2165

Изгибающие моменты от давления воды

21

Определяем боковое давление грунта в уровне верха стенки

Р1,15 1700 3,05 0,33 1968кгс/м2 = 1,97 тс/м2.

гр1

Боковое давление грунта в уровне днища

h h 4,80 3,05 4,80 7,85м (см. рис. 17).

21

Р1,15 1700 7,85 0,33 5064кгс/ м2 = 5,06 тс/м2.

гр2

Изгибающие моменты в стенке от давления грунта определяем для тех же сечений, что и от давления воды. Расчеты выполняем в табличной форме (табл. 4). На основании данных табл. 4 строится эпюра изгибающих моментов (рис. 18).

3.1.3. Определение изгибающих моментов для стадий транспортировки и монтажа стеновых панелей

Расчетная схема сборной стеновой панели в стадии эксплуатации значительно отличается от расчетных схем для стадий транспорти-ровки и монтажа. В связи с этим требуется дополнительная проверка прочности стеновой панели для этих стадий. Для стадий транспортировки и монтажа стеновая панель рассчитывается на нагрузку от собственного веса с коэффициентом надежности f =1,0. При этом дополнительно вводятся коэффициенты динамичности: при транспортировании kд=1,6; при

монтаже kд=1,4. Расчет рекомендуется вести на 1 пог.м ширины панели (в = 1,0 м).

Расчетная нагрузка от собственного веса панели с учетом

коэффициента динамичности определяется по следующему равенству

qc.в f в бет kд , (3.5)

где бет= 2500 кгс/м3 – объемная масса тяжелого бетона.

22

Расчетная схема сборной стеновой панели представляет собой балку с консолями (рис. 19). Для стадии транспортирования – балка с двумя консолями, для стадии монтажа – балка с одной консолью. Длину консоли рекомендуется назначать в пределах 0,4 0,8 м.

Согласно расчетным схемам и величине нагрузки определяются изгибающие моменты в пролетах и на опорах. Для проверки прочности стеновой панели принимается наибольший по абсолютной величине изгибающий момент.

Пример. Определение изгибающих моментов для стадий транспортировки и монтажа стеновой панели. Длина панели ln H 4,8

м.

23

Принимаем длину консоли l 0,7м, толщину стеновой панели 16 см = 0,16 м.

1

1. Стадия транспортировки (балка с двумя консолями) (рис. 19,а).

Расчет ведем на 1 пог.м ширины стеновой панели (в=1,0 м).

Нагрузка от собственного веса панели с учетом коэффициента динамичности

qТ 1 0,16 1 2,5 1,6 0,64 тс/пог.м.

c.в

Изгибающие моменты

на опоре MопТ 0,16тс м;

в пролете MТпр 0,77тс м.

2. Стадия монтажа (балка с одной консолью) (рис. 19,б).

Нагрузка от собственного веса панели с учетом коэффициента динамичности

qcМ.в 1 0.16 1 2,5 1,4 0,56 тс/пог.м.

Изгибающие моменты:

на опоре M м 0,14 тс м ;

оп

в пролете Mпрм 1,11тс м.

Наибольшее значение изгибающего момента по абсолютной величине Mпрм 1,11тс м.

3.2.Стенка резервуара с предварительно напрягаемой проволочной арматурой

3.2.1.Определение площади сечения кольцевой напрягаемой арматуры

Вкачестве примера рассмотрим случай, когда предварительное напряжение в проволочной арматуре создается с помощью арматурно-навивочной машины.

Проволочная арматура согласно рекомендациям раздела 1.2 принимается из стали классов Вр1200 Вр1400 (Вр-

ІІ).

В стадии предварительного напряжения и эксплуатации арматура испытывает осевое растяжение. В этом случае площадь сечения арматуры определяется по следующей формуле:

Для случая центрального растяжения при использовании проволочной арматуры коэффициент равен [4]

s6 1,15.

При вычислении площади сечения кольцевой арматуры определяющим является расчет не по прочности, а по трещиностойкости. Для обеспечения трещиностойкости коэффициент условий работы арматуры принимается равным

s6=1,0, а площадь сечения арматуры увеличивается на 15 20%. Определение площади сечения арматуры производим по вычисленным значениям кольцевых растягивающих усилий (см. табл. 2).

Пример. Определение количества кольцевой арматуры.

Напрягаемая арматура принята из стали класса Вр-ІІ диаметром d=5 мм.

Прочностная характеристика арматуры Rs =1045 МПа [4].

26

Кольцевые растягивающие усилия принимаем согласно табл. 2. Расчет по определению количества кольцевой арматуры сводим в табл. 5.

Таблица 5

Определение количества кольцевой арматуры

3.2.2. Расчет стенки по образованию трещин

Стенка резервуара относится к конструкциям I категории трещиностойкости [4]. В этом случае расчет стенки по

образованию трещин производится по нагрузкам с коэффициентом f >1, т.е. на те же нагрузки, что приняты при

где Ncrc продольное растягивающее усилие, воспринимаемое элементом при образовании трещин и определяемое по формуле

В сборной предварительно-напряженной стенке резервуара ненапрягаемая кольцевая арматура панелей в стыках прерывается, а бетон, уложенный в швы между панелями, может оказаться менее доброкачественным чем бетон сборных элементов. Поэтому в запас прочности при проверке стенки по образованию трещин работа бетона не

При создании напряжений в арматуре с помощью арматурно-навивочной машины принято считать, что натяжение арматуры осуществляется «на бетон», а способ натяжения «механический».

