u smislu obujma računskog rada, što je prisililo uvođenje pojednostavljenih preduvjeta u metodologiju izračuna i smanjilo točnost rezultata.

Metoda konačnih elemenata

5.9. Određivanje veličine pritiska stijena, kao i prirodnog napregnutog stanja mase tla, mora se provesti u skladu sa stavcima 5.10 - 5.15, kao i na temelju iskustva u izgradnji i radu tunela u sličnom inženjeringu. i geološki uvjeti.

Za protočne tunele klase I i tlačne tunele klase I i II, vrijednosti pritiska stijena moraju se razjasniti u fazi izrade radne dokumentacije na temelju terenskih istraživanja u područjima s karakterističnim inženjersko-geološkim uvjetima.

Pritisak stijena može se uzeti jednak težini tla u volumenu poremećene zone, određenom geofizičkim mjerenjima.

5.10. Standardni vertikalni pritisak stijena u tlima sa< 4 при расстоянии от кровли выработки до дневной поверхности больше удвоенной высоты свода обрушения следует принимать равным весу грунтов в объеме, ограниченном сводом обрушения. При меньшем заглублении туннеля горное давление принимается равным весу всей толщи грунта над ним.

5.11. Standardni vertikalni pritisak stijene, kN/m2, tijekom lučenja u tlima s koeficijentom čvrstoće< 4 определяется по формуле

Pretpostavlja se da je raspodjela vertikalnog pritiska stijene ravnomjerna duž raspona obloge.

5.12. Standardni vertikalni pritisak stijene, kN/m², u tlima s 4 treba uzeti jednak težini tla u volumenu poremećene zone, utvrđenoj prema terenskim istraživanjima, a u njihovom nedostatku, prema formuli

Tablica 4

Raspodjela vertikalnog pritiska stijena duž raspona obloge uzima se u obzir posteljinu, sustave pukotina i druge značajke masiva tla.

U blago ispucalim tlima s dubinom poremećene zone većom od 1,5 m, standardni vertikalni pritisak stijene treba smanjiti za 20%.

Kod korištenja kombajna vrijednost se može smanjiti za 30%.

5.13. Standardni horizontalni pritisak stijene, kN/m2, određuje se:

tijekom lučenja u tlima< 4 - по формуле

; (3)

kada je krov zakopan manje od dvostruke visine luka, kolaps u tlima sa< 4 - по формуле (3) с заменой численного значения на расстояние от кровли выработки до дневной поверхности.

Raspodjela horizontalnog pritiska stijene mora biti ravnomjerna po visini obloge.

5.14. Standardni horizontalni tlak stijene u slabo i srednje ispucalim tlima s visinom tunela manjom od 6 m može se zanemariti, a na visini većoj od 6 m može se odrediti iz uvjeta granične ravnoteže pojedinačnih blokova stijena usječenih od pukotina.

Standardni horizontalni pritisak stijena u tlima s visokom razlomljenošću može se uzeti u obzir pomoću formule

5.15. Za duboke rudnike (preko 500 m) vrijednost pritiska stijena treba odrediti uzimajući u obzir plastično stanje tla i druge specifične pojave.

U nedostatku potrebnih podataka dopušteno je odrediti pritisak stijene u početnim fazama projektiranja dubokih iskopa na temelju iskustva izgradnje tunela u sličnim inženjersko-geološkim i hidrogeološkim uvjetima.

5.16. U dubokim radovima koji se nalaze u glinastim i drugim slabim tlima sa< 4, оказывающих значительное равномерное давление на конструкцию туннеля, нагрузку на обделку следует определять с учетом ожидаемых смещений грунта до устройства временной крепи и податливости этой крепи в соответствии с требованиями СНиП II-94-80, а также податливости самой обделки.

5.17. Prilikom proračuna obloge, pritisak stijena mora se odrediti na temelju karakteristika tla, uzimajući u obzir uvjete rada (promjene svojstava mase tla kada su zasićene vodom).

