Приложение 1. Примеры расчета конструкций покрытия складских площадок

Приложение 1
Справочное

Примеры расчета конструкций покрытия складских площадок

Пример 1

Требуется рассчитать конструкцию покрытия складской площадки контейнерного терминала с монолитным бетонным покрытием. Предусматривается складирование контейнеров в два яруса с помощью контейнеровозов портального типа по схеме КВ-35. Суточная интенсивность движения контейнеровоза КВ-35 составляет N = 100 авт./сут.

Рассматриваемый объект расположен во II дорожно-климатической зоне, местность по условиям увлажнения относится к 1 типу. Грунтовое основание - мелкий песок. Для устройства искусственного основания используется фракционированный щебень 1-3-го классов прочности, укладываемый по способу заклинки.

1. Определение параметров расчетной нагрузки

В соответствии с табл. 1, расчетные нагрузки , давление на покрытие q и диаметр следа колеса составляют соответственно 200 кН, 0,85 МПа и 0,55 м.

2. Предполагаемая конструкция дорожной одежды (исходные данные)

2.1. Покрытие из монолитного цементобетона толщиной h = 0,3 м.

2.2. Выравнивающий слой из необработанного песка толщиной h = 0,05 м.

2.3. Искусственное основание из фракционированного щебня 1-3-го классов прочности, укладываемое по способу заклинки толщиной h = 0,30 м.

2.4. Грунтовое основание из мелкого песка.

3. Определение расчетных характеристик материалов конструктивных слоев и подстилающего грунта

3.1. Покрытие. Принимаем прочность бетона покрытия на сжатие по классу В30. Соответствующие этому классу прочность на растяжение при изгибе и остальные характеристики, используемые в расчете, принимаем по справочному приложению 6 ( МПа; МПа; ).

В соответствии с формулой (2)

МПа.

3.2. Искусственное основание. Щебень фракционированный 1-3-го классов прочности, уложенный по способу заклинки. Механические характеристики принимаем по табл. 2 справочного приложения 4 ( МПа; ).

3.3. Грунтовое основание из мелкого песка. В соответствии с табл. 1 и 2 приложения 4 принимаем МПа; ; и МПа.

4. Расчет бетонного покрытия

Определяется максимальное расчетное растягивающее напряжение на подошве цементобетонного покрытия в расчетном сечении по формуле (4).

Для определения вычисляются следующие исходные данные:

;

;

;

.

По номограмме (см. рис. 3) для приведенных исходных данных определяется значение .

Для определения значения коэффициента (см. рис. 6), учитывающего увеличение расчетного напряжения на краю плиты со стыковым соединением при приложении к нему нагрузки, необходимо найти:

- общий (эквивалентный) модуль упругости на поверхности двухслойного основания, подстилающего плиту (формулы 6, 7);

L - упругую характеристику плиты (формула 5):

;

МПа;

;

*.

По графику (см. рис. 6) определяется значение коэффициента . Подставляя значения и в формулу (3), получим

МПа.

Сравнивая значения расчетного максимального растягивающего напряжения на подошве цементобетонного покрытия и расчетной прочности бетона на растяжение при изгибе по формуле (1) 2,81 МПа < 3,08 МПа, получаем, что условие предельного состояния по прочности цементобетонного покрытия удовлетворяется.

5. Расчет грунтового основания

Определяется активное (за вычетом сил, обусловленных внутренним трением) напряжение сдвига в расчетном сечении грунтового основания на глубине z = 0,30 м от контакта бетонного покрытия с основанием (от нижней поверхности плиты покрытия) по номограмме (см. рис. 7) с использованием следующих исходных данных:

z = 0,30 м;

L = 1,11 м - упругая характеристика определяется по формуле (5) с заменой на ;

; .

Для приведенных исходных данных МПа. Предельное активное напряжение сдвига в расчетной точке расчетного сечения определяется по формуле (16)

,

где МПа - активное напряжение сдвига от действия собственного веса конструктивных слоев, лежащих выше уровня м (определяется по номограмме рис. 8).

Удельное сцепление грунта равно 0,005 МПа, коэффициенты и соответственно равны 0,55 и 1,4 (см. 6.3.3):

МПа.

Подставив вычисленные значения и в формулу (9), получим 0,0074 МПа < 0,0077 МПа, т.е. условие предельного состояния по сдвигу в грунтовом основании удовлетворяется. Таким образом, конструкция покрытия складской площадки контейнерного терминала ( см, см) удовлетворяет всем условиям прочности.

Пример 2

Требуется рассчитать конструкцию покрытия складской площадки многоярусного хранения контейнеров с бетонным покрытием. На площадке предусматривается складирование контейнеров типа 1А в 5 ярусов с помощью козлового контейнерного перегружателя. Рассматриваемый объект расположен во II дорожно-климатической зоне, местность по условиям увлажнения относится к 1 типу. Грунтовое основание - мелкий песок. Для устройства искусственного основания используется фракционированный щебень 1-3-го классов прочности, укладываемый по способу заклинки.

Расчет конструкции производится в последовательности, указанной в примере 1.

