Условие прочности элементов работающих на изгиб

Задание-4 (Использование Tunnel; поэтапное строительство)

Задание:

1) Определить НДС в элементах «beam» (стенки и перекрытие). Трубу задать элементом «tunnel». Труба полая.

2) Подобрать по условию прочности на изгиб профили перекрытия с шагом h=0,7; 1,3 м. Необходимо подобрать оптимальное сечение по запасу прочности и экономичности, коэффициент запаса должен быть не менее 1,2 (для упрощения расчёта). Подобрать не менее двух вариантов.

3) Подобрать по условию прочности на изгиб шпунт.

4) Для канала сделать отметку уровня воды (глубина 4,5 м) на Y=24 (для данной геометрической модели). Сделать расчет для двух случаев: с водой, без воды.

5) Сделать расчет для случаев, когда распределенная нагрузка равна F=20; 40; 120 кН/м2

6) Для элемента B1 сделать проверку прочности на растяжение.

Рис. 1 – Модель в Plaxis

Таблица 1- Точки геометрической модели

№ точки	X	Y
	2,5
	4,5	23,5
		23,5
		20,5
		18,5
		16,5
		11,5
		19,5
		19,5
		23,5
		20,5
		18,5
		14,5
		11,5
		23,5
		14,5
Центр трубы		14,5

Свойства материалов:

Грунты:

Beton :

Принимаем бетон марки M200 (B15)

Модель линейная упругая, Тип материала: non-porous

γ_dry= 25 кН/м3 E= 2,300E+07кН/м2, ν=0.25

настройка интерфейсов: Rigid, Permeability(проницаемость)= Impermeable (непроницаемый)

Oblomochniy :

Модель Кулона-Мора, Тип материала: дренированный

γ_dry= 24 кН/м3 , γ_wet= 25 кН/м3, Kx= 35 , Ky= 35 м/день, E= 7,600E+04кН/м2, ν=0.13, с=0,01, φ=40, ψ=0,

настройка интерфейсов: Rigid, Permeability(проницаемость)= Impermeable (непроницаемый)

S1-Pesok :

Модель Кулона-Мора, Тип материала: дренированный

γ_dry= 17 кН/м3 , γ_wet= 20 кН/м3, Kx= 15 , Ky= 15 м/день, E= 1,700E+04кН/м2, ν=0.22, с=1,1, φ=32, ψ=0,

настройка интерфейсов: Rigid, Permeability(проницаемость)= Impermeable (непроницаемый)

S2-Supes :

Модель Кулона-Мора, Тип материала: дренированный

γ_dry= 16 кН/м3 , γ_wet= 18 кН/м3, Kx= 0,1 , Ky= 0,1 м/день, E= 1,000E+04кН/м2, ν=0.2, с=5, φ=25, ψ=0,

настройка интерфейсов: Rigid, Permeability(проницаемость)= Impermeable (непроницаемый)

S3-Suglinok :

Модель Кулона-Мора, Тип материала: дренированный

γ_dry= 19 кН/м3 , γ_wet= 20 кН/м3, Kx= 0,08 , Ky= 0,08 м/день, E= 4,300E+04кН/м2, ν=0.27, с=6, φ=24, ψ=0,

настройка интерфейсов: Rigid, Permeability(проницаемость)= Impermeable (непроницаемый)

Балки:

Все элементы стальные (сталь Ст.3 E= 2,1E+08 кН/м2 ).

B1: Элемент типа «beam» - перекрытие (схема на рис. 2). Имеет шарнирное соединение со стенками (элемент B2). Параметры жесткости задавать для принятого профиля (зеленый цвет). В качестве шага принять h=0,7; 1,3 м. С учётом шага необходимо будет сделать перерасчет жесткости. Покрытие представляет собой металлический лист, для простоты расчета его жесткость не учитываем, считая, что она пренебрежимо мала.

