Наименование профиля
Вес 1 п. г. м, кг
Площадь поперечн. сечения, F см2
Моменты сопротивления, см3
Моменты инерции, см4
Wx
Wy
Jx
Jy
СВП-17
17,06
21,73
50,3
57,9
243,4
382,3
СВП-22
21,9
27,91
81,3
77,8
428,6
566,3
СВП-27
27,0
34,3
100,2
101,5
639,5
763,1
СВП-33
33,8
42,46
138,5
148,0
1000
1228
R - расчетное сопротивление изгибу прокатной стали может быть принято 230 МПа (2300кг/см2)
L - шаг крепи принимается 0,33; 0,5; 0,75; 1.
Таблица 2.3.
Тип профиля
0,33
0,5
0,75
1
15*107
69,7*107
46*107
30,6*107
23*107
14,8*107
11*107
На основании полученного значения выбирается тип спецпрофиля.
СВП-22 с моментом сопротивления Wпр= 93,36 и площадью поперечного сечения Fпр=27,91см2 с шагом крепи 1 м. Мы выбрали этот тип спецпрофиля и шаг крепления исходя из уравнения.
15*107?23*107
Арочные податливые трехзвенные металлические крепи являются наиболее распространенным видом крепи горизонтальных и наклонных горных выработок. Арка состоит из трех звеньев: двух стоек и верхняка.
2.85
3.70
19.80
-142.50
2
3.25
19.92
3
2.80
13.56
4
2.35
0.72
5
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
-130.65
13
0.00
31.44
14
-0.58
15
-3.14
Продолжение.
16
-1.68
17
-2.18
18
-2.46
-151.11
19
-2.67
20
-2.81
21
-2.85
22
23
24
25
После расчета внутренних усилий на ПЭВМ мы определяем точку с координатами X и Y, где имеется максимальный изгибающий момент Мmax=37,50 и соответствующая продольная сила N=151,11 в крепи. Сжимающее напряжение от силы N определится по формуле:
где b - размер по длине выработки, м (b=1 м).
h - толщина крепи, м (предварительно выбирается по эмпирической формуле)
усж=151,11/1*0,25=604, кН/м2
Кроме того, в сечении крепи действует изгибающий момент Mmax, тогда:
где W -момент сопротивления сечения, для прямоугольного сечения
.
уизг=37,50/0,0104=3606 кН/м2
Тогда на одной грани сечения бетонной крепи сжимающие напряжения составят:
На другой грани крепи растягивающие напряжения составят:
усж=3606+604=4210кПа=4,21мПа
ур=604-3606=кПа=3мПа
После выбирается марка бетона (В 20) для которой определяется предел прочности на сжатие Rb и растяжение Rbt (см. таблицу 3.2)
Таблица 3.1. - Сопротивление бетона.
Бетон
В15
В20
В25
В30
В35
Предел прочности на сжатие Rb, мПа
8,5
11,5
14,5
17,0
19,5
Предел прочности на растяжение Rbt, мПа
0,9
1,05
1,2
1,3
Данные напряжения сравниваются с предельными в соответствии с маркой бетона. Наши полученные значения не превышают предельные Rb (4,21<11.5), но превышают Rbt (3>0.9)
У нас не выполняется условие по предельным растягивающим напряжениям в крепи, поэтому наиболее целесообразным можно считать применение армирования бетонной крепи.
Армирование бетонной крепи может проводится одиночной арматурой (сетка с размерами 0,2х0,2м). Принимается арматура класса А-III, с пределом прочности на растяжение (Rs) равной 340 мПа. Причем, сечение арматуры на 1м заранее не известно (As), поэтому ориентировочно можно принять ее равной 1% от площади.
As=0,25*1*0,01=0,0025м2
После чего находим высоту сжатой зоны бетона по формуле:
Х=0,0025*340/11,5*1=0,07, м
Несущая способность сечения определяется по формуле:
h0 - расстояние от растянутой арматуры до наиболее удаленной точки сжатой зоны h0 = h - а, м (а - толщина защитного слоя растянутой арматуры а=0,02-0,03 м)
h0 =0,25-0,03=0,22м
кН*м
В случае если полученный изгибающий момент превышает Мmax более, чем на 10-15% несущую способность сечения М1, следует уменьшить площадь применяемой арматуры.
Уменьшаем площадь сечения арматуры:
As=0,25*1*0,01/5=0,0005
Затем находим высоту сжатой зоны бетона:
Х=0,0005*340/11,5*1=0,015
Несущая способность в этом случае определяется по формуле
М1=11,5*1*0,015(0,22/0,015/2) =37 кН*м
Полученную итоговую площадь арматуры следует разделить на пять единиц (так как сетка имеет размеры 0,2х0,2м) т.е. пять прутков на 1 метр. Затем от площади арматуры необходимо перейти к ее диаметру и округлить до ближайшего целого числа.
Сечение прутка определяется по формуле:
S= As/5
S=0,0005/5=0,0001
Определяем диаметр прутка по формуле:
0,011 м или d=1,1см
Принимаем диаметр прутка 1,2 см.
Мы определили, что при наших горно-геологических условиях при строительстве горной выработки с применением бетонной крепи необходимо придерживаться следующих условий:
- толщина крепи равна 0,25 м;
- марка применяемого бетона равна В20;
- армирование прутком диаметром 1,2 см.
Монолитная железобетонная крепь применяется для крепления капитальных горизонтальных и наклонных выработок с большим сроком службы и находящихся вне зоны очистных работ. Наиболее широко она применяется для крепления выработок околоствольных дворов, камер, узлов сопряжения, капитальных выработок и стволов.
Страницы: 1, 2