книги / Строительные конструкции
..pdfне имеют свободного стока и способствуют более интен сивной коррозии стали.
Наименьшая толщина листов по условиям сварки и коррозионной стойкости 4 мм. При относительно неболь
шой вместимости резервуара (100— 1000 м3) |
стены и |
|||||
плоское |
днище |
имеют |
постоянную толщину |
0 = 4 |
мм. |
|
В резервуарах |
большой |
вместимости |
(2000—5000 |
м3) |
||
толщина |
стен |
переменная — от 4 до |
10 мм, плоское |
днище в средней части имеет постоянную толщину 4— 5 мм, а крайние листы (окрайки) 6—8 мм. Стену со ставляют по высоте из отдельных горизонтальных колец (поясов). Листы, образующие пояса, соединяют друг с другом стыковыми швами. Эти швы в смежных поясах располагают вразбежку со смещением на половину дли ны листа, но не менее чем на 500 мм. Пояса сварива ют между собой встык или внахлестку (см. рис. XI.44).
Листы плоского днища по длине полосы соединяют стыковым швом или внахлестку, а полосы между собой внахлестку.
Сопряжение стен резервуара с днищем осуществляют
впритык двумя сплошными кольцевыми |
швами |
(см. |
рис. XI.44). Постановка дополнительного |
уголка |
или |
накладок в месте сопряжения стены с днищем, а также значительный выступ днища за стену (более 50 мм) от рицательно влияют на работу узла, вызывая большую концентрацию напряжений.
Врезервуарах с пространственным днищем в узле сопряжения стены и днища создается опорное кольцо (см. рис. XI.45).
Всовременной практике строительства все более широкое распространение получают стальные цилиндри ческие резервуары, элементы которых изготовляют на заводах и транспортируют к месту монтажа свернуты ми в рулоны. При монтаже эти рулоны разворачивают
исваривают между собой *. Толщина листов в таких резервуарах ограничена из условия возможности свер тывания полотнищ в рулоны. Стена резервуара большой
вместимости может быть выполнена предварительно напряженной путем навивки на нее высокопрочной про волоки и последующего торкретирования.
Стена цилиндрического резервуара от внутреннего гидростатического давления жидкости испытывает осе-
1 Рулонированные резервуары — основной тип стальных резер вуаров для нефтепродуктов.
261
вое растяжение. Кольцевое расчетное растягивающее усилие Т на глубине h от верха стенки при радиусе ре зервуара г определяют по формуле (XI.3). Так, если резервуар заполнен водой,
Т = 1,1Аг.
Для каждого пояса h принимают равным расстоя нию от верха стены до низа пояса (рис. XI.46,а).
Прочность стен толщиной бСт проверяют по верти кальным стыковым швам, которыми соединяют листы поясов:
778Ст < R™. |
(XI.24) |
В месте сопряжения стены с днищем сварные швы препятствуют ее свободной деформации, вследствие че го в ней возникает краевой изгибающий момент М0, рас четное значение которого приближенно может быть оп ределено но формуле
М0 « О.ПЯгбст, |
|
(XI.25) |
|
где Н — высота цилиндрической стены. |
высоте |
стены |
|
Краевой момент быстро затухает по |
|||
(рис. XI.46) и оказывает |
влияние в основном на |
свар |
|
ные швы, которыми стена |
прикреплена |
к днищу. На |
пряжения от краевого момента в сварных швах прове
ряют по формуле |
|
|
М0 |
|
(XI.26) |
оШ wm |
< Л * . |
|
где Wm— момент сопротивления |
двух угловых швов, |
см3 (см. |
рис XI.46,б); |
|
|
Wm |
■CMJ |
(XI.27) |
'+0,7/!ш |
|
Рис. XI.46. К расчету стального цилиндрического резервуара а —стена; б —сварной шов, соединяющий стену с днищем
262
здесь /ш “ - момент инерции швов, см*; |
|
||||
Jщ —2 |
П (0,7/»ш)8 |
^ |
1-0,7ЛШ |
(XI.28) |
|
|
[ |
12 |
|
|
Эти напряжения не суммируются с растягивающими напряжениями, которые шов испытывает кдк элемент нижнего пояса стенки, так как векторы этих напряже ний взаимно перпендикулярны.
Плоские днища, лежащие на сплошном основании, испытывают незначительные усилия, их обычно не рас считывают.
