ОПЗ. Лекция 1(17) Конструктивные схемы
 Скачать 4.59 Mb.
|
|
Рис. 3. Детали сборного цилиндрического резервуара а — конструкция стены б — жесткое сопряжение стены с днищем в — подвижное сопряжение стены с днищем 1 — слой торкретбетона 2 кольцевая напрягаемая арматура 3 — стеновая панель 4 — днище 5 — бетон со щебнем мелких фракций 6 — выравнивающий слой раствора битумная мастика 8— асбестоцементный раствор. Стена резервуара состоит из сборных панелей длиной, равной высоте резервуара. Панели устанавливают вертикально в паз между двумя кольцевыми ребрами днища по периметру резервуара (риса. Вертикальные швы между панелями заполняют бетоном. После приобретения бетоном швов прочности не менее 70 % проектной стену снаружи обжимают кольцевой предварительно напрягаемой арматурой, которую по окончании процесса натяжения защищают торкретбетоном. Стеновые панели принимают с номинальной шириной 3,14 или 1,57 м риса. При такой ширине по периметру резервуара размещается целое число панелей, равное соответственно D или 2D где диаметр резервуара. Конструктивную ширину панели делают на 140 мм меньше номинальной. Зазор 140 мм заполняют при монтаже бетоном класса не ниже чем класс бетона панелей. Рис. 4. Стеновые панели цилиндрических резервуаров а — общий вид б — армирование Толщину стеновых панелей назначают в пределах h=120...200 мм кратной 20 мм. В резервуарах радиусом R>12 м внешнюю поверхность стеновых панелей делают цилиндрической, внутреннюю — плоской, а радиусом R<9 м обе поверхности панелей принимают цилиндрическими (см. риса. В резервуарах предварительно напряженную горизонтальную рабочую арматуру размещают по внешней поверхности стен (см. риса. Стеновые панели армируют двойной сеткой, сечение стержней которой назначают конструктивно (рис. 4, б. Выпуски арматуры соседних стеновых панелей сваривают между собой, нем обеспечиваются фиксация панелей в проектном положении и предотвращение усадочных и температурных трещин до обжатия стен предварительно напрягаемой арматурой. Вертикальную арматуру сборных стеновых панелей принимают по условиям их прочности и трещиностойкости в период изготовления, транспортирования и монтажа. В нижней части панелей предусматривают дополнительные стержни (см. рис. б, необходимые для восприятия изгибающих моментов (действующих в вертикальном направлении, возникающих здесь вследствие взаимодействия стены с днищем. Соединение сборных стеновых панелей с днищем может быть жестким, исключающим радиальное перемещение стены и угловой поворот в кольцевом пазу днища (рис. б, и подвижным, допускающим эти перемещения (рис. 3, в. Зазор между панелями и днищем в первом случае заполняют прочным бетоном на мелком щебне, во втором — холодной битумной мастикой. Глубину жесткой заделки стеновых панелей в днище определяют расчетом, но принимают не менее 1,5 толщины стенки. Натяжение на стены кольцевой предварительно напрягаемой высокопрочной проволочной арматуры производят с помощью машин. Расстояние между проволочными витками допускается не менее 10 мм. Стержневую арматуру напрягают электротермическим способом. Кольцевой стержень членят по длине на несколько элементов на концы каждого стержня приваривают коротыши один с винтовой нарезкой, а другой гладкий, сваренный с анкерным упором, где арматурные элементы соединяют друг с другом.В процессе электронагрева стержни удлиняются, в этом состоянии их удерживают гайками на упорах. По мере остывания длина арматурного кольца сокращается, вследствие этого стена резервуара обжимается, а в арматуре образуется растяжение. Есть и другие способы натяжения кольцевой арматуры. Расстояние между стержнями арматуры принимают 20—25 см. Кольцевую арматуру после натяжения покрывают несколькими слоями торкретбетона, обеспечивая защитный слой толщиной не менее 25 мм. Внутренние поверхности стен резервуара штукатурят до натяжения арматуры, стем чтобы штукатурка вместе со сборными панелями получила обжатие. 