ВСТУП
На території промислових і цивільних об'єктів зводять різноманітні інженерні споруди: підпірні стіни, резервуари, силосні корпуси, водонапірні башти, градирні, галереї та ін. Найбільше застосування у вітчизняній практиці проектування отримали залізобетонні споруди для систем водопостачання (резервуари для зберігання води і пожежного водопостачання) і каналізації (відстійники, фільтри та ін.).
В процесі проектування таких споруд особлива увага приділяється вибору конструктивних форм, геометричних параметрів, основних будівельних матеріалів, технології виготовлення і зведення конструкцій.
Подальше збільшення обсягів будівництва спеціальних інженерних споруд ставить перед інженерами-проектувальниками нові завдання, які повинні вирішуватися з використанням досягнень науково-технічного процесу.
Прагнення до зменшення ваги конструкцій та підвищення їх якості призвело до необхідності широкого використання в процесі проектування сучасних методів розрахунку, які найбільш повно враховують умови роботи конструкцій і фізичні властивості матеріалів.
Методичні вказівки складені у відповідності з програмою дисципліни «Проектування конструкцій будівель та споруд» і розраховані на використання їх студентами зі спеціальності «Промислове і цивільне будівництво» при виконанні курсових та дипломних проектів. Методичні вказівки складаються з детальних чисельних прикладів з необхідними методичними рекомендаціями.
Дані методичні вказівки спрямовані на глибше освоєння студентами теоретичного матеріалу курсу і привиття ним навичок проектування залізобетонних споруд, розглянуті також питання для практичного вирішення проблемних завдань під час самостійної роботи студентів.
Дані методичні вказівки, в першу чергу, рекомендуються студентам для виконання курсового проекту з дисципліни «Проектування монолітного залізобетонного заглибленого закритого прямокутного резервуару», який передбачено навчальним планом. У рамках цього проекту студентам пропонується запроектувати основні несучі конструкції монолітного прямокутного залізобетонного резервуару.
В методичних вказівках наведено методи розрахунків та особливості проектування залізобетонних конструкцій відповідно до вимог Європейських норм EN 1992-1-1:2005 «Єврокод 2: Проектування залізобетонних конструкцій. Частина 1-1: Загальні норми і правила для споруд» та діючим нормам ДБН В.2.6-98:2009 «Бетонні та залізобетонні конструкції. Основні положення» та ДСТУ Б В.2.6-156:2010 «Бетонні та залізобетонні конструкції з важкого бетону. Правила проектування», ДСТУ-Н Б EN 1992-1-2, вимоги яких не висвітлені в учбовій літературі. Наводяться рекомендації по армуванню окремих монолітних залізобетонних елементів: стіни резервуару, безбалкового покриття та колони, допоміжні таблиці необхідні для розрахунку залізобетонних конструкцій.
1 Склад проекту і початкові дані для виконання курсовОго проекту
Тема та обсяг курсового проекту ««Проектування монолітного залізобетонного заглибленого закритого прямокутного резервуару» з дисципліни «Проектування конструкції будівель та споруд» визначені у відповідності із навчальною програмою дисципліни.
Початкові дані для проектування приймаються студентами відповідно до табл. А.2…А.4 (додаток А) згідно з власними ініціалами – першими літерами прізвища, імені та по батькові студента та заносяться у бланк початкових даних (табл. А.1, додаток А) в такій формі:
1 Район будівництва ________________________________________
2 Крок колон l = ____ м;
3 Висота резервуару Н = ____ м;
4 Кількість прольотів будинку m = ____ шт.;
5. Шар ґрунту утеплення Н1 = ____ м;
6. Вид ґрунту ______________________________________
Змінювати задані параметри об’єкту може тільки викладач. Інші потрібні дані студент визначає самостійно за допомогою літератури 1-24 з урахуванням рекомендацій викладача.
Студент у цьому курсового проекту повинен розглянути наступні питання:
1 Компонування монолітного прямокутного резервуару
2 Розрахунок і конструювання монолітної стінки резервуару
2.1 Визначення навантаження
2.2 Розрахункова схема і зусилля
2.3 Коректування товщини плити
2.4 Розрахунок міцності перерізів, нормальних до подовжньої осі
2.5 Конструювання монолітної стінки резервуару
3 Розрахунок і конструювання монолітної безбалкової плити покриття
3.1 Визначення навантаження на 1 м2
3.2 Розрахункова схема і зусилля
3.3 Розрахунок міцності перерізів, нормальних до подовжньої осі
3.4 Конструювання монолітної безбалкової плити покриття
3.5 Розрахунок і конструювання капітелі монолітного безбалкового покриття
4 Розрахунок і конструювання монолітної колони
4.1 Збір навантажень і визначення зусиль
4.2 Розрахунок міцності перерізів, нормальних до подовжньої осі
4.3 Конструювання монолітної колони
Приблизний обсяг курсового проекту: розрахунково-пояснювальна записка з ескізами та розрахунковими схемами конструктивних елементів – 30-40 стор., графічна частина – 1 аркуш формату А1 .
У цих методичних вказівках в скороченому обсязі подаються деякі важливі роз’яснення методик розрахунків та принципів конструювання елементів і споруди в цілому.
Завдання передбачає розробку основних несучих залізобетонних конструкцій монолітного заглибленого критого прямокутного резервуару.
2 Загальні відомості проектування резервуарів
В комплекс споруд водопостачання входять регулюючі та запасні ємнісні інженерні споруди - резервуари різних типів для зберігання і акумулювання води. Резервуари залежно від розташування можуть бать напірними (активними) і безнапірними (пасивними), тобто такими, з яких вода може надходити в систему лише шляхом перекачування її насосами.