Сферическое днище, опертое по контуру (см. рис. IX. 45), под действием гидростатического давления испыты вает растягивающие усилия. Его прочность проверяют по шву в нижней зоне, где растягивающие напряжения достигают максимума:
ny (Н + с) г„ |
|
(XI.29) |
|
26 |
< |
||
’ |
|||
где п — коэффициент перегрузки; |
у —объемная масса жидкости; |
||
Н, г, го, 6 — см. на рис. XI.45. |
|
|
В коническом днище с углом наклона а (см. рис. XI. 45, б) кольцевые растягивающие напряжения достигают
максимума у опорного кольца. Прочность |
стыкового |
|
шва здесь проверяют по формуле |
|
|
nHyr ctg а |
|
(XI 30) |
6 sin а |
|
|
|
|
|
В опорном кольце резервуара, опирающемся по все |
||
му периметру, возникают |
осевые сжймающие усилия |
|
nGH |
(XI .31) |
|
N = — |
tg a, |
|
где GB— вес воды и днища. - |
|
|
Прочность кольца обеспечена, когда |
|
|
N/FK< R, |
(XI .32) |
где FK— площадь поперечного сечения кольца. |
на устойчивость: |
Опорное кольцо проверяют также |
|
N < N Kр, |
(XI. 33) |
где |
|
, |
(XI.34) |
FA
здесь Е — модуль продольной упругости стали; / у — момент инерции сечения кольца относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести сечения; г„—-радиус кольца.
263
Рис. XI.47. Железобетонные безнапорные трубы
а—труба со ступенчатым раструбом; 6—то же, а коническим; в —фальце- ван труба; е—схема армирования трубы; 1 —спираль; 2 «•* продольные стержни
Рис. Х1.48. Стыки безнапорных труб
J —резиновое уплотнительное кольцо; 2 —асбестоцементная смесьл 3 —битумная обмазка; 4 —цеженг* ный раствор; б —эачеканенная просмоленная прядь
Рис. XI.49. Схема укладки труб
обжатие в продольном направлении — натяжением про дольных стержней.
Типовые железобетонные напорные трубы формуют методом виброгидропрессования на специализированных заводах, Диаметр таких труб от 600 до 1600 мм, тол-
265
щмна стенки 55— 105 мм, длина 5 м. Арматура — высо копрочная проволока классов В-И (спираль) и Вр-П (продольная). Трубы имеют раструбы конической фор мы, стыкуют их с помощью уплотнительного резинового кольца (рис. XI. 48, а). Способы укладки труб на ос нование те же, что и для безнапорных труб.
Напорные железобетонные трубы могут иметь внут ри сердечник из стальной трубы. В этом случае для работы под давлением до 10 ат их изготовляют без предварительного напряжения, при давлении 10—20 ат — с напрягаемой спиральной арматурой.
Напорные трубы рассчитывают на прочность и по образованию трещин, безнапорные — на прочность и по ширине раскрытия трещин.
Трубы испытывают воздействия следующих нагру зок: внутреннего давления жидкости с учетом гидрав лического удара, собственного веса с учетом жидкости, давления грунта, временной нагрузки на поверхности земли от транспортных средств. От действующих на трубу нагрузок возникают изгибающие моменты и про дольные усилия как в поперечных (кольцевых) сече ниях, так и в продольных.
Методика расчета труб определяется специальным руководством1. Для подбора типовых труб в зависи мости от напора, глубины заложения и способа укладки используют графики, приведенные в каталогах или в Справочнике проектировщика2.
Водопроводные и канализационные железобетонные колодцы наиболее часто имеют в плане круглую форму (рис. XI. 50, а). Для унифицированных колодцев внут ренний диаметр принят равным 1000, 1500 и 2000 мм, диаметр горловины 700 мм. Высота колодцев обуслов лена глубиной заложения трубопроводов и может из меняться в широких пределах. Она принята кратной 300 мм.
Железобетонные стеновые кольца имеют высоту 600 или 900 мм, толщина стенок 80— 100 мм. В нижних кольцах с четырех сторон предусмотрены проемы для входящий и выходящих трубопроводов. После монтажа
* Руководство по проектированию напорных железобетонных труб. М., 1978.
2' Типовые железобетонные конструкции зданий и сооружений для промышленного строительства. М., 1974.
266
труб неиспользованные 'проемы и оставшиеся зазоры между трубами и проемами бетонируют.
Стеновые кольца устанавливают на плоскую плиту днища толщиной 100— 120 мм и перекрывают плоской плитой толщиной 150 мм с отверстием диаметром 700 мм, над которым располагается горловина. Диаметр плиты днища на 500 мм превышает внутренний диаметр сте новых колец и равен 1500, 2000 и 2500 мм, диаметр плит перекрытия равен внешнему диаметру стеновых колец (1160, 1680 или 2200 мм).
