Расчет стенок траншей, стоек, боковых стенок, механической вентиляции для производственных помещений

1 – стойки; 2 – доски или щиты; 3 – распорки; 4 – бобышки.

При отсутствии инвентарных креплений, изготавливаемых по типовым утвержденным проектам, на гидромелиоративных стройках устраивают крепления из наличных материалов.

В целях профилактики травматизма, связанного с выполнением работ в закрепленных траншеях, расчетная проверка прочности элементов и устойчивости системы

крепления совершенно необходима.

Расчет креплений производится на активное давление грунта.

Для условий упражнения, во всех случаях при расчете крепления траншеи принимаем, что сцепление грунта отсутствует (с=0).

Давление грунта на стенку крепления распределяется по треугольнику (рис №2).

Рис.2. Схемы к расчету стоек крепления

Полное активное давление грунта на стенку крепления шириной 1 м и высотой «Н» определяется по формуле:

Q=4.905yH2tg(45o-φ/2), н/м (1)

Q=4,905*1600 кг/м3*(1,5м)2 tg(45o-26/2)=114 328,49 н/м.

1 кг=9,81 Н.

Максимальная величина бокового давления на глубине «Н» определяется по формуле:

σn = 9,81*y*H*tg2(45o-φ/2), н/м2, (2)

σn = 9,81*1600 кг/м3*1,5м tg2(45o-26/2)=10 359,36 н/м2,

где Н – глубина траншеи, м;

y – плотность грунта, кг/м3;

φ – угол естественного откоса в градусах.

а) Расчет стоек

Стойку рассчитываем на изгиб как балку, лежащую на двух опорах, с нагрузкой распределенной по треугольнику (рис.2).

Максимальный момент, изгибающий балку, определяем по формуле:

Мmax=0,128*Р*Н, Н*см, (3)

где Р= Q*b; н

Р=114 328,49*1,2=137 194,18 н; (4)

Мmax= 0,128*137 194,18 *150 см=2 634 128,34 Н*см,

где Q – полное активное давление грунта на стенку крепления на 1 пог. метр, Н/м (формула 1);

b – расстояние между стойками, м (рис. 1);

Н – глубина траншеи, см (рис. 1).

Определяем момент сопротивления по формуле:

W=Mmax/Rи, см3; (5)

где W – момент сопротивления, см3;

Mmax – максимальный изгибающий момент, Н*см (формула 3);

Rи – расчетное сопротивление материала стоек на изгиб, Н/см2 (табл. 3). ( с учетом коэффициента работы).

W= 2 634 128,34 /1570=1 958,46 см3.

Принимаем стойку круглого сечения. Для круглого сечения момент сопротивления (W) равен:

W=πd3с/32, см3, (6)

где dс – диаметр стойки, см. (рис.1).

из формулы (6):

dс==27,13, см. (7)

б) Расчет распорок между стойками

На распорку (рис. 1 и 2) будет передаваться опорная реакция от давления грунта, и сжимать ее. Сжимаемые распорки рассчитываются на прочность и устойчивость.

Величину опорных реакций определяем по формуле для балки, свободно опертой по концам, при нагрузке распределенной по треугольнику. Расчет ведем для точек «А» и «В» (рис.2):

Точка «А»:

NA=, н; (8)

NA=1/3*137 194,18 =45 731,39 Н;

Точка «В»:

NВ=, н; (9)

NВ=2/3*137 194,18 =91 462,79 Н.

где Р – нагрузка на стойку, Н (ф-ла 4).

Определяем сечение распорок:

Точка «А»:

FA=, см2. (10)

FA=45 731,39 /1088=42,03 см2.

Точка «В»:

FВ=, см2. (11)

FВ=91 462,79 /1088=84,07 см2.

где FA и FВ – площади поперечного сечения распорок, см2;

NA и NВ – нагрузка на распорку, Н (ф-лы 8 и 9);

Rc – расчетное сопротивление сжатия, Н/см (табл. 3).

Принимаем круглое сечение распорок и определяем их диаметры:

Точка «А»:

dpa=, см (12)

dpa==7,32 см.

точка «В»:

dpВ=, см (13)

dpВ ==10,35 см, где dpa и dpВ – диаметр распорок, см;

FA и FВ – площади поперечного сечения распорок, см2 (ф-лы 10, 11).

Проверяем рассчитанные распорки на устойчивость по формуле (расчет ведем для распорок в тт. «А» и «В»):

≤ Rc, (14)

1429,8> Rc=1280 Н/см2;

1235,7> Rc=1280 Н/см2.

где N – нагрузка на распорку, Н (ф-лы 8,9);

F – Площадь поперечного сечения распорок, см2 (ф-лы 10, 11);

Rc – расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон, Н/см2 (табл. 3);

ƒ – коэффициент продольного изгиба, определяемый по формулам:

ƒ =1-0.8(λ/100)2 при λ≤75; (15)

ƒ А=1-0.8(54,66/100)2= 0,76;

ƒВ =1-0.8(38,65/100)2=0,88.

ƒ =3100/ λ2 при λ>75; (16)

λ=L/r, (17)

λА=100/1,83=54,66;

λВ= 100/2,59=38,65.

где λ – гибкость элемента (распорки);

L – расчетная длина элемента, см (рис.1);

r – радиус инерции сечения элемента.

r=, см. (18)

rА==1,83 см,

rВ==2,59 см

где I – момент инерции элемента, см4.

Для круглого сечения элемента (распорки):

I==, см4. (19)

IА= =140,66 см4;

IВ== 562,65 см4.

F – Площадь поперечного сечения распорок, см2 (ф-лы 10, 11);

dp– диаметр распорки, см (ф-лы 12, 13).

Если проверка по ф-ле (14) показала, что полученные по расчету на прочность распорки не устойчивы как в точке «А», так и в точке «В», то необходимо увеличить диаметры распорок в точках «А» и «В» и снова проверить их на устойчивость по вышеприведенной методике и окончательно принять диаметры распорок в точках «А» и «В».

Таким образом, по проверке распорка не устойчива в точке «А», поэтому необходимо увеличить диаметр распорки в точке и снова проверить ее на устойчивость и окончательно принять диаметр распорки в точке «А». Мы приняли диаметр до 8,5 см, результаты вычислений приведены в приложении №1.

в) Расчет обшивки боковых стенок

Для расчета берем самую нижнюю доску обшивки крепления (рис.1). Для упрощения принимаем, что нижняя доска нагружена по закону прямоугольника с основанием σn и высотой, равной ширине доски а (рис. 1,2).

Определяем давление на доску по формуле:

Р1 = σn*а, н/м, (20)

Р1=2 071,87 н/м.

где Р1 – давление на доску, н/м;

σn – максимальная величина бокового давления на глубине, н/м2 (ф-ла 2);

 Скачать реферат