Расчет на прочность

1.1.

1.2.

1.3.

1.4. , м

1.5. Определяем величину изгибающего момента

a) =0,008/1,015=0,008

b) По вычисленному значению R_e/l находим значение f(a) по таблице;

f(a) =0,0029

c) Подставим найденное значение f(a), определяем изгибающий момент:

. кНм/м

1.6. Определяем единичные изгибающие моменты m x(y)_i в расчетном сечении от действия колес, результаты вычислений записываем в табличной форме. Ниже представлен пример расчета для самолета ИЛ-62 с шестью колесами на стойке:

Таблица 4.4 - Единичные изгибающие моменты m x(y)_i в расчетном сечении от действия колес

№№ колес	Абсолютные координаты, м	Приведенные координаты	Единичные изгибающие моменты
	yi (аd)	xi (a)	xi =	hi =	mxi	myi
	0,98	0,00	0,94	0,00	0,0037	0,0590
	0,98	0,62	0,94	0,60	0,0089	0,0314
	0,00	0,62	0,00	0,60	0,0949	0,0338
	1,03	0,62	0,99	0,60	0,0061	0,0302
	1,03	0,00	0,99	0,00	0,0015	0,0551

1.7. , кН*м/м;

1.8. , кН*м/м

1.9.

1.10.

Проверяем выполнение условия прочности:

Если расчетный момент превышает предельный, то необходимо увеличить толщину плиты или применить более упрочненное основание.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5

Гидравлический и прочностной расчеты элементов водоотвода

Аэродрома

1. Гидравлический расчет лотков искусственных покрытий и грунтовых лотков.

Расчетные расходы, формирующиеся в открытых лотках искусственных покрытий, определяют по методу предельных интенсивностей. Гидравлический расчет сводится к подбору такого значения водосборной площади, с которой вычисленный поверхностный сток был равен пропускной способности лотка при его работе полным сечением. Места расположения дождеприемников устанавливают из условия, чтобы расчетный расход с водосборной площади не превышал пропускную способность открытого лотка:

Конструктивно дождеприемники устанавливают во всех пониженных местах лотков и в конце лотков на расстоянии 100 – 20 м друг от друга. Удаление первого дождеприемника от начала лотка или водораздела принимают таким же, как и расстояние между двумя смежными дождеприемниками.

а) Пропускная способность лотка определяется по формуле:

, м³/с (5.1)

где - площадь поперечного сечения потока в лотке, м²;

- скорость движения дождевых вод в конце лотка, м/с

(5.2)

(5.3)

где - глубина потока в лотке в живом сечении расчетных участков, м;

- уклон дна лотка (доли единицы);

- коэффициент шероховатости.

Значение площади поперечного сечения потока в лотке треугольного сечения определяется по формуле:

(5.4)

Где - глубина потока в расчетном сечении, м;

- уклон боковых сторон лотка (доли единиц).

Расчетный расход с водосборной площади А определяется по формуле:

(5.5)

где - площадь водосбора для рассчитываемого сечения, га;

- поверхностный сток, л/с с 1 га:

(5.6)

где - параметр, равный интенсивности одноминутного дождя принятой повторяемости, мм/мин;

- коэффициент стока;

- продолжительность дождя, равная времени добегания воды до расчетного сечения, мин.

Таблица 5.1 – Значения коэффициента стока дождевых вод

Тип поверхности	Значения коэффициента стока дождевых вод при грунтах поверхности водосборного бассейна
супеси	суглинки	глины
Грунтовые обочины
-задернованные	0,55	0,60	0,65

(5.7)

где - время добегания дождевых вод по поверхности склона до лотка, мин;

- время добегания дождевых вод по лотку до дождеприемника, мин;

- время протекания дождевых вод по коллектору до расчетного сечения, мин.

(5.8)

где - длина склона, участвующего в формировании максимального стока, м;

- уклон склона (д.ед.);

- коэффициент шероховатости поверхности склона.

