Монолитные железобетонные элементы благоустройства усадебных участков на рельефе Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УЕЗТМК

мвви

УДК 624.012.3

А.Н. Малахова, М.А. Мухин

ФГБОУ ВПО «МГСУ»

МОНОЛИТНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ БЛАГОУСТРОЙСТВА УСАДЕБНЫХ УЧАСТКОВ НА РЕЛЬЕФЕ

Предложено конструктивное решение монолитных железобетонных элементов благоустройства усадебных участков на рельефе: шпунтовой подпорной стены с лестницей и монолитного железобетонного арочного мостика. Приведены рекомендации по расчету и схемы армирования.

Ключевые слова: благоустройство, рельеф, монолитные железобетонные конструкции, шпунтовая подпорная стена с лестницей, арочный мостик, расчет и армирование.

Применение монолитного железобетона для элементов благоустройства усадебных участков на рельефе удобно. Простота формообразования монолитного железобетона, преимущества его использования в стесненных условиях рельефных участков делают применение монолитного железобетона привлекательным.

Пожалуй, самыми распространенными монолитными железобетонными элементами благоустройства участков на рельефе являются подпорная стена и лестница [1].

Предлагается конструктивное решение монолитной шпунтовой подпорной стены с лестницей. Чаще всего шпунтовые подпорные стены используются для ограждения котлована в условиях плотной застройки, однако они с успехом могут быть применимы для благоустройства усадебных участков на рельефе. Выемку грунта для устройства шпунтовой подпорной стены можно выполнять с использованием ручного бура, подземная часть стены не требует устройства опалубки.

На рис. 1 приведены опалубочные размеры подпорной стены с лестницей, а на рис. 2 показано армирование монолитной шпунтовой подпорной стены и верхней площадки лестницы.

Рис. 1. Опалубочные размеры монолитной шпунтовой подпорной стены с лестницей

© Малахова А.Н., Мухин М.А., 2012

27

ВЕСТНИК

МГСУ.

12/2012

Ц 1ЦА4<Х>

а о

Рис. 2. Армирование верхней площадки лестницы (а) подпорной стены (б)

Исходные данные для расчета монолитной шпунтовой стены следующие: диаметр свай ё = 0,3 м, шаг установки 0,5 м; высота подпорной стены Н = 0,75 м; заглубление сваи к = 1,5 м;

временная нагрузка на поверхность земли V = 3 кН/м2; характеристики грунта: g = 18 кН/м3, ] = 30°; характеристика арматуры — класс А400 (Я = 35,5х104 кН/м2); плечо внутренней пары сил г = 0,142 м.

Расчет монолитной шпунтовой стенки выполнен по алгоритму, изложенному в [2]. Высота добавочного эквивалентного слоя грунта:

Н2 = - = 0,17 м, Н = Н1+Н2 = 0,92 м. У

Горизонтальное давление, действующее на участке стены длиной 0,6 м: Е = 0,6 • 0,5Я^45 - у) = 0,6' 0,5 -18 • 0,922 • 0,36 = 1,64 кН;

%а = tg2 [45°-^2] = 0,36;

%п = tg2 (45° + ^2^ = 2,76; т = у((п) = 43,2.

Несущая способность участка стены длиной 0,6 м

Гг,п тйкъ 43,2 • 0,3 • 1,53 , „0 , ^

\Е\=-= —-----— = 1,78 > 1,64.

1 J З(4я + ЗА) 3(3,68-4,5)

Максимальный изгибающий момент (при у = 1,2)

{

М = 1,2Е

н+21Е

3 V шсС

= 1,2-1,64 (0,92 + 0,75 • 0,36) = 2,34 кНм.

Требуемая площадь арматуры (два стержня)

А =

М

2,34

0,142 • 35,5 -104 2012А400 (А = 2,26 см2).

= 0,46 •10-4м2 = 0,46 см2.

28

КБИ 1997-0935. Vestnik Мвви. 2012. № 12

VESTNIK

MGSU

Для армирования монолитной шпунтовой стены принимается 6012А400. Поперечная арматура — 06А240 устанавливается с шагом 100 мм.

Ступени и верхняя площадка лестницы рассчитываются как изгибаемые элементы, жестко сопряженные с подпорной стеной: по трем сторонам — площадка, по двум сторонам — ступени.

Исходные данные для расчета ступеней и площадки: толщина ступеней и площадки И = 0,14 м; класс бетона — В25, арматуры — А400; толщина защитного слоя — 40 мм;

нагрузка (постоянная — вес ступени 0,14-25 1,1 = 3,85 кН/м2, облицовка керамической плиткой на клею — 0,01-281,2 = 0,34 кН/м2, временная нагрузка 31,2 = 3,6 кН/м2, сумма — 7,79 кН/м2.

