РАСЧЕТ НАГРУЗОК НА СТЕНЫ ЗАГЛУБЛЕННЫХ СИЛОСОХРАНИЛИЩ С УЧЕТОМ СВОЙСТВ ОКРУЖАЮЩИХ ГРУНТОВ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

- Щ- [(1 ^К^-^2) (21)

5а -1 20

Формула (21) позволяет определить допустимый разброс по массе гранул в струе, который обеспечил бы выполнение равномерности распределения гранул в пятне контакта [1,2,3].

Таким образом, повышение однородности гранул по массе в струе приводит к увеличению равномерности распределения гранул в пятне очистки.

В свою очередь, согласно гомогенной теории кристаллизации переохлаждённых жидкостей А.С.Кабанова, однородность ледяных гранул по массе, а следовательно и равномерность распределения их в пятне контакта, может быть достигнута путём насыщения моющей жидкости ак-

тиватором лёдообразования, мелкодисперсными твёрдыми частицами, являющимися центрами кристаллизации ледяных гранул.

Библиографический список

1. Шемякин, А. В. Устройство для мойки техники [Текст] / А. В. Шемякин, Е. Ю. Шемякина, К. П. Андреев // Сельский механизатор. - 2009. - № 3.- С. 12

2. Шемякин, А.В. Теоретические основы повышения эффективности струйной очистки сельскохозяйственной техники [Текст] / А. В. Шемякин, М. Б. Латышенок, Н. М. Тараканова // Ремонт, восстановление, модернизация. - 2010. - № 11. - С. 2.

3. Выгодский, М. Я. Справочник по высшей математике [Текст] : справочник : монография / М. Я. Выгодский. - М. : Наука, 1973. - 870 с.

НЕКРАШЕВИЧ Владимир Федорович, д-р техн. наук, профессор, РЕВИЧ Яков Львович, соискатель

Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева

РАСЧЕТ НАГРУЗОК НА СТЕНЫ ЗАГЛУБЛЕННЫХ СИЛОСОХРАНИЛИЩ С УЧЕТОМ СВОЙСТВ

ОКРУЖАЮЩИХ ГРУНТОВ

Железобетонные стены силосохранилища должны быть прочными, герметичными, долговечными и эффективно защищать окружающую среду от силосного сока и проникновения грунтовых вод в силосохранилище. Решение этой проблемы и сегодня весьма актуально. В статье предлагается методика исследования нагрузок и расчета конструкции монолитных железобетонных стен заглубленного силосохранилища с учетом свойств окружающих грунтов.

Ключевые слова: нагрузки, прочность, устойчивость, несущая способность, монолитные железобетонные стены силосохранилища, свойства грунтов.

Vladimir Fedorovich Nekrashevich, Yakov Lvovich Revich

METHODS OF RESEARCHES OF LOADS, CALCULATIONS OF WALLS CONSTRUCTIONS OF MONOLITH FORCED CONCRETE DEEPENED SILO REPOSITORIES CONSIDERING SURROUNDING

SOILS CHARACTERISTICS

Forced concrete walls of silo repository have to be strong, hermetic and long-living, effectively protect the environment from silo juice and penetration of ground waters into the silo repository. Solution to this problem is relevant even nowadays. The article suggests methods of researching of loads and calculation of monolith forced concrete walls constructions of deepened silo repositories considering surrounding soils characteristics. Key words: loads, strength, stability, bearing capability, monolith forced concrete walls of silo repository, soils characteristics.

В соответствии с требованиями норм технологического проектирования стены силосохранилищ должны быть прочными, герметичными, долговечными и эффективно защищать окружающую сре-

ду от силосного сока и проникновения грунтовых вод в силосохранилище. Для расчета нагрузок на стены разработана и принята расчетная схема монолитной железобетонной стены заглубленно-

© Некрашевич В. Ф., Ревич Я. Л.,2014 r

Рис.1 - Расчетная схема первого этапа

Рис. 2 - Расчетная схема второго этапа

го силосохранилища как тонкой гибкой подпорной стены консольным защемлением в грунте и одним рядом анкерных креплений.

