RU2206667C1 - Подземное сооружение типа отстойник, возводимое на пучинистых грунтовых основаниях - Google Patents

Подземное сооружение типа отстойник, возводимое на пучинистых грунтовых основаниях Download PDF

Info

Publication number
RU2206667C1
RU2206667C1 RU2001126418A RU2001126418A RU2206667C1 RU 2206667 C1 RU2206667 C1 RU 2206667C1 RU 2001126418 A RU2001126418 A RU 2001126418A RU 2001126418 A RU2001126418 A RU 2001126418A RU 2206667 C1 RU2206667 C1 RU 2206667C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heaving
underground structure
wall panels
determined
soil
Prior art date
Application number
RU2001126418A
Other languages
English (en)
Inventor
Р.Ш. Абжалимов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательская проектно-строительная фирма "АБИК"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательская проектно-строительная фирма "АБИК" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательская проектно-строительная фирма "АБИК"
Priority to RU2001126418A priority Critical patent/RU2206667C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2206667C1 publication Critical patent/RU2206667C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Lining And Supports For Tunnels (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области строительства, в частности к строительству канализационных и водопроводных очистных сооружений, возводимых на пучинистых грунтовых основаниях. Подземное сооружение типа отстойник, возводимое на пучинистом грунтовом основании, включает монолитное железобетонное днище и сборные наружные и внутренние стены. Новым является то, что днище подземного сооружения установлено непосредственно на пучинистом грунтовом основании выше глубины сезонного промерзания грунта, при этом толщина днища под наружными стенами по всему периметру сооружения по меньшей мере в 2,5 раза больше толщины днища в середине пролета подземного сооружения, причем утолщенная часть днища имеет ширину не менее шестикратной ее толщины, а стеновые панели соединены между собой по меньшей мере вверху и внизу металлическими арматурными стержнями, площадь сечения каждого из которых определена по математическим зависимостям. Техническим результатом изобретения является разработка и создание конструкции подземного сооружения, которое может быть размещено непосредственно на пучинистом грунтовом основании, не возводя искусственного основания из непучинистых материалов, при этом выше глубины сезонного промерзания грунта и, как следствие, существенное снижение материалоемкости и трудоемкости данного подземного сооружения. 4 ил.

Description

Изобретение относится к области строительства, в частности, к строительству каналиаационных и водопроводных очистных сооружений, возводимых на пучинистых грунтовых основаниях.
Известны типовые проекты, утвержденные Госстроем СССР на:
- "Отстойники". ТП 902-2-247;
- "Аоротенки", ТП 902-2-2/92;
- "Усреднители". ТП 902-2-3/90;
- "Резервуары для воды". ТП 901-4-63.83, прямоугольные железо-бетонные сборные емкостью 12000 - 20000 м3;
- "Нефтеловушки". ТП 902-2-3 различной производительности (емкости), предназначенные для строительства в составе очистных сооружений для очистки хозфекальных и поверхностных стоков (1).
Основным и общим недостатком указанных сооружений является то. что они не рассчитаны для строительства на пучинистых грунтовых основаниях сезонного промерзания и в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83 под них необходимо предусматривать искусственное основание из непучинистых материалов: это крупнозернистый песок, гравий, щебень и т.д. на различную глубину сезонного промерзания грунта или же свайный фундамент с монолитным железобетонным ростверком, при этом длина свай заанкорованных в талые слои грунта, должна обеспечивать устойчивость (неподвижность) фундамента от касательных сил морозного пучения.
Стоимость устройства искусственных оснований (фундаментов) под указанные сооружения составляет 15-35% от стоимости самих сооружений в зависимости от расчетной глубины сезонного промерзания, а трудоемкость строительства составляет соответственно 15-25%.
Требуется перемещение большого количества грунта и строительных материалов, что соответственно увеличивает загрязнение окружающей среды.
В качестве аналога предлагаемому подземному сооружению можно принять подземные сооружения по источнику научно-технической информации (1)
Целью предлагаемого изобретения является разработка и создание конструкции подземного сооружения, которое может быть размещено непосредственно на пучинистом грунтовом основании, не возводя искусственного основания из непучинистых материалов, при атом выше глубины сезонного промерзания грунта, и как следствие, существенное снижение материалоемкости и трудоемкости данного подземного сооружения.
Указанная цель достигается за счет того, что в подземном сооружении типа отстойник, возводимом на пучинистом грунтовом основании, включающем монолитное железобетонное днище и сборные наружные и внутренние стены, согласно изобретению днище подземного сооружения установлено непосредственно на пучинистом грунтовом основании выше глубины сезонного промерзания грунта, при этом толщина днища под наружными стенами по всему периметру сооружения по меньшей мере в 2,5 раза больше толщины днища в середине пролета подземного сооружения, причем утолщенная часть днища имеет ширину не менее шестикратной ее толщины, а стеновые панели соединены между собой по меньшей мере вверху и внизу металлическими арматурными стержнями, площадь сечения каждого из которых определена по формуле:
Figure 00000002