Расчет ведется по методике расчета изгибаемых элементов [3—5]. Другим рассматриваемым в статье элементом благоустройства усадебных участков на рельефе является монолитный железобетонный арочный мостик. Арочный мостик может стать украшением участка на рельефе.

Основные размеры арочного мостика определяются архитектором. Следует при этом отметить, что для мостовых сооружений важным моментом является выбор рациональной оси арки [6], но для пешеходного мостика усадебной территории эта задача не столь актуальна.

Для уменьшения температурных и усадочных напряжений в арочном мостике, а также напряжений, возникающих в нем в случае осадки опор, в качестве расчетной схемы мостика была выбрана двухшарнирная арка (однократно статически неопределимая). Арка имеет круговое очертание Я = 8 м, стрела подъема арки / составляет 0,585 м.

На рис. 3 приведены опалубочные размеры и схема армирования монолитного железобетонного арочного мостика, а также конструктивное решение шарнирного опорного узла.

Рис. 3. Опалубочные размеры и армирование монолитного железобетонного арочного мостика

ВЕСТНИК 12/2012

МГСУ_12/2012

Исходные данные для проектирования монолитного железобетонного арочного мостика следующие:

класс бетона — В25;

класс арматуры — В500;

толщина плиты — 150 мм;

ширина плиты — 1200 мм;

толщина защитного слоя — 40 мм;

закрепление опорных узлов — шарнирное;

нагрузка — собственный вес плиты, вес ограждения, временная нагрузка 3 кН/м2 (300 кг/м2).

При расчете монолитного железобетонного арочного мостика рассматривались два варианта нагружения (1-й вариант — временная нагрузка на всей длине арки, 2-й вариант — временная нагрузка на половине длины арки). Расчет производился с использованием программного комплекса ЛИРА (программа ЛИР-ВИЗОР — для статического расчета арки, программа ЛИР-АРМ — для подбора арматуры) [7].

По результатам расчета арочный мостик следует армировать двумя сетками по низу и верху конструктивного элемента. Рабочая арматура — продольная 014 А400 с шагом 100 мм, поперечная — конструктивная арматура 06 А400 с шагом 100 мм.

Сваи армируются аналогично армированию свай в шпунтовой подпорной стене. Диаметр свай ё составляет 0,5 м. Ростверк армируется плоскими каркасами К1, объединенными в объемный каркас отдельными стержнями.

Возникающие в арке опорные реакции воспринимаются двумя фундаментами. Для выравнивания напряжений в основании фундаменты, должны проектироваться таким образом, чтобы сумма моментов от действия вертикальной и горизонтальной составляющей опорных реакций относительно соответствующих осей, проходящих через центр тяжести основания, была близка к нулю.

Библиографический список

1. Теодоронский В.С., Сабо Е.Д., Фролова В.А. Строительство и эксплуатация объектов ландшафтной архитектуры. М. : Академия, 2006. С. 85—100.

2. Добромыслов А.Н. Примеры расчета конструкций железобетонных инженерных сооружений. М. : Изд-во АСВ, 2010. С. 20—22.

3. СНиП 52-01—2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. М., 2004. 24 с.

4. СП 52-101—2003. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. М., 2005. 54 с.

5. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного натяжения арматуры (к СП 52-101—2003) / ЦНИИПромзданий, НИИЖБ. М. : ОАО «ЦНИИПромзданий», 2005. 214 с.

6. Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий. Расчетно-теоретический. В 2-х кн. Кн.1. / под ред. А. А. Уманского. М. : Стройиздат, 1972. С. 266—275.

7. Городецкий А.С., Евзеров И.Д. Компьютерные модели конструкций. М. : Изд-во АСВ, 2009. 360 с.

Поступила в редакцию в сентябре 2012 г.

Об авторах: Малахова Анна Николаевна—кандидат технических наук, доцент, профессор кафедр железобетонных конструкций и архитектурно-строительного проектирования, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»),

г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, (8495) 287-49-14*30-35, (8495) 583-07-65*17-65, gbk@ mgsu.ru, asp@mgsu.ru;

Мухин Михаил Александрович — ассистент кафедры железобетонных конструкций, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, (8495) 287-49-14*30-35, gbk@mgsu.ru.

30

ISSN 1997-0935. Vestnik MGSU. 2012. № 12

VESTNIK

MGSU

Для цитирования: Малахова А.Н., Мухин М.А. Монолитные железобетонные элементы благоустройства усадебных участков на рельефе // Вестник МГСУ 2012. № 12. С. 27—31.

