2.6 Подбор поперечной арматуры

Проверку прочности плиты по сечениям, наклонным к продольной оси производим из условия

Q – поперечная сила в нормальном сечении, проходящем на расстоянии с от опоры. Длина проекции наиболее опасного наклонного сечения на продольную ось элемента принимается равной с=3h_o=3´0,56=1,68 м. Тогда Q определяется по формуле:

.

Минимальная поперечная сила, воспринимаемая бетоном в наклонном сечении:

Коэффициент _n учитывающий влияние продольных сил, определяется по формуле

где: = 0,7×0,00102×1260 = 0,899Мпа - усилие обжатия от напрягаемой арматуры, расположенной в растянутой зоне;

R_bt – расчетное сопротивление бетона осевому растяжению, принимаемое по таблице 2 Приложения 2 [9].

Qb = 0,5×1,252×1,30×1000×0,56×0,24 = 109,375кН

Так как условие Q=216,15 кН < Q_b=109,375 кН не выполняется, то вычисляется усилие, воспринимаемое поперечными стержнями на единицу длины плиты:

На приопорных участках длиной (1/4)·l_o= 1/4×11900 = 2975мм устанавливаем арматуру с шагом s₁ = h₀ / 2 = 560 / 2 = 280мм. Принимаем s₁ = 250 мм (округляем кратно 50 мм в меньшую сторону).

В средней части пролёта шаг арматуры s₂ = (3/4)·h₀ = (3/4)×560 = 420. Принимаем s₂ =400мм.

Согласно п. 5.21 5 находят требуемую площадь стержня поперечной арматуры:

где n – число срезов (количество стержней в поперечном сечении плиты);

R_sw – расчетное сопротивление поперечной арматуры срезу, определяемое по табл. 3 Приложения 2 [9].

Из сортамента арматуры, табл. 1 приложения 3 принимаем 1 стержень В-500 диаметром 5 с A_{s факт} = 19,6 мм²

2.7 Расчет полки плиты на местный изгиб

При расчете верхней полки на местный изгиб она рассматривается как частично защемленная балочная плита шириной 1 м, с высотой, равной толщине полки. Расстояние до центра растянутой арматуры от нижней грани элемента – а, с учетом требуемого защитного слоя бетона (п.5.75) - предварительно принимается 15 мм.

Рис.3- Приведенное сечение полки

Расчетную нагрузку на 1 п. м. полки плиты определим по формуле:

q_{c =} q^р_полная – q^р_плиты + h'_f ×b××γ_f = 12,109 – 2,849 + 0,05×1×25×1,1 = 10,635 кН/м

Расчетный пролет (расстояние в свету между поперечными ребрами):

l₀ = b'_f - 2×b'_р = 2,96 - 2×0,14 = 2,68м

Расчетное значение момента в пролете в балочной плите определены по формуле:

Рис.4 - Расчетная схема полки плиты, эпюра моментов

Рабочая высота сечения полки h₀ = 50 - 15 = 35мм. Ширина сечения b = 1000мм.

.

Определим, требуется ли сжатая арматура по расчету, проверив условие: . Т.к. условие выполняется, то сжатая арматура не требуется.

Определим площадь сечения арматуры:

Принимаем на 1п.м. плиты 6 стержней А-240 14 с A_s = 923 мм² с шагом 50 мм.

3 Расчет стенки резервуара

Стенка выполнена из сборных железобетонных панелей, соединенных с днищем путем установки их в паз с последующим бетонированием. Класс бетона панелей В35, R_b = 19,5 МПа, вертикальная арматура класса A300, R_s = 270 МПа.

Толщина засыпки грунта ₁ = 0,4 м, плотность грунта _гр = 16 кН/м³, расстояние от верха стенки до засыпки (строительная высота покрытия резервуара) h = 0.3 м, расчетная высота стенки Н = 3,6 м. Для расчёта выделяем вертикальную полосу шириной 1 м.

Расчет стенки резервуара начинается с определения нагрузок. При незаполненном резервуаре стенка подвержена давлению грунта снаружи, при гидравлическом испытании – давлению воды изнутри при отсутствии грунта снаружи. Расчетная схема давления от воды принимается треугольной (рис. 5,а), от давления земли – трапецеидальной (рис. 5,б).