Задаются:

- исходные данные на проектирование;

- геометрические размеры силосохранилища;

- результаты инженерно-геологических изысканий грунтов места строительства;

- расчетные характеристики физико-механических свойств грунтов.

Расчет проводится для следующих этапов по мере разработки котлована силосохранилища.

Этап 1. Грунт отрыт до отметки «-1,500», при которой производится установка анкерного крепления. Расчетная схема для этого этапа представляет собой консольно защемленную подпорную стену, показанную на рисунке 1.

Этап 2. Грунт отрыт до отметки «-3,200». Проведены работы по устройству днища. Стены сооружения в этом слу-чае представляют собой одно-анкерную тонкую подпорную стену. Опора (анкер) воспринимает полную на-грузку. Работа днища в качестве распора не учитывается, т.к. бетон не набрал проектной прочности. Стена сооружения в этом случае рассчитывается как балка на опоре и консоли, загруженная тра-пецеидальной нагрузкой. Расчетная схема для этого этапа показана на рисунке 2.

Согласно [1] расчет произведен по двум группам предельных состояний.

Первая группа (по несущей способности) предусматривает выполнение расчетов:

- по устойчивости положения стены против сдвига и прочности грунтового основания;

- по прочности материала стены.

Вторая группа (по пригодности к эксплуатации) предусматривает проверку:

- на допускаемые деформации;

- элементов конструкций на допустимые величины раскрытия трещин.

1. Расчет гибкой незаанкеренной подпорной стены - первый этап

Устойчивость незаанкеренных тонких стен обеспечивается только сопротивлением грунта, в котором они защемлены. При этом с наружной стороны сооружения учитывается активное давление грунта, а с внутренней - пассивное.

Исследование давления грунта

Согласно требованиям [1] значения характеристик грунтов природного (ненарушенного) сложения устанавливается по ГОСТ 20522-75.

Значения характеристик грунтов: нормативные -уп,фп, и сп. Для расчетов конструкций оснований по первой группе предельных состояний - у|, ф|, и с|; то же, по второй группе предельных состояний -Ун, ф|| и см.

Расчетные значения характеристик грунта ненарушенного сложения принимаются следующими:

Таблица - Коэффициенты надежности по нагрузке

Нагрузки Коэффициент надежности по нагрузке у.

Постоянные Собственный вес конструкции Вес грунта в природном залегании Вес грунта в засыпке Вес насыпного грунта Гидростатическое давление грунтовых вод 1,1 1,1 1,15 1,2 1,1

Временные длительные Равномерно распределенная нагрузка 1,2

Временные кратковременные От колесной ПК-80 нагрузки 1

Yi =1,05yn;

yii =Yn;

ф| =9nYçi ф|| =ФП; Ci = сп/1,5;

c'||=0,5c'||, но не более 10

C|| = Cn,

где: y - коэффициент надежности по грунту, принимается равным 1,1 для песчаных и 1,15 для пылевато-глинистых грунтов.

Значения характеристик грунтов засыпки (y, ф'и с'), уплотненных с коэффициентом уплотнения ky не менее 0,95 от их плотности в природном сложении, допускается устанавливать по характеристикам тех же грунтов в природном залегании. Соотношения между характеристиками грунтов засыпки и грунтов природного сложения принимаются следующие:

Yn= 0,95yí; ф'| = 0,9ф|; с'| = 0,5с|, но не более 7 кПа (0,7 тс/м2);

фи=0,95д||; фи=0,9ф„; кПа (1 тс/м2).

Коэффициенты надежности по нагрузке y| при расчете по первой группе предельных состояний принимаются по таблице , а при расчете по второй группе - равными единице. Активное давление грунта

Интенсивность горизонтального активного давления грунта от собственного веса PY, на глубине у (рисунок 3а) определяется по формуле:

Раи =f - с (К1 + K,)] y/h, (1)

где К1 - коэффициент, учитывающий сцепление грунта по плоскости скольжения призмы обрушения, наклоненной под углом 90 к вертикали;

К =21cos00cose/sin(00+e); (2)

К2 - то же, по плоскости, наклоненной под углом в к вертикали.

