книги / Строительные конструкции
..pdfРис. XI.35. Детали узлов сопряжения стеновых панелей прямоуголь*
ных сооружений (см. рис. XI.26, XI.27, XI.28)
/ —стеновая панель (около углов она усилена |
горизонтальной |
арматурой);, |
2 —арматура монолитного участка; 3 —выпуски |
арматуры из |
панелей,; 4 — |
закладные детали; 5 —цементный раствор |
|
Рис. XI.36. «Гибкий» стык стеновых пане лей в углах сооружения
1 —стеновые панели; 2 —тиоколовый герметик; ' 3 —гернит 0 40 мм; 4 —цементный раствор
менты также и в горизонтальной плоскости, поэтому здесь требуется усиленная горизонтальная арматура. Длину этцх участков принимают равной высоте панели
.(для балочного типа) и полуторной высоте панели
251
Лотки — элементы конструкций многих емкостных сооружений. Их располагают либо вдоль стенок (в от стойниках, осветлителях, илоуплртнителях), либо над стенками (в аэротенках), либо на грунте (в бункерных песколовках). Унифицированные прямоугольные лотки имеют номинальную длину 3 и 6 м, ширину (в свету) 20—60 см и высоту 30—90 см при толщине стенок по низу 8— И см. Их укладывают в железобетонные сты ковые муфты, которые устанавливают на железобетон ные поперечные балочки, охватывающие стеновые (или перегородочные) панели (рис. XI.37,а). Балочки за крепляют стальными клиньями. Все элементы соединя ют между собой путем сварки стальных закладных де талей.
В качестве служебных мостиков (для прохода об служивающего персонала) используют ребристые пли ты покрытий промышленных зданий. Такие плиты уста навливают на поперечные железобетонные балочки. (рис. XI.37, б) или на муфты, в которых стыкуются эле менты лотка (рис. X I.37, а).
§XI.5. РАСЧЕТ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ЕМКОСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Характер работы под нагрузкой и методы расчета стенок прямоугольных сооружений зависят от их конст руктивного решения и соотношения размеров сторон.
Стены открытых сооружений, высота которых значи тельно меньше, чем длина (аэротенки, нефтеловушки, отстойники и т. д.), представляют собой консоли, за щемленные в днище.
Крайние стены рассчитывают на два случая их ра боты:
1)гидростатическое давление жидкости при отсут ствии обсыпки (рис. X I.38, а);
2)боковое давление грунта при опорожненном со оружении (рис. XI. 38, б, в). Временную нагрузку на по верхности грунта вокруг сооружения принимают рав ной 1 тс/м2 (10 кН/м2).
Формулы для определения нормативного давления
жидкости и обсыпки и соответствующие коэффициенты перегрузки приведены в § XI.3.
Определив расчетные изгибающие моменты при ука занных загружениях (на 1 пог. м по длине стены), нахо дят необходимую площадь вертикальной арматуры как
253
Рис. XI.38. Расчетная схема наружных стен
открытых |
|
прямо |
||
угольных |
емкостных |
|||
сооружений |
большой |
|||
протяженности |
||||
а —при |
давлении |
жид |
||
кости |
изнутри, |
когда |
||
отсутствует |
обсыпка; |
|||
б —при давлении грунта |
||||
на опорожненное соору |
||||
жение; |
в—то |
же, |
при |
|
наличии |
грунтовых |
вод |
Рис. XI.39. Расчетные схемы стен, работающих в двух направлениях
1 —свободный |
край; 2 —шарнирное |
опирание; |
3 —защемление |
в прямоугольном сечении с рабочей высокой Л0= б —2 см и шириной ft = 100 см. От давления жидкости находят площадь сечения арматуры, устанавливаемой с внутрен ней стороны, ^а.внутр; от давления грунта — площадь се чения арматуры, устанавливаемой с внешней стороны
Га.внешн> Причем /?а.внешн<С^'а.внутр.
Промежуточные стенки, которые могут испытывать давление жидкости то с одной, то с другой стороны (при опорожнении соседней секции), имеют с двух сто рон арматуру с площадью сечения /^.впутр.
В сборных панелях консольного типа для сокраще ния количества типоразмеров также принимают одина ковую арматуру Га.внутр по обеим сторонам. Принятую вертикальную арматуру сборных панелей следует про верить на монтажный случай, когда панель от собствен ного веса работает на изгиб.
После того как установят требуемое армирование стен, проверяют ширину раскрытия трещин: ат^ 0 ,2 мм. Этот расчет следует выполнять по методике, приведен ной в гл. VI (§ VI. 7), считая, что вся нагрузка являет ся длительно действующей.
Горизонтальная арматура стен рассмотренной конст рукции является конструктивной. На крайних участках стен длиной по 1,5 Я ст (при жестком соединении с тор цовыми стенами) площадь сечения этой арматуры сле дует увеличить, так чтобы, Fa.rор^Цмнн bh0. Это обус ловлено, как отмечалось в § XI. 4, действием небольших изгибающих моментов и в горизонтальной плоскости.
