Расчет крепления вертикальных стенок траншей

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Департамент кадровой политики и образования

Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия

 

Кафедра: __________________

__________________________

 

Дисциплина: БЖД

 

 

Контрольная работа

Выполнила: студентка заочного

отделения, группы ЭМЗ 45,

Шифр 04/040.

Фастова Н.А.

 

 

Волгоград 2007 г.

СОДЕРЖАНИЕ

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ		стр.
1.	Расчет крепления вертикальных стенок траншей		стр.
а)	Расчет стоек		стр.
б)	Расчет распорок между стойками		стр.
в)	Расчет обшивки боковых стенок		стр.
2.	Расчет механической вентиляции для производственных помещений		стр.
а)	Определение необходимого давления		стр.
б)	Подбор вентиляционного агрегата		стр.
Приложение №1		стр.
Приложение №2		стр.

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

Таблица №1

№ п/п	Исходные данные	Последняя цифра шифра
	Грунт	Песок среднезернистый
	Размеры траншеи, глубина Н, м	1,5
	Ширина L, м	1,0
	Материал крепления	Ель
	Расстояние между стойками (длина доски) b, м	1,2
	Ширина досок а, м	0,20

 

Таблица №2

№ п/п	Грунт	Плотность грунта, кг/м3	Угол естественного откоса, градусы
	Песок среднезернистый	1600-1900	26-35

 

Таблица №3

№ п/п	Условия работы конструкции	Расчетное сопротивление Rn, Н/см2	Расчетное сопротивление Rс, Н/см2	Коэффициент работы конструкции	Расчетное сопротивление с учетом коэффициента работы конструкции, применяемое в расчетах
Rn, Н/см2	Rс, Н/см2
	Изгиб		-	0,85		-
	Сжатие (вдоль волокон)	-		0,85	-

 

Расчет крепления вертикальных стенок траншей

 

При строительстве закрытых оросительных и осушительных сетей трубопроводы укладываются в траншеи, выполненные, как правило, с вертикальными стенками.

По СНиП III-4-80 для грунтов естественной влажности с ненарушенной структурой при отсутствии грунтовых вод допускается разработка траншей с вертикальными стенками лишь ограниченной нормами глубины.

В любом случае есть опасность травмирования людей, находящихся в траншее, грунтом при самопроизвольном обрушении стенок траншеи. Поэтому при разработке траншей с глубинами, превышающими критические для данного грунта, и при необходимости (по условиям работы) нахождения людей в траншее, следует устраивать крепления вертикальных стенок траншеи.

В гидромелиоративной практике наиболее распространены горизонтальные крепления стенок траншей, состоящие из досок (или щитов), стоек и распорок (рис №1).

Рис. 1 Крепление вертикальных стенок траншеи:

1 – стойки; 2 – доски или щиты; 3 – распорки; 4 – бобышки.

При отсутствии инвентарных креплений, изготавливаемых по типовым утвержденным проектам, на гидромелиоративных стройках устраивают крепления из наличных материалов.

В целях профилактики травматизма, связанного с выполнением работ в закрепленных траншеях, расчетная проверка прочности элементов и устойчивости системы крепления совершенно необходима.

Расчет креплений производится на активное давление грунта.

Для условий упражнения, во всех случаях при расчете крепления траншеи принимаем, что сцепление грунта отсутствует (с=0).

Давление грунта на стенку крепления распределяется по треугольнику (рис №2).

Рис.2. Схемы к расчету стоек крепления

 

Полное активное давление грунта на стенку крепления шириной 1 м и высотой «Н» определяется по формуле:

Q=4.905yH²tg(45^o-φ/2), н/м (1)

Q=4,905*1600 кг/м³*(1,5м)² tg(45^o-26/2)=114 328,49 н/м.

1 кг=9,81 Н.

Максимальная величина бокового давления на глубине «Н» определяется по формуле:

σ_n = 9,81*y*H*tg²(45^o-φ/2), н/м², (2)

σ_n = 9,81*1600 кг/м³*1,5м tg²(45^o-26/2)=10 359,36 н/м²,

где Н – глубина траншеи, м;

y – плотность грунта, кг/м³;

φ – угол естественного откоса в градусах.

 

а) Расчет стоек

Стойку рассчитываем на изгиб как балку, лежащую на двух опорах, с нагрузкой распределенной по треугольнику (рис.2).

Максимальный момент, изгибающий балку, определяем по формуле:

М_max=0,128*Р*Н, Н*см, (3)

где Р= Q*b; н

Р=114 328,49*1,2=137 194,18 н; (4)

М_max= 0,128*137 194,18 *150 см=2 634 128,34 Н*см,

где Q – полное активное давление грунта на стенку крепления на 1 пог. метр, Н/м (формула 1);

b – расстояние между стойками, м (рис. 1);

Н – глубина траншеи, см (рис. 1).

Определяем момент сопротивления по формуле:

W=M_max/R_и, см³; (5)

где W – момент сопротивления, см³;

M_max – максимальный изгибающий момент, Н*см (формула 3);

R_и – расчетное сопротивление материала стоек на изгиб, Н/см² (табл. 3). (с учетом коэффициента работы).

W= 2 634 128,34 /1570=1 958,46 см³.

Принимаем стойку круглого сечения. Для круглого сечения момент сопротивления (W) равен:

W=πd³_с/32, см³, (6)

где d_с – диаметр стойки, см. (рис.1).