где FS(H) - площадь сечения арматурных стержней в наружных стеновых панелях, вверху и внизу панели, м2;
hcп - расчетная величина морозного пучения грунта основания под наружными стеновыми панелями, мм;
Yв(H) - расстояние от нейтральной оси балки-стенки до центра тяжести растянутых или сжатых соединительных стержней на уровне верха стеновой панели и низа днища под наружными стеновыми панелями, м;
Rs - расчетное сопротивление соединительных арматурных стержней на растяжение или сжатие, кПа;
[EJ] - изгибная жесткость стеновых панелей с учетом податливости стыковых соединений, кНм2;
Lc - расстояние между стыками стеновых панелей, м;
μв(H) - податливость стыковых соединений стеновых панелей наверху и внизу, 1/кН, определяемая из выражения
Figure 00000003

Е - модуль упругости соединительных стержней Е = 2•108 кН/м2;
а площадь сечения Fsд соединительных металлических армирующих стержней днище подземного сооружения определяют по формулам:
Figure 00000004

Figure 00000005

где М - изгибающий момент в днище подземного сооружения от нормальных сил морозного пучения без образования трещин, кНм, определяемый по формуле:
Figure 00000006

Еб- модуль деформации тяжелого бетона, равен 2•107 кН/м2;
Jп - момент инерции плиты днища шириной 1м, м4;
ρ - кривизна оси плиты днища от нормальных сил морозного пучения, м, определяемая по формуле
Figure 00000007

где В - длина дуги днища при морозном пучении при выгнутом вверх положении, в м, определяемая по формуле
Figure 00000008