Горловину’ перекрывают железобетонной плитой диа метром 840 мм и толщиной 70 мм с отверстием d = = 580 мм, над которым устанавливают стандартный чугунный люк. Если колодцы расположены в пределах автодороги или на территории промышленной площад ки, где возможно движение тяжелых автомашин, вместо круглой плиты на горловину укладывают прямоуголь ную дорожную плиту размером 1150X2500 мм и вы сотой 220 мм. В центре плиты сделано отверстие диа метром 580 мм для люка. За пределами горловины дорожная плита опирается на уплотненное песчаное ос нование толщиной 250 мм.
Рис. XI.50. Железобетонные колодцы, круглый а и прямоугольный б
1 —кольца; 2 —плита перекрытия; 3 —кольцо горловины; 4 —отмостка; 5 — металлический люк; 6 —опорное кольцо для люка; . 7 —ходовые скобьы 8 — плита днища; 9 —монолитный бетон для заделки отверстия вокруг трубопро водов; 10 г- плоские стеновые плиты
267
Нижняя часть колодцев может быть прямоугольной (рис. XI. 50, б). В этом случае используют унифициро ванны е стеновые панели прямоугольных емкостных со
оружений (см. § XI. 4).
Несущая способность типовых железобетонных кон струкций допускает заглубление плит днища до 7 м, а плит Ьерекрытия от 0,5 до 3—4 м в зависимости от интенсивности временной нагрузки на поверхности грунта.
§ XI.8. КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ И ПРИНЦИПЫ РАСЧЕТА ВОДОНАПОРНЫХ БАШЕН
Водонапорные башни строят для регулирования на пора в водопроводных сетях.
Главная составная часть каждой башни — резервуар. Его вместимость и высоту над поверхностью земли ус танавливают в зависимости от режима водопотреблеиия и расчетного напора в сети.
Водонапорные башни весьма разнообразны по вмес тимости резервуара (от 15 до 3000 м3) и по высоте опор ной части (от 6 до 50 м).
Башни бывают шатровые (рис. XI. 51, а), в которых резервуар заключен внутри особого строения — шатра, обеспечивающего необходимый температурный режим, и бесшатровые (рис. XI. 51, б), когда теплоизоляцию резервуара (при необходимости) наносят непосредствен но на стенки. Предпочтительнее башни бесшатрового
(или полушатрового) типа, так как |
строительство их |
||||
проще, |
опорные |
конструкции легче и |
стоимость |
ниже. |
|
В |
башне |
может быть |
один |
резервуар |
(см. |
рис. XI. 51, а, б) |
или несколько |
(рис. XI. 51, в). |
|
Технико-экономические исследования показывают, что при одинаковой высоте и конструкции башни ее стоимость мало зависит от вместимости резервуара: с увеличением вместимости на 30—40% стоимость воз растает на 3—6%. При одинаковых резервуарах стои мость башен изменяется пропорционально изменению высоты опорной части.
В результате технико-экономического анализа уста новлены следующие параметры типовых башен: при вместимости резервуара 25 и 50 м3 высота 9—27 м, при вместимости 150, 250, 500 и 1000 м3 высота башни 12—42 м (кратно.З м).
Резервуары водонапорных башен делают же-
268
лезобетоиными или сталь |
О) |
|
<9 |
|
|
|
|||||||||
ными. Наиболее |
простой |
|
-i |
|
|
|
|
||||||||
железобетонный |
резерву |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
г |
|
|
|
|
||||||||||
ар имеет цилиндрическую |
|
|
|
|
О |
|
|||||||||
стену |
и |
плоское |
ненесу- |
|
|
|
|
|
|||||||
щее |
|
днище, лежащее на |
|
И |
|
|
|
|
|||||||
сплошном |
желеаабетон- |
|
|
|
|
|
|
||||||||
ном перекрытии |
опорной |
7777777/77 |
|
|
777?/7 |
||||||||||
конструкции |
(рис. |
XI. |
|
|
|||||||||||
52,а). Более экономичны |
Рис. XI.51. |
Схемы водонапорных |
|||||||||||||
по |
стоимости |
(на |
30— |
|
|
башен |
|
|
|||||||
40%) |
и |
по расходу мате |
1 —опорные конструкции; 2 —резерву- |
||||||||||||
риалов |
резервуары |
с ц и |
|
ар; 3 —шатер |
|
||||||||||
линдрической стеной, пе |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
реходящей |
внизу |
в |
кони |
|
|
|
|
|
|
||||||
ческую, |
с |
несущим |
|
дни |
|
|
|
|
|
|
|||||
щем (рис. XI.52,б). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Стены |
железобетон |
|
|
|
|
|
|
|||||||
ных |
резервуаров |
|
значи |
|
|
|
|
|
|
||||||
тельной |
вместимости |
для |
т |
а |
|
|
|
|
|||||||
придания |
им |
требуемой |
|
|
|
|
|||||||||
трещиностойкости |
|
следу |
Рис. Х1.52. |
Резервуары |
водона- |
||||||||||
ет |
изготовлять |
предвари |
|||||||||||||
|
порных башен |
|
|||||||||||||
тельно-напряженными. |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Создание |
предваритель |
|
|
|
|
|
|
||||||||
ного напряжения в |
стесненных |
условиях |
на |
значитель |
|||||||||||
ной высоте не всегда оправдывает |
себя, |
поэтому не |
|||||||||||||
редко резервуары |
делают |
металлическими |
(см. § XI.6). |
||||||||||||
|
Опорные конструкции |
водонапорных |
башен |
выпол |
няют преимущественно железобетонными, но при ре зервуарах малой вместимости в зависимости от мест ных условий они могут быть металлическими, а при
высоте |
9— 12 м кирпичными в виде |
цилиндрического |
ствола |
с толщиной стен 250—380 мм. |
На рис. XI. 53 |
изображена схема бесшатровой водонапорной башни с кирпичной опорой и металлическим резервуаром.