из формулы (6):

d_с= =27,13, см. (7)

б) Расчет распорок между стойками

На распорку (рис. 1 и 2) будет передаваться опорная реакция от давления грунта, и сжимать ее. Сжимаемые распорки рассчитываются на прочность и устойчивость.

Величину опорных реакций определяем по формуле для балки, свободно опертой по концам, при нагрузке распределенной по треугольнику. Расчет ведем для точек «А» и «В» (рис.2):

Точка «А»:

N_A= , н; (8)

N_A=1/3*137 194,18 =45 731,39 Н;

Точка «В»:

N_В= , н; (9)

N_В=2/3*137 194,18 =91 462,79 Н.

где Р – нагрузка на стойку, Н (ф-ла 4).

Определяем сечение распорок:

Точка «А»:

F_A= , см². (10)

F_A=45 731,39 /1088=42,03 см².

Точка «В»:

F_В= , см². (11)

F_В=91 462,79 /1088=84,07 см².

где F_A и F_В – площади поперечного сечения распорок, см^2;

N_A и N_В – нагрузка на распорку, Н (ф-лы 8 и 9);

R_c – расчетное сопротивление сжатия, Н/см (табл. 3).

Принимаем круглое сечение распорок и определяем их диаметры:

Точка «А»:

d_pa= , см (12)

d_pa= =7,32 см.

точка «В»:

d_pВ= , см (13)

d_pВ = =10,35 см, где d_pa и d_pВ – диаметр распорок, см;

F_A и F_В – площади поперечного сечения распорок, см² (ф-лы 10, 11).

Проверяем рассчитанные распорки на устойчивость по формуле (расчет ведем для распорок в тт. «А» и «В»):

≤ R_c, (14)

1429,8> R_c=1280 Н/см²;

1235,7> R_c=1280 Н/см².

где N – нагрузка на распорку, Н (ф-лы 8,9);

F – Площадь поперечного сечения распорок, см² (ф-лы 10, 11);

R_c – расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон, Н/см² (табл. 3);

ƒ – коэффициент продольного изгиба, определяемый по формулам:

ƒ =1-0.8(λ/100)² при λ≤75; (15)

ƒ _А=1-0.8(54,66/100)²= 0,76;

ƒ_В =1-0.8(38,65/100)²=0,88.

ƒ =3100/ λ² при λ>75; (16)

λ=L/r, (17)

λ_А=100/1,83=54,66;

λ_В= 100/2,59=38,65.

где λ – гибкость элемента (распорки);

L – расчетная длина элемента, см (рис.1);

r – радиус инерции сечения элемента.

r= , см. (18)

r_А= =1,83 см,

r_В= =2,59 см

где I – момент инерции элемента, см⁴.

Для круглого сечения элемента (распорки):

I== , см⁴. (19)

I_А= =140,66 см⁴;

I_В= = 562,65 см⁴.

F – Площадь поперечного сечения распорок, см² (ф-лы 10, 11);

d_p– диаметр распорки, см (ф-лы 12, 13).

Если проверка по ф-ле (14) показала, что полученные по расчету на прочность распорки не устойчивы как в точке «А», так и в точке «В», то необходимо увеличить диаметры распорок в точках «А» и «В» и снова проверить их на устойчивость по вышеприведенной методике и окончательно принять диаметры распорок в точках «А» и «В».

Таким образом, по проверке распорка не устойчива в точке «А», поэтому необходимо увеличить диаметр распорки в точке и снова проверить ее на устойчивость и окончательно принять диаметр распорки в точке «А». Мы приняли диаметр до 8,5 см, результаты вычислений приведены в приложении №1.

в) Расчет обшивки боковых стенок

Для расчета берем самую нижнюю доску обшивки крепления (рис.1). Для упрощения принимаем, что нижняя доска нагружена по закону прямоугольника с основанием σ_n и высотой, равной ширине доски а (рис. 1,2).

Определяем давление на доску по формуле:

Р₁ = σ_n*а, н/м, (20)

Р₁₌2 071,87 н/м.

где Р₁ – давление на доску, н/м;

σ_n – максимальная величина бокового давления на глубине, н/м² (ф-ла 2);

а – ширина доски, м.

Рассматриваем доску, как балку, лежащую на двух опорах с равномерно распределенной нагрузкой (рис. 3).

Рис. 3 Схема к расчету обшивки боковых стенок крепления

Определяем максимальный момент, изгибающий доску по формуле:

M_max = = =310,78 н*м, (21)

где Р₁ – давление на доску, н/м (ф-ла 20);

b – длина доски (расстояние между стойками), м (рис. 1)

Определяем момент сопротивления по формуле:

W^/ = 100 M_max/ R_и =100*310,78/1345=23,11 см³ (22)

гдеW^/ – момент сопротивления доски, см³

M_max – максимальный изгибающий момент, Н*м (ф-ла 21);

R_и – расчетное сопротивление материала доски на изгиб, Н/см² (табл. 3).

Для досок шириной «а» определяем толщину доски t (рис.1) по формулам:

W^/ = = , см³ (23)

Откуда t=6 W^//а²=6*23,11/(20)²=0,34 см, где

W^/ – момент сопротивления доски, см³ (ф-ла 22);

а – ширина доски, см;

t – толщина доски, см. Результаты расчетов приведены в приложении №1.