82

Міністерство освіти і науки України

Луцький державний технічний університет

МІСЬКІ ІНЖЕНЕРНІ СПОРУДИ

Методичні вказівки

до практичних занять для студентів денної та заочної форм навчання, що навчаються за спеціальністю 6.092103 “Міське будівництво і господарство”

РЕДАКЦІЙНО-ВИДАВНИЧИЙ ВІДДІЛ

ЛУЦЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХНІЧНОГО УНІВЕРСИТЕТУ

ЛУЦЬК 2005

УДК 624.24.19

ББК 38

С 89.1

МІСЬКІ ІНЖЕНЕРНІ СПОРУДИ. Методичні вказівки до практичних занять для студентів денної та заочної форм навчання, що навчаються за спеціальністю 6.092103 “Міське будівництво і господарство” / О.П.Сунак, Луцьк: ЛДТУ, 2005. – 82с.

У методичній розробці наведено приклади розрахунку та конструювання міських інженерних споруд.

Укладач О. П. Сунак

Рецензент А.В. Шостак

Відповідальний за випуск О.А. Ужегова

Затверджено науково-методичною радою ЛДТУ,

протокол № ____ від _____.12.2005р.

Рекомендовано до друку науково-методичною радою інституту ресурсозбереження і будівництва ЛДТУ,

протокол № _____ від _____.12.2005

Затверджено на засіданні кафедри промислового та

цивільного будівництва, протокол № 10 від 03.12.2005

 О.П. Сунак 2005

Тема 1 Резервуари План заняття

1. Контрольні опитування.

1. Як класифікують залізобетонні резервуари і для чого їх застосовують?

2. Який напружений стан виникає у стінах залізобетонних резервуарів круглих і прямокутних в плані?

3. Чому, якщо об’єм до 5...10 тис. м³, зводять переважно циліндричні резервуари, а більший об’єм  прямокутні?

4. Які основні уніфіковані параметри залізобетонних резервуарів?

5. Яка конструкція стін та перекриття збірних циліндричних резервуарів?

6. Яка конструкція стін та перекриття збірних резервуарів прямокутних в плані?

7. Які категорії вимог щодо тріщиностійкості ставляться до стінок резервуарів із напружуваною і ненапружуваною арматурою?

8. Як змінюється напружений стан у стінці циліндричного резервуара при шарнірному і жорсткому стиках з’єднання стінки з днищем?

9. Які розрахунки за першою і другою групами граничних станів треба виконати для стінки резервуара з напружуваною і ненапружуваною арматурою?

10. У чому принципова відмінність у розрахунку стін циліндричних і прямокутних резервуарів?

11. Які можливі розрахункові схеми стінки залізобетонного прямокутного в плані резервуара і чим зумовлюється вибір тієї чи іншої розрахункової схеми?

12. Які металеві конструкції називаються листовими? Перерахуйте ці конструкції.

13. Які конструктивні особливості металевих листових конструкцій?

14. Які форми днищ металевих резервуарів для води ви знаєте? Охарактеризуйте їх.

15. Як розраховують тонколистові металеві конструкції?

16. Поясніть розрахунок опорних кілець металевих резервуарів.

17. Які ви знаєте типи і схеми металевих резервуарів для нафтопродуктів?

18. Опишіть вертикальні металеві циліндричні резервуари низького тиску. Як їх розраховують?

19. Те саме, підвищеного тиску.

20. Опишіть газгольдери низького тиску.

21. Те саме, високого тиску.

22. Які основні конструкції газгольдерів ви знаєте? Охарактеризуйте ці конструкції.

2. Розрахунок на міцність стінки монолітного циліндричного резервуара для води номінальною місткістю V м3 на випадок заповнення його водою у разі відсутності грунту з зовнішньої сторони резервуара.

Вихідні дані вибрати з таблиці 1.

Приклад розрахунку.

Розрахувати на міцність стінку монолітного циліндричного резервуара для води номінальною місткістю 2000 м³ на випадок заповнення його водою за відсутності грунту з зовнішньої сторони резервуара.

Викреслюємо схему резервуара (див. табл. 1.1 та рис. 1.1 і 1.2 [1] ).

Таблиця 1

Остання цифра шифру	Об’єм резервуара, V,м3	Тип резервуара	Передостання цифра шифру	Клас попередньо напруженої арматури	Клас звичайної арматури	Клас бетону
1	500	монолітний	1	В-ІІ	А-ІІІ	В20
2	1000	збірний	2	ВР-ІІ	А-ІІ	В25
3	2000	монолітний	3	К-7	А-ІV	В30
4	3000	збірний	4	В-ІІ	А-ІІІ	В35
5	6000	монолітний	5	ВР-ІІ	А-ІІ	В40
6	500	збірний	6	К-7	А-ІV	В20
7	1000	монолітний	7	В-ІІ	А-ІІІ	В25
8	2000	збірний	8	ВР-ІІ	А-ІІ	В30
9	3000	монолітний	9	К-7	А-ІV	В35
0	6000	збірний	0	ВР-ІІ	А-ІІІ	В40

Якщо номінальна місткість резервуара 2000 м³, то його діаметр буде 24м, а висота стінки 4,8м. Стінка жорстко з’єднана з днищем. Сітку колон приймаємо 66м. Інші розміри конструкцій резервуара приймаємо за рис. 1.1 [1].

