I MAĢISTRA DARBS. Nospied.lv

Transcription

1 SATURS I MAĢISTRA DARBS... 9 IEVADS BETONA STIEGROŠANA. STIEGROJUMA VEIDI POLIMĒRŠĶIEDRU STIEGROJUMS POLIMĒRŠĶIEDRU RAKSTUROJUMS Oglekļšķiedras Aramid šķiedras Stiklašķiedras Polivinil-spirta šķiedras IZLIEČU APRĒĶINS Pamata aprēķina modelis Izlieču aprēķina vienkāršotie aprēķina modeļi Izlieču noteikšana ar bilineāro metodi (CEB-FIP) Vidējo inerces momentu metode Benmokrāna metode Aprēķins pēc EN : Elastīgās deformācijas Šļūdes un rukuma ietekme uz izliecēm Spriegumu izlieču attiecība nelineārā apgabalā NEMETĀLISKI STIEGROTI SIJU APRĒĶINA REZULTĀTU APKOPOJUMS Sijas izlieces laiduma vidusdaļā maiņa atkarībā no pieliktā spēka Siju izlieces atkarība no polimēršķiedru stiegru elastības moduļiem Siju izliece atkarībā no stiegrojuma procenta SECINĀJUMI II INŽENIERPROJEKTS IEVADS LAUKUMA INŽENIERĢEOLOĢISKO UN HIDROĢEOLOĢISKO APSTĀKĻU ĪSS RAKSTUROJUMS INŽENIEREKONOMISKAIS VARIANTU SALĪDZINĀJUMS Slodzes, kas darbojas uz rezervuāru: Slodžu kombinācijas Variantu izvēle un piepūļu noteikšana pāļos Pāļu aprēķins Ekonomiskais salīdzinājums REZERVUĀRA APRĒĶINS Rezervuāra sieniņas aprēķins Stiprības aprēķins Rezervuāra dibena plātnes aprēķins Stiprības aprēķins Plaisu atvēršanās aprēķins Režģoga aprēķins Stiprības aprēķins Jumta aprēķins Slodzes uz jumtu Nospied.lv 7

2 3.4.2 Jumta nesošās sijas aprēķins Savilces aprēķins BŪVDARBU TEHNOLOĢIJAS Darba organizācijas apraksts Darba drošība Būvdarbu tehnoloģiskais apraksts: Ģeodēziskā uzmērīšana Sagatavošanas darbi Zemes darbi Pāļu darbi Būvbedres pamatnes izveidošana Betonēšanas darbi Zemes atbēršana ap rezervuāru Montāžas darbi Labiekārtošanas darbi Vides aizsardzības prasības RASĒJUMU SARAKSTS PIELIKUMS IZMANTOTIE INFORMĀCIJAS AVOTI Nospied.lv 8

3 I MAĢISTRA DARBS Nospied.lv 9

4 IEVADS Stiegrota betona konstrukcijas bieži tiek pielietotas mūsdienās. Tās izmanto visdažādākajos apstākļos. Vienkāršākais un lētākais betona stiegrošanas veids ir ar metāla stiegrām, taču, ja dzelzsbetona elementi atrodas augsta magnētiskā lauka iedarbības zonā, kā arī dažādu ķīmisku vielu ietekmē, rodas metāla stiegru korozija, kā rezultātā pasliktinās konstrukcijas darbība. Lai konstrukcija varētu turpināt strādāt, ir jānomaina konkrētais bojātais elements, kas ir dārgs un sarežģīts process. Polimēršķiedru stieņi (Fibre Reinforcement Polymer (FRP)) ir jauns stiegrojuma veids, kas izceļas ar savu pretestību pret koroziju, lielo stiprības un svara attiecību. Patreiz plašu FRP pielietojumu ierobežo zemais elastības modulis salīdzinājumā ar tēraudu. Tā rezultātā palielinās izlieces, plaisu lielums un izplatība betona stieptajā zonā. FRP stieņiem nav izteikta plastiskās tekamības robeža, tādēļ tie sabrūk trausli. Un maz izpētīts ir deformāciju aprēķins. Eksistē vairākas stiegrota betona izlieču aprēķina metodes. Lai ar zināmu precizitāti veiktu aprēķinu, ir nepieciešami daudz izejas datu. Tas attiecas uz laika ietekmē radušos šļūdi un rukumu betonā, stiegru iepriekšējā uzsprieguma mazināšanās efektu, kā arī betona elastības moduļa maiņu. Lai precīzi ievērtētu laika gaitā radušās parādības, ir nepieciešams daudzi materiālu raksturlielumi, kas mainās laika gaitā, un aprēķins ir sarežģīts un darbietilpīgs. Praksē, rēķinot dažādas konstrukcijas, tiek izmantoti vienkāršoti aprēķini. Darbā izmantotās aprēķina metodes ir izstrādātas balstoties uz Euro-International Concrete Committee - International Federation for Structural Concrete (CEB-FIP) [7] kodu un Intelligent Sensing for Innovative Structures (ISIS Canada) [8]. Nospied.lv 10

5 1. BETONA STIEGROŠANA. STIEGROJUMA VEIDI. Būvniecībā ļoti plaši tiek izmantotas stiegrota betona konstrukcijas. Betons labi strādā uz spiedi, taču tam ir zema stiepes stiprība. Tāpēc betonā ievieto stiegrojumu, kas labi strādā stiepē, tādējādi paaugstinot betona pielietojamību. Visplašāk kā betona stiegrošanas elements tiek izmantots metāls. Betona metāla stiegrojuma labā kopdarbība iespējama, jo: starp betonu un metāla virsmu veidojas saķeršanās betona cietēšanas procesā; pēc vērtības ir tuvi betona un metāla lineārās izplešanās koeficienti, ja temperatūra t<100 o C (metālam lineārās izplešanās koeficients α = K -1, bet betonam α = K K -1 ), tādēļ nerodas spēki, kas samazinātu betona saķeršanos ar stiegrojumu; tā kā stiegrojums atrodas betonā, metāls nekorodē (ja neveidojas plaisas betonā pa kurām stiegrojumam var piekļūt gaiss un ūdens) kā arī nevar tikt pakļauts tiešai uguns iedarbei. Mūsdienās ar vien vairāk dažādās būvkonstrukcijās kā viens no pielietotajiem materiāliem tiek izmantotas dažādas polimēršķiedras. Arī betona konstrukcijas tiek stiegrotas ar šādām šķiedrām. Polimēršķiedru stiegrojumam ir šādas īpašības: to var izmantot vietās, kur metāla stiegrojuma izmantošana nav pieļaujama. Polimēršķiedru materiāli nekorodē mitruma ietekmē. Tādejādi, pat ja betonā rodas plaisas, stiegrojums nebojājas; Nospied.lv polimēršķiedru materiāli nekorodē paaugstināta magnētiskā lauka iedarbībā. Ja šādā vidē novieto dzelzsbetona konstrukciju, tās stiegrojums var sākt korodēt; svarīgi, ka polimēršķiedru stiegrojumam ir zemāks elastības modulis kā metālam. Tas sabrūk trausli; polimēršķiedru stiegrojumam ir augsta aksiālās stiepes stiprība. Betons var tikt stiegrots arī ar fibrām. Tādā veidā tiek atvieglots un paātrināts būvniecības process, jo nav jāveic sarežģītais stiegru siešanas process. Fibras tiek iejauktas betona sastāvā. 11

6

7

8 2.1. att. Stiegrojuma vijumi: a) 7 stieņu vijums; b) 61 stieņu vijums; c) 73 stieņu Nospied.lv _ vijums 14