K2 = 1 [sin (00 - е) cos (00 +р) /sin 00 cos (р- е) sin (00 + е)] + tge, (3)

где е - угол наклона расчетной плоскости к вертикали;

р - то же, поверхности засыпки к горизонту;

00 - то же, плоскости скольжения к вертикали;

1 - коэффициент горизонтального давления грунта. При отсутствии сцепления грунта по стене

K, = 0.

Коэффициент горизонтального давления грунта определяется по формуле:

п2

1 =

(

cos (<p-s) /cos s

1 +

V

/sin ( [p+ô) 1 sin (

У cos1 M cos (s-p)

(4)

ности сил сцепления К! и угол наклона плоскости скольжения 90 определяются по формулам:

1 = tg в0 K1 = 2л[1, в0 = 45° -p/2.

(6)

где d - угол трения грунта па контакте с расчетной плоскостью (для гладкой стены 5 = 0, шероховатой 5 = 0,5ф, сту5пенчатой 5 = ф).

Угол наклона плоскости скольжения к вертикали 0О определяется по формуле:

tg 90 = (cos - п(^ф)/^п - ^¡Пф), (5) где q = cos (е —р )/Vя cos е

При горизонтальной поверхности засыпки р = 0, вертикальной стене е =0 и отсутствии трения и сцепления со стеной 5 = 0, К2 = 0 коэффициент бокового давления грунта X, коэффициент интенсив-

При р = 0, 5Ф 0, е Ф 0 значение угла наклона плоскости скольжения к вертикали 0О определяется из условия:

tg0o = (^ф- „[я )^тф. (7)

Пассивное давление грунта Пассивное давление возникает при перемещении подпорной стенки в сторону грунта. Тогда, согласно рисунку 3а, интенсивность пассивного давления на глубине Иу определяется для связного грунта (с > 0) по формуле:

Рри +4сЧд(45+ф/2) ] Иу/Ин, (8)

В расчетах устойчивости стен при глубинном сдвиге на нескальном ос-новании на передней грани определяется пассивное давление. Во многих случаях передняя грань представляет вертикальную плоскость. Для ограж-дающей вертикальной поверхности (^= 0)(?) при горизонтальной отсыпке (р=0)интенсивность пассивного давления грунта определяется по формуле:

Ррh +сЧд( VI) ] Ьу/Ин, (9)

где Лри— коэффициент пассивного давления грунта.

V = * 2(45° (10)

Давление грунта от равномерно распределенной нагрузки

Интенсивность горизонтального давления грунта от равномерно распределенной нагрузки q, расположенной на поверхности призмы обрушения, следует определять по формулам:

при сплошном и фиксированном расположении нагрузки (рисунок 3б)

Рч = qYfЛ; (11)

где у,=1,1 - коэффициент надежности по нагрузке;

при полосовом расположении нагрузки (рисунок 3 в)

Рч = / (1 + 2 tg 00уа/Ьо). (12)

Расстояние от поверхности грунта засыпки до начала эпюры интенсивности давления грунта от нагрузки уа, определяется выражением уа = а/^д 00 +tg е).

При полосовой нагрузке (рисунок 3в) протяженность эпюры давления по высоте уь =(Ь0 + 2tg0оya)/(tgе + tg0о), но принимается не более величины

уь ^ И - уа.

Временные нагрузки от подвижного транспорта принимаются в соответствии со СНиП 2.05.03-84 "Мосты и трубы" в виде нагрузки НК-80 - от колесной нагрузки.

Определение расчётных значений горизонтальных нагрузок

Активные нагрузки

Горизонтальные составляющие интенсивности активного расчётного давления со стороны насыпи вычисляются в характерных точках по высоте сооружения по формуле:

Pah=Y-y^ah-¿'tg2(l-Aah), где у- удельный вес грунта, у - высота слоя, м, Xah = X коэффициент активного давления, определяемый по формуле (10), на отметках «-1,100», «-3,900», «-4,200». Пассивные нагрузки

Горизонтальные составляющие интенсивности пассивного расчётного давления с внутренней стороны стены вычисляются в характерных точках по высоте сооружения по формуле (8).

