Городские коллектора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Московская государственная академия коммунального хозяйства и строительства

Кафедра городского строительства

Курсовой проект

по Городским инженерным сооружениям

на тему: "Городские коллектора"

Выполнила: студентка 5 курса

Голубева С.В. ГСХ-08-041

Москва 2012



1. Коллектор канализационный

Коллектор канализационный, участок канализационной сети, собирающий сточные, воды из бассейнов канализования (см. Канализация). Коллектор канализационный подразделяют на: коллекторы бассейна канализования, принимающие сточные воды из канализационной сети одного бассейна; главные коллекторы, собирающие сточные воды из двух или нескольких коллекторов бассейнов канализования; загородные, или отводные, коллекторы, отводящие сточные воды транзитом (без присоединений) за пределы объекта канализования к насосным станциям, очистным сооружениям или к месту выпуска в водоем. В крупных городах коллекторы больших размеров нередко называют каналами. Итак, коллектор - это часть системы водоснабжения или канализации, предназначенная для сбора и отвода жидкости по специальным трубам, а так же для прокладки этих труб и кабелей.

Рис 1.Размещение инженерных коммуникаций в подземном коллекторе: 1 -- кабели связи; 2 -- кабели силовые; 3 -- кабели внутреннего обслуживания коллектора; 4 -- трубопроводы тепловой сети; 5 -- водопровод; 6 -- канализация; 7 -- дренажная труба; 8 -- металлические полочки; 9 -- железобетонные блоки; 10 -- бетонная подготовка.



Коллектора сооружают преимущественно индустриальными методами из крупных сборных элементов (бетонных, железобетонных и керамических блоков и труб).

Блоки коллекторов - это специальные железобетонные изделия, предназначенные для сооружения колодцев. Так же они применяются для прокладки коммуникаций под землей. В каждом городе и даже поселке под землей находится огромное количество различных коммуникаций. Для строительства коллекторов используют блоки. Чтобы лучше понять, что это такое, необходимо знать, что вообще такое коллектор.

Коллектор канализационный, по своей сути, является главным элементом системы стока вод. Он представляет собой подземный канал большого размера или же трубу большого диаметра.

Наличие доступа к канализационному коллектору с целью наружного контроля является обязательным, поэтому в верхней части коллекторного пространства предусмотрены специальные колодцы. Снаружи все колодцы закрываются надежными люками. До некоторого времени использовались чугунные или бетонные люки. Сегодня старые тяжелые конструкции потеряли актуальность. Им на смену пришли качественные, легкие и не менее долговечные полимерные люки.

Являясь неотъемлемой частью канализационной системы, коллекторы предназначены для сбора сточных вод, подающихся из одного или нескольких канализационных бассейнов. После сбора канализационных вод в коллекторе осуществляется их отведение к канализационным насосным станциям, автономным очистительным сооружениям, а также к месту сброса в различные водоемы.

Все канализационные коллекторы не предусматривают перемещения в нем обслуживающего персонала, поэтому являются не проходными и самотечными. В некоторых случаях строят напорные коллекторы.

При этом все коллекторы имеют определенную классификацию:

· Канализационные коллекторы, собирающие сточные воды только из одного канализационного бассейна;

· Главные коллекторы, осуществляющие сбор сточных вод из двух и более коллекторов канализационных бассейнов;

· Коллекторы, находящиеся за пределами города, осуществляющие сбор и отвод сточных вод за пределы канализационной системы к объектам очистки, насосным станциям или непосредственно к месту сброса стоков в водоем.

Строительство или прокладка коллектора канализационного является довольно сложным делом, поскольку должны быть соблюдены все требования касательно надежности и безопасности в эксплуатации при длительном сроке службы. Поэтому при разработке технического проекта следует учесть огромное количество важных факторов, например, ожидаемые объемы стоков, особенности местного грунта, прочность строительного материала и многое другое.

В городах при большом количестве прокладываемых кабельных линий и наличии ряда других подземных коммуникаций рекомендуется прокладывать кабели в специальных подземных кабельных сооружениях. Прокладка кабельных линий в этих сооружениях по сравнению с прокладкой в земле имеет преимущества; повышается надежность работы кабельных линий (исключаются механические повреждения при различных земляных работах), значительно увеличивается их долговечность.