254
Промежуточные стенки сооружений, испытывающие во всех случаях уравновешенное давление жидкости с двух сторон (мёждукоридорные стенки аэротенков, цир куляционные перегородки в отстойниках и т. д.), рас считывают на действие вертикальной нагрузки от уста новленных на них лотков (заполненных жидкостью), мостиков, технологических трубопроводов и от ветро вой нагрузки, действующей на эту стенку в опорожнен ном сооружении.
Площадь вертикальной арматуры определяют по формулам расчета внецентренно-сжатых элементов (см. гл. VII). Горизонтальную арматуру устанавливают по такому же принципу, как в предыдущем случае. Если стенку возводят из сборных панелей, то принятое арми рование проверяют из условия обеспечения прочности панели в процессе транспортирования и монтажа, ког да она работает на изгиб от собственного веса.
Стены открытых и закрытых сооружений с отноше
нием сторон Ii//2 < 3 (рис. XI.39) |
представляют собой |
пластинки, защемленные понизу и |
по боковым граням. |
Характер опирания верхнего края зависит от конструк ции сооружения. В открытом сооружении он свободный (см. рис. XI.39,а), при опирании сборного покрытия — шарнирно опертый (рис. XI.39,б), при монолитной свя зи с покрытием — защемлен (см. рис. XI.39,в). Нагруз ка на эти стены от давления жидкости или грунта име ет вид треугольника (или трапеции) с максимальной ординатой понизу. Изгибающие дооменты определяют по таблицам для расчета прямоугольных изотропных плит, приведенным в ряде справочников и учебных по собий *. По найденным моментам обычным способом оп ределяют требуемую площадь сечения арматуры в каж дом направлении плиты и проверяют ширину раскры тия трещин.
Стены закрытых сооружений большой протяженно сти (рис. XI. 40) имеют опоры на уровне днища и по крытия. Монолитная гладкая стена представляет собой балочную плиту, упруго закрепленную поверху и понизу и загруженную треугольной нагрузкой от давления жид
кости (при отсутствии |
обсыпки) |
(рис. X I.40, б). При |
||
опорожненном |
сооружении от |
воздействия |
бокового |
|
давления грунта |
эпюра |
моментов |
аналогична, |
но имеет |
обратные знаки. |
По значениям расчетных моментов оп- |
1 См. сноску на |
с, 185. |
256
Рис. XI.40. К расчету стен закрытых прямоугольных сооружений большой протяженности при монолитной их связи с покрытием
и днищем 1 —покрытие; 2 —стена; 3 —днище
большой протяженности при шарнирной связи с покрытием а —общий вид; б —расчетная схема; в эпюра моментов
256
ределяют требуемую площадь сечения вертикальной ар матуры, а затем проверяют ширину раскрытия трещин. Схема армирования показана на рис. XI.40, в.
Отметим, что в стенах закрытых прямоугольных со оружений кроме изгибающих моментов действует так же продольная сила от веса покрытия, а потому они испытывают внецеятренное сжатие. Влияние продоль ной силы в расчете не учитывают и рассчитывают стены на изгиб. Это дает некоторое увеличение требуемой пло щади арматуры, но повышает надежность работы кон струкции, так как в процессе эксплутации сооружения могут быть периоды, когда на покрытии отсутствует об сыпка и продольная сила резко уменьшается.
Если монолитная стена имеет вертикальные ребра, расстояние между которыми с ^ 0 ,5 или с^2Л , то плиту между ребрами рассчитывают как защемленную по че тырем сторонам по указанным выше таблицам, а ребро как балку, упруго закрепленную в днище и покрытии и загруженную реакциями, передаваемыми плитой.
Гладкие стены длинных закрытых сооружений со сборными покрытиями (рис. XI. 41) считают защемлен ными в днище и имеющими шарнирно-неподвижную опору поверху. Стены рассчитывают как вертикальные балки шириной 1 м.
Такую же расчетную схему (см. рис. XI.41) имеют сборные стеновые пДнели балочного типа. Для типовых панелей пролетный момент принят несколько увеличен ным против показанного на рисунке; вследствие воз можного поворота узла сопряжения стенки с днищем момент Л4Пр определен при уменьшении М„иж на 20%.
При определении бокового давления грунта времен
ную |
нагрузку на |
поверхности |
принимают |
равной |
|||
1,5 тс/м2 (15 кН /м 2), а |
для |
стен |
сооружений, |
утеплен |
|||
ных грунтом, — 2,5 тс/м 2 |
(25 |
кН /м 2). В типовых |
стено |
||||
вых |
панелях балочного типа такая временная нагрузка |
||||||
принята при Я = 3 ,6 |
и 4,8 м. По |
найденным |
моментам |
подбирают вертикальную арматуру стены исходя из воз можных схем ее загружения: на промежуточную стену действует давление жидкости с двух сторон, крайняя с одной стороны испытывает давление жидкости, с дру гой давление грунта. Затем проверяют ширину раскры тия трещин: ат=^0,2 мм.