- коэффициент пассивного давления на отметках «-3,900», «-4,200».

Равномерно распределенная нагрузка от транспорта

На расстоянии а = 1,5 м от подпорной стены приложена полосовая нагрузка от транспорта.

Интенсивность горизонтального давления грунта от полосовой равномерно распределенной нагрузки от транспорта q, расположенной на поверхности призмы обрушения, следует определять по формуле (12).

Величины активного и пассивного давлений и давления от равномерно распределенной нагрузки на участок ограниченной поверхности определяются как площадь составляющей эпюры интенсивности давления. Эпюры и равнодействующие интенсивности давлений показаны на рисунке 4.

а - активное и пассивное давления от собственного веса грунта; б - от сплошной равномерно распределенной нагрузки; в - от полосовой нагрузки Рис.3 - Схемы давления грунта

Рис. 4 - Схема к расчету подпорной стены на первом этапе

Расчет устойчивости положения стены от сдвигающей силы

Расчет производится из условия:

Fsa < У с Fsr / У п ,

где Fsa - сдвигающая сила, равная сумме проекции всех сдвигающих сил на горизонтальную плоскость; Fsr - удерживающая сила, равная сумме проекций всех удерживающих сил на горизонтальную плоскость; ус - коэффициент условий работы грунта основания; Уп - коэффициент надежности по назначению сооружения.

Сдвигающая сила Fsa определяется по формуле:

Fsa = Fsa,У + Fsa,q ,

где Fsa,у - сдвигающая сила от собственного веса грунта

Удерживающая сила ЕВг для нескального основания определяется по формуле

Fsr = Fv ф1 - в ) + Ьс, + Ег. Расчет устойчивости подпорных стен против сдвига должен производиться для трех значений угла в (для грунта основания стены)

Удерживающая сила Fsr:

Fsr(в=0) = Fv tg( ф1- в )+Ьс1+Ег

Если величина удерживающих сил больше, чем сдвигающих, устойчивость стены от сдвигающих сил обеспечена.

Расчет прочности грунтового основания Расчет прочности основания производится для всех скальных и нескальных грунтов при tg 51 < sinфI из условия Fv < ус Nu / уп .Тангенс угла наклона к вертикали равнодействующей внешней нагрузки на основание определяется из условия tg 51= Fsa Если условие соблюдается, прочность основания обеспечена.

Расчет оснований по деформациям При отсутствии специальных технологических требований расчет деформации основания считается удовлетворительным, если среднее давление на грунт под подошвой фундамента от нормативной нагрузки не превышает расчетного сопротивления грунта основания R , а краевые -1,2 R.

Так как нагрузка Fv симметрична относительно центра тяжести, то достаточно выполнения условия: Р < R; Р=Fv/b.

Расчетное сопротивление грунта основания

Р определяется по формуле:

К = ( уС1 ус2 /к ) (Му*Ь*уи + 1У^*уи'+ Мс*си) При соблюдении условия Р < Р продавливания грунта под собственной массой не произойдет.

2. Расчет гибкой стены с одной опорой (анкером) - второй этап Устойчивость заанкеренной подпорной стены обеспечивается сопротивлением грунта, тягой анкера. При этом с наружной стороны сооружения учитывается активное давление грунта, а с внутренней - пассивное.

Определение расчётных значений горизонтальных нагрузок Активные нагрузки

Горизонтальные составляющие интенсивности активного расчётного давления с наружной стороны стены те же, что и в расчете первого этапа. Пассивные нагрузки

Горизонтальные составляющие интенсивности пассивного расчётного давления с внутренней стороны стены вычисляются в характерных точках по высоте сооружения по формуле (6) на отметке «-3,900», на отметке «-4,200».