3. Расчёт Жидкость, содержащаяся в резервуаре, оказывает гидростатическое давление на его стены, линейно возрастающее с увеличением глубины. Нормативное значение этого давления на глубине (хот уровня жидкости рис. 5, a) - p kx . Его расчетное значение x x l = = p (l-x/l) f n f р р ), (1) где р — плотность жидкости (для воды р f =1,1 — коэффициент надежности по нагрузке. Гидростатическое давление вызывает в стене, кольцевые растягивающие усилия 0 x N . Их значения определяют на основании равновесия полукольца с высотой пояса, равной единице (рис. б 0 x x N =p R, (2) где R — радиус кольца. Эпюра кольцевых усилий в стене, отделенной от днища, имеет линейное очертание (рис.5,в). Под воздействием кольцевых усилий периметр стены удлиняется и сама стена перемещается в радиальном направлении. Эпюра этих перемещений w повторяет по очертанию эпюру 0 x N (рис. г. Рис. 5. К расчету стены цилиндрического резервуара (стена отделена от днища) а — вертикальный разрез б — сечение в плане (половина кольца в — эпюра кольцевых растягивающих усилий г — эпюра радиальных перемещений стены 1 — рассматриваемое кольцо стены резервуара уровень жидкости При жестком сопряжении стены с днищем (в монолитных резервуарах или в сборных с конструкцией опорного узла по рис.3,б, радиальные перемещения на уровне днища практически равны нулю вследствие ничтожно малой деформируемости днища в своей плоскости. В связи с этим вертикальная образующая стены искривляется в ней возникают изгибающие моменты М х , действующие вдоль образующей, и соответствующие им поперечные силы Q x . Рис. 6. К расчету узла сопряжения стены цилиндрического резервуара с днищем При жестком сопряжении стены с днищем (рис) вследствие их взаимодействия в самом узле возникают изгибающий момент Мхи поперечная сила Их значения устанавливают из совместности угловых перемещений краев обеих конструктивных частей по линия их контакта. При жестком закреплении стены в днище с учетом момента Мхи поперечной силы Q 1 окончательные выражения для определения кольцевых усилий и изгибающих моментов М х в стене на уровне, находящемся на расстоянии хот днища, имеют вид 0 1 2 1 cos sin 1 / ; (3) 0,5 1 / cos sin ; (4) x x x N N R e e s l M s s l где 0 x N — кольцевое усилие, вычисленное для данного уровня стены p t — гидростатическое давление внизу стены / x безразмерная координата s — упругая характеристика стены, определяется как s = 0,76 Rh (толщина стены) (5) На уровне днища при х значения - =x/s=0; e 1; sin 0; Из выражения (4) находим максимальный момент 2 0,5 1 / (6) max M ls s Характерные эпюры для и М х приведены на рис 3 При подвижном сопряжении сборной цилиндрической стены с днищем см. рис) по ее торцу образуется сила трения вследствие радиально перемещения стены , f Q N (7) где N — нормальное давление по торцу стены от ее массы и примыкающей части покрытия вместе с засыпкой на нем µ— коэффициент трения стенки о днище, принимаемый равным 0,5. Кольцевые растягивающие усилия в стенке на уровне хот днища определяются по формуле 0 2( / ) cos ; (8) x x f N N R s Q Максимальный момент при этом , sin ; (9) x max f M Q se Рис. 7. К расчету стены цилиндрического резервуара эпюры кольцевых усилий и изгибающих моментов а — сопряжение стены с днищем жесткое б — тоже, подвижное На рис. 7, б показаны эпюры и М х при подвижном сопряжении стены с днищем. 1 0, 6 x Rh (10) Заглубленные резервуары рассчитывают на внутреннее гидростатическое давление для периода испытания, ремонта, когда обсыпки нет, и на давление боковой обсыпки при опорожненном резервуаре. Для восприятия изгибающих моментов в зоне, примыкающей к днищу, устанавливают дополнительную вертикальную арматуру, согласно эпюрам рис. 7. Площадь сечения кольцевой арматуры стены определяют как в центрально-растянутом элементе отдельно для каждого пояса высотой 1 м начиная от днища, по наибольшему значению кольцевого усилия в данном поясе) по формул Площадь сечения вертикальной арматуры стен определяют как в изгибаемой плите, отдельно от действия внутреннего гидростатического давления и от наружной обсыпки. Ее расчетное количество устанавливают в нижней части стены с защитным слоем 1,5 см выше предусматривают конструктивное армирование. К расчету и конструированию покрытий и колонн резервуаров особых требований не предъявляется. В обычных условиях (при отсутствии подпора грунтовых вод) вес днища и жидкости над ним уравновешивается отпором грунта, не вызывая изгиба днища. Лишь на участках, примыкающих к стене и фундаментам колонн, в днище возникают местные изгибающие моменты. В этих местах предусматривают особое армирование, в остальной части арматуру ставят конструктивно. Днища, как правило, выполняют монолитными. ЛЕКЦИЯ №14(30) ПРЯМОУГОЛЬНЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ 1 Конструктивные решения Прямоугольная форма целесообразна при вместимости резервуаров 6÷20 тыс.