9

10

11 4. IZLIEČU APRĒĶINS Stiegrota betona konstrukcijas, var tikt aprēķinātas dažādi. Praksē tiek izmantoti vienkāršoti aprēķina modeļi. Lai varētu precīzāk aprēķināt elementu, ir nepieciešami ļoti daudz izejas datu. Tas attiecas uz laika ietekmē radušos šļūdes un rukuma efektu betonā, stiegru iepriekšējā uzsprieguma mazināšanās efektu, kā arī betona elastības moduļa maiņu. Lai precīzi ievērtētu šīs laika gaitā radušās parādības, ir nepieciešams daudzi materiālu raksturlielumi katrā laika brīdī un aprēķins ir ļoti sarežģīts un garš. Praksē, rēķinot dažādas konstrukcijas, tiek izmantoti vienkāršoti aprēķini. Darbā izmantotās aprēķina metodes ir izstrādātas balstoties uz CEB-FIP kodu un ISIS Canada. FIB (International Federation for Structural Concrete) jeb CEB-FIP (Comite Euro Inernational du Beton et Federation International de la Precontraine) ir dibināta 1998.gadā apvienojoties divām organizācijām - Euro-International Concrete Committee (CEB - Comité Euro-International du Béton) un International Federation for Prestressing (FIP - Fédération Internationale de la Précontrainte). FIP ir dibināta 1952.gadā, bet CEB 1953.gadā. Organizācija FIB atrodas Šveicē Lausannē. FIB mērķi ir doti statūtos. Tie ir attīstīt starptautisko zinātnisko studiju līmeni un praktisko iespējamību, uzlabojot tehniskās, ekonomiskās, estētiskās un vidi aizsargājošs betona konstrukciju īpašības. Šie mērķi ir sasniedzami: stimulējot zinātnes attīstību; nodrošinot informācijas apmaiņa starp pētījumiem un praktisko pielietošanu; Nospied.lv izplatot iegūtos rezultātus ar dažādu publikāciju, ieteikumu dokumentu palīdzību, kā arī starptautiskos kongresos un simpozijos; Izstrādājot ieteikumus betona konstrukciju ražošanai un izgatavošanai; Informējot organizācijas dalībniekus par pēdējiem atklājumiem. ISIS (Intelligent Sensing for Innovative Structures) Canada Research Network ir dibināts 1995.gadā, lai piedāvātu būvinženieriem gudrākos veidus kā būvēt, remontēt un pārbaudīt izmantojot augstas stiprības, nerūsošu polimēršķiedru stiegrojumus (FRPs) un šķiedru optiskos sensorus (FOSs). Galvenā mītne ISIS Kanāda ir Manitobas universitātē. 17

12 Pamata aprēķina modelis CEB-FIP (Comite Euro-International du Beton et Federation International de la Precontrainte) tika pieņemts 1990 gadā un tas ir balstīts uz noteiktu sakarību starp momentu un izliekumu. Momenta izliekuma modelis ievērtē dažādus parametrus, kā stiegrojumu, plaisu veidošanos, šļūdi un rukumu, kas savukārt atļauj aprēķināt ilglaicīgās deformācijas att.. CEB-FIP Momentu izliekuma sakarība (Favre and Charif, 1994) Ψ =1/r (3.1) Nospied.l ( Ψ ) M 4.2.att sijas deformētā shēma r Ψ ts = 2r Ψ 1 r β, ja M a >M r,red, (3.2) M a kur Ψ ts - izliekuma samazināšanās; Ψ 1r - izliekums 1.stadijā M=M r (nesaplaisājis); Ψ 2r - izliekums 2.stadijā M=M r (pilnībā saplaisāji); M r plaisu veidošanās moments; M a - momenta vērtība sijā apskatāmajam šķēlumam; P M r =W 1 f ct, (3.3) A 1 kur P pieliktais koncentrētais spēks; 18

13

14 k cs 2 Ψ2 = ε cs (3.13) d Kopējais izliekums Ψ 1 un Ψ 2 tiek iegūts saskaitot atbilstošos izliekumus. Formulas 3.8, 3.9 izsaka izliekumu, kas rodas no īslaicīgas slodzes pielikšanas, bet kopējā izliekuma aprēķinā tiek ņemta vērā slodzes ilglaicīgā iedarbe attēlā. Kā koeficienti ietekmē vidējo izliekumu, varam redzēt arī grafikos, kas uzrādīti 4.3. att. Momentu-izliekumuma sakarība. a) slodze pielikta īslaicīgi (tīrā liece); Nospied. b) slodze pielikta ilglaicīgi. Elementa izliekumu visprecīzāk var noteikt ar vidējo izliekumu, kas ir mazāks kā izliekums pilnībā saplaisājušam šķēlumam ( Ψ 2 ), bet lielāks kā nesaplaisājušam šķēlumam ( Ψ 1 ). Formula, vidējā izliekuma noteikšanai, ir sekojoša: M r 2 ( Ψ2 Ψ1 ) 2 Ψm = Ψ β, ja M>M r,red (3.14) M Izlieci sijas viduspunktam var aprēķināt: δ = m Ψ x (3.15) 20

15

16 a) Nospied.lv b) 4.4. att. Sijas aprēķina shēma: a) vienmērīgi izkliedētas slodzes gadījumā; b) tīrās 1 2 lieces gadījumā = ( 1 ξ ) + ξ, (3.18) kur kur b b M rc b = 1 1β 2, (3.19) M a ξ β 1 = ks 1 c (3.20) 2 = ks2 c (3.21) β 1 - koeficients, kas ievērtē saistes kvalitāti starp betonu un stiegrām β 2 - koeficients, kas ievērtē slogošanas ilgumu, β 2 =0.8 īslaicīgo slodžu gadījumā; β 2 =0.5 ilglaicīgo slodžu gadījumā. k s1 un k s2 koeficienti, kas nosakāmi no grafikiem, kas dotas CEB-FIP [5] (skat. Pielikumu). f I r g M cr =, (3.22) yt kur I g inerces moments (bruto šķērsgriezuma laukumam), cm 4 y t attālums no neitrālās ass līdz stieptajai stiegrai (nesaplaisājušam šķērsgriezumam), cm M a momenta vērtība sijā apskatāmajam šķēlumam, kncm M cr plaisu veidošanās moments, kncm 22

17

18 Benmokrāna metode Vienmērīgi izkliedētas slodzes gadījumā (skat 4.4.att.a) 4 5qL δ = 384 E I, (3.27) c e kur q vienmērīgi izkliedēta slodze, kn/cm 2 E c betona elastības modulis, kn/cm 2 I e inerces moments, kas aprēķināts pēc formulas 3.29, cm 4 L sijas laidums, cm. Tīrās lieces gadījumā (skat.4.4. att.b): Pa δ = 24E I c e 2 2 ( 3L 4a ) Nospied.lv, (3.28) kur P koncentrēts spēks pielikts sijai attālumā a no sijas balsta, N a attālums starp koncentrēto spēku un sijas balstu, mm E c betona elastības modulis, MPa I e inerces moments, kas aprēķināts pēc formulas 3.29, cm 4 L sijas laidums, mm. Benmokrana metode I e aprēķināšanai ir sekojoša (ISIS, 2001) I e M = M cr a 3 M 3 cr β b I g + 1 I cr I g M, (3.29) a kur I g inerces moments (bruto šķērsgriezuma laukumam), cm 4 M a momenta vērtība sijā apskatāmajam šķēlumam, kncm M cr plaisu veidošanās moments, kncm I cr inerces moments pilnībā saplaisājušam šķērsgriezuma laukumam (neņemot vērā betonu stieptajā zonā), mm 4 E frp β b = , (3.30) Es kur E s metāla stiegru elastības modulis. E frp polimēršķiedru stiegrojuma elastības modulis 24

19

20 Šļūdes un rukuma ietekme uz izliecēm. Betona šļūde un rukums ir atkarīgi no apkārtējās vides mitruma, elementa izmēriem un betona sastāvdaļām. Betona šļūdi ietekmē arī slodzes pielikšanas laiks un tā ir atkarīga no slodzes darbības ilguma un lieluma. Šļūdes koeficients ϕ t, t ) ir saistīts ar E c, ko pieņem 1.05E cm. Ja nav nepieciešama ( 0 sevišķa precizitāte, šļūdes koeficienta vērtība var tikt pieņemta pēc grafikiem, kas norādīti 3.5. attēla. Šļūdes izraisītās deformācijas betonā ε ( cc, t 0 ) laikā t = pie nemainīgiem spiedes spriegumiem σ c, kas radušies laikā t 0, ir nosakāma: σ ε ) c cc (, t0 ) = ϕ(, t0 (3.33) Ec Ja spiedes spriegumi betonā vecumā t 0 pārsniedz vērtību 0.45f ck (t 0 ), tad ir jāņem vērā šļūdes nelinearitāte. Šādus augstus spriegumus betonā var sasniegt stiegru iepriekšējā uzsprieguma rezultātā. Šajā gadījumā nelineāro šļūdes koeficientu nosaka sekojoši: ϕ (, k ϕ 1.5( kσ 0.45) t 0 ) = (, t0 ) e, (3.34) kur ϕ k (, t0 ) - nelineārais šļūdes koeficients, kas aizvieto ϕ, t ) ; k = σ kur k - spriegumu izlieces attiecība σ σ c f cm ( t 0 c Nospied.lv ( 0, (3.35) ) σ - spiedes spriegumi betonā; f cm t ) - vidējā betona stiprība spiedē slogošanas brīdī. ( 0 26

