Практическая работа № 4. Емкостные сооружения

С

Задание:

Определить усилия в стенке и плите днища

Выполн ть конструктивный расчёт стенки и показать её

арм рован е.

вариантам

Выполн ть конструктивный расчет плиты днища

План

резеруара – круглое, диаметром, 3, 6, 12, 15, 18, 21, 24 м(по

)

Глубина воды – 1,8 м, 2.4 м, 3,0 м, 3,6 м, 4,4м, 4,8 м. (по вариантам)

Четная

сборная

тенка –

, дн ще монолитное

Расчетная нагрузка – q (кН/м2)

Последняя ц фра зачетной книжки

Нечетная

Цифра

1

3

5

7

9

А

q

5,0

5,6

5,4

5,2

6,0

Цифра

0

2

4

6

8

q

5,8

5,4

5,6

6,0

5,2

м.

Д

Требуется запроектировать предварительно напряженную сборную

стенку заглубленного цилиндрического резервуара.

Конструкция и размеры резервуара, а так же высота слом воды в

нем показаны на рис. 1, 2.

И

С

низ 0,4 0,5

rH , (см)

где r -.радиус резервуара, м; H - высота панели стенки, м.

низ 0,5 9 4,8

21,6 см

Толщ на стенки вверху по конструктивным требованиям должна

быть

Прин

см

вер 12

маем панель стенки постоянной толщины по всей высоте

равной

вер низ 12 21,6 16,8 см

2

2

С учетом рекомендац й по унификации принимаем толщину стенки

равной = 16 см.

днищем-жесткого шарнирно подвижного (рис. 3).

4.3. Жесткоебсоединение стенки с днищем

Расчетные усилия, действующие в стенке резервуара

Д

Стенка является замкнутой осесимметричной оболочкой. От

внутреннего гидростатическогоАдавления цилиндрическая стенка

испытывает осевое кольцевое растягивающее усилие (рис. 4).

Величину расчетного кольцевого растягивающего усилия в стенке

определяем по формуле

от

1

NK NK

- Pmax r 1

2 1

m H

где: Nkот

- кольцевые усилия в рассматриваемом сечении без учета

связи стенки с днищем;

Pmax - гидростатическое давление у низа стенки (рис. 5а); r - радиус

резер -

И

вуара;

H - высота стенки; m - характеристика жесткости стенки,

определяемая по формуле

1.3

m

,

r

где x

- расстояние от низа стенки до рассматриваемого сечения.

Разбиваем стенку на зоны высотой 1 м и принимаем для каждой

зоны расчетное усилие равным значению в середине этой зоны (рис.

6). Определение значений вспомогательных величин

С

m

1.3

1.3

1.08

8 0.16

r

1

1

1

1

0.81

m

H

1.08

4.8

Pmax r f H r 1.1 1 4.8 9 47.52 тс/пог.м

рис

Выч слен е ус л й сводим в таблицу 2.

На основан

данных та лицы 2 строим эпюру кольцевых

растяг вающ х ус л й (

. 7).

