[ Механіка підземних споруд ] | 23 * 107 | |||
СВП-27 | 14,8 * 107 | 14,8 * 107 | 14,8 * 107 | 14,8 * 107 |
69,7 * 107 | 46 * 107 | 30,6 * 107 | 23 * 107 | |
СВП-33 | 11 * 107 | 11 * 107 | 11 * 107 | 11 * 107 |
69,7 * 107 | 46 * 107 | 30,6 * 107 | 23 * 107 |
На підставі отриманого значення вибирається тип спецпрофілю.
СВП-22 з моментом опору W пр = 93,36 і площею поперечного перерізу F пр = 27,91 см2 з кроком кріплення 1 м. Ми обрали цей тип спецпрофілю і крок кріплення виходячи з рівняння.
15 * 107 ≤ 23 * 107
Арочні податливі триланковий металеві кріплення є найбільш поширеним видом кріплення горизонтальних і похилих гірничих виробок. Арка складається з трьох ланок: двох стійок і верхняка.
3. Розрахунок бетонного кріплення.
Розрахунок параметрів бетонної крепі, проводиться за тими ж самим параметрами що і для розрахунку арочної металевого кріплення, проте сама бетонне кріплення має ряд конструктивних відмінностей від металевого кріплення розрахованої вище. Схема бетонної крепі показана на малюнку 3.1
Отримані вище дані про вертикальному і горизонтальному тиску повинні бути використані при розрахунку міцності бетонної кріпи з використанням ПЕОМ. Для проведення розрахунку в програму повинні бути введені наступні дані:
Висота склепіння у просвіті може прийматися за СНиП:
h 0 = В / 3
де В - ширина виробки у проходці.
h 0 = 5700 / 3 = 1900мм
Для визначення товщини зводу в замку можна скористатися формулою С.С. Давидова:
де L 0 - полупролет вироблення, м;
f - коефіцієнт міцності порід по Протодьяконова.
м
Товщина зводу в п'яті:
d п = (1,25-1,50) d 0
d п = 1,35 * 0,25 = 0,325 м
Товщина стін:
з = (1,00-2,00) d п
з = 1,5 * 0,325 = 0,49 м
Для проведення розрахунку в програму повинні бути введені наступні дані:
Кількість елементів кріплення (зазвичай прямолінійний елемент, малий радіус, великий радіус). Для спрощення можна прийняти прямолінійний елемент і великий радіус.
Вертикальну і горизонтальну навантаження на кріплення.
Координату Х крайньої нижньої (лівої) точки кожного елемента
Координату У крайньої нижньої (лівої) точки кожного елемента
Х1 = В / 2; У1 = 1,8 + В / 3;
Х1 = 5,7 / 2 = 2,85 м; У1 = 1,8 +5,7 / 3 = 3,7 м
Х2 = В / 2; У2 = В / 3;
Х2 = 5,7 / 2 = 2,85 м; У2 = 5,7 / 3 = 1,9 м
Х3 = 0,383 * В; У3 = 0,115 * В;
Х3 = 0,383 * 5,7 = 2,18 м; У3 = 0,115 * 5,7 = 0,65 м
Радіус кривизни в метрах (для прямолінійного ділянки = 100)
Для малого радіуса r = 0,262 * В; R = 0,692 * У
r = 0,262 * 5,7 = 1,49 м; R = 0,692 * 5,7 = 3,9 м.
Кількість ділянок розбиття елементів:
- Для прямолінійної частини (парне число) 4-8
- Для криволінійної частини (парне число) 4-10, приймається з умови зручності розбиття криволінійної частини на кути по яких відкладаються отримані навантаження.
Відносну жорсткість елемента (у разі однакової товщини кріплення дорівнює 1)
Тому що при розрахунку приймаються симетричні бічні та вертикальне навантаження щодо осі Y, то для визначення внутрішніх зусиль у кріплення досить ввести координати X і Y тільки однієї половини контуру виробки.
Малюнок 3.1. - Розрахункова схема для бетонного кріплення.
Розрахунок зводиться до визначення згинальних моментів, поперечних і поздовжніх сил, положення кривої тиску в перетині склепіння і при необхідності коригування геометричної форми і розмірів зводу.
Виділена із зведення арка одиничної ширини є бесшарнірной.
Отримані результати розрахунку містять значення згинальних моментів і поздовжніх сил в кожній заданій точці кріплення. На підставі даних значень проводиться розрахунок бетонної крепі в наступній послідовності.
Таблиця 3.1. - Розрахунок бетонного кріплення на ЕОМ
Nел Х YR NJ EI
1 2,85 3,70 100 4 1
2 2,85 1,90 1.49 4 1
3 2,18 0,66 3.94 4 1
i = x [i] = y [i] = M [i] = N1 [i] = N2 [i] =
1 | 2.85 | 3.70 | 19.80 | -142.50 | -142.50 |
2 | 2.85 | 3.25 | 19.92 | -142.50 | -142.50 |
3 | 2.85 | 2.80 | 13.56 | -142.50 | -142.50 |
4 | 2.85 | 2.35 | 0.72 | -142.50 | -142.50 |
5 | 2.85 | 1.90 | -18.60 | -147.57 | -146.77 |
6 | 2.81 | 1.54 | -32.61 | -153.10 | -150.88 |
7 | 2.67 | 1. 19 | -37.50 | -151.11. | -148.00 |
8 | 2.46 | 0.89 | -33.55 | -142.61 | -139.35 |
9 | 2.38 | 0.66 | -21.82 | -131.88 | -127.44 |
10 | 1.68 | 0.37 | 0.09 | -122.46 | -138.99 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
11 | 1.14 | 0.17 | 17.01 | -115.45 | -113.25 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
12 | 0.58 | 0.04 | 27.72 | -111.40
Продовження.
