2. Проектирование фундамента водонапорной башни

Дано:

Высота ствола башни - 25 м;

Внешний диаметр ствола башни – 10,6 м;

Высота резервуара – 4 м;

Внешний диаметр резервуара – 11,6 м;

Толщина стен ствола башни – 0,38 м;

Толщина стенок и днища резервуара – 0,15 м;

Высота крыши – 1,0 м.

Расчет оснований и фундаментов производится по расчетным наг­рузкам, которые определяются как произведение нормативных нагрузок на соответствующие коэффициенты. Проектирование оснований и фундаментов зданий и сооружений ведется в основном по II группе предельных сос­тояний по деформациям.

2.1. Установление величины нормативных и расчетных нагрузок

2.1.1. Нормативная нагрузка - определяется от веса водонапорной башни, от снеговой и ветровой нагрузок:

а) Нагрузка от веса водонапорной башни определяется по формуле:

, (1)

где – вес ствола,;

– удельный вес материала ствола башни;

– объем внешних стен ствола башни;

–объем внутренних стен ствола башни;

– объем стен ствола башни;

– вес резервуара.;

– удельный вес материала резервуара (железобетон);

– объем внешних стен и днища резервуара;

объем внутренних стен и днища резервуара;

объем стен и днища резервуара;

– вес воды в резервуаре;

– удельный вес воды;

– вес прочих элементов сооружения.

Расчетная нагрузка определяется путем умножения нормативной нагрузки на коэффициент перегрузки γ=1,1 (для железобетонных и каменных конструкций)

б) Снеговая нагрузка определяется по формуле:

где - нормативная снеговая нагрузка на 1 площади горизонтальной проекции крыши (табл. 9).

- площадь горизонтальной проекции крыши.

Расчетная снеговая нагрузка определятся путем умножения нормативной нагрузки на коэффициент перегрузки γ=1,1 (для снеговой нагрузки)

в) Ветровая нагрузка рассчитывается для каждой высотной зоны наземной части водонапорной башни по формуле:

(4)

где - нормативный ветровой напор на 1 площади вертикальной проекции соответствующей высотной зоны башни, ;

- площадь вертикальной проекции соответствующей высотной зоны башни, .

Нормативный ветровой напор определяется для каждой высотной зоны по формуле:

(5)

где - нормативный скоростной напор ветра по высотным зонам (табл. 10);

- аэродинамический коэффициент.

Для ствола и резервуара башни (как для цилиндра) величина аэродинамического коэффициента . Для крыши аэродинамический коэффициент для угла ската .

Для высотных сооружений, каким является проектируемая водонапорная башня, первая надземная ветровая зона принимается равной 10м, вышележащие зоны не более 10м каждая

Расчетная ветровая нагрузка определяется умножение нормативной нагрузки на площадь вертикальной проекции

Рис. 1. Схема к определению ветровой нагрузки и изгибающего момента

Суммарная нормативная ветровая нагрузка равна

Суммарная расчетная ветровая нагрузка равна

2.1.2. Суммарные нагрузки

а) вертикальная нормативная и расчетная:

б) горизонтальная нормативная и расчетная :

2.1.3. Нормативный изгибающий момент

Величина изгибающего момента определяется в сечении сопряжения ствола башни с фундаментом от действия ветровой нагрузки (Рис. 11):

2.1.4. Эксцентриситет суммарной вертикальной нагрузки

2. Определение глубины заложения фундамента

Проектируемое сооружение не имеет подвального помещения, приямков, и т.д., поэтому минимальная глубина заложения фундамента 0,5 м.

Глубина сезонного промер­зания в г. Омске не превышает 2,5 м. Нормативное значение глубины сезонного промерзания определяем по формуле

,

где - безразмерный коэффициент, численно равный сумме аб­солютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемые по СНиП по строительной климатологии и; для супесей, песков и пылеватых

2.2.1 Определение расчетной глубины промерзания грунта.

,

где - нормативная глубина промерзания; - коэффициент,

учитывающий влияние теплового режима сооружения. Для помещения без подвала с полами, устраиваемыми по грунту, при расчетной среднесуточной температуре воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам

Принимаем глубину заложения фундамента

Подошва фундамента будет находится на уровне грунтовых вод (УГВ=5,1 м), поэтому при возведении фундамента нет необходимости устраивать гидроизоляцию для защиты агрессивного действия грунтовых вод.