К подземным кабельным сооружениям относят коллекторы, туннели, каналы и блоки.

Коллекторы, сооружаемые под городскими проездами и на территории заводов, предназначены для совместной прокладки силовых и контрольных кабелей, линий связи, водопровода и теплопровода. В коллекторах не допускается прокладка канализационных труб и газопроводов.

Туннели предназначены для размещения силовых и контрольных кабельных линий.

Каналы -- подземные непроходные сооружения, используемые только для кабельных линий и устраиваемые по территории станций, подстанций, внутри производственных помещений.

Кабельные блоки -- подземные сооружения, выполненные из труб или бетонных блоков, с заготовленными в них трубообразными каналами и относящимися к ним колодцами.

Рис 2.Размещение кабелей и трубопроводов в коллекторах: а -- круглого сечения, б -- прямоугольного сечения

В коллекторах, туннелях и каналах необходимо обеспечить отвод почвенных и ливневых вод, для чего полы в них должны иметь уклон в сторону водосборников или ливневой канализации; при необходимости устанавливают водооткачивающие устройства. Входы в коллекторы, туннели и люки колодцев необходимо запирать. Кабельные коллекторы и туннели длиной более 7 меиров должны иметь не менее двух выходов или люков, расположенных по концам коллектора или туннеля, а также сигнализацию для обнаружения появления дыма и средства пожаротушения. Для уменьшения объема повреждения кабелей при возникновении пожара в коллекторах и туннелях устанавливают через каждые 150 -- 200 метров несгораемые перегородки.

При значительной длине (более 200 метров) коллектора и туннеля расстояние между соседними выходами не должно превышать 200 метров. В туннелях и коллекторах должны быть общее и ремонтное электроосвещение, а также естественная или искусственная вентиляция. Все металлические конструкции покрывают антикоррозийным лаком.

Размеры коллекторов зависят от количества и вида размещаемых в них коммуникаций, а сечение -- от способа строительства: коллекторы круглого сечения строят с помощью щитов закрытым способом, прямоугольного сечения -- открытым способом. Размещение коммуникаций внутри коллекторов приведено на рис 2. Для выводов кабельных линий к коллектору пристраивают специальные камеры.

Материалы для изготовления коллекторов.

Из стеновых коллекторных блоков делают стены коллектора. Очень важно, чтобы их качество было на максимальном уровне. От этого зависит долговечность прокладываемых коммуникаций. Самыми важными показателями является класс бетона (самый подходящий - В22,5 без ПМД и В22,5 с ПМД), водонепроницаемость (не ниже W-6) и морозостойкость (не ниже F-150). Стеновые блоки имеют свою особую маркировку: КС, КСд и КУ. Аббревиатурой КС обозначаются обычные стеновые блоки. КСд - это доборные блоки коллектора, а КУ - угловые. Коллекторные блоки защищают коммуникации от механического воздействия, а так же от воздействия внешней среды - грунтовых вод. Ширина коллектора вполне достаточна для того, чтобы совершать осмотр и ремонт коммуникаций.

Кроме стеновых блоков коллектора, существуют так же блоки коллекторных панелей. Другое название - стеновые блоки каналов. Применяются они при строительстве коллекторов на небольшой глубине и имеющих небольшой диаметр сечения. Их высота варьируется от 140 до 200 сантиметров.

Угловой блок так же является незаменимым элементом в строительстве коллектора. Такой блок необходим для соединения стен, при повороте направления прокладки коллекторных стен. Диаметр сечения напрямую зависит от типа коммуникаций.