где f - прогиб плиты днища в середине пролета, м, равный разнице между величиной пучения грунтов основания под плитой днища в середине пролета (hcд) и величиной пучения под наружными стенами (hcп), м, определяемый по формуле
f=hдn-hcn,
L - ширина днища подземного сооружения, м;
Fsд' и Fsд- соответственно площади сечения сжатой и растянутой арматуры в плите днища, м2;
Rв - расчетное сопротивление бетона на сжатие при изгибе, кПа,
в - условная ширина плиты днища, равная 1 м,
h0 - расстояние от центра тяжести растянутой или сжатой арматуры до верха или низа плиты днища, м;
Rsc и Rs - соответственно расчетное сопротивление сжатой и растянутой или сжатой арматуры, кПа;
а' - расстояние от центра тяжести арматуры до низа или верха плиты, м.
Изобретение поясняется графически, где:
- на фиг. 1 изображен поперечный разрез подземного сооружения типа отстойник, возводимого на пучинистом грунтовом основании,
- на фиг.2 - фрагмент откоса и границы сезонного промерзания предлагаемого подземного сооружения с фиг. 1,
- на фиг.3 - схема деформации подземного сооружения от сил морозного пучения грунта.
- на фиг. 4 - габариты балки-стенки для определения момента инерции и площади сечения соединительных арматурных стержней.
Предлагаемое подземное сооружение типа отстойник, возводимое на пучинистом грунтовом основании состоит из плиты 1 днища сооружения толщиной hд плиты 2 днища по наружному периметру сооружения толщиной hc и шириной не менее 6hc с пазом для установки в этот паз стеновой панели 3 (фиг. 1). При этом днища 1 и 2 расположены непосредственно на пучинистом грунтовом основании в слое сезонного промерзания 4. Наружные пазухи 5 у наружных сторон стеновых панелей 3 засыпаны из местного грунта.
Днища 1 и 2 расположены выше границы сезонного промерзания 6 пучинистого грунтового основания.
Стеновые панели 3 вверху соединены между собой соединительными арматурными стержнями 7 и соответственно внизу - стержнями 8.
Конструкция предлагаемого подземного сооружения работает следующим образом.
В процессе промерзания пучинистого грунта под днищами 1 и 2 подземного сооружения и в обратной засыпке 5 происходит морозное выпучивание грунтов и смерзание их с поверхностью днища 1 и 2 и стен 3, в результате чего в целом днище подземного сооружения прогибается и перемещается вверх совместно с мерзлым грунтом, а стеновые панели 3 с примерзшим к ним грунтом обратной засыпки
одновременно препятствуют перемещению всего днища и повороту наружной стены вовнутрь сооружения.
По мере увеличения толщины слоя промерзания грунтов обратной засыпки вертикальная нагрузка от стеновых панелей с примерзшим к ним грунтом на днище сооружения увеличивается, что уменьшает величину морозного пучения в основании сооружения вдоль наружных стен (фиг.3).
Для восприятия дополнительных усилии от наружных стен с примерзшим к ним грунтом при морозном пучении грунтов в основании и в обратной засыпке толщина днища 2 (h0) вдоль наружных стен принимается по меньшей мере как 2,5:1 к толщине днища I (hg) и шириной днища 2 не менее 6hc.
Максимальное значение выгиба плиты 1 днища (фиг.3) к концу зимы составит:
fmax=hдn-hcn,
где hдп - расчетная величина морозного пучения грунта основания под днищем 1 в середине пролета, мм;
hсп - расчетная величина морозного пучения грунта основания под наружными стеновыми панелями, мм.
Для восприятия дополнительных усилий в днище 1 от сил морозного пучения и обеспечения прочности и трещиностойкости ее, последнее армируется металлическими стержнями, общая площадь сечения которых определяется с использованием формул [2.3]:
Figure 00000009

Figure 00000010

Figure 00000011

где FSд' и FSд- соответственно площади сечения сжатой и растянутой арматуры в плите днища, м2
М - изгибающий момент в днище подземного сооружения от нормальных сил морозного пучения (без образования трещин), кНм;
Еб - модуль деформации тяжелого бетона, равен 2•107 кН/м,
Jп - момент инерции плиты днища шириной 1м, м4,
ρ - кривизна оси плиты днища без образования трещин от нормальных сил морозного пучения, м, определенная по известной математической формуле:
Figure 00000012

где B - длина дуги днища при морозном пучении при выгнутом вверх положении, м, определенная по формуле:
Figure 00000013

где f - прогиб плиты днища в середине пролета, равный разнице между величиной пучения грунтов основания под плитой днища в середине пролета (hдn) и величиной пучения под наружными стенами (hcп) в м, то есть f = hдп-hсn;
L - ширина днища подземного сооружения, м,
Rв - расчетное сопротивление бетона на сжатие при изгибе, кПа,
B - условная ширина плиты днища, равная 1м,
h0 - расстояние от центра тяжести растянутой (сжатой) арматуры до верха (низа) плиты днища, м,
Rsc Rs - соответственно расчетное сопротивление сжатой и растянутой (сжатой) арматуры, кПа,
а' - расстояние от центра тяжести сжатой арматуры до низа (верха) плиты днища 2, м.
Для восприятия усилий и обеспечения трещиностойкости конструкции сооружения при неравномерном морозном пучении грунтов, основание вдоль сооружения под наружными стеновыми панелями 2 и стеновые панели 3 соединяются между собой вверху и внизу (фиг.4) соединительными арматурными стержнями 7 и 8, площади сечения каждого из которых определяют по формуле:
Figure 00000014