5.18. Pri proračunu obloge tlačnih tunela koji se nalaze u propusnim tlima nije dopušteno uključivanje opterećenja unutarnjeg pritiska vode i vanjskog pritiska podzemne vode u jednu kombinaciju. U iznimnim slučajevima, kada je u svim mogućim (uključujući i hitne) radnim situacijama zajamčen sveukupno jednolik vanjski tlak vode izravno na oblogu, dopušteno je u jednoj kombinaciji s unutarnjim tlakom uključiti minimalnu vrijednost vanjskog tlaka podzemne vode s faktorom sigurnosti za opterećenja jednaka 1.

5.19. Tlak podzemne vode treba odrediti pri stabilnoj razini vode u akumulaciji, uzimajući u obzir smanjenje tlaka podzemne vode, drenažne uređaje i injekcione zavjese predviđene za te svrhe.

5.20. Pri projektiranju hidrauličkih tunela koji se nalaze u permafrost tlima potrebno je uzeti u obzir utjecaj promjena temperaturnog režima tla na njihovu nosivost, kao i stabilnost i otpornost tla na vanjska opterećenja.

6. OSNOVNE ODREDBE ZA PRORAČUN OBLOGA

6.1. Oblaganje hidrauličkih tunela, prema ST SEV 1406-78, treba izračunati metodom graničnog stanja:

nosivošću na čvrstoću i po potrebi provjerom stabilnosti oblika konstrukcije (granična stanja prve skupine) prema obveznom Prilogu 1.;

stvaranjem pukotina (otpornost na pukotine), ako pukotine nisu dopuštene, odnosno otvaranjem pukotina, ako je njihovo otvaranje dopušteno prema uvjetima trajnosti tunelske obloge, sigurnosti zemljišne mase, kao i vrijednost protoka filtracijske vode iz tunela (granična stanja druge skupine) u skladu s obveznim prilozima 2. i 3.

6.2. Dijelovi obloga za granična stanja prve i druge skupine moraju se izračunati u skladu s SNiP II-56-77 i SNiP II-23-81.

6.3. Pri proračunu presjeka tunelskih obloga potrebno je unijeti sljedeće koeficijente:

koeficijenti pouzdanosti u svrhu kombinacije konstrukcije i opterećenja, usvojeni u skladu sa SNiP II-50-74;

koeficijent radnih uvjeta uzet za betonske, armiranobetonske i čelično-betonske obloge prema tablici 5, za čelične ljuske - prema tablici 6.

Tablica 5

Tablica 6

6.4. Proračun obloga na temelju nosivosti treba provesti za najnepovoljnije glavne i posebne kombinacije proračunskih opterećenja koristeći proračunske karakteristike materijala obloge.

6.5. Proračun obloga za stvaranje i otvaranje pukotina treba provesti za glavne kombinacije standardnih opterećenja bez uzimanja u obzir hidrauličkog udara koristeći standardne karakteristike materijala za oblaganje.

6.6. Proračun obloga hidrauličkih tunela svih vrsta (uključujući oblikovane dijelove kombiniranih obloga) treba provesti uzimajući u obzir otpornost tla. Iznimke su dopuštene kada se tuneli nalaze u slabom, nestabilnom tlu. Kada se tuneli nalaze na dubini manjoj od tri promjera (raspona) iznad plašta luka, količina pritiska koju na tlo prenosi obloga tunela ne smije premašiti težinu debljine tla iznad tunela.

6.7. Proračun obloga proizvoljnog oblika za bilo koja vanjska i unutarnja opterećenja ili njihove kombinacije kada karakteristike deformacije tla variraju duž konture treba izvesti metodama strukturne mehanike.

Izračun se mora izvršiti u skladu s točkom 6.4. i 6,5 za svaku kombinaciju opterećenja. Nije dopušteno zbrajanje dijagrama sila od pojedinačnih opterećenja za dobivanje ukupnog dijagrama.

