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 | 0,75 | 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*мВ 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=1,1смПринимаем 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.
1. Каретников В.Н., Клейменов В.Б., Нуждихин А.Г. Крепление капитальных и подготовительных горных выработок. М.: Недра, 1989г
2. Булычев Н.С., Фотиева Н.Н., Стрельцов Е. В, Проектирование и расчет крепи капитальных выработок. М.: Недра 1986г
3. Судариков А.Е. методические указания к курсовому по дисциплине "Расчет конструкций подземных сооружений".