Исходные данные по климатическим и гидрологическим условиям строительства объекта, а также по используемым дорожно-строительным материалам в данном случае принимаются такими же, как в примере 1. Это дает возможность сопоставить полученные в результате конструкции и наглядно оценить степень влияния и характера воздействия нагрузки на толщину конструктивных слоев.

1. Определение расчетной нагрузки

За расчетную, для установленных в 5 ярусов контейнеров типа 1А, принимается нагрузка, распределенная по площади круга, равновеликого площади фитинга с диаметром м, и равная  кН (см. табл. 2). Расчетное удельное давление на покрытие, создаваемое данной нагрузкой, составляет q = 11,6 МПа.

Расчетная прочность бетона на растяжение при изгибе определяется по формуле (2)

МПа,

где ; ; .

Принятая конструкция дорожной одежды и расчетные характеристики материалов конструктивных слоев и подстилающего грунта приведены в таблице.

Конструкция дорожной одежды	Толщина слоя h, м	Расчетные характеристики материалов конструктивных слоев и подстилающего грунта
		Е, МПа		, МПа		, МПа
Монолитное цементобетонное покрытие	0,30	33000	0,2	3,71	-	-
Выравнивающий слой	0,05	-	-	-	-	-
Основание из фракционированного щебня 1-3-го классов прочности, уложенного по способу заклинки	0,30	450,0	0,25	-	-	-
Грунтовое основание из мелкого песка	-	100,0	0,35	-	38	0,005

2. Расчет бетонного покрытия

Монолитное цементобетонное покрытие устраивается на двухслойном основании: верхний слой - искусственное основание из щебня, нижний слой - грунтовое основание из мелкого песка.

Максимальное расчетное растягивающее напряжение определяется по формуле (4).

Исходные данные для определения :

;

;

;

.

По номограмме (см. рис. 5) для приведенных исходных данных определяется значение .

Исходные данные для определения :

МПа (Формулы 6, 7);

L = 0,77 м (формула 5).

По графику (см. рис. 6) определяется значение коэффициента .

Подставив значения и в формулу (3), получим:

МПа.

При расчете цементобетонных покрытий по прочности должно удовлетворяться условие . Однако в данном случае оно не удовлетворено: 5,40 > 3,71.

Далее возможен один из следующих вариантов последовательности расчета.

1. Увеличить толщину цементобетонного покрытия и повторить расчет.

2. Предусмотреть армирование плит покрытия ненапрягаемой арматурой и перейти к расчету по условию предельного состояния по прочности и раскрытию трещин для железобетонного покрытия с целью определения необходимой площади рабочей арматуры.

Выберем 2-й вариант.

Расчет по предельным состояниям по прочности и раскрытию трещин железобетонных, армированных ненапрягаемой арматурой покрытий следует производить по методике СНиП 2.03.01-84. Однако допускается подбирать необходимую арматуру и без расчета по данным таблицы приложения 7.

Исходные данные для подбора арматуры:

- максимальное расчетное растягивающее напряжение на подошве цементобетонной плиты покрытия при центральном ее загружении: МПа, арматура стальная горячекатанная периодического профиля класса А-II, диаметром d = 18 мм.

По таблице приложения 7 для приведенных исходных данных подбираем необходимую площадь сечения растянутой арматуры на один метр ширины расчетного сечения покрытия.

При МПа:

(продольная арматура);

(поперечная арматура).

При МПа:

(продольная арматура);

(поперечная арматура).

При МПа площадь арматуры устанавливается по интерполяции и составляет:

(продольная арматура);

см (поперечная арматура).

3. Расчет грунтового основания

Исходные данные для определения активного напряжения сдвига в расчетном сечении грунтового основания на глубине z = 0,30 м от контакта бетонного покрытия с основанием: L = 1,07 - упругая характеристика. Определяется по формуле (5)

м,

где

;

;

;

;

; .

По номограмме (см. рис. 7) для приведенных исходных данных определяем МПа.

Предельное активное напряжение сдвига в расчетной точке расчетного сечения определяется по формуле (16)

МПа.

МПа по номограмме (см. рис. 8) при м;

МПа, , (см. 6.3.3.).

Подставив вычисленные значения и в формулу (9), получим .

Принимается следующая конструкция покрытия:

плита покрытия - монолитный железобетон, армированный ненапряженной арматурой, стальной горячекатанной периодического профиля класса А-II, диаметром d = 18 мм. Расход арматуры на 1 м ширины покрытия: продольной - 22,39 ; поперечной - 14,76 .

Бетон класса В30, толщина покрытия - 30 см.

Основание - двухслойное:

песок мелкий, укрепленный цементом 1 класса прочности; толщина слоя - 20 см;

щебень фракционированный, толщина слоя - 20 см.

Грунтовое основание - песок мелкий.

L = 1,07 (упругая характеристика не изменится), z = 0,5 м, МПа.

По номограмме (см. рис. 7) для новых исходных данных МПа.

Предельное активное напряжение сдвига в расчетной точке ;

по номограмме (см. рис. 8) при м;

МПа, , (см. 6.3.3.).

Подставив вычисленные значения и в формулу (8), получим , т.е. условие предельного состояния по сдвигу в грунтовом основании , удовлетворяется.

Вывод

Принимается новая конструкция ( см, см, см), которая удовлетворяет всем условиям прочности.

______________________________

* Формула соответствует оригиналу.