6.8. Betonske obloge protočnih tunela treba proračunati na čvrstoću uz pretpostavku stvaranja plastičnih zglobova u oblozi i ispitati otpornost na pukotine prema graničnim stanjima druge skupine.

6.9. Pri proračunu obloga na temelju graničnog stanja druge skupine maksimalnu širinu otvora pukotine obloga tlačnih i protočnih tunela klase I treba uzeti prema tablici 7.

Tablica 7

6.10. Gradijent tlaka u oblogama uzima se ovisno o koeficijentu filtracije tla:

debljina obloge, m.

U intervalu se vrijednost određuje interpolacijom.

6.11. Za naplavljene dijelove protočnih tunelskih obloga, zbog trajnosti betona i sigurnosti armature, širina pukotina nije ograničena.

6.12. Statičke proračune obloga treba izvesti uzimajući u obzir pucanje i plastične deformacije:

oblaganje protočnih tunela i ispražnjenih tlačnih tunela prema graničnim stanjima prve i druge skupine proračunava se uzimajući u obzir krutost betonskog presjeka s modulom elastičnosti betona u konstrukciji;

Obloga tlačnih tunela za radna opterećenja prema graničnim stanjima prve skupine izračunava se uzimajući u obzir krutost presjeka armature.

Na temelju graničnih stanja druge skupine tlačnih tunelskih obloga treba izračunati sljedeće:

otporan na pukotine - uzimajući u obzir krutost armaturnog dijela;

otporan na pukotine - uzimajući u obzir krutost betonskog presjeka na .

6.13. Proračun tunelskih obloga treba provesti uzimajući u obzir njihovu interakciju s masom tla. Deformacijska svojstva tla karakterizirana su koeficijentom specifičnog otpora ili reduciranim (efektivnim) modulom deformacije tla i Poissonovim koeficijentom. Zadani modul deformacije mora se odrediti uzimajući u obzir heterogenost svojstava tla zbog prirodnih i umjetnih uzroka (konsolidacija tla cementacijom ili na drugi način, pojava zone poremećene iskopom itd.). Vrijednosti karakteristika tla treba odrediti uzimajući u obzir njihova svojstva pri zasićenju vodom na temelju terenskih istraživanja.

Vanjski radijus obloge, cm.

Za tunele smještene u anizotropnim tlima s omjerom modula deformacije u različitim smjerovima većim od 1,4, proračuni se moraju izvesti uzimajući u obzir anizotropiju.

6.14. Karakteristike deformacije tla ili za tunele klase I i II treba odrediti u karakterističnim inženjersko-geološkim područjima prema terenskim istraživanjima koja se provode metodom tlačnih iskopa, pomoću središnje jedinice za opterećenje (UCL) i cilindričnog hidrauličkog žiga (TSGSh). ), kao i žigove u kombinaciji sa seizmoakustičkim i pressometrijskim metodama.

Za tunele klase III i IV potrebno je predvidjeti istraživanja u punoj mjeri korištenjem seizmoakustičkih i tlačnometrijskih metoda. Također je moguće koristiti vrijednosti fizičkih i mehaničkih karakteristika tla identificiranih tijekom tuneliranja u sličnim inženjersko-geološkim uvjetima.

6.15. Za projektiranje hidrauličkih tunela smještenih u permafrost tlima potrebno je odrediti vrijednosti fizikalnih i mehaničkih karakteristika tla u smrznutom i odmrznutom stanju.

6.16. Za preliminarne proračune, vrijednosti specifičnih koeficijenata otpora za umjereno napuknuta tla mogu se odrediti pomoću slike 2 ili analoga.

Bilješka. U blago ispucalim tlima s i također tijekom kombajnskog tuneliranja, vrijednosti dobivene na slici 2 treba povećati za 30%.

6.17. Pri proračunu tunelskih obloga potrebno je uzeti u obzir zajednički rad podgrade ugrađene tijekom iskopa tunela s oblogom.