A.N. Malakhova, M.A. Mukhin

REINFORCED CONCRETE ELEMENTS OF LANDSCAPING OF ALLOTMENT GARDENS ON THE TERRAIN

Simplicity of formation of the monolithic reinforced concrete and benefits of its use in the restrained conditions of the terrain make its application lucrative. Retaining walls and stairs are the most widely spread monolithic concrete elements used in the landscaping of private allotment gardens on the terrain.

In the article, the authors propose their design solutions for reinforced concrete elements integrated into the landscaping of allotment gardens on the terrain: a sheet-pile retaining wall with stairs and a monolithic reinforced concrete arch bridge.

The authors provide their sample analysis of a monolithic sheet-pile retaining wall with a stairs. Its steps and stair-head were analyzed as flexural elements tightly coupled with the retaining wall, with a platform on three sides and steps on two sides. There are formwork drawings and reinforcement drawings of a monolithic sheet-pile retaining wall with a stairs in the article.

Analysis of a monolithic reinforced concrete arch bridge was performed using LIRA software. To reduce the temperature and shrinkage stresses in an arch bridge, as well as stresses that arise in it in case of installation of supports, a two-hinged arch was chosen as the design bridge model.

There are dimensions of the formwork, pattern of the steel frame of the reinforced concrete arch bridge and the design solution of a swivel support unit in the article.

Key words: landscaping of allotment gardens on the terrain, monolithic reinforced concrete structures, sheet-pile retaining wall with a stairs, an arch bridge, analysis and reinforcement of structures.

References

1. Teodoronskiy V.S., Sabo E.D., Frolova V.A. Stroitel'stvo i ekspluatatsiya ob"ektovlandshaftnoy arkhi-tektury [Construction and Operation of Landscape Facilities]. Moscow, Akademiya Publ., 2006, pp. 85—100.

2. Dobromyslov A.N. Primery rascheta konstruktsiy zhelezobetonnykh inzhenernykh sooruzheniy: spravochnoe posobie [Sample Analyses of Reinforced Concrete Engineering Structures: a Reference Book]. Moscow, ASV Publ., 2010, pp. 20—22.

3. SNiP 52-01—2003. Betonnye i zhelezobetonnye konstruktsii. Osnovnye polozheniya. [Construction Norms and Rules 52-01—2003. Concrete and Reinforced Concrete Structures. Basic Provisions.] Moscow, 2004, 24 p.

4. SP 52-101—2003. Betonnye i zhelezobetonnye konstruktsii bez predvaritel'nogo napryazheniya armatury [Set of Rules 52-101-2003. Concrete and Reinforced Concrete Structures Free from Pre-stress-ing of the Reinforcement]. Moscow, 2005, 54 p.

5. Posobie po proektirovaniyu betonnykh i zhelezobetonnykh konstruktsiy iz tyazhelogo betona bez predvaritel'nogo natyazheniya armatury (k Sp52-101—2003) [Manual for the Design of Concrete and Reinforced Concrete Structures Made of Heavy Concrete and Pre-stressing-free Reinforcement (applicable to Set of Rules 52-101-2003)]. Moscow, TsNIIPromzdaniy Publ., NIIZhB Publ., 2005, 214 p.

6. Umanskiy A.A. Spravochnik proektirovshchika promyshlennykh, zhilykh i obshchestvennykh zdaniy. Raschetno-teoreticheskiy. [Guidebook for Designers of Industrial, Residential and Public Buildings. Theory of Structural Analysis]. Two books, book one. Moscow, Stroyizdat Publ., 1972, pp. 266—275.

7. Gorodetskiy A.S., Evzerov I.D. Komp'yuternye modeli konstruktsiy [Computer Models of Structures]. Moscow, ASV Publ., 2009, 360 p.

About the authors: Malakhova Anna Nikolaevna — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of Reinforced Concrete Structures, Department of Architectural and Structural Design, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; gbk@mgsu.ru, asp@mgsu.ru; +7 (495) 287-49-14, ext. 30-35; +7 (495) 583-07-65, ext. 17-65;

Mukhin Mikhail Aleksandrovich — assistant lecturer, Department of Reinforced Concrete Structures, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; gbk@mgsu.ru; +7 (495) 287-49-14, ext. 30-35.

For citation: Malakhova A.N., Mukhin M.A. Monolitnye zhelezobetonnye elementy blagoustroystva usadebnykh uchastkov na rel'efe [Reinforced Concrete Elements of Landscaping of Allotment Gardens on the Terrain]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2012, no. 12, pp. 27—31.