21 N ϕ(, t ) 4.5. att. Betona šļūdes koeficienta 0 noteikšanas sistēma Vērtības, kas dotas 4.5.att. ir izmantojamas aprēķinā, elements strādā temperatūras amplitūdā -40 o C līdz C un vidējais apkārtējās vides mitrums ir starp RH=40% un RH=100%. Attēla ir izmantoti sekojoši simboli: 27

22 ϕ t, t ) - šļūdes koeficients; ( 0 t 0 betona vecums dienās slogošanas brīdī; h 0 =2A c /u, (3.36) kur A c - betona šķērsgriezuma laukums; u - perimetrs tai daļai, kas ir pakļauta žūšanai; S, N un R klases atbilstoši betonā izmantotām cementa klasēm. Kopējā betona rukšanas izliece sastāv no divām komponentēm: betona žūšanas rukšanas izlieces un betona iekšējo procesu rezultātā radušās rukuma izlieces. Betona žūšanas procesā radusies rukšana attīstās lēnām, kopš sākas ūdens migrēšana betonā, betona cietēšanas procesā. Betona iekšējo procesu rezultātā radusies rukuma izliece veidojas betona cietēšanas procesā: lielākoties tā izveidojas pirmajās dienās pēc betonēšanas. Betona iekšējo procesu rezultātā radies rukums ir lineāra funkcija atkarībā no betona stiprības. Kopējā betona rukšanas rezultātā radusies izliece sekojoši: cs cd ca Nospied.lv ε cs ir izsakāma ε = ε + ε, (3.37) kur 4.1.tabulas. ε cs - kopējā betona rukšanas rezultātā radusies izliece; ε - betona žūšanas rukšanas izliece; cd ε ca - betona iekšējo procesu rezultātā radusies rukuma izliece. Žūšanas rukuma izliece ε cd, ir izsakāma kā h cd, 0 k ε. ε cd, 0 vērtību var ņemt no 28

23

24 kur f ck [MPa]; ( 0.2 t β ( t) = 1 e ), (3.42) as kur t ir dots dienās Spriegumu izlieču attiecība nelineārā apgabalā. Spriegumu ( σ ) izlieču ( ε c ) attiecība parādīta 4.6. attēlā īslaicīgām līnijveida c slodzēm, to var aprakstīt ar sekojošu sakarību: σ c f cm kur Tabula 3.1) 2 kη η =, ja 0 < ε c < ε cu1, (3.43) 1+ ( k 2) η ε c η = ε c1 ε c1 - izliece pie maksimālajiem spriegumiem (sk.en :2004(e) ε c1 k=1.05e cm, (3.44) f cm kur E cm - betona elastības modulis 28 dienām; ε - nominālā maksimālā izliece cu1 Nospied.lv 4.6.att. Sprieguma izlieču sakarība 30

25

26

27

28

29 esošais aprēķins nav paredzēts ar polimēršķiedru stieņiem stiegrotam betonam, bet gan ar metālu stiegrotam betonam. Metālam ir daudz lielāks elastības modulis kā polimēršķiedru stieņiem, kā arī polimēršķiedru stieņos laika gaitā rodas šļūde, tāpēc rodas šī atšķirība. Līdzīgus rezultātus uzrāda bilineārā un vidējo inerces momentu aprēķina metodes, taču arī ar šīm aprēķina metodēm aprēķinātas izlieces ir mazākas kā eksperimentāli noteiktās. Starpība sasniedz pat līdz 51% pie mazām slodzēm un 30-40% pie lielākām slodzēm no eksperimentāli noteiktās izlieces. Ar Benmokrāna metodi aprēķinātās sijas izlieces ir vēl mazākas kā ar Bilineāro metodi un Vidējo inerces momentu metodi aprēķinātās. Atšķirība mazinās palielinoties sijai pieliktajai slodzei. Aprēķina metodes uzrāda mazākas izlieces, jo: siju izlieču aprēķinā netiek ņemta vērā šķērsspēka ietekme; koeficients, kas raksturo saķeri starp betonu un stiegrojumu ir pieņemts 1, taču iespējams, ka paraugā neveidojas tik laba saķere. N v 5.5. att. Aprēķinātās izlieces attiecība pret eksperimentālo ( apr / exp ) atkarība no plaisāšanas momenta attiecības pret pielikto momentu (M cr /M) 1.sijai 35

30 5.6. att. Aprēķinātās izlieces attiecība pret eksperimentālo ( apr / exp ) atkarība no plaisāšanas momenta attiecības pret pielikto momentu (M cr /M) 2.sijai N lv _ 5.7. att. Aprēķinātās izlieces attiecība pret eksperimentālo ( apr / exp ) atkarība no plaisāšanas momenta attiecības pret pielikto momentu (M cr /M) 3.sijai 36

31 attēlos uzrādītajos grafikos attēlots kā aprēķināto izlieču attiecība pret eksperimentālajām ( apr / exp ) mainās atkarībā no plaisāšanas momenta attiecības pret pielikto momentu (Mcr/M). Izmantotās aprēķina metodes darbojas apgabalā, kad pieliktais moments M ir lielāks kā plaisu veidošanās moments M cr, tātad attiecība 1. Ja M elementam pieliktais moments M ir mazāks kā plaisu veidošanās moments M cr, tad izlieces elementam, kas stiegrots ar polimēršķiedru stiegrojumu, jārēķina izmantojot sijas šķērsgriezuma bruto inerces momentu. Apskatot grafikus redzam, ka palielinoties pieliktajam spēkam (tātad palielinās pieliktais moments M, kā rezultātā samazinās vērtība M cr M ) attiecība starp teorētiski aprēķinātajām un eksperimentāli noteiktajām izliecēm M cr apr apr tuvojas vērtībai 1 ( 1, ja = 1, tad analītiski aprēķinātās un eksperimentāli exp noteiktās izlieces ir vienādas). Nospied.lv exp 37

32

33

34 Kā redzams 5.9. attēlā redzamajā grafikā, pieaugot polimēršķiedru stiegrojuma elastības modulim, sijas izlieces samazinās. Bilineārajai, vidējo inerces momentu un Benmokrāna izlieču aprēķina metodēm šī sakarība ir līdzīga visstraujāk izlieces mainās, kad stiegrojuma elastības modulis ir tuvs betona elastības modulim, taču polimēršķiedru elastības modulim palielinoties un tuvojoties metāla stiegrojuma elastības modulim, izlieces samazinās, bet jau daudz mazākā mērā. Stiegrojuma elastības modulim mainoties robežās no 2600 kn/cm 2 līdz 7500 kn/cm 2 izlieces samazinās gandrīz 4 reizes vairāk kā elastības moduļiem mainoties no 7500 kn/cm 2 līdz kn/cm 2. Izlieču aprēķinam pēc Eirokoda ir līdzīga tendence sijas izlieci ļoti ietekmē šķiedru elastības moduļa izmaiņa apgabalā, kad betona elastības modulis ir līdzīgs šķiedru elastības modulim, bet pārsniedzot vērtību E frp =12500kN/cm 2 izliece praktiski vairs nav atkarīga no stiegrojuma elastības moduļa. Nospied.lv 40

35 Siju izliece atkarībā no stiegrojuma procenta. Aprēķinā tiek apskatīta sija, kam pielikta nemainīga slodze. Sijas šķērsgriezuma izmēri arī ir nemainīgi. Izmantota aprēķina shēma, kad sija slogota ar vienmērīgi izkliedētu slodzi (Sk att.). Mazākais sijas stiegrojuma procents pieņemts tāds, lai spiedes spriegumu betonā nepārsniegtu pieļaujamos. Sijas un stiegrojuma raksturlielumi doti 5.4. tabulā. Sijas raksturlielumi 5.4. tabula Stiegru veids L,m h, mm b, mm d, mm q, kn/m f cc, kn/cm 2 E c, kn/cm 2 E frp, kn/cm 2 f frp, kn/cm 2 I g, cm 4 n Stiklašķiedras E XAS CARBON E Kevlar E Nospied.lv 41

36 No a) b) att. a)sijas izlieces atkarībā no stiegrojuma daudzuma sijā; b)spiedes spriegumi betonā atkarībā no stiegrojuma daudzuma sijā, ja sija stiegrota ar stiklašķiedras stiegrām 42

37 N _ a) b) att. a)sijas izlieces atkarībā no stiegrojuma daudzuma sijā; b)spiedes spriegumi betonā atkarībā no stiegrojuma daudzuma sijā, ja sija stiegrota ar XAS CARBON stiegrām 43