При механическом способе натяжения арматуры sp =0,1, следовательно,

27

sp =1–0,1=0,9.

Величина предварительного напряжения арматуры назначается исходя из следующих условий [4]:

sp p 0,3 Rs,ser ,

где p допустимое отклонение значения предварительного напряжения арматуры, при механическом способе натяжения

Полная величина потерь предварительного напряжения арматуры рассматривается как сумма первых и вторых потерь:

При натяжении «на бетон» первые потери равны

loss1 3 4,

где 3 потери от деформации анкеров; 4 потери от трения арматуры о поверхность бетона.

При использовании навивочной машины считается, что 3=0; 4 =0. Тогда loss1=0.

Вторые потери

Пример. Назначение величины предварительного напряжения арматуры.

Напрягаемая арматура Вр-ІІ; d=5 мм.

Прочностная характеристика арматуры Rs,ser =1255 МПа.

Согласно формулам (3.12) и (3.13) имеем

Величину предварительного напряжения арматуры рекомендуется принимать ближе к верхнему пределу.

Принимаем sp =1100 МПа.

Пример. Определение величины потерь предварительного

напряжения арматуры.

Напрягаемая арматура Вр-ІІ; d=5 мм.

Характеристики арматуры:

Натяжение арматуры осуществляется «на бетон».

Стенка резервуара состоит из сборных панелей (см. рис. 1). Стеновые панели изготавливаются в заводских условиях. Отпускная прочность бетона в изделии должна быть не менее 80% от проектной прочности. Передаточная прочность бетона при обжатии стенки напрягаемой арматурой должна быть не менее отпускной и согласно требованиям СНиПа [4] не менее 11 МПа и не менее 50% принятого класса бетона по прочности на сжатие.

28

Указанные требования позволяют определить необходимый класс бетона и назначить передаточную прочность бетона

что близко к величине Rв 14,5МПа, соответствующей классу бетона В25.

Принимаем класс бетона В25 и уточняем передаточную прочность бетона:

Rвp =0,5·В=0,5·25=12,5 МПа.

Окончательно принимаем величину передаточной прочности

Rвp =13 МПа,

что соответствует классу бетона по прочности на сжатие В22.5.

Согласно формуле (3.14) полная величина потерь предварительного напряжения арматуры равна сумме первых и вторых потерь. При использовании навивочной машины первые потери равны нулю: loss1=0. Вторые потери согласно формуле (3.15) происходят в результате воздействия на преднапряженную арматуру четырех факторов.

Расчет потерь от этих факторов выполняем в соответствии с рекомендациями СНиПа [4].

Потери от релаксации напряжения арматуры

Потери от ползучести бетона .

9

При определении потерь от ползучести бетона в арматуре стенка резервуара рассматривается как монолитная.

Это объясняется тем, что стыки между стеновыми панелями выполняются из вибрированного бетона.

При навивке арматуры на стенку резервуара прочность бетона принята Rвp =13 МПа, что соответствует:

классу бетона по прочности на сжатие В22,5;

начальному модулю упругости бетона Eв =25,5·103 МПа.

Начальное усилие обжатия (обжатия бетона с учетом первых потерь) определяется по формуле

Тогда

P 1100 0 294,2 323620Н = 323,6 кН.

1

Напряжения в бетоне стенки резервуара при обжатии силой P1:

Сжимающие напряжения в бетоне от силы P1 в стадии предварительного обжатия согласно требованиям СНиПа

[4] не должны превышать 85% от передаточной прочности бетона.

Проверяем выполнение этого условия:

вp 0,85 Rвр .

29

1,98 МПа ≤ 0,85·13 = 11,05 МПа.

Условие выполняется.

где =1,0 – коэффициент, принимаемый при определении потерь для бетона естественного твердения.

Естественное твердение бетона принято в связи с тем, что бетон омоноличивания стыков между панелями

набирает свою прочность в естественных условиях. Потери от деформации при обжатии стыков между блоками .

11

Конструкцию стенки резервуара считаем монолитной. В этом случае = 0.

11

Вторые потери

loss2 104,5 30,0 22,5 0 157 МПа.

Полные потери

loss loss1 loss2 0 157 157МПа > 100 МПа.

Пример. Расчет стенки резервуара по образованию трещин.

Расчет стенки по образованию трещин выполняется согласно формулам (3.7) (3.10). Расчет ведется для каждой условной зоны, на которые разбивается стенка по высоте (рис. 14).

Согласно формуле (3.10) усилие в преднапряженной арматуре с учетом всех потерь равно

P sp sp loss Asp .

P 0,9 1100 157 Asp .

P 848,7 Asp ,

где Asp площадь преднапряженной арматуры, принимаемая в соответствии с табл. 5.

Расчет по образованию трещин сводим в табл. 6.

Таблица 6

Проверка условия трещинообразования

Вывод: трещиностойкость всех расчетных сечений обеспечена.

30