Основы расчета бетонных и железобетонных конструкций по первой группе предельных состояний.

Бетонные конструкции проектируются главным образом для зосприятия усилий от сжатия, а также небольших усилий от изгиба, если их разрушение не представляет опасности для жизни шдей и сохранности оборудования. Класс бетона не должен 5ыть выше В40. Арматура ставится по конструктивным соображениям в местах резкого изменения размеров сечения, высоты стен, в элементах, подвергающихся воздействию динамических 1агрузок. В зависимости от вида напряженного состояния эле­менты бетонных конструкций рассчитываются на изгиб, сжатие рис. 2.2) и местное смятие. Ниже рассматривается расчет эле-1ентов из тяжелого бетона.

При расчете изгибаемых элементов (рис. 2.2, а) поперечные сечения, нормальные к продольной оси, предполагаются плоскими с эпюрами нормальных напряжений в виде прямоугольника ординатой Rbt в растянутой зоне и в виде треугольника в сжатой зоне с максимальной ординатой 2Rbtx/(h — х) (h — высота сечения, х — координата нейтральной оси относительно сжатой грани сечения). Предельное состояние характеризуется появлением неупругих деформаций и образованием трещин в растянутой зоне бетона, т. е. расчет производится с учетом сопротивления бетона растянутой зоны. Для рассматриваемого поперечного сечения составляется уравнение моментов всех внешних и внутренних сил относительно нейтральной оси, которое затем преобразуется в расчетное предельное неравенство

Во всех случаях предельное состояние для изгибаемой конструкции , т.е. её разрушение начинается со стороны растянутой зоны бетона.

Расчет железобетонных конструкций.

принимают следующий типовой размер.

3.Основные положения расчета железобетонных конструкций по деформациям

2. Сущность замораживания грунтов и условия его применения.

Способ искусственного замораживания применяют при строительстве подземных сооружений в слабых, неустойчивых водоносных горных породах. Возможно также применение спо­соба и в устойчивых, но сильно трещиноватых породах с боль­шой водообильностью. Применяется на любую глубину; время замораживания не зависит от глубины. Ограничивающие факторы: если скорость грунтовых вод выше 0.1м/сут; содержание солей и примесей; Термальные воды. Расстояние встреднем между скважинами 1-2м(1.3), но все по расчетам. Заглубление в водоупор 5-15м.

Сущность способа заключается в том, что до начала горно-строительных работ по контуру подземного сооружения (рис. 4.1) бурят систему скважин через 0,8—2 м, оборудованных замораживающими колонками. Через замораживающие колон­ки с помощью насосов прокачивают хладоноситель, охлажден­ный до отрицательных температур (—20-;—40) °С.

В результате постоянной циркуляции хладоносителя в замо­раживающих колонках вода, находящаяся в горных породах, замерзает и вокруг каждой колонки постепенно образуются ледопородные цилиндры, которые в дальнейшем смыкаются в еди­ное ледопородное ограждение. Замороженные породы резко из­меняют свои первоначальные физико-механические свойства (прочность, сцепление и т.д.), что позволяет по достижении ле-допородным ограждением проектных размеров приступить к горнопроходческим работам. Ледопородное ограждение в этом случае выполняет роль временной водонепроницаемой ограж­дающей крепи, обеспечивающей безопасные условия произ­водства горно-строительных работ.

Ледопородное ограждение поддерживают в замороженном состоянии до тех пор, пока не будет закончено строительство подземного сооружения. После возведения сооружения ледопо­родное ограждение ликвидируется.