38 N a) b) att. a)sijas izlieces atkarībā no stiegrojuma daudzuma sijā; b)spiedes spriegumi betonā atkarībā no stiegrojuma daudzuma sijā, ja sija stiegrota ar Kevlar49 stiegrām 44

39 attēlos redzamajos grafikos, parādīts kā mainās sijas izliece, ja tiek mainīts stiegrojuma procents (stiegrojuma šķērsgriezuma laukuma attiecība pret sijas kopējo šķērsgriezuma laukumu A frp /bd). Pie nemainīga sijas slogojuma, palielinot stiegrojuma daudzumu sijā, izlieces sijas vidusdaļā, kā arī spiedes spriegumi betonā samazinās. Šie parametri būtiski mainās, ja stiegrojuma daudzums tiek mainīt robežās līdz 2%. Sijas maksimālās izlieces, palielinot stiegrojuma daudzumu virs 2%, samazinās par ļoti niecīgu vērtību. Sijas stiegrojumam pārsniedzot 2%, spiedes spriegumi betonā gan turpina samazināties, taču jau 2-4 reizes lēnāk attēlā redzams, ka, palielinot stiegrojuma daudzumu no 2%-3%, sijā, kas stiegrota ar stiklašķiedras stiegrojumu, izlieces sijas vidusdaļā un spiedes spriegumi betonā mainās daudz straujāk kā ar XAS Carbon stiegrotajā sijā (5.12.att.). Apskatot visus attēlos redzamos grafikus un salīdzinot izmantoto stiegrojumu elastības moduļu vērtības, var secināt, ka optimālo stiegrojuma daudzums sijā ļoti ietekmē stiegrojuma elastības modulis. Ja stiegrojumam ir zemāks elastības modulis, ir izdevīgi, ja stiegrojuma procents ir lielāks kā tādai pašai sijai, kuras stiegrojuma elastības modulis ir lielāks. Nospied.lv 45

40 SECINĀJUMI Apskatīts nemetāliski stiegrotas betona siju aprēķins. Sijas stiegrotas ar polimēršķiedru stiegrojumu. Stiegrojums ievietots tikai stieptajā zonā. Apskatītas trīs aprēķina metodes, kas balstītas uz CEB-FIP izstrādāto momenta izliekuma metodi un ir paredzētas ar polimēršķiedrām stiegrotu betona siju deformāciju aprēķiniem. Izlieces aprēķinātas ar bilineāro, vidējo inerces momentu un Benmokrāna metodēm un salīdzinātas pēc Eirokoda EN :2004 noteiktajiem un eksperimentāli iegūtajiem rezultātiem. Eksperimentālie dati ņemti no citu autoru veiktajiem eksperimentiem. Salīdzinot teorētisko aprēķinu rezultātus ar eksperimentālajiem datiem, var precīzāk izanalizēt teorētisko aprēķinu precizitāti un salīdzināt savstarpēji, kā strādā dažādas teorētiskās aprēķina metodes. Rezultātā ir iegūtas līknes, kas norāda: bilineārā un vidējo inerces momentu aprēķina metodes uzrāda savstarpēji līdzīgus rezultātus, taču ar šīm aprēķina metodēm aprēķinātas izlieces ir mazākas kā eksperimentāli noteiktās. Starpība sasniedz 60% pie mazām slodzēm un 30-40% pie lielākām slodzēm no eksperimentāli noteiktās izlieces; ar Benmokrāna metodi aprēķinātās sijas izlieces ir vēl mazākas kā ar bilineāro un vidējo inerces momentu metodi aprēķinātās. Atšķirība mazinās palielinoties sijai pieliktajai slodzei. Pie mazākām slodzēm atšķirība ir 75%-85%, slodzes palielinot atšķirība sastāda 30%-45% no eksperimentāli noteiktās vērtības; Nospied.lv sijas izlieces, rēķinot pēc Eirokoda, ir mazākas par eksperimentāli noteiktajām. Starpība sastāda pat līdz 73% no eksperimentāli noteikto izlieču vērtības. Šāds rezultāts rodas, jo Eirokodā esošais aprēķins nav paredzēts ar polimēršķiedru stieņiem stiegrotam betonam, bet gan ar tēraudu stiegrotam betonam.; atbilstoši teorētiskajām pamatsakarībām, pieaugot polimēršķiedru stiegrojuma elastības modulim, sijas izlieces samazinās. Bilineārajai, vidējo inerces momentu un Benmokrāna izlieču aprēķina metodēm šī sakarība ir līdzīga visstraujāk izlieces mainās, kad stiegrojuma elastības modulis ir tuvs betona elastības modulim, taču polimēršķiedru elastības modulim palielinoties un tuvojoties metāla stiegrojuma elastības modulim, izlieces samazinās, bet jau daudz mazākā mērā. Stiegrojuma elastības modulim mainoties robežās no

41 kn/cm 2 līdz 7500 kn/cm 2 izlieces samazinās gandrīz četras reizes vairāk kā elastības moduļiem mainoties no 7500 kn/cm 2 līdz kn/cm 2. Izlieču aprēķinam pēc Eirokoda ir līdzīga tendence sijas izlieci ļoti ietekmē šķiedru elastības moduļa izmaiņa apgabalā, kad betona elastības modulis ir līdzīgs šķiedru elastības modulim, bet pārsniedzot vērtību E frp =12500kN/cm 2, izliece vairs nav atkarīga no stiegrojuma elastības moduļa; palielinot stiegrojuma daudzumu sijā līdz 2-2.5% (stiegrojumam ar lielāku elastības moduli 2%, bet ar mazāku 2.5%), būtiski mainās sijas izliece, kā arī spiedes spriegumi betonā. Ja stiegrojuma daudzumu sijā palielina vairāk kā par 2.5%, ne sijas izlieces ne spiedes spriegumi betonā būtiski nemainās. Visprecīzāk sijas izlieces nosaka bilineārā un vidējo inerces momentu metodes. Kā viens no vajadzīgajiem izejas datiem šīm aprēķina metodēm ir koeficients, kas nosaka betona saķeri ar stiegrojumu, un, aprēķinos, saskaņā ar rekomendācijām pieņemts vienāds ar 1,0. Pašlaik nav pietiekami izpētīts, kāda koeficienta vērtība ir jāpieņem aprēķinos. Nospied.lv 47

42 II INŽENIERPROJEKTS Nospied.lv 48

43 IEVADS. Inženierprojektā tiek izstrādāta konstruktīvā daļa stiegrota betona rezervuāram. Rezervuārs atrodas ūdens attīrīšanu iekārtu kompleksā, kas atrodas Rīgas pilsētas teritorijā pie Akmeņu ielas. Notekūdeņu attīrīšanas ietaises ir kompleksa inženierbūve, kuras sastāvā nosacīti pēc funkcionālās nozīmes ietilpst sekojošas ēkas un inženierbūves: sietu un smilšķērāju ēka; plūsmas mērītāja kamera; BIO-P baseins; aerotenki (2 gab.); nostādināšanas baseins; dūņu recirkulācijas stacija; notekūdeņu sūkņu stacija; tehnoloģisko iekārtu ēka; sadales kamera; administratīvā ēka; inženiertīkli u.c. Atbilstoši funkcionālai nozīmei un tehnoloģiskā cikla prasībām attīrīšanas ietaises ēku un inženierbūvju telpiskais risinājums pieņemts sekojošais: vienstāvu ēkas (administratīvā un tehnoloģisko iekārtu ēka); vienstāvu ēka ar pazemes daļu (smilšķērāju ēka); iedziļinātas zemē inženierbūves (baseini, sūkņu stacijas, sadales kamera). Nospied.lv Izstrādāta konstruktīvā daļa rezervuāram - aerotenks (06) - pilnā apjomā; 49

44 1. LAUKUMA INŽENIERĢEOLOĢISKO UN HIDROĢEOLOĢISKO APSTĀKĻU ĪSS RAKSTUROJUMS. Paredzētajā inženierbūves atrašanās vietā apmēram 12m dziļumā no zemes virsmas ir vājas gruntis dūņas (kā mālainas tā smilšainas) un kūdra, kuras nespēj uzņemt slodzes. Tāpēc rezervuāram tiek veidoti pāļu pamati, kas tiek balstīti zemāk esošajā mālsmilts slānī. Rezervuāra atrašanās vietā ir augsts gruntsūdens līmenis m no zemes virsmas. Gruntsūdens augstais līmenis jāņem vērā rezervuāra dibena plātnes aprēķinos, pāļu aprēķinos (pāļi var strādāt uz izraušanu), kā arī apgrūtina būvdarbu veikšanu. Nospied.lv 50