Залізобетонні резервуари в порівнянні з металевими більш довговічні, вогнестійкі і мають менші експлуатаційні витрати.
Резервуари поділяються за призначенням, вертикальній прив'язці, конструктивним особливостям і формою.
За вертикальній прив'язці резервуари можуть бути підземними, напівзаглибленими, наземними і надземними (водонапірні башти). Залежно від призначення резервуари проектують закритими (з покриттям) або відкритими (без покриття).
Рисунок 2.1 – Типи резервуарів за вертикальній прив’язці:
а - напівзаглиблені відкриті (відстійники, змішувачі, мулоущільнювачі, пісковловлювачі, нафтоуловлювачі); б – наівзаглиблені закриті (резервуари для води, прийомні камери теплої та охолодженої води, горизонтальні відстійники); в – наземні відкриті (фільтри, біофільтри, усереднювачі, контактні освітлювачі)
Резервуари також класифікують за формою в плані, позначці днища, конструктивним особливостям армування, способу зведення. Найбільш раціональні форми ємнісних споруд з кількома варіантами конструктивних рішень покриттів, стін і днища наведені на рис. 2.2 і 2.3. Форма резервуарів в плані приймається прямокутної, круглої або овальної (рис. 2.2, а). Залізобетонні резервуари більш складної форми (сферичної, лінзоподібної) трудомісткі і широкого поширення не отримали.
Стіни резервуарів можуть виконуватися вертикальними, похилими або у вигляді оболонок (рис. 2.2, б).
Рисунок 2.2 – Конструктивні форми резервуарів:
а – форми резервуарів в плані; б – варіанти стін
Залежно від призначення резервуари проектують з покриттям або без нього. Покриття можуть виконуватися із застосуванням просторових, плоских і комбінованих конструкцій (рис. 2.3, а). Просторові монолітні залізобетонні покриття найбільш економічні по витраті матеріалів, але трудомісткі у виготовленні.
Днища проектуються в більшості випадків плоскими. Якщо потрібно знизити тиск на стіни резервуарів, днища виконують сферичної, конічної або призматичної форми (рис. 2.3, б).
Рисунок 2.3 – Конструктивні форми резервуарів:
а – варіанти покриття; б – варіанти днища
Одним з важливих елементів в проектуванні ємнісних споруд є розробка конструкцій вузлових з'єднань несучих елементів. Прийняті конструктивні рішення вузлів сполучення стін з покриттям і днищем повинні враховувати призначення споруд та забезпечувати їх надійне функціонування в реальних умовах експлуатації.
Варіанти конструктивних рішень вузлів залізобетонних резервуарів наведені на рис.2.4, 2.5. Рішення про влаштування жорстких або піддатливих стиків стін резервуарів приймається не тільки по статичним, а й по експлуатаційно-технологічних міркувань.
Рисунок 2.4 – Вузли сполучення стін з просторовими конструкціями покриття залізобетонних резервуарів:
а – конструктивні рішення; б – розрахункові схеми
Стики стін з покриттям і днищем частіше проектують шарнірно-рухомими з використанням еластичних прокладок (гумових, неопренових і ін.). Забезпечуючи свободу радіальних деформацій стін резервуара, така конструкція стиків дозволяє здійснювати щільне обтиснення стін по звий висоті, включаючи зони, прилеглі до опорних елементів.
Рисунок 1.5 – Вузли сполучення залізобетонних резервуарів стін з днищем:
а – конструктивні рішення; б – розрахункові схеми
За способом зведення розрізняють збірні, монолітні і збірно-монолітні резервуари. В останньому випадку стіни і покриття виконують збірними, а днище монолітним. Армування резервуарів виконують без попередньої напруги арматури, або з натягом арматури переважно на затверділий бетон (навивка арматури на стінки, натяг арматури, розташованої в каналах днища). Елементи покриття попередньо напруження, виготовлені в заводських умовах.
Форма, розміри, відмітка днища, наявність або відсутність покриття резервуарів зазвичай обумовлені технологічними вимогами. Якщо за умовами технології задається тільки місткість споруди, вибір форми і розмірів визначається техніко-економічними міркуваннями.
При порівнянні циліндричних і прямокутних резервуарів слід враховувати характер роботи стінок споруди під навантаженням. Від внутрішнього гідростатичного тиску рідини стінки циліндричних резервуарів працюють на осьовий розтяг, а від тиску ґрунту на осьовий стиск. Згинальні моменти виникають тільки в місцях сполучення стінки з днищем і покриттям. В прямокутних резервуарах стінки працюють на згин (позацентровий розтяг). При застосуванні попереднього напруження доцільно проектувати циліндричні резервуари з натягом зовнішньої кільцевої арматури. Це значно підвищує тріщиностійкість стінок і зменшує витрату бетону і сталі за рахунок використання високоміцних матеріалів. попереднє напруження стінок прямокутних резервуарів виконати важче. Крім того, при однаковій місткості периметр стінок циліндричного резервуара менше, ніж прямокутного.
В циліндричних резервуарах розтягують зусилля в стінках збільшуються пропорційно діаметру резервуару, що призводить до істотного потовщення стінок, і збільшенню площі перерізу кільцевої арматури.
У прямокутному резервуарі, розміри в плані якого значно перевищують висоту стінок, згинаючі моменти в стінках залежать тільки від висоти. Це дозволяє застосовувати для резервуарів різної місткості уніфіковані елементи стін однаковими товщиною і армуванням. При виборі висоти резервуарів враховують технологічні вимоги. Розміри прямокутних резервуарів в плані призначають кратнимі6 м. Це дозволяє при відповідної прив'язці зовнішніх рядів колон або стін застосовувати для покриття типові ригелі та плити перекрито багатоповерхових промислових будівель.