Проектирование резервуара

13]; армирование примем в виде сварных сеток с вертикальной рабочей арматурой класса А-III: = 355 МПа (при диаметре стержней 6−8 мм) и = 365 МПа (при диаметре стержней 10−40 мм) и горизонтальной распределительной арматурой класса А-I: =225 МПа [3, табл. 22]. 3.2 Выбор расчетной схемы

Сборные стены без сварки горизонтальной арматуры рассчитываются по балочной схеме. Стеновую панель рассчитываем на изгиб как вертикальную балку шириной 1,0 м, с жестким защемлением в днище и шарнирным опиранием на покрытие (Рис. 7). Вер тикальную нагрузку от покрытия N в расчете не учитываем, что дает некоторое увеличение расхода арматуры с повышением надежности. Расчет производим на два случая загружения:

на гидростатическое давление жидкости при отсутствии обсыпки грунтом;

на боковое давление фунта при опорожненном сооружении.Рис.. Расчетная схема стеновой панели, нагрузка и эпюры изгибающих моментов.

3.3 Определение нагрузок

Расчетная нагрузка от давления воды на уровне заделки стеновой панели в днище по формуле: = 1,0*10*3,28*1,0 = 32,8 кН/м, где = 1,0 — коэффициент надежности по нагрузке (гидростатическое давление воды); = 10 кН/м3 — удельный вес воды;= 3,28 м — расчетная высота стеновой панели;= 1,0 м — ширина рассчитываемой балки. Представим временную нагрузку на поверхность грунта эквивалентным слоем засыпки:= 11/15 = 0,733 м, где = 11 кН/м2- смотри задание,= 15 кН/м3- удельный вес грунта засыпки. Расчетная нагрузка от давления фунта на уровне соответственно верха стеновой панели (от давления обсыпки) и заделки в днище определяется по формулам: = 1,15*15*1,933*0,3606*1,0 = 12,02кН/м; = 1,15*15*3,28*0,3606*1,0 = 20,40 кН/м; = 20,40+12,02 = 32,42 кН/м, где =1,15 — коэффициент надежности по нагрузке (насыпной грунт);= 28° - угол внутреннего трения грунта, согласно заданию; = 0,733+1,2 = 1,933м — высота эквивалентного слоя насыпи над резервуаром; = = 0,3606 — коэффициент бокового давления грунта, = 1,0 м — ширина рассчитываемой балки.

3.4 Определение изгибающих моментов в стене

По правилам строительной механики определяем значения изгибающих моментов. От давления воды внутри резервуара: = -32,8*3,28²/15 = -23,53 кН*м; = 32,8*3,28²/33,54 = 10,52 кН*м, от уровня верха стеныдо максимального изгибающего момента расстояние: = 0,447*3,28 = 1,5 м. От давления грунта снаружи резервуара: = -20,4*3,28²/15−12,02*3,28²/8 = -30,80 кН*м; = (20,4/10+3*12,02/8)*3,28*1,329−20,4/6/3,28*1,329³−12,02/2*1,329²; = 15,49 кН*м, где = 1,329 мопределяется из уравнения:

20,4*3,28/10+3*12,02*3,28/8−20,4/2/3,28- = 0;Эпюры изгибающих моментов и значения усилий представлены на Рис. 7.

3.5 Расчет прочности стеновой панели по первой группе предельных состояний3.

5.1 Общие данные для расчета

Стеновую панель рассчитываем по нормальным сечениям как прямоугольное сечение с одиночной арматурой без учета арматуры сжатой зоны при размерах сечения: =100 см, = 18−3 = 15 см, здесь — толщина стенки, — защитный слой бетона. В результате расчета определим необходимое количество арматуры. Ввиду малой разницы в величинах изгибающих моментов (порядка 20%) для двух случаев загружения (водой и грунтом), принимаем одинаковое количество вертикальной арматуры, как у внутренней, так и у внешней поверхности стены. Расчет ведем по большему изгибающему моменту: = 15,49 кН*м; = 30,8 кН*м.

3.5. 2 Сечение на уровне заделки стенки в днище

Рассмотрим сечение на уровне заделки стенки в днище. Выполним необходимые вычисления:

а) = 30,8*10⁶/1000/150²/14,5/1,0 = 0,094,где = 1,0 — коэффициент условий работы;

б) = 1-(1−2*0,094)^0,5 = 0,099; = 1−0,5*0,099 = 0,951;в)характеристика сжатой зоны бетона: = 0,85−0,008*14,5*1,0 = 0,734,где = 0,85 — для тяжелого бетона;

г)граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона по [3, формула (26)]: = 0,734/(1+365/400*(1−0,734/1,1)) = 0,56,где = =365 МПа — расчетное сопротивление арматуры класса A-III; = 400 МПа — предельное напряжение в арматуре сжатой зоны;