45 2. INŽENIEREKONOMISKAIS VARIANTU SALĪDZINĀJUMS Tiek aprēķināts stiegrota betona attīrīšanas ierīču rezervuārs. Rezervuāra sieniņu augstums ir 6000mm, sieniņu biezums konstruktīvi tiek pieņemts 200mm (skat.2.1.att.). Tiek izmantots 25/30 klases betons. Rezervuārs tiek balstīts uz pāļu pamatiem. Lai noteiktu rezervuāra dibena plātnes biezumu, pārkares un pāļu daudzumu, kā arī pāļu garumu, tiek veikts inženierekonomiskais variantu salīdzinājums. Aprēķins tiek veikts ar aprēķina programmu Lira 9.2. Nospied att. Rezervuāra ģeometriskā shēma Vislielākās slodzes uz pāļu pamatiem ir, ja rezervuārs piepildīts un apbērts (maksimālās spiedes piepūles); rezervuārs piepildīts, apbērts un ir augsts gruntsūdens līmenis (maksimālās stiepes piepūles). 51

46 Slodzes, kas darbojas uz rezervuāru: Nospied.lv 2.2.att. Rezervuāra slogošanas shēma Uz rezervuāru darbojas četras slodzes (skat.2.2.att.): 1. Pašsvars 2.5 t/m 3 ; 2. Rezervuāra pildījums ūdens g ūd = 1 t/m 3 ; izkliedēta slodze, kas darbojas uz rezervuāra sieniņām h=0 q=0 t/m 2, h=6m q max =6 t/m 2 ; vienmērīgi izkliedēta slodze uz rezervuāra apakšējo plātni q=6 t/m 2 ; 3. Grunts spiediens g grunts = 1,9 t/m 3, iekšējās berzes leņķis f=30 o ; Slodze, kas darbojas uz rezervuāra sieniņām q max = h tg 2 (45 / 2), kur g gr 1 ϕ g gr grunts tilpumsvars h 1 =rezervuāra iedziļinātās daļas augstums ϕ - grunts iekšējās berzes leņķis 2 q max = 1,9 5,0 tg (45 30 / 2) =3,17 t/m 2 Slodze, kas darbojas uz rezervuāra dibena pārkari Tiek aprēķināta slodze, kas darbojas uz pārkares kvadrātmetru. 52

47 q = h 1, kur g gr h attālums no zemes virsmas līdz pārkarei g gr grunts tilpumsvars q = 5.0 1,9 = 9,5 t/m Gruntsūdens spiediens uz rezervuāra dibena plātnes g grūd = 1,0 t/m 3. gruntsūdens spiediens uz rezervuāra dibena plātni q max =4.8 t/m 2. Maksimālais gruntsūdens līmenis =1,700 BAS Slodžu kombinācijas Lielākās spiedes piepūles uz pāļiem darbojas tad, ja rezervuārs ir piepildīts un apbērts ar grunti. Vislielākās piepūles pāļos uz izraušanu darbojas, ja rezervuārs ir tukšs, apbērts ar grunti un ir augsts gruntsūdens līmenis. Būvniecības laikā, kad rezervuārs ir tukšs un gruntsūdens līmenis var būt augsts, ir paredzēts atsūknēt gruntsūdeni. 1. Gadījums - rezervuārs piepildīts un apbērts; Slodzes: 1. pašsvars g rez = 2,5 t/m 3, slodzes drošuma koeficients γ=1,1 q cal =2,75 t/m 3 ; 2. rezervuāra pildījums ūdens, drošuma koeficients γ=1.0; uz rezervuāra sieniņām q cal.max =6 t/m 2 ; uz rezervuāra apakšējo plātni q cal =6 t/m 2 ; 3. grunts spiediens, drošuma koeficients γ=1,15; uz rezervuāra sieniņām q cal.max =3,65 t/m 2 uz pārkari q cal.max =10,93 t/m 2 Nospied.lv 2. Gadījums - rezervuārs tukšs, apbērts un ir augsts gruntsūdens līmenis; Slodzes: 1. pašsvars g rez = 2,5 t/m 3, slodzes drošuma koeficients γ=0,9 q cal =2,25 t/m 3 ; 2. grunts spiediens, drošuma koeficients γ=0,9; uz rezervuāra sieniņām q cal.max =2,85 t/m 2 uz pārkari q cal.max =8,55 t/m 2 3. gruntsūdens spiediens, drošuma koeficients γ=1.0; 53

48 uz rezervuāra dibena plātnes q cal.max =4.8 t/m 2 ; Variantu izvēle un piepūļu noteikšana pāļos Kā iespējamie rezervuāra konstruktīvie risinājumi tiek apskatīti dažādi pāļu izvietojuma varianti, kā rezultātā mainās nepieciešamais rezervuāra dibena plātnes biezums un režģogs. Tiek salīdzināts arī ir (skat.2.3.a att.) vai nav (skat.2.3. b att.) nepieciešama pārkare dibena plātnei, kas palīdz pret rezervuāra uzpeldēšanu augsta gruntsūdens ietekmē. Atkarībā no stiegrota betona apjomiem un pāļu tekošajiem metriem tiek veikts inženierekonomiskais salīdzinājums. Nos a) 2.3. att. Rezervuāra aprēķina shēma a) ar dibena plātnes pārkari; b) bez dibena plātnes pārkares b) 54

49 No I pāļu izvietojuma variants Rezervuāra dibena plātne tiek pieņemta 400 mm bieza, lai nebūtu jābetonē režģogi, kas ievērojami sarežģī būvniecības procesu. Rezervuāru sieniņas 200mm bieza. Pāļu izvietojuma plāns parādīts 2.4. attēlā att. Pāļu izvietojuma plāns 55

50

51

52

53

54 II pāļu izvietojuma variants 2.7. att. Pāļu izvietojuma plāns Rezervuāra dibena plātne tiek pieņemta 300 mm bieza, režģogu augstums 500mm. Pāļu izvietojuma plāns parādīts 2.4. attēlā. Nospied.l 60

55

56

57

58

59 2.10. att. Statiskās zondēšanas rezultāti 65

60 F u viena pāļa nestspēja R s ar zondēšanu noteiktā grunts robežpretestība pāļa apakšgalā (kpa); f ar zondēšanu noteiktā grunts vidējā robežpretestība uz pāļa sānu virsmas (kpa); A berzes pāļa šķērsgriezuma laukums vai skrūves lāpstiņas laukuma projekcija pa ārējo diametru (m 2 ); h pāļa iedziļināšanas dziļums, skaitot no grunts virsmas pāļa iedziļināšanas vietā (m); u pāļa šķērsgriezuma ārējais perimetrs (m). R β s = 1 q s, kur q s zondes uzgaļa vidējā grunts pretestība (kpa), ko berzes pālim pieņem iecirknī vienu pāļa diametru d virs un četrus pāļa diametrus zem projektējamā pāļa apakšgala; β 1 pārejas koeficients, kuru atkarībā no zondes uzgaļa vidējās grunts pretestības q s pieņem atbilstoši LBN 214_ pielikuma 1.tabulai. f = β f i h si h i, kur β i pārejas koeficients, kuru pieņem atbilstoši LBN 214_ pielikuma 2.tabulai; f si i-tā grunts slāņa vidējā pretestība uz zondes sānu virsmas (kpa); h i i-tā grunts slāņa biezums (m); h projektētais pāļa iedziļināšanas dziļums no grunts virsmas pāļa tuvumā (m). Dažādu garuma pāļu nestspēju skatīt 2.1.tabulā. Nospied.lv 2.1. tabula Dažāda garuma pāļu nestspēja Pāļa garums (m) q c,mpa β 1 f i, kpa β i pāļa rādiuss (m) 0.25 Pāļa nestspēja Uz 0.00 virsmas spiedi, Uz berzi, Pavisam T t kopā

61 Nospied.lv 67

62 2.1.4 Ekonomiskais salīdzinājums Variants Nr.1. Rezervuāra shēmu skatīt attēlā att. Rezervuārs. 1. variants Pāļu aprēķins Ir atšķirīgas piepūles uz pāļiem, kas izvietoti pa ārējo kontūru un vidējiem pāļiem. Tāpēc pāļiem tiek pieņemti atšķirīgi garumi. Pāļi pa perimetru 24 gab.: nepieciešamā nestspēja uz spiedi 48.8 t, nepieciešamā nestspēja uz izraušanu pāļiem nav jāstrādā uz izraušanu. Nepieciešamais pāļu garums 6,0 m. Vidējie pāļi 37 gab.: nepieciešamā nestspēja uz spiedi 49.3t, nepieciešamā nestspēja uz izraušanu 26.8 t. Nepieciešamais pāļu garums 9,0 m. Nepieciešamais pāļu kopgarums: 24x6,0+37x9,0=477 m Nepieciešamais stiegrotā betona apjoms rezervuāra dibena plātnes izbūvei: 130,75 m 3. Nospi 68