б

Таблица 1

Коэфф ц енты для расчета

алок на упругом основании и

осесимметричных оболочек

n1

n2

n1

n2

n1

n2

0.0

1 .0000

0.0000

2.4

-0.0669

0.0613

4.8

+0.0007

-0.00820

0.1

0.9004

0.0903

2.5

А

-0.00732

-0.0658

0.0491

4.9

0.0009

0.2

0.8024

0.1627

2.6

-0.0636

0.0383

5.0

0.0020

-0.00646

0.3

0.7078

0.2189

2.7

-0.0508

0.0287

5.1

0.00235

-0.00564

0.4

0.6174

0.2610

2.8

-0.0573

0.0204

5.2

0.00260

-0.00487

0.5

0.5323

0.2908

2.9

-0.0535

0.0133

5.3

0.00275

-0.00415

0.6

0.4530

0.3099

3.0

-0.0493

Д

0.00703

5.4

0.0029

-0.00349

0.7

0.3798

0.3199

3.1

-0.0450

0.00187

5.5

0.0029

-0.00288

0.8

0.3130

0.3223

3.2

-0.0407

-0.00238

5.6

0.0029

-0.00233

0.9

0.2528

0.3185

3.3

-0.0364

-0.00582

5.7

0.0028

-0.00184

1.0

0.1988

0.3096

3.4

-0.0322

-0.00853

5.8

0.0027

-0.00141

1.1

0.1510

0.2967

3.5

-0.0283

-0.01059 5.9 0.00255

-0.00102

И

1.2

0.1092

0.2807

3.6

-0.0245

-0.01209

6.0

0.0024

-0.00069

1.3

0.0729

0.2626

3.7

-0.0210

-0.01310

6.1

0.0022

-0.00041

1.4

0.0419

0.2430

3.8

-0.0177

-0.01369

6.2

0.0020

-0.00017

1.5

6.0158

0.2226

3.9

-0.0147

-0.01392

6.3

0.00185

0.00003

1.6

-0.0059

0.2018

4.0

-0.01197

-0.01386

6.4

0.00165

0.00019

1.7

-0.0236

0.1812

4.1

-0.00955

-0.01356

6.5

0.00150

0.00032

1.8

-0.0376

0.1610

4.2

-0.00732

-0.01307

6.6

0.0013

0.00042

1.9

-0.0484

0.1415

4.3

-0.00545

-0.01243

6.7

0.0012

0.00050

2.0

-0.0564

0.1231

4.4

-0.00380

-0.01168

6.8

0.00095

0.00055

2.1

-0.0618

0.1057

4.5

-0.00235

-0.01086

6.9

0.0008

0.00058

2.2

-0.0652

0.0896

4.6

-0.00110

-0.00999

7.0

0.0007

0.00060

-2.3

-0.668

0.0748

4.7

-0.0002

-0.00909

в

Ph

1

M x

1

1

2

2

m

С

m H

2

=1.7

покрытия нагрузкабравна 1000 кгс/м . Объемная масса грунта гр

Коэффициент, учитывающий связность грунта (коэффициент

бокового давления)

Д

А2 2 30

k tg

45

2

tg

45

2

0.33

Приведенная высота временной нагрузки

И

hэкв

1000 0,585 м

Боковое давление грунта:

1700

в уровне верха стенки

Pгр1 f гр

h1 k

ки

Таблица 4

№

X

h

Коэффициент

Mx

ы

сече-

(от

1

С(от низа

Ph

1

n1

n

ния

верха

Ph f

m x

1

n1

1

m

H

стенки),

n1

n2

тс м

кН м

(снизу

стен-

2 m

m H

вверх)

м

), м

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

5

2.0

2.8

3.08

1.32

2.16

-

0.1022

-0.05144

-0.15364

-0.20

-1.96

0.0635

А

4

1.5

3.3

3.63

1.56

1.62

-

0.2018

-0.00478

-0.20658

-0.32

-3.14

б0.0059

3

1.0

3.8

4.18

1.79

1.08

0.1510

0.2967

0.12231

-0.17439

-0.31

-3.04

2

0.5

4.3

4.73

2.03

0.54

0.4927

0.3004

0.39909

0.09869

0.20

1.96

1

0.0

4.8

5.28

2.27

0.00

Д

0.81000

1.84

18.05

1.0000

0.0000

0.81000

И

1

Pгр1

гр

Pгр2x

Pгр2x

M x

1

2

2 m

1

m h

Вычисление изгибающих моментов сводим в таблицу 4.

С

На основании данных таблицы 4 строим эпюру изгибающих моментов

(рис.7).

Определение изгибающих моментов в стадии

транспортировки и монтажа панелей

консоли

а) стад я транспорт ровки (рис. 8а), /балка с двумя консолями/.

Вел ч на

может

ыть – 0.4 0.8 м.

qсТ.в. 0.16 1 2.5 1.6 0.64

тс

пог.м.

Изгибающиебмоменты

на опоре M оп

0.16тс м;

qсМ.в. 0.16 1 2.5 1.4 0.56

тс

пог.м.

Изгибающие моменты

И

на опоре Mоп 0.14тс м;

Д

в пролете M пр 1.11тс м.

и

Таблица 4

С

№

X

h

Коэффициент

Pгр1

Pгр1

M

гр

ы

ч

сече-

(от

Pгр2x

(от низа

тс

тс

P

Pгр2x

Pгр1 м2

Pгр2 м2

1

ния

верха

гр1

Pгр2x

m x

1

1

m H

n

n2

стенки),

Pгр2x

2m

2

1

m H

n

(снизу

стен-

n1

n2

тс м

кН м

м

вверх)

ки), м

1

2

3

4

5

6

1

8

9

10

11

12

13

14

А

5

2.0

2.8

1.41

3.22

0.44

1.38

2.16

-

0.1022

-0.05652

-0.15872

-0.22

-2.16

б0.0635

4

1.5

3.3

1.41

3.54

0.40

1.52

1.62

-

0.2018

-0.00519

-0.20699

-0.31

-3.04

0.0059

3

1.0

3.8

1.41

3.87

0.36

1.66

Д

-0.16382

-0.27

-2.65

1.08

0.1510

0.2967

0.13288

2

0.5

4.3

1.41

4.19

0.34

1.80

0.54

0.4927

0.3004

0.42865

0.12825

0.23

2.26

1

0.0

4.8

1.41

4.51

0.31

1.94

0.00

1 .0000

0.0000

0.87000

0.87000

1.69

16.58

И

Расчетные характеристики материалов:

для бетона класса В15 при b2 = 0.9 Rb = 7.7 МПа;

для арматуры класса A-III Rs

= 365 МПа (d > 10 мм).