где FSH - площадь сечения арматурных стержней в наружных стеновых панелях (вверху и внизу панели), м;
hcп - расчетная величина морозного пучения грунта основания под наружными стеновыми панелями, мм;
Yв(н) - расстояние от нейтральной оси балки-стенки до центра тяжести растянутых или сжатых соединительных стержней на уровень вверх стеновой панели и низа днища под наружными стеновыми панелями, м,
Rs - расчетное сопротивление соединительных стержней на растяжение (сжатие), кПа;
[EJ] - изгибная жесткость стеновых панелей с учетом податливости стыковых соединений, кНм;
Lс - расстояние между стыками стеновых панелей, м;
μв(H) - податливость стыковых соединений стеновых панелей наверху и внизу, 1/кН, определяемая из выражения
Figure 00000015
,
где Е - модуль упругости соединительных стержней - Е=2•108 кН/м2.
Расчетные формулы (1-3 и 5) использованы из книги [2] "Железобетонные конструкции", авторы К.Н.Каиков. Э.К. Сигалов. М.: Стройиздат, 1978 г., с. 767 и [3] "Пособия по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры" (К. СНиП 2.03.01-84). М., ЦИТП. 1989 г., с.192.
При сезонном оттаивании грунтов в основании 4 и в обратной засыпке 5 сооружение возвращается в исходное положение. Все конструкции предлагаемого сооружения имеют достаточную прочность и трещиностойкость.
Предлагаемая конструкция подземного сооружения была разработана и использована при строительстве экспериментального образца резервуара для питьевой воды емкостью 10 тысяч кубометров на сильнопучинистых грунтовых основаниях в г. Омске; строительство продолжалось в 1995-1998 годах и в течение трех зимних сезонов вся конструкция выдержала циклы морозного пучения и осадки, а также все испытания на прочность и трещиностойкость и в настоящее время успешно эксплуатируется.
Источники информации
1. "Резервуары для воды", типовой проект ТП 901-4-63.83. Прямоугольные железобетонные сборные емкости 12000-20000 м3.
2. "Железобетонные конструкции", авторы В.Н. Байков, Э.К. Сигалов, М.: Стройиэдат, 1978 г., с.767.
3. "Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры". (К.СНиП 2.03.01-84). М.. ЦИТП, 1989 г., с.192.

Claims (1)

  1. Подземное сооружение типа отстойник, возводимое на пучинистом грунтовом основании, включающее монолитное железобетонное днище и сборные наружные и внутренние стены, отличающееся тем, что днище подземного сооружения установлено непосредственно на пучинистом грунтовом основании выше глубины сезонного промерзания грунта, при этом толщина днища под наружными стенами по всему периметру сооружения по меньшей мере в 2,5 раза больше толщины днища в середине пролета подземного сооружения, причем утолщенная часть днища имеет ширину не менее шестикратной ее толщины, а стеновые панели соединены между собой по меньшей мере вверху и внизу металлическими арматурными стержнями, площадь сечения каждого из которых определена по формуле
    Figure 00000016

    где FS(H) - площадь сечения арматурных стержней в наружных стеновых панелях, вверху и внизу панели, м2;
    hсп - расчетная величина морозного пучения грунта основания под наружными стеновыми панелями, мм;
    Yв(H) - расстояние от нейтральной оси балки-стенки до центра тяжести растянутых или сжатых соединительных стержней на уровне верха стеновой панели и низа днища под наружными стеновыми панелями, м;
    Rs - расчетное сопротивление соединительных арматурных стержней на растяжение или сжатие, кПа;
    [ЕJ] - изгибная жесткость стеновых панелей с учетом податливости стыковых соединений, кНм2;
    Lc - расстояние между стыками стеновых панелей, м;
    μв(H) - податливость стыковых соединений стеновых панелей наверху и внизу, 1/кН, определяемая из выражения
    Figure 00000017
    ,
    Е - модуль упругости соединительных стержней Е = 2•108 кН/м2;
    площадь сечения Fsд соединительных металлических армирующих стержней днища подземного сооружения определяют по формулам
    Figure 00000018

    Figure 00000019

    где М - изгибающий момент в днище подземного сооружения от нормальных сил морозного пучения без образования трещин, кНм, определяемый по формуле
    Figure 00000020
    ,
    Еб - модуль деформации тяжелого бетона, равен 2•107 кН/м2;
    Jп - момент инерции плиты днища шириной 1м, м4;
    ρ - кривизна оси плиты днища от нормальных сил морозного пучения, м, определяемая по формуле
    Figure 00000021

    где В - длина дуги днища при морозном пучении при выгнутом вверх положении, м, определяемая по формуле
    Figure 00000022