6.18. Pri zadavanju projektne sheme oblaganja tunela i zemljane mase treba uzeti u obzir redoslijed razvoja tla i konstrukcije elemenata oblaganja.

kvragu.2. Graf koeficijenta specifičnog otpora

od koeficijenta čvrstoće tla za pukotinska tla

6.19. Kada se više tunela nalazi paralelno, pri proračunu čvrstoće obloge potrebno je uzeti u obzir promjene stanja naprezanja i svojstava čvrstoće mase tla uzrokovane iskopom susjednih tunela.

6.20. Proračun betonskih i armiranobetonskih obloga tunela za temperaturne utjecaje treba izvesti s proračunskom temperaturnom razlikom većom od 30°C, uzimajući u obzir bubrenje i puzanje betona.

6.21. Pri proračunu obloge tlačnih i protočnih tunela ne uzima se u obzir protutlak vode u šavovima betoniranja i u dijelovima između šavova betoniranja.

6.22. Debljinu korita tunela izloženog vučnim opterećenjima treba odrediti uzimajući u obzir mogućnost abrazije korita.

Prilog 1

Obavezno

PRORAČUN OBLOGA TUNELA

PREMA GRANIČNIM STANJIMA PRVE GRUPE

1. Proračun betonskih i armiranobetonskih obloga

proizvoljni obris

U proračunskoj shemi, u pravilu, pretpostavlja se da su opterećenja, uključujući i pritisak stijena, specificirana, a otpor tla definiran je kao reakcija elastične podloge. Mogući najjednostavniji projektni dijagrami obloga kao štapnih sustava u elastičnom mediju s jednosmjernim vezama prikazani su na slici 1.

kvragu.1. Dijagrami projektiranja obloga tunela

Proračune čvrstoće treba provesti za proračunska opterećenja (uzimajući u obzir sigurnosne faktore za opterećenja) u skladu s odjeljkom 5, krutost treba uzeti u skladu s odjeljkom 6.12, koeficijente otpora tla - u skladu s odjeljcima 6.13-6.16.

Izračun presjeka obloge i određivanje potrebne površine poprečnog presjeka armature treba provesti prema SNiP II-56-77.

izračunati unutarnji tlak vode uzimajući u obzir hidraulički udar tijekom normalnog rada, MPa;

udaljenost od ljuske tunelskog luka do površine tla, cm;

proračunska vlačna čvrstoća armature i modul elastičnosti armature, MPa;

gustoća tla, kg/cc;

Ako prema formulama (2) ili (3)< 0 (т.е. расчетной арматуры не требуется и внутреннее давление воды полностью воспринимается грунтом), следует принимать значение по минимальному проценту армирования согласно п.4.19.

Za proračun konstrukcija uzimajući u obzir otpor tla, postoji nekoliko različitih metoda koje se razlikuju po modelu proračuna okoliša tla na kojem se temelje i po obliku.

Proračun uzimajući u obzir pritisak tla metodom Metroproject

Konstrukcija se smatra kružnim prstenom u kontinuiranom elastičnom mediju, čija su mehanička svojstva karakterizirana koeficijentom ležišta: medij je sposoban pružiti samo nedvosmislen otpor tla usmjeren prema konstrukciji.

Za izračun, prsten je zamijenjen 16-kutom upisanim u njega, a kontinuirani elastični medij zamijenjen je odvojenim elastičnim nosačima koji se nalaze na svim vrhovima 16-kuta, osim tri gornja, koja padaju u tlak -Slobodna zona. Smjerovi oslonskih reakcija štapova uzimaju se po pripadajućim radijusima prstena, a pri uzimanju u obzir sile trenja, odstupanjem za kut trenja između tla i obloge.

Pri prelasku na osnovni sustav metode sila, šarke se uvode u sve vrhove poligona, osim u dva, a momenti savijanja M1, M3 ..., M9 primijenjeni u tim presjecima uzimaju se kao nepoznanice. U tom slučaju, momenti M3, M4..., M8 primijenjeni u simetričnim presjecima bit će grupne nepoznanice (slika 1).