Плиты покрытий камер (ВП) - это железобетонные изделия, которые используются для перекрытия тепловых, канализационных и водосточных систем. Камеры тепловые предназначены для прокладки теплотрасс и газопроводов, а так же других видов коммуникаций. Для производства используется очень прочный бетон, с добавление песка и щебня и арматура. Железобетонные коллекторы для труб нашли свое применение в строительстве. Используются они для прокладки инженерных коммуникаций. При строительстве сборного коллектора, предназначенного для прокладки различных коммуникаций, используются коллекторные балки, представленные в различных размерах и отличающиеся длиной и весом. Так же для этих целей используются балки доборные. При строительстве различных технических сооружений используются плиты покрытий коллекторов. А в качестве оснований используются днища коллекторов. Кроме всех вышеперечисленных элементов, так же для строительства коллекторов в различных видах грунта используются каналы непроходные - прочные и надежные железобетонные изделия. Все блоки коллекторов должны быть очень прочными и надежными. На них постоянно воздействует множество внешних факторов, например таких, как давление грунта. Если блок будет выполнен из некачественных материалов, он просто не выдержит веса почвы и сломается, что повредит коммуникации и создаст массу проблем. Так же, выбирать качественные железобетонные изделия важно для того, чтобы они служили долго. Менять коммуникации каждый год - слишком трудоемко и дорого.



2. Расчет сборно-монолитного канализационного коллектора

коллектор канализационный железобетонный фундамент

Коллектор принят сборно-монолитный конструкции с применением сборных железобетонных элементов в виде двухшарнирного свода и монолитного железобетонного фундамента. Внутренний диаметр коллектора = 2.2м, наружный диаметр D = 2.42м, толщина свода h=11 см. Глубина заложения верха свода от поверхности H= 4м. Строительство коллектора осуществляется в траншее шириной по верху свода B=3.9 м. Засыпка траншеи осуществляется грунтом в виде супеси пластичной объемным весом , углом внутреннего трения засыпки . Расчетное сопротевление грунта основания К = 200 кН/

Определение расчетных нагрузок.

Отношение H/B =4/3,9=1. По графику " справочника проектировщика" при H/B =1 коэффициент = 0,85. Вертикальная расчетная нагрузка от давления засыпки на уровне верха свода (Н = 4м)

= 1,15НВ/D=1,15*19*0,85*4*3,9/2,42=120кН/

Вертикальная расчетная нагрузка от транспортных средств на уровне верха свода

Собственный вес свода



Суммарная вертикальная расчетная нагрузка на уровне верха свода (Н=4м)

q =120+23+4=147кН/

Верикальная расчетная нагрузка от давления засыпки на уровнеопоры свода ( Н=4+1,21=5,21)

= 1,15НВ/D = 1,15*19*0,85*5,21*3,9/2,42=156

Вертикальная расчетная нагрузка от транспортных средств на уровне опоры свода.

Суммарная вертикальная расчетная нагрузка на уровне опоры свода.



Суммарная расчетная горизонтальная нагрузка на уровне опоры свода

Расчетное горизонтальное давление жидкости на стенки свода

Расчет свода.

Определение усилий в своде от расчетных нагрузок.

Радиус средней поверхности свода

Усилия от верхней нагрузки q= 147

Q = 2qr = 2*147*1.16=341 кН

Максимальная величина изгибающего момента

M = - 0.045Qr = - 0.045*341*1.16 = -187 кН*м

Распор.

Н = 0,2125Q =0,2125*341 = 72 кН

Опорное давление

A = 0.5*Q = 0.5*341 = 170 кН



Нормальная сила

N = 0.5Q = 0.5*341 = 170 кН

Усилия от горизонтальной нагрузки p = 66

T = p r = 66*1.16 = 88 кН

Опорное давление A = 0

Распор

Н = - 0,425Т = - 0,425*88 = -37 кН

Максимальный изгибающий момент

M = - 0.075 Tr = - 0.075 * 88 = 16 кН

Нормальная сила

N = 0.181T = 0.181*88 = 16 кН

Расчет усилия от давления воды = 6 кН

Опорное давление A = 0

Распор

Н = 0,6 = 0,6*6 = 4 кН

Максимальный изгибающий момент



M = -0.102 r = - 0.102 * 6 * 1.16 = - 0.7 кН*м.

Нормальная сила

N = - 0,22 = - 0,22 *6 = - 1 кН

Суммарные усилия в своде

Максимальный изгибающий момент

М = - 18 - 8 - 0,7 = - 27кН*м

Продольная сила

N = 170+16- 1 = 185 кН

Распор

Н = 72 -37+4 = 39 кН

Опорная реакция А = 170 кН

Расчет железобетонного свода.