Время добегания дождевых вод по лотку:

(5.9)

где - длина участка лотка, м.

Время протекания дождевых вод по коллектору до рассматриваемого сечения:

(5.10)

где - длина расчетного участка коллектора, м;

- принятая скорость движения воды на соответствующем участке (в пределах 1,5 – 2,0 м/с).

(5.11)

где - параметр интенсивности дождя, продолжительностью 20 минут при Т – 1 год, л/с на 1 га;

- показатель степени, характеризующий год дождей;

с – коэффициент, учитывающий климатические особенности района;

Т – период повторяемости расчетных интенсивностей ливней.

Таблица 5.2– Значения периода повторяемости расчетных интенсивностей ливней Т

Интенсивность ливня , л/с	Значения Т при площадях водосбора , га
до 6	6-9	9-15
Менее 70	0,33/0,33	0,33/0,33	0,50/0,50
70 - 115	0,50/0,33	0,50/0,50	0,50/0,50
Более 115	0,50/0,50	0,75/0,50	0,75/0,50

Примечание: в числителе – Т для систем с лотками в кромках покрытия, в знаменателе – для систем без лотков в покрытии.

Если (допустимое отклонение 5 %), то расчет повторяют, задаваясь новыми значениями водосборной площади до тех пор, пока не будет выполняться условие .

5.2 Прочностной расчет конструктивных элементов водоотводных систем

Цель расчета – установить такое заглубление труб или подобрать такое сечение стенок трубы, которое предохраняло бы трубу от разрушения. Расчет сводится к удовлетворению условия:

где - расчетный изгибающий момент в сечении стенок трубы;

- предельный изгибающий момент в сечении стенки трубы.

Значение расчетного момента определяется при действии общей нагрузки на трубу. Общая нагрузка, действующая на трубу, слагается из постоянной и временной нагрузок.

Нагрузка на трубу при постоянной глубине укладки возрастает с увеличением ширины траншеи.

Наружный диаметр трубы

D_нар = D_вн + 2δ (5.12)

где -толщина стенки трубы, м (по таблице)

- внутренний диаметр трубы, м

Нагрузка от засыпки над трубой (т/п.м) определяется на основе статики предельного равновесия сыпучей среды исходя из условия равновесия элементов слоя:

(5.13)

где - коэффициент вертикального давления грунта в траншее (принимается по графику);

- удельный вес грунта, т/м³;

Н – высота засыпки (согласно заданию), м;

- расчетная ширина траншеи на уровне верха трубы, м.

Рисунок 5.1 - Расчетная схема постоянной нагрузки на трубу от веса засыпки грунта в траншее

Влияние собственного веса трубы является второстепенным фактором. При расчете бетонных и железобетонных труб, обладающих значительным весом, нагрузку от собственного веса удобнее заменить эквивалентной равномерно распределенной нагрузкой.

Значение эквивалентной, равномерно распределенной нагрузки от собственного веса трубы (т/м):

(5.14)

где - собственный вес трубы, Н;

- средний радиус трубы, м;

- плотность материала трубы, т/м³;

- толщина стенки трубы, м.

Расчетная полная нагрузка на звено трубы составит:

(5.15)

Расчетный изгибающий момент в стенках трубы для асбестоцементных труб:

, Н*м/м (5.21)

Для бетонных и железобетонных труб:

(5.16)

где - коэффициент опирания труб:

- укладка на плоское дно траншеи 1,12

- нормальная укладка на дно вогнутой формы 1,50

- укладка на бетонное основание 2,25

Рисунок 5.2- Расчет оснований под трубы

Предельный изгибающий момент в стенках железобетонных труб:

(5.17)

При этом положение нейтральной оси:

(5.18)

где - расчетное сопротивление бетона осевому растяжению

(5.19)

где - коэффициент однородности бетона;

- длина звена трубы, м;

- толщина стенки трубы;

- коэффициент условий работы стенки трубы (1,0);

- коэффициент условий работы арматуры (для ж/б труб 1,1);

- площадь сечения продольной арматуры (принять 2,5 м²);

- расчетное сопротивление бетона сжатию;

- высота сжатой зоны (0,2 – 0,4 м);

- полезная высота сечения (2/3 диаметра трубы);

- расчетное сопротивление растяжению арматуры (150-200 Па).