д)проверим условие = 0,099 <0,56.Условие выполняется, значит, хрупкое разрушение исключено. Требуемая площадь рабочей вертикальнойарматуры: = 30,8*10⁶/0,951/150/365 = 591,54 мм² = 5,92 см²;е)по приложению 1[1] определяем, что:

6 стержней 12 () имеют суммарную площадь сечения= 6,79 см²;8 стержней 10 () имеют суммарную площадь сечения= 6,28 см². Принимаем (= 6,28 см2). Данное количество арматуры распределено в сечении шириной = 1000 мм, следовательно, шаг стержней при армировании должен быть. Для помощи при конструировании существуют сводные таблицы, позволяющие по значению требуемой площади арматуры на 1 метр ширины панели подобрать диаметр и шаг стержней. Данная таблица приведена в приложении 2[1]. 3.

5.3 Сечение на уровне стенки в пролете

Рассмотрим сечение стенки в пролете. Выполним необходимые вычисления:

а) = 15,49*10⁶/1000/150²/14,5/1,0 = 0,047,где = 1,0 — коэффициент условий работы;

б) = 1-(1−2*0,047)^0,5 = 0,048; = 1−0,5*0,048= 0,976;в) проверим условие = 0,048 < 0,56. Условие выполняется, значит, хрупкое разрушение исключено;

г) требуемая площадь рабочей вертикальной арматуры: = 15,49*10⁶/0,976/150/365 = 289,88 мм² = 2,9 см²;д) по приложению 2[1] принимаем (= 3,93 см2). Данное количество арматуры распределено в сечении шириной = 1000 мм, следовательно, шаг стержней при армировании должен быть .

3.6 Конструирование армирования панели

Стеновую панель армируем четырьмя сетками:

С1- у наружной поверхности стены на всю высоту стены (расчет на=10,52 кН*м);С2- у внутренней поверхности стены на уровне заделки в днище (= -23,53 кН*м);С3- у внутренней поверхности стены на всю высоту стены (расчет на = 15,49кН*м);С4- у наружной поверхности стены на уровне заделки в днище (= -30,80 кН*м).Ввиду близости значений величин изгибающих моментов для двух случаев загружения, к расчету принято большее значение изгибающего момента. Таким образом, армирование симметричное у наружной и внутренней граней, то есть С1=С3 и С2=С4. Сетка С2 (С4) устанавливается только в нижней зоне (на высоту) для восприятия момента, возникающего в заделке, и работает совместно с сеткой С1 (СЗ). При наложении сеток суммарная площадь рабочей вертикальной арматуры должна соответствовать требуемому значению. Рабочие стержни объединим в сварные сетки поперечной (конструктивной) арматурой, которую принимаем из условия свариваемости. Шаг конструктивных стержней =250 мм. Таким образом, сетка С1 (на всю высоту):

вертикальная (рабочая арматура) с шагом = 200 мм (= 3,93 см2);горизонтальная (конструктивная арматура), шаг= 250 мм. Сетка С2: вертикальная (рабочая арматура) A-III с шагом = 200 мм (= 2,51 см2);горизонтальная (конструктивная арматура), шаг= 250 мм. При наложении сеток С1+С2 площадь рабочей арматуры в нижнейзоне составит = 3,93+2,51 = 6,44 см2>= 5,92 см². Пример армирования панели согласно указаниям [1]представлен на Рис. 8. Расчет стеновой панели по второй группе предельных состояний и расчет днища резервуара приводится в [11]. Рис.. Пример армирования стеновой панели резервуара. Список использованной литературы

Проектирование и расчет строительных конструкций. Часть 1. Железобетонные прямоугольные резервуары. (Методические указания для студентов специальности ВиВ). Зенченкова Д. В., Белаш Т. А. Кузнецов А.В. СПб, ПГУПС, 2006

Расчет строительных конструкций. (Методические указания для студентов специальности ВиВ). Ленинград. 1991. СНиП 2.

03.01−84. Бетонные и железобетонные конструкции. Попов Н. Н., Забегаев А. В. Проектирование и расчет железобетонных и каменных конструкций. М., Высшая школа, 1990

Байков В.Н., Сигалов Э. Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. М., 1991

Суворкин Д.Г., Бондаренко В. М. Железобетонные и каменные конструкции. М.: Высшая школа, 1987

Проектирование и расчет строительных конструкций. Часть 2. Железобетонные цилиндрические резервуары. (Методические указания для студентов специальности ВиВ). Зенченкова Д. В., Белаш Т. А. СПб, ПГУПС, 2008 г. Мандриков А. П. Примеры расчета железобетонных конструкций. М., АСВ, 2006

Проектирование железобетонных конструкций многоэтажного здания. Часть 1. Панель перекрытия. (Методические указания для студентов специальности ПГС) СПб, 1991. СНиП 2.

01.07−85 (2003). «Нагрузки и воздействия». Яров В. А., Медведева О. П. Проектирование железобетонных резервуаров. — М.: АСТ, 1997.