Железобетонные опоры башен выполняют в виде сплошной монолитной цилиндрической оболочки (рис.
XI. 54, |
а) или |
стержневых |
пространственных |
систем: |
рамной |
(рис. |
XI. 54, б) или |
сетчатой (рис. |
XI. 55). |
Наименьшую стоимость имеют сборные железобетон ные опоры сетчатого типа: они дешевле сплошных мо нолитных в 1,5—2 и кирпичных в 2—3 раза, а с метал лическими опорами приблизительно равноценны.
269
Водонапорные башни с железобетонной опорой в виде моно
ж |
|
|
литной оболочки |
|
(рис. XI.54, а) |
|||||||
|
|
возводят |
в подвижной |
инвентар |
||||||||
|
|
|
||||||||||
|
|
|
ной опалубке. Необходимая |
тол |
||||||||
|
|
|
щина оболочки по условию пере |
|||||||||
|
|
|
мещения |
щитов опалубки значи |
||||||||
|
|
|
тельно |
превышает |
требуемую |
по |
||||||
|
|
|
расчету на прочность, что увели |
|||||||||
|
|
|
чивает |
стоимость |
сооружения. |
|||||||
|
|
|
Опоры данного типа целесообраз |
|||||||||
|
|
|
ны при башнях большой высоты |
|||||||||
|
|
|
(не менее 24 |
м) |
и |
резервуарах |
||||||
|
|
|
большой |
вместимости |
(не менее |
|||||||
|
|
|
800 м3). Ствол башни базируется |
|||||||||
|
|
|
на монолитном |
железобетонном |
||||||||
|
|
|
фундаменте с кольцевым ребром |
|||||||||
|
|
|
по контуру ствола. |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
Водонапорные башни с желе |
|||||||||
|
|
|
зобетонными |
рамными |
опорами |
|||||||
|
|
|
(см. рис. XI.54, б) |
по расходу ма |
||||||||
Рис. XI.53. |
Водонапор |
териалов |
экономичнее, |
чем |
со |
|||||||
сплошными, |
однако |
|
трудоем |
|||||||||
ная башня с |
кирпичной; |
|
||||||||||
опорой |
кость |
их |
возведения более |
высо |
||||||||
/ —фундамент; |
2 —кирпич |
кая. При |
выполнении |
таких |
опор |
|||||||
ная опора; 3 —металличес |
в сборном железобетоне ослож |
|||||||||||
кий резервуар |
||||||||||||
|
|
|
нено устройство жестких узловых |
|||||||||
|
|
|
соединений. |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
В |
водонапорных |
башнях |
со |
||||||
сборными |
железобетонными |
сетчатыми |
опорами |
|
(см. |
|||||||
рис. XI.55, а) |
в качестве монтажных |
единиц применяют |
||||||||||
ромбические |
(см. рис. XI.55,6) и |
поясные |
|
(см. |
рис. |
|||||||
XI.55, в) элементы. Ромбический элемент образуется по |
||||||||||||
средством |
укрупнительной |
сборки |
наклонных стоек и |
|||||||||
поясов. Все |
сборные |
элементы |
имеют выпуски армату |
ры, которые в узлах приваривают к стальным фасонкам. Стыки замоноличивают бетоном (см. рис. XI.55,г).
В водонапорных башнях рассчитывают конструкции резервуара, опоры, фундамента и шатра. Расчет ци линдрических резервуаров выполняют в соответствии с указаниями §Х1. 3 и XI. 6, расчет элементов шатра, крыши резервуара, обслуживающих площадок — в соот ветствии с указаниями глав IX и X.
270