63 Variants Nr.2. Rezervuāra shēmu skatīt attēlā. 1. Nospi att. Rezervuārs. 2. variants Pāļu aprēķins Ir atšķirīgas piepūles uz pāļiem, kas izvietoti pa ārējo kontūru un vidējiem pāļiem. Tāpēc pāļiem tiek pieņemti atšķirīgi garumi. Pāļi pa perimetru 24 gab.: nepieciešamā nestspēja uz spiedi 30 t, nepieciešamā nestspēja uz izraušanu 6.9 t. Nepieciešamais pāļu garums 7,5 m. Vidējie pāļi 37 gab.: nepieciešamā nestspēja uz spiedi 49.5t, nepieciešamā nestspēja uz izraušanu 26,7 t. Nepieciešamais pāļu garums 9,0 m. Nepieciešamais pāļu kopgarums: 24x7,5+37x9,0=513 m Nepieciešamais stiegrotā betona apjoms rezervuāra dibena plātnes izbūvei: m 3. 69

64 Variants Nr.3. Rezervuāra shēmu skatīt attēlā. 2. Nosp att. Rezervuārs. 3. variants Pāļu aprēķins Ir atšķirīgas piepūles uz pāļiem, kas izvietoti pa ārējo kontūru un vidējiem pāļiem. Tāpēc pāļiem tiek pieņemti atšķirīgi garumi. Pāļi pa perimetru 24 gab.: nepieciešamā nestspēja uz spiedi 61.8 t, nepieciešamā nestspēja uz izraušanu - pāļiem nav jāstrādā uz izraušanu. Nepieciešamais pāļu garums 6,5 m. Vidējie pāļi 20 gab.: nepieciešamā nestspēja uz spiedi 61.6 t, nepieciešamā nestspēja uz izraušanu 35.8 t. Nepieciešamais pāļu garums 9,5 m. Nepieciešamais pāļu kopgarums: 24x6,5+20x9,5=346 m Nepieciešamais stiegrotā betona apjoms rezervuāra dibena plātnes izbūvei: m 3. 70

65 Variants Nr.4. Rezervuāra shēmu skatīt attēlā. Nosp att. Rezervuārs. 4. variants Pāļu aprēķins Ir atšķirīgas piepūles uz pāļiem, kas izvietoti pa ārējo kontūru un vidējiem pāļiem. Tāpēc pāļiem tiek pieņemti atšķirīgi garumi. Pāļi pa perimetru 24 gab.: nepieciešamā nestspēja uz spiedi 43.5 t, nepieciešamā nestspēja uz izraušanu 12,2 t. Nepieciešamais pāļu garums 8,0 m. Vidējie pāļi 20 gab.: nepieciešamā nestspēja uz spiedi 61.6 t, nepieciešamā nestspēja uz izraušanu 35.9 t. Nepieciešamais pāļu garums 9,5 m. Nepieciešamais pāļu kopgarums: 24x8,0+20x9,5=382 m Nepieciešamais stiegrotā betona apjoms rezervuāra dibena plātnes izbūvei: m 3. 71

66 Variantu ekonomiskais salīdzinājums 2.2. tabula Pāļi Betons Rezervuāra Variants m Cena, Ls/m Kopā, Ls m 3 Cena, Ls/ m3 Kopā, Ls dibena plātnes un pāļu cena, Ls Ekonomiski visizdevīgākais ir variants Nr.3 (skat tabulu). Tas tiek pieņemts kā rezervuāra konstruktīvais risinājums. Nospied.lv 72

67 3. REZERVUĀRA APRĒĶINS Rezervuāra sieniņas aprēķins 1. slodžu variants rezervuārs piepildīts ar ūdeni un nav aizbērts. Sieniņas aprēķina shēmu parādīta 3.1. attēlā. Piepūles sieniņā nosaka izmantojot aprēķina programmu Lira att. Sieniņas aprēķina shēma Nospie 73

68

69 3.2. att. Piepūļu epīras sieniņā, a) My epīras vizualizācija [tm/m], b)nx epīras vizualizācija [t/m 2 ], c) aprēķinā izmantojamās piepūļu epīras 2. slodžu variants rezervuārs apbērts ar grunti un ir iztukšots. Sieniņas aprēķina shēmu parādīta 3.3. attēlā. Nospied.lv c) 3.3. att Aprēķina shēma 75

70

71 c) 3.4. att. Piepūļu epīras sieniņā, a) My epīras vizualizācija [tm/m], b)nx epīras vizualizācija [t/m 2 ], c) aprēķinā izmantojamās piepūļu epīras Stiprības aprēķins uz loka stiepes-spiedes piepūlēm Nospied.lv 3.5. att Aprēķina šķērsgriezuma laukums platu joslu) maksimālās stiepes piepūles ( 3.3.b un c att.) 185,7 t = 1857 kn (uz metru 77

72 N A frp f γ frp s, kur N asspēks N=1857 kn; γ s - stiegrojuma drošuma koeficients, atkarīgs no slogošanas ilglaicīguma; pie ilglaicīgām slodzēm γ s =1.15 [13] A frp Stiegrojuma šķērsgriezuma laukums (skat.3.5.att.); f frp Stiegrojuma stiepes stiprība; f frp =139,5 kn/cm 2 ; A N γ A cm 2 ; s frp, frp = 15, 3 f frp 139,5 Pieņemu, ka vienas stiegras (stiegrojuma vijuma) šķērsgriezuma laukums ir A=0.785 cm 2 (d=10mm). Nepieciešamais stiegru skaits n frp uz 1m joslu: n frp >=A frp /A=15.3/0.785= stiegras Nepieciešamais sieniņu horizontālais stiegrojums 2xd10 E-glass, solis s=100mm. Maksimālās spiedes piepūles, ko uzņem betons (3.4. b un c att) 102,8 t =1028 kn (uz viena metra platu joslu) N A c f α γ ck c cc, kur N asspēks N=1028 kn γ c - drošuma koeficients betonam, atkarīgs no slogošanas ilglaicīguma; pie ilglaicīgām slodzēm γ c =1.5 [13] A c Betona šķērsgriezuma laukums (skat.3.5.att.) f ck betona spiedes stiprība (cilindriskā); f ck =2,5 kn/cm 2 [13] Nospied.lv α cc - drošuma koeficients betonam, α cc =1.0 [13] A N γ A cm 2 ; c c ; c = 616, 8 fck α cc 2.5 Konstruktīvi tika pieņemts, ka sieniņas biezums b=200mm, tātad betona šķērsgriezuma laukums A c =20x100=2000 cm 2, kas ir lielāks par nepieciešamo. 78

73

74 Afrp, t = 0.4 cm Pēc konstruktīvajām prasībām stiegrojuma solis nedrīkst pārsniegt 400mm. Nepieciešamais stiegras laukums A frp =0.4*0.4=0.016cm 2. Stiegrojumu pieņemu konstruktīvi d6 E-glass, solis s=400mm, stiegras šķērsgriezuma laukums 0.282cm 2 A frp =0.282/0.4=0.705cm 2. Betona spriegumu bloka augstuma aprēķins f frp As γ c s =, kur 0. 8 f b γ ck s s betona sprieguma bloka augstums s = = 0.64cm Pārbaude uz spiedes spriegumiem betonā 0.8 f M γ c ck b d ( d s / 2) ( / 2) 737 kncm<1468 kncm Nosacījums izpildās Pārbaude uz stiepes spriegumiem stiegrās f M γ frp s A s ( d s / 2) ( / 2) Nospied.lv 737 kncm<1468 kncm Nosacījums izpildās Sieniņu vertikālais stiegrojums tiek pieņemts konstruktīvi d6 E-glass, solis s=400mm, stiegras šķērsgriezuma laukums 0.282cm 2. Rezervuāra sieniņas tiek stiegrotas ar diviem stiegrojuma sietiem, kuru vertikālais stiegrojums ir d10 E-glass, solis s=100 mm, horizontālais stiegrojums ir d6 E-glass, solis s=400 mm 80