Выбираем профиль исходя из критериев

1 прочности на изгиб

2 экономичности

Рис.2 - Элемент, моделируемый через B1

Рис.3 - Схема и обозначения элементов «beam» (балка) в расчетной модели

B2: Элемент типа «beam» - шпунтовая стенка. Параметры взять из таблиц. Так же необходимо проверить по условию прочности на изгиб.

B3: Элемент типа «beam», но моделируется через элемент «Tunnel». Толщина стенки трубы d=0,8 см.

Нагрузки:

Задать распределенную нагрузку типа ‘A’ как показано на Рис.1. Величину нагрузки задать = -1 кН/м2.

Расчет:

Фаза 1

(Plastic- Staged construction)- фаза необходима для того, чтобы освободить кластеры от грунта (для конструкции). Воду не задавать.

Фаза 2

(Plastic- Staged construction). Добавить давление воды. Сбросить перемещения полученные на предыдущей фазе расчета.

Фаза 3

Обычный расчет НДС в элементах конструкции.

Справочная информация по профилям и материалам:

http://www.sbh.ru/plarsena.htm

http://www.sbh.ru/articles/art6_1.htm

http://www.krepigrunt.ru/contents.asp?id=59

Модуль упругости бетона

		E [ГПа]
M50	B3,5	9,5
М200	B15
М300	B22,5
М400	B30	32,5

ШПУНТ

Шпунт Ларсена Л4

Технические условия

Настоящие технические условия распространяются на горячекатаный стальной прокат шпунтовых свайтипа Л4, предназначенный для строительства гидротехнических сооружений,мостостроения, ограждения котлованов и траншей.

Форма, размеры поперечного сечения, предельные отклонения размеров, справочные величины должны соответствовать рисункам 1,2 и таблице:

Момент сопротивления см3	Площадь сечения профиля, см2	Масса 1 м шпунтовой сваи, кг	Толщина стенки профиля
Номинальный размер, мм	Пред. откл. точность
Отдельной шпунтовой сваи	1 метра шпунтовой стенки	Обычная	Высокая
		94,26	74,0	14,8	±2	+1; -2

Рисунок 1. Профиль шпунта Л4

Рисунок 2. Замковая часть профиля шпунта Л4

Размеры без предельных отклонений даны для построения профиля и на готовом прокате не контролируются.

Профиль изготавливают длиной от 5 до 22 метров и поставляют:

· мерной длины от 10 до 22 м;

· немерной длины от 5 до 22 м.

При изготовлении профиля мерной длины допускается поставка проката немерной длины в количестве не более 25% объема заказа.

Предельное отклонение по мерной длине профиля не должно превышать +100 мм.

Шпунт Ларсена Л5

Пример условного обозначения профиля шпунта ларсена Л5 из стали марки 16 ХГ: профиль шпунтовой сваи Л5-16ХГ-ТУ14-2-879-89.

Форма, размеры поперечного сечения, предельные отклонения размеров, справочные величины должны соответствовать рисункам 3,4 и таблице:

Момент сопротивления см3	Площадь сечения профиля см 2	Масса 1 м шпунтовой сваи кг	Толщина стенки профиля
Номинальный размер, мм.	Пред. откл. точность
Отдельной шпунтовой сваи	1 метра шпунтовой стенки	Обычная	Высокая
		127,40	100,0	21,0	±2	+1; -2

Рисунок 3. Профиль (шпунт ларсена Л5)