На действие расчетных и нормативных усилий: M = 27 кН*м, Т 185 кН,

= 27/1,15 = 23 кН, = 185/ 1,15 = 161 кН проводим расчет сечения шириной

b = 100см. с двойной арматурой класса А400, = 35.5 кН/. Высота сечения h = 11см;

= = 2 см; рабочая высота = 11 - 2 = 9 см. Бетон фундамента класса В25



=1.3 кН/.

Длинна дуги свода S = = 3.14*1.16 = 3.64 м. Расчетная длинна в плоскости свода

= 0.54*3.64 = 2м.

Из расчета по несущей способности и трещиностойкости необходимая площадь сечения рабочей арматуры = ' = 10.12 . Принимаю арматуру диаметром 12 мм с шагом 100 мм ( = ' = 11,31 ). Продольную арматуру принимаю конструктивно диаметром 6 мм с шагом 200 мм.

Расчет фундамента.

Данные для расчета (расчетные нагрузки приложения нагрузок) относительно точки "А" середины подошвы фундамента.

Горизонтальный расчет свода (распор) H = 39кН; плечо распора = 1,32 - 0,11 = 1,21 м.

Вертикальная реакция свода А =170 кН; плечо вертикальной реакции свода = 1,16 м.

Равнодействующая горизонтального давления от засыпки на стенку фундамента

=66 *1.32 = 87кН;

плечо силы a= 1,32/2 - 0,11 = 0,55м.

Равнодействующая горизонтального давления жидкости = 15= 15* = 17 кН; плечо приложения силы = 0,444r + 0,11 = 0,444* 1,1 + 0,11 = 0,6м.

Вес жидкости заполняющей половину коллектора, = 5 = 5*3.14* = 19 кН; плечо силы от давления жидкости = 0,442 r = 0.442 *1.1 = 0.47 м.

Собственный вес стенки фундамента = 1.1 *25*1.1(0.22+0.5*2.64)/2 = 23 кН; плечо силы от веса вертикальной стенки a= 1,21 м.

Сумма всех вертикальных сил

( A++)2 = (170+19+23) *2 = 424кН

Площадь подошвы фундамента

F = 1*2.64=2.64

Напряжение в грунте по подошве фундамента

= / F = 424/2.64 = 161

Расчетные усилия в середине подошвы фундамента.

Изгибающий момент



M = - 0.125 = 170*1.16+39*1.32-87*0.55+17*0.6+19*0.4723*1.16 - 0.125*161* = 106 кН*м

Продольная сила

N = -H +- = -39+87-17 = 31 кН (сжатие)

Расчет сечения фундамента

Сечение конструируем с одной арматурой в растянутой зоне. Расчет производится на внецентральное сжатие на действие расчетных и нормативных условий: M = 106 кН*м;

N = 31 кН, = 106/1,15 = 92 кН, = 31/ 1,15 = 27 кН = 2,5 см; h = 22 -2,5 =19,5см.

Бетон класса В25 =1.3 кН/. Рабочая арматура класса А400, = 35.5 кН/. Расчетная длинна = 2.64 м. Высота сечения h = 22 см; = = 2,5 см; рабочая высота = 22 - 2.5 =19.5 см.

Требуемая арматура из расчета несущей способности и трещиностойкости = 16,83 .

Принимаем арматуру диаметром 18 мм с шагом 150 мм ( = 17 ).

Продольную арматуру сетки вдоль продольной оси коллектора принимаем конструктивно диаметром 8 мм с шагом 300 мм.

Расчет основания фундамента.

Площадь подошввы фундамента

F = 1*2.64 = 2.64



Вертикальная расчетная сила на фундамент N= = 424 кН. Вертикальная сила от нормативных нагрузок

= N/1,15 = 424/1,15 = 369 кН

Напряжение по подошве от нормативных нагрузок

= / F = 369 / 2,64 = 140 < R = 200

Площадь подошвы фундамента достаточна.

Размещено на Allbest.ru

...