Tipična kanonska jednadžba metode sile, sastavljena za nosač n, ima sljedeći oblik:

Koeficijenti za nepoznanice i slobodne članove jednadžbi su pomaci glavnog sustava u smjeru tih nepoznanica od pojedinačnih trenutaka odnosno od zadanog opterećenja. Da biste ih odredili, prvo morate pronaći odgovarajuće napore.

Gornji dio glavnog sustava (slika 2), koji se nalazi u zoni bez otpora i nije podložan djelovanju elastičnog otpora tla, smatra se lukom s tri zgloba, čije potporne reakcije od opterećenja a pojedini momenti prenose se sa suprotnim predznakom na donji zglobni lanac.

Sile u karikama zglobnog lanca određuju se iz uvjeta ravnoteže uzastopno presječenih čvorova (slika 3). Iz stanja ravnoteže n-tog čvora pod djelovanjem zadanog opterećenja određuju se:

Obodna normalna sila u vezi između čvorova n i n+1

reakcija elastične potpore u čvoru n

gdje je Yn koncentrirana vertikalna sila u čvoru n od danog opterećenja; Xn – koncentrirana sila u čvoru n od zadanog opterećenja; ;- središnji kut između okomice i polumjera povučenog kroz točku n; ;- središnji kut zatvoren između polumjera povučenih kroz spoj vrha mnogokuta; za šesterokut

Iz jednog momenta primijenjenog na čvor n nastaju sljedeće sile:

normalne sile u karikama

reakcije elastičnih oslonaca

Ovaj jedini trenutak napora ne uzrokuje nikakav napor u preostalim elementima glavnog sustava. Jedan moment primijenjen na oslonac luka s tri šarke uzrokuje sljedeće sile:

normalne sile u karikama

reakcije elastičnih oslonaca

Pomaci glavnog sustava određuju se uzimajući u obzir utjecaj normalnih sila u gibanju elastičnih oslonaca.

Tako, na primjer, kretanje u smjeru od jedne nepoznate

Ovdje i su momenti savijanja u proizvoljnom presjeku karika iz odgovarajućih pojedinačnih momenata; i su normalne sile u vezama iz odgovarajućih pojedinačnih momenata; i - reakcije u potpornim šipkama iz odgovarajućih pojedinačnih trenutaka; i - krutost uzdužnih dijelova obloge na savijanje i kompresiju; a je duljina stranice mnogokuta; b – širina obloge prstena dodijeljena za proračun; k – koeficijent elastičnog otpora tla.

Nakon određivanja osam nepoznanica iz sustava osam jednadžbi, konačni napor se određuje formulom:

Ovdje - sile u glavnom sustavu od zadanog opterećenja; - sile u glavnom sustavu od pojedinačnih čvornih momenata; - pronađene vrijednosti nepoznanica.

Ispravnost proračuna kontrolira se ispunjavanjem uvjeta ravnoteže pojedinih dijelova obloge i činjenicom da je smanjena površina (tj. podijeljena s El) konačnog dijagrama momenata savijanja jednaka nuli.

Sličnu metodu proračuna koristeći svoj modul elastičnosti L D i Poissonov omjer kao elastične karakteristike tla razvio je S.A. Orlov.

Za približne proračune cjevovoda obično se koristi sljedeći odnos između koeficijenta elastične kompresije k i modula deformacije tla G gr:

gdje je Poissonov omjer tla.

Proračun uzimajući u obzir otpornost tla pomoću metode O. E. Bugaeva

Okolina tla koja okružuje konstrukciju karakterizirana je koeficijentom elastičnog otpora tla k. Pretpostavlja se da je otpor radijalan i da djeluje na donji dio konstrukcije sa središnjim kutom od 270 0. Duž gornjeg luka sa središnjim kutom od 90 0 pretpostavlja se zona bez otpora (slika 4).

Elastična linija prstena aproksimirana je jednadžbama:

gdje je kut nagiba presjeka prema okomici; i su ordinate elastične linije u presjecima A i B.