Стенка рассчитывается на изгиб от давления грунта и воды раздельно по однопролетной балочной схеме с защемлением в днище и шарнирным опиранием в уровне покрытия (рис.5 а, б). Вертикальная нагрузка на стенку от покрытия незначительна, поэтому в расчете ее не учитывают.

Расчетная нагрузка от давления воды на уровне заделки панели в днище:

где γ_f = 1 - коэффициент надежности по нагрузке для жидкостей (вода);

 - объемная масса воды, равная 10 кН/м³

р_в = 110 3,6 = 36 кН/м².

Расчетные нагрузки от давления грунта на уровне верха стеновой панели р_гр,1 и заделки в днище р_гр,2 определяются из выражений:

где γ_f = 1,15 - коэффициент надежности по нагрузке для насыпных грунтов;

 - угол естественного откоса грунта,   30.

р_гр,1 = 1,1516 (0,3+ 0,4) 0,336 = 4,3 кН/м²;

р_гр,2 = 1,1516(0,3+ 0,4+ 3,6) 0,336 = 26,58 кН/м².

Изгибающие моменты от давления воды на уровне заделки стенки М_ов и максимальный в пролете М_пв (рис.5,в) на расстоянии x_o = 0,447H = 1,61м от верха стенки подсчитываются по формулам:

Изгибающие моменты от давления грунта на уровне заделки стенки М_огр и максимальный в пролете М_пгр (рис.5,г) на расстоянии x_o = 0,411H = 1,48м от верха стенки подсчитываются по формулам:

Рис.5 - Расчетные схемы и эпюры моментов в стенке резервуара:

а) Расчетная схема давления от воды на стенку резервуара;

б) Расчетная схема давления грунта на стенку резервуара;

в) Эпюра моментов от давления воды;

г) Эпюра моментов от давления грунта.

По максимальному из опорных моментов (М_ов или М_огр) определяется рабочая высота поперечного сечения стенки резервуара:

где b = 100 см.

Тогда толщина стенки h = h_o + a_s = 9,97 + 2,5 = 12,47 ≈13см, где a_s – расстояние от растянутой грани до центра тяжести арматуры.

Принимаем толщину стенки h = 13 см, тогда h₀ = 13-2,5 = 10,5 см.

Для обеспечения жесткой заделки в днище, к исходной высоте панели добавим не менее 1,5 толщины стенки и тогда общая высота стеновой панели составит H = 3,6 + 1,5×0,24 = 3,96 ≈ 3,4м.

Таблица 2 - Подсчёт площади вертикальной арматуры стенки резервуара

Вид нагрузки и зона			мм²
От давления воды: на уровне заделки панели в днище в пролете От давления грунта: на уровне заделки панели в днище в пролете	0,14 0,065 0,057 0,014	0,15 0,067 0,059 0,014	11,37 5,1 4,47 1,06

На внутренней и наружной поверхностях стенки назначаем двойные сетки: основную и дополнительную. Основную сетку устанавливаем на всю высоту, а дополнительную - на высоту 0,4Н=0,43,6 = 1,44 м от низа панели.

Арматуру основной сетки подбираем на действие усилий от давления воды и грунта в пролете (на 1 п.м.):

- от давления грунта устанавливаем сетку на внутренней поверхности стенки количеством 5стержней  6 A400 с шагом 200 мм и A_s,факт = 1,41см² (С4);

- от давления воды устанавливаем сетку на наружной поверхности стенки количеством 5стержней 12 А400 с шагом 200 мм и A_s,факт = 5,65 см² (С3).

Арматуру дополнительной сетки подбираем площадью, равной разности площадей расчётной (см. табл.2) на уровне заделки от давления воды (или грунта) и фактической основной сетки от давления грунта (или воды):

• на внутренней поверхности стены 4,47 – 5,65= 1,18см², чему соответствует 5 стержня 6 A400 с шагом 110 мм и А_s,факт = 1,41мм² (С6);

• на наружной поверхности стены 11,37 – 1,41 = 9,96 см², чему соответствует арматура 9 стержней 12 А400 с шагом 110 мм и A_s,факт = 10,18см² (С5).

Горизонтальные стержни 6 À400 ставим конструктивно с шагом 250 мм.