Асбестоцементные и керамические трубы, а также бетонные и железобетонные трубы промышленного изготовления по прочности подбираются путем сравнения величины разрушающей нагрузки, с усилием, возникающим от действия постоянной и временной нагрузок по формуле

Мрасч<= Мпр (5.20)

Если условие выполняется, то прочность обеспечивается

Расчет:

Часть 1: Пропускная способность лотка

Таблица 5.3 – Исходные данные к первой части расчета

Вариант	Глубина потока в расчетном сечении , м	Глубина потока в лотке в низовом сечении , м	Уклон боковых сторон лотка (доли единиц)	Уклон дна лотка (в долях единиц)	Длина участка лотка , м	Предвари- тельная площадь водосбора , га	Длина склона , м	Длина участка коллектора , м	Уклон склона (в долях единиц)
	0,80	0,40	0,04	0,014		1,6			0,04

1.

2.

3.

4. м³/с

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

Если (допустимое отклонение 5 %), то расчет повторяют, задаваясь новыми значениями водосборной площади до тех пор, пока не будет выполняться условие .

112,24>=50.84

Т.к. , то расчет нужно повторить, задаваясь новыми значениями водосборных площадей до тех пор, пака условие не будет соблюдаться.

Часть 2: Прочностной расчет конструктивных элементов водоотводных систем

Таблица 5.4 – Исходные данные ко второй части расчета

вариант	Тип грунта	Высота засыпки над трубой Н, м	Внутренний диаметр трубы , мм	Плотность материала трубы, т/м^3	Коэффициент однородности бетона	Длина звена трубы , м	Расчетное сопротивление бетона сжатию
	Глинистый влажный	1,80		2,4	1,1	1,00

Наружный диаметр трубы: D_нар = D_вн + 2б=1000+2*100=1200мм.

Нагрузка от засыпки над трубой (т/п.м) определяется на основе статики предельного равновесия сыпучей среды исходя из условия равновесия элементов слоя:

Значение эквивалентной, равномерно распределенной нагрузки от собственного веса трубы (т/м):

-

Расчетная полная нагрузка на звено трубы составит:

Расчетный изгибающий момент в стенках трубы для железобетонных труб:

, Н*м/м

Предельный изгибающий момент в стенках железобетонных труб:

Расчетное сопротивление бетона осевому растяжению:

Условие прочности труб: Мрасч<= Мпр; 7,07<=348.33.

Условие выполняется, прочность обеспечивается

Литература

1. Ведомственные нормы технического проектирования аэродромов/ Министерство гражданской авиации/ Москва 1986г. – 65с.

2. Гражданские аэродромы. Под общей редакцией В.Н.Иванова. – М.: Воздушный транспорт, 2005. – 280с.

3. Изыскания и проектирование аэродромов: Учебник для вузов/ Г.И.Глушков, В.Ф.Бабков, Л.И.Горецкий, А.С.Смирнов; Под ред. Г.И.Глушкова. – М.: Транспорт, 1981г. – 611с.

4. Методические указания по проектированию искусственных покрытий аэродромов. МАДИ. Москва 1999г. – 30с.

5. Садовой В.Д. Проектирование генеральных планов аэропортов. Учебное пособие. – М.: МАДИ, 1996.

6. СНиП 3.06.06-88. Аэродромы/ Госстрой СССР, 1989г. – 112с.

7. СНиП 2.05.08-85. Аэродромы. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985г. – 59с.

Дата добавления: 2015-10-28