ХАРАКТЕРИСТИКИ ШПУНТОВ ЛАРСЕНА И ПРОФИЛЕЙ, ПРЕДСТАВЛЕННЫХ НА РОССИЙСКОМ РЫНКЕ. Название шпунта Вид замка Производитель Размер профиля, b x h x s х t(мм)* Момент сопротивления W, см3/ м Момент инерции I, см4/ м Удельная масса площади 1 кг/м2 Удельная масса длины, 1 кг/м PU R 14 Бельгия 675х400х11 - 104,5 - AU-14 Бельгия 750х408х10 - 103,8 - AU-18 Бельгия 750х441х10,5 Источник:sbh.ru Источник:sbh.ru AU-18 Бельгия 750х441х10,5 - - AZ-18-700 Бельгия 700х420х9,0 - - AZ-19-700 Бельгия 700х420х9,5 - - AZ-20-700 Бельгия 700х421х10 - - AU-21 Бельгия 750х445х12,5 - - ШД-3 Россия 400x240x10 - ШД-5 Россия 400x320x14 - Л5 Украина 466х196х21x11 Л4 Украина 436х204х14.8x9.5 Л7 Украина 467х236х23x12 144.3 Л5УМ Россия 549х239х23x11 - SP-Vm Корея 500х350х16.5 - - SP-VА Корея 500х200х19.5 - - SP-IIIw Корея 600х360х13.4 - - NI-XZ90 Корея 635х359х9 - 113,6 - ZP-38 США 457x305x12.7x9.5 - - ZP-32 США 533x292x12.7x9.5 - Источник:sbh.ru PZC-18 США 632х387.3х9.5 - 118,2 - PZC-25 США 708х448.6х14.2 - 145,9 - LARSSEN 23 Германия 500x420x11.5x10 77.5 LARSSEN 24 Германия 500x420x15.6x10 87.5 LARSSEN 24/12 Германия 500x420x15.6x12 185.4 92.7 LARSSEN 25 Германия 500x420x20x11.5 LARSSEN 43 Германия 500x420x12x12 LARSSEN 430 Германия 708x750x12x12 243.5 LARSSEN 600 Германия 600x150x9.5x9.5 56.4 LARSSEN 600 K Германия 600x150x10x10 59.4 LARSSEN 601 Германия 600x310x7.5x6.4 77.2 46.3 LARSSEN 602 Германия 600x310x8.2x8.0 53.4 LARSSEN 603 Германия 600x310x9.7x8.2 64.8 LARSSEN 603 K Германия 600x310x10x9 113.5 68.1 LARSSEN 604 Германия 600x380x10.5x9 124.2 74.5 LARSSEN 604 n Германия 600x380x10x9 Источник:sbh.ru LARSSEN 605 Германия 600x420x12.5x9 139.2 83.5 LARSSEN 605 K Германия 600x420x12.2x10 144.5 86.7 LARSSEN 606 n Германия 600x435x14.4x9.2 94.2 LARSSEN 607 n Германия 600x452x19x10.6 LARSSEN 703 Германия 700x400x9.5x8 96.4 67.5 LARSSEN 703 K Германия 700x400x10x9 72.1 LARSSEN 703 10/10 Германия 700x400x10x10 Источник:sbh.ru LARSSEN 704 Германия 700x400x10.2x9.5 80.5 LARSSEN 755 Германия 750x450x11.7x10 127.5 95.6 ZN 30 Германия 700x300x6 64,5 45,2 ZN 31/6 Германия 825x305x6 61,7 50,9 ZN 31/7 Германия 825x306x7 70,5 58,2 ZN 41/7 Германия 725x405x7 84,2 61,1 ZN 41/7.5 Германия 725x405x7.5 90,1 65,4 ZN 41/8 Германия 725x405x8 95,8 69,4 ZN 41/9 Германия 725x405x9 106,9 77,5 S 46/7 Германия 630x459x7 87,1 54,9 S 46/8 Германия 630x460x8 99,6 62,7 S 46/9 Германия 630x461x9 112,0 70,2 LP 76 / 7 Германия 700x150x7 53,3 LP 88 / 8 Германия 700x151x8 61,6 LP-W 6,5 Германия 700x196x6.5 75,8 57,0 LP-W 7 Германия 700x196x7 81,8 60,6 OMEGA 4 Германия 780x274x4 - OMEGA 5 Германия 780x275x5 - OMEGA 6 Германия 780x276x6 - OMEGA 750 Германия 800x253x7 84,4 67,5 OMEGA 850 Германия 800x254x8 96,2 76,9 OMEGA 7 Германия 750x277x7 OMEGA 8 Германия 750x278x8 76,8 OMEGA 9 Германия 750x279x9 86,3 KD 750/8 Германия 750x92x8 74.5 55.3 KD VI / 6 Германия 600x78x6 37.5 KD VI / 8 Германия 600x80x8 VSP-IV Япония 400x155x15.5x15.5 Источник:sbh.ru Источник:sbh.ru VSP-V Япония 420x175x22x22 - - FSP-IV Япония 400x170x15.5x15.5 - - FSP-VIL Япония 500x225x27.6x27.6 - - NKK-4 Япония 500x180x11x9 - - NKK-4 Япония 600x180x16x9 - - VSPZ-25 Япония 400x304x13.5x9.6 - - VSPZ-45 Япония 400x360x21.5x12.5 - - Фродингхати - 4 Англия 400x473x14x11.4 - - Фродингхати - 4N Англия 483x330x14x10.4 Источник:sbh.ru 170.5 Источник:sbh.ru Фродингхати - 5 Англия 425x311x17x11.9 - - * Размеры профиля - как на рисунке ниже: s - толщина стенки t - толщина полки