м 3 и более. Если предъявляется требование более компактной компоновки резервуаров, например внутри помещений, их делают прямоугольными и при меньшей вместимости. Покрытия резервуаров обычно делают плоскими по колоннам, днища — также плоскими или для увеличения вместимости резервуара с внутренними откосами по периметру стен. Конструктивные схемы монолитных резервуаров показаны на рис с ребристым покрытием при сетке колонн 6×6 ми с безбалочным при сетке колонн 4×4. Стены высотой дом делают гладкими, при большей высоте – с рёбрами. Рис. 1. Прямоугольный монолитный резервуара план при варианте с ребристым покрытием б та же, с безбалочным покрытием. На рис приведены конструктивные схемы сборного резервуара с панельно-балочным покрытием при сетке колонн 6×6 ми с панельным при сетке колонн 4×4 мВ первом варианте для покрытия используют типовые ригели и ребристые панели 6×1,5 м, применяемые для междуэтажных перекрытий производственных зданий во втором – панели (с рёбрами по контуру, опирающиеся по углам непосредственно на колонны. Рис. 2. Прямоугольный сборный резервуара план б—разрез при варианте с панельно-балочным покрытием в — тоже, панельным покрытием 1 — стеновые панели 2 — крайняя колонна 3 — фундаментный блок 4 — промежуточная колонна 5 фундамент крайней колонны (прилив в днище 6 — монолитное днище 7 — балка покрытия 8 — плита. Стеновые панели для каждого резервуара принимают только одного типоразмера. Для резервуара, приведенного на рис. 5, стеновая панель имеет высоту 4,8 м, номинальную ширину 3 м, толщину 200 мм. Стеновые панели устанавливают в продольный паз днища, закрепляют в проектном положении и зазоры бетонируют. Вертикальные стыковые зазоры могут быть прямоугольной формы толщиной 200 мм (в их пределах арматурные выпуски сваривают) и шпоночной формы толщиной 30 мм (без сварки арматуры. Швы по первому варианту позволяют учесть работу стены на изгиб в горизонтальном направлении между пилястрами, поэтому они должны размещаться в местах, где моменты имеют небольшие значения (см. рис. 2). Рис. 3 Узлы прямоугольного сборного резервуара 1…8 — тоже, что на рис. 5; 9 — закладные детали 10 — дополнительная арматура в монолитном участке бетон монолитного участка стен. Угловые участки стен выполняют монолитными, их размеры зависят от разбивки стеновых панелей в плане. Сборные колонны (квадратного сечения) устанавливают в гнезда фундаментов, зазоры заполняют бетоном. Днища делают монолитными. На рис даны детали резервуаров. В резервуарах большой протяженности через каждые 54 м предусматривают температурно-усадочные швы (рис. 4). 2. Расчет Стены резервуаров рассчитывают на одностороннее гидростатическое давление при отсутствии обсыпки, а также одностороннее боковое давление грунта при опорожненном резервуаре. Давление грунта принимают поданным лекции 13. Рис. 4. Детали температурно- усадочных швов а — со стальными компенсаторами б вариант с резиновой трехкулачковой шпонкой 1—торкрет-штукатурка; 2 — зачеканка асбестоцементом 3 — забивка асбестовой прядью, пропитанной битумом 4 — компенсатор из листовой нержавеющей стали толщиной 1—2 мм (или из обычной оцинкованной стали 5 — подготовка песок 7 — рубероид 8 — бетонная подготовка 9 — асфальтовые плиты 10 — трехкулачковая резиновая шпонка Монолитную стену без ребер, а также сборную стену с вертикальными стыками шпоночной формы (см. рис, узел 6, б, в которых горизонтальную арматуру не сваривают, независимо от наличия ребер (пилястр) рассчитывают по балочной схеме (риса) пролет h принимают равным расстоянию от верхней грани паза днища до покрытия. Рис. 5. К расчету стены прямоугольного резервуара, работающей по балочной схеме а — конструктивная схема б — расчетная схема в — эпюра моментов 1 — стык шпоночной формы (без сварки горизонтальной арматуры 2 — плита сборного покрытия 3 — стеновая панель 4 — паз в днище для заделки стеновой панели нагрузки на стену р гидростатическое давление воды горизонтальное давление грунта ρ — давление от покрытия При расчете выделяют вертикальную полосу шириной 