Если стена имеет вертикальные ребра (рис.XI.42,а), то при соотношении размеров Л > 2с моменты, подсчи-
257
|
t) |
т г ш т т ТПТПТГП |
||||
|
|
|||||
|
#7} |
/7,7, |
С |
/7.г |
т |
Г |
|
.«___£- |
, |
|
|
|
|
|
Рис. |
XI.42. |
К расчету ребрис |
|||
|
тых |
стен |
закрытых |
прямо |
||
|
|
угольных |
сооружений |
|||
a) |
а —общий вид; б —расчетная схе |
|||||
ма ребра при |
с>2Н; в—то же, |
|||||
|
плиты при Н>2с; г —то же, плиты |
|||||
|
|
|
при cs^2h |
|
||
|
Рис. XI.43. К расчету стен пря |
|||||
|
моугольных сооружений с вы |
|||||
|
сотой, значительно |
превышаю |
||||
|
щей размеры |
в плане |
тайные по формулам, приведенным на рис. XI.40 и XI.41, следует ум ножить на с и по ним под бирать арматуру ребер. Плиту между ребрами в этом случае рассчитыва ют в горизонтальном на правлении как неразрез ную балку, опертую на ребра (рис. XI.42,в). На грузка на плиту меняет ся по высоте, поэтому плиту разбивают на от-
258
дельные зоны шириной по 1 м и рассчитывают каждую зону на свою нагрузку.
Если расстояние между ребрами с^ 2 Л , то ребро рас считывают как балку, защемленную внизу и шарнирно опертую вверху, загруженную реакциями примыкаю щих плит, опертых по контуру (рис. XI.42,г).
Стены небольших в плане сооружений, высота кото рых значительно превосходит размеры в плане, разби вают по высоте на зоны шириной 1 м и рассчитывают
как' замкнутые |
рамы на максимальное |
давление р |
в |
|
данной зоне (рис, XI.43,а). Характер эпюры моментов, |
||||
значения моментов |
и нормальных сил |
показаны |
на |
|
рис. XI.43, б. |
От |
давления жидкости |
при отсутствии |
обсыпки стены будут испытывать внецентренное растя жение, при опорожненном сооружении от воздействия обсыпки — внецентренное сжатие.
Элементы покрытия и днищ рассчитывают по мето дике, изложенной в § XI.3 для цилиндрических соору жений. Примеры расчета приведены в гл. XII.
§ XI.6. КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ И РАСЧЕТ СТАЛЬНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ РЕЗЕРВУАРОВ
Стальные резервуары относятся к разряду листовых конструкций, выполняемых из плоских или изогнутых листов, соединенных между собой сварными швами в единую пространственную тонкостенную конструкцию. Соединения листов должны быть не только прочными, но и плотными, чтобы обеспечить герметичность соору жения. Они работают в основном в условиях безмоментного напряженного состояния, которое характеризуется наличием только осевых (преимущественно растягиваю щих) усилий, создающих в листах напряжения, равно мерно распределенные по их толщине. Изгибающие моменты возникают лишь в местах сопряжения с коль цами жесткости, плоскими днищами и т. д. Эти моменты быстро затухают и оказывают влияние на напряженное состояние конструкции лишь на небольших участках (краевой эффект).
Листовые конструкции, испытывающие воздействие растягивающих напряжений от внутреннего давления (в трубопроводах, цилиндрических емкостях и т.д .),не теряют эксплуатационных качеств и после того, как напряжения в листах достигли предела текучести. Для этого случая расчетные сопротивления стали растяже-
259
Рис. XI.44. Стальной резервуар с плоским днищем
/ —сопряжение поясов внахлестку; II —то же, встык; 1 —■шов стыковой; 2 —сварной шов сплошной; 3 —то же, прерывистый
Рис. XI.45. Схемы стальных резервуаров с пространственным дни щем, опирающимся по контуру сферическим а и коническим б
I —стена; 2 —опорное кольцо; 3 —стыковой шов; 4 —днище
нию установлены нормами из условия достижения металлом временного сопротивления разрыву (см. гл. IX).
Стальные цилиндрические резервуары применяют преимущественно в водонапорных башнях. Их вы полняют с плоским или пространственным днищем (рис. XI.44 и XI.45)'. Покрытие резервуаров обычно легкое и не оказывает влияния на работу стен.
Резервуары с плоским днищем наиболее просты в изготовлении, но имеют эксплуатационные недостатки: затруднен осмотр и ремонт днища, выпадающие осадки
260