Горизонтальная составляющая равномерно распределенной нагрузки от днища

Интенсивность горизонтального давления грунта от равномерно распределенной нагрузки q, расположенной на поверхности призмы обрушения, при сплошном и фиксированном располо-

жении нагрузки следует определять по формуле:

q = рж/бн*^н.

При горизонтальной поверхности засыпки (уклон днища не учитываем), вертикальной стене и отсутствии трения и сцепления со стеной б = 0, К2 = 0 коэффициент бокового давления грунта Л определяется по формуле: Л =1д2(45-ф/2) на отметке «-3,900», на отметке «-4,200».

Равномерно распределенная нагрузка от транспорта

Интенсивность горизонтального давления грунта от полосовой равномерно распределенной нагрузки от транспорта q, расположенной на поверхности призмы обрушения та же, что и в первом этапе.Величины всех полученных интенсивностей давлений на участок ограниченной поверхности определяются как площадь составляющей эпюры интенсивности давления. Эпюры и равнодействующие интенсивности давлений показаны на рисунке 5.

Определение необходимого усилия в анкерной затяжке

Система стена-грунт находится в положении равновесия и устойчивости от сдвига относительно горизонтальной оси. Это обеспечивается:

- консольным защемлением части стены грунтом;

- анкерной тягой.

Рис. 5 - Схема к расчету подпорной стены на втором этапе

Для определения необходимой удерживающей силы анкера используется программа для расчета однопролетных балок BALKA-1.1. После ввода геометрических данных и приложения нагрузок на стержень-балку получаем результаты, показанные на рисунке 5. Как видно из этого рисунка, необходимое усилие на анкер для восприятия горизонтальных нагрузок на сдвиг Ra=42,48кН/м. Такое усилие необходимо для восприятия сдвигающих сил, действующих на анкер во время второго этапа (устройства днища котлована, когда оно не достигло необходимой прочности для восприятия нагрузок).

Расчет устойчивости положения стены от сдвигающей силы

Устойчивость положения стены от сдвигающей силы будет обеспечена при выполнении условия F < у F / У

1 эа — 1 с 1 эг ' 1 п>

где - сдвигающая сила, равная сумме проекций всех сдвигающих сил на горизонтальную плоскость; Р^ - удерживающая сила, равная сумме проекций всех удерживающих сил на горизонтальную плоскость; ус - коэффициент условий работы грунта основания; Уп - коэффициент надежности по назначению сооружения. Сдвигающая сила Fsa определяется по формуле:

Рsa = Рsa,у + Рsa,q ,

где Fsa,у - сдвигающая сила от собственного веса грунта равна:

Fsa,q=21,854кН/м - сдвигающая сила от распределенной нагрузки, расположенной на поверхности призмы обрушения. F = уЕа'

1 sa,у ¿-

Удерживающая сила Fsr для нескального основания определяется по формуле:

Fsr = Fv 1д(ф1 - в ) + Ьс1 + Еr+Ra+ Fsr,q где Rа - проекция силы от анкерной тяги,

Fsr,q - удерживающая сила от распределенной нагрузки, расположенной на поверхности призмы обрушения. При выполнении условия устойчивость стены от сдвигающей силы обеспечена

Величины всех полученных интенсивностей давлений на участок ограниченной поверхности определяются как площадь составляющей эпюры интенсивности давления. Эпюры и равнодействующие интенсивности давлений показаны на рисунке 6.

Рис. 6 - Схема расчета стены и эпюры продольной силы и изгибающего

момента

Расчет прочности грунтового основания Расчет прочности основания производится для всех скальных и нескальных грунтов при tg ó^ sin Ф! из условия Fv <ус Nu / уп, как ранее выполненные расчеты. Тангенс угла наклона к вертикали равнодействующей внешней нагрузки на основание определяется из условия tg Ó!= Fsa /Fv.

При выполнении условия прочность основания обеспечена.