1 м вместе с находящимися на ней нагрузками. Полагают, что в днище стена жестко защемлена, на уровне перекрытия шарнирно оперта (рис.5,б). На рис, в приведена эпюра изгибающих моментов, действующих в вертикальном направлении значения моментов на опоре ив пролете М 2 определяют по формуй лам сопротивления материалов В монолитной или сборной стене, усиленной ребрами при сварке всей арматуры в швах (см. рис, узел а, каждый участок стены между ребрами рассчитывают как плиту, опертую по контуру (рис, если при l 2 /l 1 ). По граням ребер и днища плита считается жестко защемленной, в уровне покрытия — шарнирно опертой. Шарнирное опирание в случае сборного покрытия обусловлено безмоментными связями между сборными панелями покрытия и стены, а в случав монолитного покрытия — опиранием на плиту с малой жесткостью на изгиб. Рис. 6. К расчету стены прямоугольного резервуара как плиты, опертой по контуру а — конструктивная схема б — расчетная схема в — эпюры моментов 1 — вертикальные ребра 2 — шарнирное опирание; 3 — защемление 4 — линии нулевых моментов эпюра изгибающих моментов вдоль пролета l 2 ; 6 — тоже, вдоль 1 1 ; нагрузки на стену р — гидростатическое давление воды р горизонтальное давление грунта g — давление от покрытия. Наибольшие значения опорных и пролетных моментов принимают по справочникам. Требуемое количество рабочей арматуры находят по наибольшим опорными пролетным моментам как виз изгибаемой плите прямоугольного сечения с одиночным армированием. Нормальные усилия, действующие в стене от давления покрытия или от давления на стены поперечного направления, в расчете не учитывают вследствие их незначительного влияния на окончательные результаты. Арматуру рассчитывают отдельно от гидростатического давления изнутри резервуара и от бокового давления грунта снаружи. Отдельные стержни арматуры объединяют в сварные сетки, которые устанавливают около внутренней и наружной поверхности стеновых панелей с минимальным защитным слоем. На рис показано армирование сборной стеновой панели. В монолитных резервуарах гладкие стены рассчитывают с учётом их взаимодействия с безбалочным покрытием, а ребристые – с учётом взаимодействия с ребристым покрытием (рис. Рис. 7. Армирование стеновой панели прямоугольного резервуара Кроме расчёта на прочность, выполняют также расчёт стен по условию ширины раскрытия трещина мм. При этом всю нагрузку считают длительно действующей. ЛЕКЦИЯ №15(31) 1. БУНКЕРА К бункерам относятся емкости для сыпучих материалов призматической или цилиндрической формы при соотношении глубины h и размеров в плане, отвечающем условию а (где а) или h≤l,5d рис. Трение сыпучих материалов о стены бункера в процессе истечения материалов незначительно и потому в расчете не учитывается. Днища бункеров обычно делают воронкообразными с углом наклона на 5—10° больше угла естественного откоса сыпучего материала, что обеспечивает полное истечение содержимого. Рис. 1. Одиночные бункера монолитные) а — призматической формы б — цилиндрической формы 1 — стена 2 — воронка Для сыпучих материалов нескольких видов устраивают многоячейковые бункера (риса. Если количество материала одного вида значительно, бункера могут быть лоткового типа с несколькими загрузочными и разгрузочными отверстиями (рис.2,б). Загрузочные отверстия бункеров покрывают металлическими решетками, разгрузочные отверстия (течки) оборудуют затворами. Стены бункеров защищают против истирания футеровкой (металлическими листами, чугунными или диабазовыми плитами. Железобетонные бункера строят монолитными и сборными. Конструктивные схемы монолитных бункеров приведены на рис ирис. В сборных бункерах сохраняются те же геометрические формы, вертикальные стены делят на прямоугольные панели (гладкие или ребристые, стены воронок подразделяют на треугольные или трапециевидные панели рис. Все сборные элементы соединяют на монтаже с помощью сварки закладных металлических деталей. В отдельных случаях нижние части воронок или воронки целиком изготовляют из металла. Рис. 2. Монолитные бункера а — многоячейковый; б — лотковый Рис. 3. Схема разрезки бункера на сборные элементы а — к определению давления на наклонную стену воронки б — геометрические параметры стен бункера в — к определению эквивалентных размеров трапециевидной стены воронки |