Способ искусственного замораживания горных пород в ми­ровой практике применяют с 1883г. В б. СССР способ впервые был применен в 1928г. при проходке одного из стволов Соли­камского калийного комбината, и с тех пор область его приме­нения постоянно расширяется. В настоящее время способ замо­раживания водоносных пород является основным при строи­тельстве подземных сооружений в сложных и весьма сложных горно-геологических условиях. Его применяют во всех случаях, когда другие способы неэффективны или технически их приме­нить невозможно. Широкое распространение способ искусственного заморажи­вания водоносных пород получил в горнорудной промышленно­сти. Ежегодно с помощью способа замораживания проходят около 2,5км стволов. Применяют этот способ и в метрострое­нии (построено более 100 эскалаторных тоннелей общей глубины свыше 6км). В гидротехническом строительстве способ замораживания пород нашел применение при разработке кот­лованов для возведения плотин, зданий электростанций, доков и др. В промышленном строительстве его применяют при воз­ведении фундаментов под машины и промышленные здания,

при строительстве подземных сооружений для целей водоснаб­жения, подземных дробильных установок на обогатительных фабриках и т.д. Широкое применение способ замораживания получил при строительстве тоннелей различного назначения в неустойчивых породах, при строительстве подземных емко­стей для хранения углеводородных газов, при постоянном под­держании стенок хранилищ в замороженном состоянии.

Следует отметить, что способ замораживания горных пород является одним из ведущих специальных способов и в мировой практике. Большое распространение способ получил в Польше, Канаде, Великобритании, Германии, Румынии, Японии и др.

Широкое распространение искусственное замораживание горных пород получило благодаря тому, что этот способ доволь­но хорошо развит в техническом отношении. Создано мощное буровое оборудование, высокопроизводительные замораживаю­щие станции. Способ искусственного замораживания имеет и хорошую научную базу. Проведены теоретические и экспери­ментальные исследования по изучению нестационарных процес­сов теплообмена в массиве горных пород, замораживающих колонках, холодильном оборудовании, накоплены солидные дан­ные по теплотехническим и механическим свойствам заморо­женных пород, разработаны точные и инженерные методы расчета проектирования ледопородных ограждений и холодиль­ного оборудования. Кроме того, способ замораживания горных пород универсален. Его с успехом применяют при проходке стволов как в трещиноватых, так и в рыхлых водоносных по­родах в условиях фильтрации подземных вод, их высокой мине­рализации и температуры. Замораживание может вестись прак­тически на любые глубины. С его помощью можно заморажи­вать массивы горных пород как ограниченной формы, так и на больших площадях.

3. Классификация объектов подземного строительства.

Выбор архитектурно-планировочных решений, способа строительства, вида конструкции, гидроизоляции, систем кондиционирования воздуха и т.п. зависит в основном от свойств массива вмещающих горных пород и назначения подземного сооружения.

Все подземные объекты могут быть отнесены к четырем важнейшим группам:

Хозяйственного назначения: энергетические и горно-промыш­
ленные комплексы, промышленные предприятия, транспортные маги­
страли, аграрные предприятия, хранилища, склады, гаражи, автостоянки;

Социального назначения: библиотеки, спортзалы, кинозалы, ма­
газины, рестораны, бассейны, больницы, музеи, научные центры;

Экологического назначения: хранилища-могильники для радио­
активных отходов и вредных веществ, опасные производства;

Оборонного назначения.

Одна из наиболее крупных подгрупп подземных объектов — соору­жения, в которых осуществляют добычу твердых полезных ископаемых. Значительна доля подземных объектов, служащих транспортными ма­гистралями, — железно- и автодорожные тоннели, тоннели и станции метрополитена, а также сооружений: для перемещения воды (гидротех­нические тоннели), нефти (магистральные нефтепроводы), природного газа (магистральные газопроводы), различных грузов (трубопроводы). Растет число подземных объектов тепло- и энергоснабжения и других производств.

Особое значение приобретает строительство подземных АЭС и ГАЭС, увеличение стоимости которых (на 30—35%) по сравнению с наземными компенсируется повышенной надежностью при авариях, стойкостью к сейсмическим воздействиям, защищенностью от средств нападения. Про­ектные мощности современных подземных АЭС достигают 1,3 тыс. МВт.