75

76

77

78

79

80

81

82 σ c - spriegumi betonā M σ c = ; σ c = =0.25 kn/cm 2 ; x 1.75 bd d σ frp - stiepes spriegumi stiegrojumā d x σ frp = σ c α e, σ frp = =5.0 kn/cm 2 ; d 1.75 A c,eff efektīvais stiepes laukums (Effective tension area) 2.5( h d) = 28.75cm h x. = b min = 9.42cm, A c,eff =942cm 3 h = 15cm 2 A c eff A frp 4.36 ρ p, eff =, ρ p, eff = = A 942 c, eff s r,max lielākais plaisu attālums (Max crack spaceing) s r, e max k1 k2 φ = 3.4 c +, kur ρ p, eff k 1 koeficients, kas ievērtē saisti starp betonu un stiegrojumu, k 1 =0.8; k 2 koeficients, kas ievērtē deformāciju raksturu, k 2 =0.5 (liecei), s r, e max = =47.0 cm; W k plaisas lielums W 0.3 [13, 7.1.tab., betona ārējās iedarbes klase XC2] Nospied.lv W k = ( ε ε ), kur k s r, e max sm cm ε sm - vidējā stiegrojuma deformācija (strain), kas rodas nozīmīgu slodžu iedarbībā, ievērojot tādus efektus, kā stiepes stingumu (effects of tension stiffening) u.c.; ε - vidējā deformācija (strain) betonā starp plaisām cm frp ( 1+ α ρ ) f ctm σ frp 0.4 e p, eff ρ p, eff σ frp ε sm ε cm = 0. 6, E E frp 88

83 ε sm ε cm = ( ) = < = ε sm ε cm = W k = =0.29 mm<0.3 mm Nosacījums izpildās Nospied.lv 89

84 Režģoga aprēķins Stiprības aprēķins Normālspriegumu aprēķins Nos att. M piepūļu epīra režģogā1.slogojuma variantam Iekšējā režģoga aprēķins att. Režģoga momentu My epīra [tm] 1.slogojuma variantam[tm] att. Režģoga momentu My epīra [tm] 2.slogojuma variantam 90

85

86 52 knm<98.8 knm Nosacījums izpildās Apakšējā stiegrojuma aprēķins Apakšējais režģoga stiegrojums tiek pieņemts tāds pats kā augšējais, jo augšējie un apakšējie lieces momenti ržģogā ir līdzīgi. Momentu epīru skatīt un 3.14.attēlā. Ārējā režģoga aprēķins att. Režģoga momentu My epīra [tm] 1.slogojuma variantam att. Režģoga lieces momentu My epīra [ tm] 1.slogojuma variantam Tā kā ārējā un iekšējā režģoga lieces momenti ir līdzīgi, tad stiegrojums tiek pieņemts vienāds abiem režģogiem. Momentu epīru skatīt un 3.17.attēlā. Nospied v Tangenciālo spriegumu aprēķins att Q epīra režģoga posmam, kur vislielākās šķērsspēku piepūles [t] V Ed aprēķina šķērsspēka vērtība, V Ed =222 kn (skat.3.18.att.); 92

87

88 Jumta aprēķins Slodzes uz jumtu 1. Sijas pašsvars kg/m (pieņemts sijas šķērsgriezums dubult-t IPE 200), segums metinātas metāla loksnes t=5mm 40 kg/m 2. Slodzes drošuma koeficients γ=1,1; 2. Sniega slodzes raksturīgā vērtība s k =129kg m/m 2, sniega slodze s= µ i Ce Ct sk, kur s sniega slodze µ = µ = sniega slodzes formas koeficients, 1 i Ce iedarbes koeficients, Ce=1.0; Ct termiskais koeficients C t =1.0; s= =103.2 kg/m2, Slodzes drošuma koeficients γ=1,5; 3. Apkalpes slodze q a =40 kg/m 2, Slodzes drošuma koeficients γ=1,5. N pied.lv µ i att. Jumta nesošo siju aprēķina shēma Maksimālais siju solis s=2010,mm Jumta nesošās sijas pieņemtas Dubult-T profila IPE 200, tērauda klase C245, savilci apaļdzelzs

89

90

91 σ = N A R y γ c N=6.868 t=68.68 kn (skat.3.22.att.) 2 2 A= π r = π 1.0 = 3.14cm 6868 σ = =21,86kN/cm 2 24,50 kn/cm Nosacījums izpildās 2 Nospied.lv 97

92 4. BŪVDARBU TEHNOLOĢIJAS Darba organizācijas apraksts Ēkas būvniecība tiek uzsākta gada 7.maijā un pabeigta 67 darba dienās (7.augustā). Darbs tiek organizēts pēc plūsmas un secības darbu veikšanas metodes, pie ēkas pamatā strādā 7 strādnieki, ēka ir viena sastāvdaļa no liela objekta, tāpēc, brīžos, kad nepieciešams papildus darbaspēks, darbinieki, kas pamatā strādā pie citas būves, šajā pašā objektā pieslēdzas rezervuāra būvniecībai un otrādi. Strādnieki strādā vienā maiņā, vienas maiņas garums astoņas stundas. Nedēļā tiek strādātas piecas dienas. Darbus objektā uzrauga un kontrolē sertificēts darba vadītājs, no kura darba dienas sākumā celtnieki saņem darba uzdevumu. Darba drošība Izpildot būvdarbus, jāievēro būvniecības normās un noteikumos paredzētos drošības pasākumus. Pirms būvdarbu uzsākšanas ir jādod strādniekiem vispārējā darba drošības instruktāža, par kuru tie apliecina ar parakstu darba drošības žurnālā. Nospied.lv 98

93 Būvdarbu tehnoloģiskais apraksts: Ģeodēziskā uzmērīšana. Būvasu nospraušanas dokumentācija Projektētajai ēkai galvenās ir centrālās asis, kuras raksturo rezervuāra atrašanās novietojumu. Pie nospraušanas darbu sākšanas ir nepieciešami sekojoši dokumenti: a) apstiprināts tehniskais projekts; b) ģeodēziskās nospraušanas shēma ar precizitātes prasībām un būves piesaistēm pie ģeodēziskā tīkla vai stingriem situācijas punktiem; c) būvbedres un pamatu rasējumi; d) sarkanās līnijas nospraušanas shēma un akti. Asu nospraušana Būvasu nostiprinājuma ģeodēzisko tīklu izveido tieši savietojot ar projektēto būvasu sistēmu. Ģeodēziskā tīkla punktus nostiprina ārpus būvdarbu aktīvās zonas. Punktus nostiprina ar betonā iestrādātiem stiegrojuma stieņiem. Tiem jāsaglabājas līdz būvdarbu beigām. Būvniecības laikā tos izmanto būvasu pārnešanai montāžas zonās; būvkonstrukciju uzstādīšanai projekta stāvoklī; montāžas darbu ģeodēziskai kontrolei. Nospied.lv Nospraušanas secība sākas ar būvasu nostiprinājuma zīmju atzīmēšanu. Pēc tam seko ass nostiprinājuma punktu atzīmēšana; būvasu nostiprinājuma punktu ģeodēziskā uzmērīšana; būvasu nostiprinājuma punktu koordinātu noteikšana. Nospraušanu veic ar II klases precizitāti; leņķu mērīšanas kļūda +/-15 ; attālumu mērīšanas relatīvā kļūda 1:5000 1:6000; koordinātu noteikšanas kļūda +/-5 7 mm. Augstuma punktu nospraušana Darba reperus būvlaukumā ierīko ar II klases nivelēšanas precizitāti:

94 paaugstinājuma mērīšanas precizitāte +/-2 3 mm; 1 km nivelēšanas kļūda +/- 10 mm; max vizūras garums 120 m Darba reperiem jābūt stabiliem. To augstumu kontrolē ar atkārtotiem mērījumiem no valsts ģeodēziskā augstuma tīkla reperiem. Sagatavošanas darbi Sagatavošanas darbu secība: a) ar šķembām nostiprina pievadceļus objektam; b) pagaidu ūdensapgādes ierīkošana no tuvējas dziļurbuma akas; c) pieslēdzas elektroapgādes tīklam un uzstāda elektrosadales skapjus; d) ierīko strādnieku uzturēšanās vagoniņus ģērbtuves, dušas telpas un atpūtas telpu; e) ierīko sausās tualetes; f) uzstāda metāla konteinera inventāram; g) gruntsūdens novadīšana: paredzētā būvlaukuma teritorijā ir augsts gruntsūdens līmenis m no zemes virsmas līmeņa (+1,700 BAS), kas apgrūtina būvdarbus. Tāpēc ir paredzēts pazemināt gruntsūdens līmeni ar adatfiltru iekārtām. Nospied.lv Mehanizācijas iekārtas un būvmašīnas: - Kravas automobilis, pašizgāzējs MAZ 5549 kravas kastes ietilpība V k = 8 m 3 ; pārvietošanās ātrums v k = 55 km/h; - KATO autoceltnis NK-200S II ar celtspēju līdz 5 t : izlice 15m; pārvietošanās ātrums v c = 67 km/h; - Ekskavators ar apgriezto kausu LIEBHE R914 : ekskavatora kausa tilpums q = 1.0 m 3 ; dziļākais rakšanas dziļums H raks = 7.5 m; augstākais izkraušanas dziļums H izkr = 6.5 m; 100

