Приложение Б (рекомендуемое). Расчет обделок туннелей по предельным состояниям второй группы при предварительных расчетах

Приложение Б
(рекомендуемое)

Расчет обделок туннелей по предельным состояниям второй группы при предварительных расчетах

Б.1 Расчет бетонных и железобетонных обделок произвольного очертания

Расчет следует выполнять на основное сочетание нормативных нагрузок в соответствии с разделами 10 и 11 с учетом коэффициента отпора грунта, жесткость сечения принимается согласно 11.12.

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

Трещиностойкие обделки, проектируемые для условий, отвечающих 7.15, следует проверять по СП 41.13330.

Б.2 Расчет трещиностойких бетонных и железобетонных обделок напорных туннелей кругового очертания на начальных стадиях проектирования

Толщину обделки , см, следует вычислять по формулам:

при коэффициенте удельного отпора грунта

, (Б.1)

где - нормативное внутреннее давление воды, МПа;

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

- нормативное сопротивление материала обделки на растяжение, принимаемое по СП 63.13330 в соответствии с классом бетона, МПа;

- коэффициент армирования сечения;

в очень слаботрещиноватых грунтах при

, (Б.2)

где .

Б.3 Расчет трещиностойких обделок из набрызг-бетона на внешнее давление

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

, (Б.3)

где - нормативное значение вертикального горного давления (см. 10.12), 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, МПа;

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

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

а) образования грунтового свода - по формуле

, (Б.4)

где - длина анкеров, м;

- глубина нарушенной зоны, м (см. 10.12);

- глубина заделки анкеров за пределы нарушенной зоны, принимаемая равной 0,5-0,7 м;

b - пролет выработки, м;

с - сцепление грунта, принимаемое по данным натурных исследований; для предварительных расчетов допускается принимать с = 0,03f, МПа;

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

б) устойчивости грунтов между анкерами - по формуле

; (Б.5)

в) прочности закрепления анкера - по формуле

, (Б.6)

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

- плотность грунта, .

Б.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

, (Б.7)

где .

Б.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

, (Б.8)

где - коэффициент, учитывающий влияние трещиноватости скального грунта, сложенного из блоков, и принимаемый в зависимости от модуля трещиноватости при ; а = 2 при . В интервале значения принимаются интерполяцией;

- 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, МПа; для конструкций, подверженных длительному высыханию, в том числе во время строительства, ;

- коэффициент армирования сечения, принимаемый равным , но не более 0,02 (здесь - необходимая площадь сечения арматуры, определяемая согласно приложению А или принимаемая в соответствии с 7.18);

d - диаметр стержней арматуры, мм.

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

для изгибаемых элементов

, (Б.9)

для центрально растянутых элементов

, (Б.10)

для внецентренно растянутых и внецентренно сжатых элементов

, (Б.11)

где , - нормативные изгибающий момент и продольное усилие соответственно;

z - плечо внутренней пары сил, принимаемое по результатам расчета сечения на прочность.

Определяемая расчетом ширина раскрытия трещин должна быть не более значений, приведенных в таблице 9.

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