Расчетные характеристики сечения h 16 см, b = 100 см.

Расчет вертикальной арматуры ведем по наибольшему моменту

С

и арматуру ставим симметрично с

M max 1.84тс м 118.05кН м

внутренней и наружной стороны панели.

Определяем h0 h 2 16 2 14см, 0.935

M

18.05 106

Прин

m

R

b h2

7.7 1000 1402

0.120

b

0

A

M

18.05 106

377.8мм2

s

Rs

h0

365 0.935 140

б

маем стержни диаметром 10 мм с шагом 150 мм.

Факт ческая площадь арматуры

As.факт 78.5 1000

523.3мм2 377.8мм2 (на 1 пог.м ширины панели).

150

А

Конструктивную (горизонтальную) арматуру принимаем d = 6 мм из

класса А-1 с шагом 250 мм.

4.4. Стенка резервуара с предварительно напряженной

проволочной арматурой

Определение площади сечения кольцевой напрягаемой

арматуры

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

Характеристики арматуры: Rs,ser

= 1255 МПа, Rs = 1045 МПа.

И

Площадь сечения арматуры по прочностиД

As

Nk

(СНиП, п. 3.13)

sb

R

s

Для случая центрального растяжения коэффициент

sb = (1.10 1.20) - в зависимости от класса арматуры.

Для обеспечения трещиностойкости коэффициент sb

принимается

равным sb =1.0, а площадь сечения увеличивается на 15

20 %.

Таблица 5.

Определение количества кольцевой арматур

№ зоны (сверху

Nk

Rs ,

As ,

Принято для

2

1.2 As

вниз)

кН/пог.м

МПа

каждой зоны

мм /пог.

С

м

1

2

3

4

5

6

I

70.04

67.0

80.4

50¢5 As = 98. 2 мм2

II

139.70

133.7

160.4

9¢5 As = 176.7 мм2

III

240.93

1045

230.6

276.7

15¢5 As = 294. 2 мм2

относитсяСтенка резервуара

к

конструкциям 1-

ой категории

IV

247.02

236.4

283.7

15¢5 As = 294. 2 мм2

V

75.54

72.3

86.7

5¢5 As = 98. 2 мм2

б

Расчет стенки по образованию трещин

sp p Rs,ser

И

sp

p 0.3 Rs,ser

(СНиП, п. 1.23)

p 0.05

sp

sp 1.05

1255

sp 1195 МПа

sp 0.95 0.3 1255

sp 396 МПа

где

n1 3 4

3

- деформации анкеров; 4 - трение арматуры о поверхность

Сsp

бетона.

При использовании навивочной машины считается, что 3

= 0, 4 =

0. Тогда

n1 = 0.

Вторые потери

Потери

n2 7 8 9 11

7

sp - потери от релаксации напряжения арматуры

0.22

0.1

Rs,ser

1100

7 0.22

б

1255

усадки

етона

8 = 30 МПа.

Потери от ползучести етона ( 9 ).

А

бетона в момент навивки арматуры.

Д

Rbp = 15 МПа = 152.9 кгс/см2

В11, Eb 19.2 103 МПа.

Es

20 10

4

10.4

E

19.2 10

b

Площадь приведенного сечения определяем при наибольшей

площади

И

арматуры Asp = 294.2 мм.2

Ared A Asp 160 1000 10.4 294.2 163060 мм2

Усилие обжатия

P sp n1 Asp

1100 0 294.2 323620Н 323,6кН

Напряжения в бетоне

P

232620

bp

1.98 МПа

A

163060

red

bp

1.98

0.13

0.75

R

15

bp

Конструкцию считаем монолитной

11

=0.

Вторые потери

n2 = 104.5 + 30.0+ 19.5 + 0 = 154 МПа > 100 МПа.

Полные потери

n n1 n2 = 0+154 = 154 МПа.

Расчет стенки по образованию трещин выполняем по условию

N Ncrc

(СНиП, п.4.4)

где

Ncrc

Rbt,ser Ab 2 Asp P

прочности

В сборной предвар тельно напряженной стенке резервуара

Сненапрягае -

мая кольцевая арматура панелей в стыках прерывается, а бетон,

уложенный в швы между панелями, может оказываться менее

б

доброкачественным, чем

етон с орных элементов. Поэтому, в запас

, при проверке стенки по образованию трещин работу

бетона не уч тывают. Тогда

Ncrc P

А

где P - усилие в преднапряженной арматуре с учетом потерь.

P sp sp n Asp

sp 1 sp

(СНиП, п. 1 .27)

при механическом спосо е натяжения арматуры sp

0.1.

1 0.1

Д

sp

0.9