Резервуар буде заповнюватися водою до висоти 4,5м. Отже, розрахункова висота стінки буде 4,5м (якщо висота резервуара 3,6м, то резервуар заповнюється водою до 3,5м і розрахункова висота стінки становить 3,5м).

Максимальний гідростатичний тиск води (густина води ) на рівні днища за формулою (1.1) [1]:

р_max=104,5=45кн/м²=45кПа.

Розбиваємо умовно стінку резервуара на смуги шириною 0,5м по висоті (див. рис. 1) і на межі кожної смуги за формулою (1.2) [1] визначаємо розрахункове кільцеве зусилля без урахування зв’язку стінки з днищем.

За формулою (1.5^’) [1] визначаємо коефіцієнт

.

Визначаємо коефіцієнт .

За додатком 1 визначаємо коефіцієнти Т і V.

За формулами (1.6) та (1.7) [1] визначаємо кільцеві розтягувальні зусилля та згинальний момент на межі кожної смуги. Максимальний момент визначаємо за формулою (1.8) [1].

Результати розрахунків зводимо в табл. 2.

Будуємо епюри та (рис. 1).

За значенням визначаємо площу поперечного перерізу попередньо напруженої кільцевої арматури на кожній смузі за формулою (1.17) [1]. У цій формулі коефіцієнт приймають рівним 1,2 для арматури класу А-IV; 1,15 – для арматури класів А-V, В-ІІ, Вр-ІІ, К-7, К-19; 1,10 – для арматури класу А-VІ. Значення приймаємо за додатком 2. Дротяну арматуру навивають за допомогою навивальник машин на стінку з зовнішньої сторони і замонолічують торкретбетоном.

0

0

б

56,4

122,4

190,3

257,0

308,0

307,1

234,8

97,6

0

0,138

0,400

0,536

0,716

1,831

3,064

3,020

0,0995

12,918

а

в

г

Рис.1. До розрахунку стіни циліндричного резервуара: а – розбивка стінки резервуара на розрахункові смуги; б – епюра N₀ (кН); в – епюра N_x (кН); г – епюра М_х (кНм)

Таблиця 2

№ перерізу	,кН		х		Т	V	Nx, кн/м	Мх, кНм/м
1	60	1,19	4	4,76	-0,0002	0,0085	56,4	-0,138
2	120		3,5	4,17	-0,015	0,013	122,4	-0,400
3	180		3	3,57	-0,028	0,011	190,3	-0,536
4	240		2,5	2,98	-0,041	0,0117	257,0	-0,716
5	300		2	2,38	-0,0669	0,064	308,0	-1,831
6	360		1,5	1,79	-0,0355	0,164	307,1	-3,064
7	420		1	1,19	0,1134	0,2823	234,8	-3,020
8	480		0,5	0,60	0,4570	0,3089	97,6	0,995
9	540		0	0	0	0	0	12,918

Для арматури класу К-7 діаметром 6мм , . Площа поперечного перерізу одного стержня становить . Тоді розрахунковий крок стержнів на окремій смузі буде . Практично крок стержнів приймають з округленням до 50мм в меншу сторону, але не більше як 300мм з конструктивних міркувань. Результати розрахунків зводимо в табл. 3.

Таблиця 3

Ділянка	Nx, кн/м	Rs, МПа		Asp, мм2	Крок навивання арматури, мм
					Розрахунковий	Прийнятий
0-1	56,4	1210	1,15	40,5	1120	300
1-2	122,4			88,0	233	200
2-3	190,3			136,8	128	100
3-4	257,0			184,7	89	50
4-5	308,0			221,3	72	50
5-6	307,1			220,7	72	50
6-7	234,8			168,7	99	100
7-8	97.6			70,1	333	300
8-9	0			0	0	300

Для підбору вертикальної арматури класу А-ІІІ в стінці резервуара від тиску води при гідравлічних випробуваннях розглядаємо консольну балку у вигляді вертикальної смуги стінки з прямокутним перерізом шириною мм і висотою рівною товщині стінки . Максимальний згинальний момент виникає у місці примикання стінки до днища і дорівнює кНм. Розрахунок виконуємо за схемою алгоритму 2 [2].

1. .

2. , де 11,5Мпа – призмова міцність бетону класу В20 (додаток 3).

3. , тому що стінка резервуара міститься у вологому середовищі, яке сприяє зростанню призмової міцності бетону.

4. .

5. .

6. .

7. .

8. .

9. .

10. .

11. .

12. (додаток 24 [2]).

13. .

Приймаємо 10 вертикальних стержнів 25А-ІІІ з кроком 100 мм з фактичною площею 4910 мм². Для створення сітки конструктивно встановлюємо горизонтальну арматуру 10А-ІІІ з кроком 250 мм. Цю сітку розташовуємо з внутрішньої сторони стінки і обриваємо на висоті 1м від днища. Приклад армування стінки резервуара див. рис.1.1. [1].