95 Zemes darbi Augsnes kārtas pārvietošana, būvbedres rakšana. Augsnes kārtas noņemšanu un būvbedres rakšanu veica ar hidrauliskā ekskavatora palīdzību. Izmantojamais ekskavators, LIEBHE R914, ar kausa tilpumu 1.0m 3. Grunts pārvešanai izmanto piecas pašizgāzēja tipa mašīnas MAZ Pie būvbedres rakšanas darbiem bez ekskavatora un mašīnu vadītājiem ir vēl viens palīgstrādnieks, kas veic būvbedres stūru nogāžu un malu izstrādi. Būvbedres izmēri ir par 1,0 m lielāki kā pamatu plānā uzdotie izmēri kas atļauj izveidot būvbedres malu nostiprinājumu un pamatu veidņu izveidi. Rakšanas darbu gaitā būvbedres malas un dibena forma un atzīmes tiek kontrolēti ar nivelieri. Ar ekskavatoru būvbedri izrok līdz atzīmei -3,600 BAS. Ekskavatora ražīguma aprēķins: Izmantojamais ekskavators ar apgriezto kausu, grunti galvenokārt rok zem atbalstlaukuma līmeņa, virzās atpakaļgaitā pa neizraktās grunts virsmu, atstājot aiz sevis izrakto tilpni. Vienkausa ekskavators ir cikliskas darbības mašīna. Ekskavācijas cikls sastāv no grunts iegrābšanas, pagriešanās līdz izbēršanas vietai, izbēršanas un kausa pagriešanas iegrābšanas vietā. Tā kā pagriezieniem ekskavatorists patērē 70% cikla laika, grunts atbēršanas vieta jāizvēlas tā, lai būtu vismazākais pagriešanās leņķis. Darba ražīgumu ievērojam ietekmē arī grunts kategorija, ierakuma forma, izkraušanas vieta transportlīdzeklī vai blakus atbērtnē uzbērumā, ekskavatorista kvalifikācija un kausa tilpums. Ekskavatora kausu skaits pašizgāzējā m = Q / (q k 1 ), kur Q = 8.0 m 3 pašizgāzējā iekrautās grunts tilpums; q = 1.0 m 3 ekskavatora kausa tilpums; k 1 = k p / k u laika izmantošanas koeficients, kur k p = 0,9 kausa piepildījuma koeficients; k u = 1,03 grunts sākotnējā uzirdinājuma koeficients mālsmiltij; k 1 = 0,9 / 1,03 = 0,87; m = 8/ (1.0 0,87) = 9,2 gab m = 9 gab. Viena transportlīdzekļa piekraušanas laiks t iekr = m / (n k 2 ), kur n = 3 gab. ekskavācijas ciklu skaits vienā minūtē; k 2 = 0,9 laika izmantošanas koeficients atkarībā no darba apstākļiem; Nospied.lv 101

96 t iekr = 9 / (3 0,9) = 3.3 min t iekr = 4 min. Ekskavācijas cikla ilgums T = t iekr + [(2 L 120)/v vid ] + t izkr, kur t izkr = 7 min transportlīdzekļa izkraušanas, manevrēšanas laiks; L = 2 km grunts transportēšanas attālums; v vid = 55 km/h vidējais automobiļa pārvietošanās ātrums; T = 4 + [( )/55] + 7 = 19.7 min T = 20 min; Nepieciešamais pašizgāzēju skaits N = T / t iekr = 20 / 4 = 5 gab.; N = 5 gab. Ekskavatora ražīgums R e = 60 c q n k 1 k 2, kur c = 8 h maiņas ilgums; R e = ,87 0,9 = m 3 /maiņā Būvbedres izrakšanai nepieciešamais dienu skaits T darba = V būvb / R e, kur V būvb = 6043 m 3 izstrādājamās grunts tilpums; T darba = 6043 / = 5.4 dienas T darba = 6 dienas Drošības tehnika zemes darbos Zemes darbus veic tikai pēc apstiprināta darbu veikšanas projekta. Pirms darbu sākuma jānosaka esošo apakšzemes komunikāciju atrašanās vietas, jānovieto atbilstošās norādījumu zīmes, rakšanas darbi jāsaskaņo ar ekspluatējošām organizācijām un jāsaņem darbu izpildes atļauja. Ierakuma nogāžu slīpumi jāierīko atbilstoši Latvijas būvnormatīviem, jānostiprina vertikālās nogāzes. Zemes darbu norise jāuzrauga būvdarbu vadītājam. Ekspluatējamo komunikāciju tuvumā drīkst rakt tikai ar lāpstām, izvairoties no asiem triecieniem. Aizliegts lietot trieciena instrumentus. Ja, veicot zemes darbus atklājas darba rasējumos neparedzētas pazemes būves priekšmeti, tad darbi nekavējoties jāpārtrauc līdz tam laikam, kamēr nav noteikts, kas tie ir par priekšmetiem, un saņemta atļauja darbu turpināšanai. Strādnieku nokļūšanai būvbedrēs jāiekārto vismaz 0,6m platas kāpnes ar margām vai pieslienamas kāpnes. Nospied.lv 102

97 Grunts, kuru izrok no būvbedres vai tranšejas, jānober vismaz 0,5m attālumā no ierakuma malas. Grunts ierakumu nobrukumu prizmas robežas nedrīkst novietot būvmašīnas, transportlīdzekļus, kā arī ierakt elektrolīniju vai sakaru līniju stabus. Pāļu darbi Pāļu izveide Rezervuāram ir dzelzsbetona pāļu pamati urbtie vietas pāļi. Pāļu diametrs d=500mm. Pāļi ir izvietoti divās riņķveida rindās, kurai katrai ir savs pāļu garums. Iekšējie pāļi 20 gab., garums 9.5m; ārējie pāļi 24 gab., garums 6.5m. Pirms pāļu iedziļināšanas tiek veikti sagatavošanas darbi tiek iedziļināts izmēģinājuma pālis, kuram tiek veikta statiskā pārbaude, lai pārliecinātos par pāļa nestspēju; tiek nospraustas pāļu rindu asis. Vietas pāļu izgatavošanai tiek veidots urbums d=500mm, nostiprinot sieniņu ar metāla cauruli. Pēc urbuma izveidošanas, tajā ievieto stiegru karkasu un betonē ar vertikāli pārvietojamu cauruli. Betonēšanas laikā cauruli pakāpeniski pārvieto uz augšu, betonu blietē ar vibratoru, kurš piestiprināts caurules galam. Metāla cauruli, kas paredzēta urbuma sieniņu nostiprināšanai, pakāpeniski izvelk betonēšanas laikā. Pēc pāļu betonēšanas pāļi tiek nocirsti, atstājot stiegru izlaidumus. Pāļu augšas atzīme -3,500 BAS. Pāļu pamatu izveide pieder pie segtiem darbiem, tāpēc to kvalitāte ir jāpārbauda izveides procesā, kā arī pēc galīgās darbu pabeigšanas. Urbuma kvalitāti pārbauda vizuālu. Betona kvalitātes pārbaudei lieto nesagraujošās metodes galvenokārt ultraskaņas metodi. Pieņemot pāļu pamatus, ir jāpārbauda to ģeometriskie izmērī, kā arī pāļu novietojuma pareizībā plānā un pēc augstuma. Pēc pāļu izveides, grunts tiek izrakta vajadzīgajā reljefā un noblietēta ar vibroveltni. Uz noblietētas grunts tiek ieklāts ģeorežģis. Tad uz ģeorežģa izveido blietētu šķembu slāni. Nospied.lv Drošības tehnika pāļu izveidei Pie pāļu darbiem drīkst pielaist personas, kas labi pārzina pāļu iedziļināšanas mehānismus un iekārtu. 103