Після розрахунку внутрішніх зусиль на ПЕОМ ми визначаємо точку з координатами X і Y, де є максимальний згинальний момент М max = 37,50 і відповідна поздовжня сила N = 151,11 в кріплення. Стискуюче напруга від сили N визначиться за формулою: де b - розмір по довжині виробки, м (b = 1 м). h - товщина кріплення, м (попередньо вибирається за емпіричною формулою) σ сж = 151,11 / 1 * 0,25 = 604, кН/м2 Крім того, у перетині кріплення діє згинальний момент Mmax, тоді: де W-момент опору перерізу, для прямокутного перерізу . σ виг = 37,50 / 0,0104 = 3606 кН/м2 Тоді на одній грані перерізу бетонної крепі стискаючі напруги складуть: На іншій грані кріплення розтягують напруги складуть: σ сж = 3606 +604 = 4210кПа = 4,21 мПа σ р = 604-3606 = кПа = 3мПа Після вибирається марка бетону (В 20) для якої визначається межа міцності на стиск Rb і розтягнення Rbt (див. таблицю 3.2) Таблиця 3.1. - Опір бетону.
Дані напруги порівнюються з граничними відповідно до маркою бетону. Наші отримані значення не перевищують граничні Rb (4,21 <11.5), але перевищують Rbt (3> 0.9) У нас не виконується умова по граничним розтягуючим напруженням в кріплення, тому найбільш доцільним можна вважати застосування армування бетонної крепі. Армування бетонного кріплення може проводиться одиночної арматурою (сітка з розмірами 0,2 х0, 2м). Приймається арматура класу А-III, з межею міцності на розтяг (Rs) рівною 340 мПа. Причому, переріз арматури на 1м заздалегідь не відомо (As), тому орієнтовно можна прийняти її рівною 1% від площі. As = 0,25 * 1 * 0,01 = 0,0025 м2 Після чого знаходимо висоту стиснутої зони бетону за формулою: Х = 0,0025 * 340/11, 5 * 1 = 0,07, м Несуча спроможність перетину визначається за формулою: h 0 - відстань від розтягнутої арматури до найбільш віддаленої точки стиснутої зони h 0 = h - а, м (а - товщина захисного шару розтягнутої арматури а = 0,02-0,03 м) h 0 = 0,25-0,03 = 0,22 м кН * м У випадку якщо отриманий згинальний момент перевищує М max більше, ніж на 10-15% несучу спроможність перетину М1, слід зменшити площу застосовуваної арматури. Зменшуємо площа перерізу арматури: As = 0,25 * 1 * 0,01 / 5 = 0,0005 Потім знаходимо висоту стиснутої зони бетону: Х = 0,0005 * 340/11, 5 * 1 = 0,015 Несуча спроможність у цьому випадку визначається за формулою М1 = 11,5 * 1 * 0,015 (0,22 / 0,015 / 2) = 37 кН * м Отриману підсумкову площа арматури слід розділити на п'ять одиниць (так як сітка має розміри 0,2 х0, 2м) тобто п'ять прутків на 1 метр. Потім від площі арматури необхідно перейти до її діаметра і округлити до найближчого цілого числа. Перетин прутка визначається за формулою: S = As / 5 S = 0,0005 / 5 = 0,0001 Визначаємо діаметр прутка за формулою: 0,011 м або d = 1,1 см Приймаємо діаметр прутка 1,2 см. Ми визначили, що при наших гірничо-геологічних умовах при будівництві гірничої виробки із застосуванням бетонного кріплення необхідно дотримуватися наступних умов: - Товщина кріплення дорівнює 0,25 м; - Марка застосовуваного бетону дорівнює В20; - Армування прутком діаметром 1,2 см. Монолітна залізобетонна кріплення застосовується для кріплення капітальних горизонтальних і похилих виробок з великим терміном служби і знаходяться поза зоною очисних робіт. Найбільш широко вона застосовується для кріплення виробок приствольних дворів, камер, вузлів сполучення, капітальних виробок і стовбурів. СПИСОК ісползовать ДЖЕРЕЛ 1. Каретников В.Н., Клейменов В.Б., Нуждіхін А.Г. Кріплення капітальних і підготовчих гірських виробок. М.: Недра, 1989р 2. Буличов Н.С., Фотієва М.М., Стрільців Є. В, Проектування і розрахунок кріплення капітальних виробок. М.: Надра 1986р 3. Судариков А.Е. методические указания к курсовому по дисциплине "Расчет конструкций подземных сооружений". |