    где f - прогиб плиты днища в середине пролета, м, равный разнице между величиной пучения грунтов основания под плитой днища в середине пролета (hдп) и величиной пучения под наружными стенами (hсп), м, определяемый по формуле
    f = hдп - hсп,
    L - ширина днища подземного сооружения, м;
    FSд' и FSд - соответственно площади сечения сжатой и растянутой арматуры в плите днища, м2;
    Rв - расчетное сопротивление бетона на сжатие при изгибе, кПа;
    в - условная ширина плиты днища, равная 1 м;
    h0 - расстояние от центра тяжести растянутой или сжатой арматуры до верха или низа плиты днища, м;
    RSC и RS - соответственно расчетное сопротивление сжатой и растянутой или сжатой арматуры, кПа;
    а' - расстояние от центра тяжести арматуры до низа или верха плиты, м.
RU2001126418A 2001-09-28 2001-09-28 Подземное сооружение типа отстойник, возводимое на пучинистых грунтовых основаниях RU2206667C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001126418A RU2206667C1 (ru) 2001-09-28 2001-09-28 Подземное сооружение типа отстойник, возводимое на пучинистых грунтовых основаниях

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001126418A RU2206667C1 (ru) 2001-09-28 2001-09-28 Подземное сооружение типа отстойник, возводимое на пучинистых грунтовых основаниях

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2206667C1 true RU2206667C1 (ru) 2003-06-20

Family

ID=29210505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001126418A RU2206667C1 (ru) 2001-09-28 2001-09-28 Подземное сооружение типа отстойник, возводимое на пучинистых грунтовых основаниях

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2206667C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111912693A (zh) * 2020-07-30 2020-11-10 石河子大学 一种冻土、冻土土壤及冻土工程研究基础平台

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БАЙКОВ В.Н., СИГАЛОВ Э.Е. Железобетонные конструкции. - М.: Стройиздат, 1978, с.767. *
Резервуары для воды. Типовой проект ТП № 901-4-63.83. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111912693A (zh) * 2020-07-30 2020-11-10 石河子大学 一种冻土、冻土土壤及冻土工程研究基础平台
CN111912693B (zh) * 2020-07-30 2023-06-30 石河子大学 一种冻土、冻土土壤及冻土工程研究基础平台

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4060946A (en) In-ground swimming pool construction
US8425153B1 (en) Arched culvert and method of manufacture
US8215869B2 (en) Reinforced soil arch
JP3054635B2 (ja) 添設構造体の構築方法
RU2310034C2 (ru) Берегозащитное подпорно-удерживающее сооружение
RU2206667C1 (ru) Подземное сооружение типа отстойник, возводимое на пучинистых грунтовых основаниях
US8425152B1 (en) Arched culvert and method of manufacture
KR101176937B1 (ko) 지하 매립형 조립식 저류조 및 그 시공 방법
RU18544U1 (ru) Тоннель, возводимый на пучинистых грунтах
US5189855A (en) Foundation raft for supporting a structure
RU2288325C1 (ru) Винтовая свая
EP0151626B1 (en) Procedure for making foundations for a structure, and intermediate piece for use in the procedure
CN111058368A (zh) 一种利用高强灌浆料的波纹钢加强拱及其搭建方法
CN1043482C (zh) 土体支护结构及其施工方法
RU2250962C2 (ru) Тоннель
RU2266361C1 (ru) Железобетонная труба
RU2224844C1 (ru) Прямоугольное закрытое емкостное сооружение для водоснабжения и канализации типа резервуара, возводимое на пучинистых грунтовых основаниях
RU2045627C1 (ru) Стена подземного сооружения
CN219825324U (zh) 不间断通航下临江混凝土灌注桩驳岸施工单排围堰结构
RU220490U1 (ru) Сборный железобетонный фундамент
KR970005746Y1 (ko) 하수도 복개판
KR102316098B1 (ko) Pc블럭과 rc공법을 이용한 교대 구조체
SU804757A1 (ru) Способ возведени столбчатой мос-ТОВОй ОпОРы
RU30363U1 (ru) Гофрированная конструкция под насыпью (варианты)
SU1740528A1 (ru) Водопропускное сооружение под насыпью

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110929