Предприятия по производству продуктов питания в подземных ус­ловиях размещают, главным образом, в горных выработках отработан­ных шахт, где особенно эффективно выращивание шампиньонов (общее мировое производство около 1 млн т/год), овощных культур, цветов, а также рыбы.

Подземные хранилища промышленных товаров устраивают в горных выработках, сечения которых позволяют применять средства механиза­ции для внутрискладских работ, а также в таких, где экономически це­лесообразно поддерживать постоянную относительную влажность воз­духа. Важной предпосылкой устройства крупных складов в отработанных шахтах является выбор варианта вскрытия штольнями, что позволяет в дальнейшем использовать для перемещения грузов магистральный же­лезнодорожный или автомобильный транспорт. Площадь современных хранилищ в подземных сооружениях достигает нескольких десятков тысяч квадратных метров. Так, склад медикаментов в штате Миссури (США) занимает площадь 18,5 тыс. м2.

Стабильность температуры и влажности окружающей среды, высокая пожарная безопасность, удобство охраны и т.п. послужили основой раз­мещения в подземных сооружениях (возводимых как в обычных, так и в многолетнемерзлых породах) хранилищ скоропортящихся пищевых про­дуктов. При активном режиме складирования, когда ежесуточно перера­батывают большое количество продуктов и материалов, для хранилищ обычно используют горизонтальные горные выработки, имеющие непо­средственную транспортную связь с поверхностными железнодорожными или автомобильными коммуникациями. Одно из крупнейших подземных сооружений подобного рода — склад-холодильник вблизи Канзас-Сити (США), размещенный в выработках, проведенных по известнякам из бор­тов отработанных карьеров (полезная площадь около 5 га).

Подземными сооружениями, приспособленными под подземные храни­лища нефти, газа и их производных, наряду с природными геологическими структурами служат специальные горные выработки, проводимые в газо­непроницаемых породах (в том числе многолетнемерзлых), выработки от­работанных шахт, в том числе камеры рассолопромыслов, полости в плас­тичных глинах, создаваемые взрыванием камуфлетных зарядов, а также со­ляных отложениях после выщелачивания полезного ископаемого. Преиму­щества подобных подземных сооружений перед наземными резервуарами следующие: уменьшение потерь от испарения, низкая пожароопасность, за­щищенность от внешних воздействий, высокая технико-экономическая эф­фективность и др. Эффективность подземного хранилища возрастает с уве­личением его вместимости (особенно свыше 40 тыс. м3).

Эффективность размещения гаражей и автостоянок под землей обу­словлена экономией городской территории как за счет площадей, необ­ходимых для строительства самих сооружений, так и за счет сокращения их защитных зон.

Подземные лечебные учреждения располагают в выработках боль­шого поперечного сечения (камеры) отработанных шахт. Целесооб­разность создания подземных медицинских учреждений подобного рода обусловлена относительным постоянством давления, влажности и тем­пературы воздуха, ограниченным воздействием магнитного поля, отсут­ствием бактериальной флоры, солнечной радиации, шума, наличием ес­тественной ингаляции (благодаря насыщенности среды химическими элементами).

Размещение в подземных сооружениях научно-исследовательских объектов эффективно благодаря высоким экранирующим свойствам мас­сивов горных пород, хорошей сейсмоустойчивости помещений. Создают подобные учреждения на базе вторично используемых или специально проводимых выработок.

Для подземного захоронения вредных отходов наиболее эффективны соляные формации, гранитные массивы, плотные глины. Подземные со­оружения этого рода включают буровые скважины (используемые для за­качки), участки в непригодных для использования водоносных горизонтах и тому подобных геологических структурах или выработки отработанных шахт.

Особое место среди подземных сооружений занимают объекты обо­ронного назначения, которые создают в специально проводимых выра­ботках стволового типа, подземных камерах как единичных, так и соеди­няемых горизонтальными выработками. Для этих же целей иногда ис­пользуют естественные полости в земной коре.