Расчет оснований по деформациям

При отсутствии специальных технологических требований расчет деформации основания считается удовлетворительным, если среднее давление на грунт под подошвой фундамента от нормативной нагрузки не превышает расчетного сопротивления грунта основания R , а краевые - 1,2 R. Учитывая, что условия на сдвиг обеспечены, и все горизонтальные силы уравновешены, проверку проводим только на продавливание грунта от соб-

ственной массы стены: Рст= рж/бн *.Нст

Расчетное сопротивление грунта основания R определяется по формуле

R = ( ус1 ус2 /к ) (Му*Ь*ум + 1У^*уи.+ Мс*си) коэффициенты условий работы, принимаемые по табл. СНиП «Основания и фундаменты». При выполнении условия продавливания грунта под собственной массой не произойдет. Расчет прочности по материалу стены Определяется максимальный момент. Расчет подпорной стены проводится на 1п.м согласно требованиям [3].

Требуемая площадь сечения растянутой арматуры:

As= Rь*b*x / Rs Расчёт величины раскрытия трещин Согласно [3] выполняем расчет на раскрытие трещин:

с3ф - фактическое напряжение, определяемое по формуле:

Если полученный результат меньше нормативного и соблюдено условие, сверх нормативного раскрытия трещин не произойдет.

Выводы

Разработанная методика позволяет проводить достоверные исследования и расчет действующих нагрузок на стены силосохранилища, проверку принятых размеров стен силосохранилища с учетом свойств окружающих грунтов по двум группам предельных состояний.

Принятые в результате исследований параметры стен силосохранилища соответствуют нормативным требованиям СНиП по прочности, устойчивости, несущей способности и долговечности.

Библиографический список

1. Проектирование подпорных стен и стен подвалов. Справочное пособие к СНиП 2.09.03-85 "Сооружение промышленных предприятий". М: , Стройиздат, 1990.

2. СНиП 2.02.01-83 «Основания и фундаменты».

3. СНиП 2.03.01 - 84*. Нормы проектирования. Бетонные и железобетонные конструкции.

4. СТП 014-2001 «Конструкция и технология сооружения траншейных стен вгрунте для объектов транспортного строительства». М: , корпорация «Трансстрой», 2001.

5. Основания, фундаменты и подземные сооружения. Справочник проектировщика. М:, Стройиздат, 1985.

6. Горбунов-Посадов М.И., Ильичев В.А., Крутов В.И. и др. Основания, фундаменты и подземные сооружения. - М.: Стройиздат, 1985. - 480 с.

7. Некрашевич В.Ф, Ревич Я.Л. Монография. Расчет конструкций и оптимизация параметров заглубленных железобетонных силосохранилищ для фермерских хозяйств.- Рязань, 2013. -135с.

УДК 638.178

лет/

НЕКРАШЕВИЧ Владимир Федорович, д-р техн. наук, профессор ПОПОВ Андрей Сергеевич, канд. техн. наук, доцент МАМоНоВ Роман Александрович, канд. техн. наук, доцент, КоВАлЕНКо Михаил Валерьевич, аспирант

Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева

ТЕОРИЯ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ СКАРИФИКАЦИИПЕРГОВЫХ СОТОВ

В статье изложена информация о перге, ее применении и полезных свойствах. Описана важность проведения операции скарификации перговых сотов в промышленной технологии. Указаны преимущества центробежной скарификации перед другими способами.

Рассмотрено воздействие сил инерции на перговые соты и определены эквивалентные нормальные напряжения, влияющие на процесс скарификации. Определены внутренние силовые факторы, возникающие в поперечном сечении пергового сота.

Ключевые слова: перговый сот, центрифуга, сила инерции, скарификация, напряжения, деформация.

Vladimir Fedorovich Nekrashevich, Andrey Sergeevich Popov, Roman Aleksandrovich Mamonov, Mikhail Valerevich Kovalenko

THEORY OF AMBROSIA HONEYCOMBS CENTRIFUGAL SCARIFICATION

This article provides information about ambrosia, its application and the beneficial properties. They have described the importance of ambrosia honeycombs scarification in industrial technology. They have outlined

_© Некрашевич В. Ф., Попов А. С., Мамонов Р А, Коваленко М. В. ,2014 г_