Статья подготовлена и представлена в цифровом виде компанией "SBH COTPAHC"

Наши рекомендации

Сортамент и характеристики шпунта ШТС
Шпунтовый профиль	Размеры сечения, мм	Площадь поперечного сечения, см2	Масса 1 м профиля, кг	Момент инерции, см4	Момент сопротивления, см3	Расчетные показатели при определении сопротивления забивке
трубы	шпунта
диаметр	толщина	расчетная ширина	диаметр, см	площадь опирания, см2
ШТС с замковыми элементами от шпунта Л4
ШТС 630-8-Л4				251,1	197,1
ШТС 720-9-Л4				295,1	231,6
ШТС 820-9-Л4				323,2	253,7
ШТС с замковыми элементами от шпунта Л5
ШТС 630-10-Л5				322,1	252,8
ШТС 720-10-Л5				351,4	275,8
ШТС 820-10-Л5				382,6	300,3
ШТС 820-14-Л5				482,6	378,8
ШТС 1020-14-Л5				570,1	447,5
ШТС с замковыми элементами из уголков и тавров (УТ) для шпунтин с обоймами (о) и шпунтин с гребнями (г)
ШТС 530-9-УТо				254,9
ШТС 530-9-УТг				247,3
ШТС 530-10-УТо
ШТС 530-10-УТг				263,4
ШТС 530-11-УТо
ШТС 530-11-УТг				279,4
ШТС 530-12-УТо				302,9
ШТС 530-12-УТг				295,3
ШТС 630-9-УТо				283,2
ШТС 630-9-УТг				275,6
ШТС 630-10-УТо				302,4
ШТС 630-10-УТг				294,8
ШТС 630-11-УТо				321,5
ШТС 630-11-УТг				313,9
ШТС 630-12-УТо				340,6
ШТС 630-12-УТг
ШТС 720-10-УТо				330,6
ШТС 720-10-УТг				323,1
ШТС 720-11-УТо				352,6
ШТС 720-11-УТг
ШТС 720-12-УТо				374,5
ШТС 720-12-УТг				366,9
ШТС 720-13-УТо				396,3
ШТС 720-13-УТг				388,7
ШТС 820-10-УТо				362,1
ШТС 820-10-УТг				354,5
ШТС 820-11-УТо				387,2
ШТС 820-11-УТг				379,6
ШТС 820-12-УТо				412,2
ШТС 820-12-УТг				404,6
ШТС 820-13-УТо				437,2
ШТС 820-13-УТг				429,6
ШТС 920-10-УТо				393,5
ШТС 920-10-УТг				385,9
ШТС 920-11-УТо				421,7
ШТС 920-11-УТг				414,1
ШТС 920-12-УТо				449,9
ШТС 920-12-УТг				442,3
ШТС 920-13-УТо
ШТС 920-13-УТг				470,4
ШТС 920-14-УТо				506,1
ШТС 920-14-УТг				498,5
ШТС 1020-10-УТо				424,9
ШТС 1020-10-УТг				417,3
ШТС 1020-11-УТо				456,3
ШТС 1020-11-УТг				448,7
ШТС 1020-12-УТо				487,6
ШТС 1020-12-УТг
ШТС 1020-13-УТо				518,9
ШТС 1020-13-УТг				511,3
ШТС 1020-14-УТо				550,1
ШТС 1020-14-УТг				542,5
ШТС 1120-10-УТо				456,3
ШТС 1120-10-УТг				448,7
ШТС 1120-11-УТо				490,8
ШТС 1120-11-УТг				483,2
ШТС 1120-12-УТо				525,3
ШТС 1120-12-УТг				517,7
ШТС 1120-13-УТо				559,7
ШТС 1120-13-УТг				552,1
ШТС 1120-14-УТо
ШТС 1120-14-УТг				586,4
ШТС с замковыми элементами из полособульбов (ПБ) для шпунтин с обоймами (о) и шпунтин с гребнями (г)
ШТС 530-9-ПБо				248,8
ШТС 530-9-ПБг				213,6
ШТС 530-10-ПБо				264,9
ШТС 530-10-ПБг				229,7
ШТС 530-11-ПБо				280,9
ШТС 530-11-ПБг				245,6
ШТС 530-12-ПБо				296,8
ШТС 530-12-ПБг				261,6
ШТС 630-9-ПБо				277,1
ШТС 630-9-ПБг				241,9
ШТС 630-10-ПБо				296,3
ШТС 630-10-ПБг				261,1
ШТС 630-11-ПБо				315,4
ШТС 630-11-ПБг				280,2
ШТС 630-12-ПБо				334,5
ШТС 630-12-ПБг				299,3
ШТС 720-10-ПБо				324,6
ШТС 720-10-ПБг				289,3
ШТС 720-11-ПБо				346,5
ШТС 720-11-ПБг				311,3
ШТС 720-12-ПБо				368,4
ШТС 720-12-ПБг				333,2
ШТС 720-13-ПБо				390,3
ШТС 720-13-ПБг
ШТС 820-10-ПБо
ШТС 820-10-ПБг				320,8
ШТС 820-11-ПБо				381,1
ШТС 820-11-ПБг				345,9
ШТС 820-12-ПБо				406,1
ШТС 820-12-ПБг				370,9
ШТС 820-13-ПБо				431,1
ШТС 820-13-ПБг				395,9
ШТС 920-10-ПБо				387,4
ШТС 920-10-ПБг				352,2
ШТС 920-11-ПБо				415,6
ШТС 920-11-ПБг				380,4
ШТС 920-12-ПБо				443,8
ШТС 920-12-ПБг				408,6
ШТС 920-13-ПБо
ШТС 920-13-ПБг				436,7
ШТС 920-14-ПБо
ШТС 920-14-ПБг				464,8
ШТС 1020-10-ПБо				418,8
ШТС 1020-10-ПБг				383,6
ШТС 1020-11-ПБо				450,2
ШТС 1020-11-ПБг
ШТС 1020-12-ПБо				481,5
ШТС 1020-12-ПБг				446,3
ШТС 1020-13-ПБо				512,8
ШТС 1020-13-ПБг				477,6
ШТС 1020-14-ПБо
ШТС 1020-14-ПБг				508,7
ШТС 1120-10-ПБо				450,2
ШТС 1120-10-ПБг
ШТС 1120-10-ПБо				450,2