Сборный железобетонный цилиндрический и прямоугольный резервуар для воды со сборным балочным перекрытием

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский национальный технический университет

Расчётно-графическая работа:

на тему: "Сборный железобетонный цилиндрический и прямоугольный резервуар для воды со сборным балочным перекрытием"

Выполнил: студент группы 110232

                                                                                                 Титов П.О.   

                                                                            Принял: Шидловский Э.С.

Минск-2005

Содержание
1	Расчёт сборной ж/б предварительно-напряжённой ребристой плиты балочного перекрытия резервуара…….....................................
2	Расчёт полки плиты на изгиб……………………………………………….
3	Расчёт прочности наклонных сечений плиты……………………………
4	Расчёт стенки цилиндрического резервуара…………………………….
5	Расчёт вертикальной арматуры панели стенки…………………………
6	Расчёт стенки сборного железобетонного прямоугольного подземного резервуара……………………………………………………..
7	Определение расчётной нагрузки………………………………………...
8	Определение максимальных изгибающих моментов в расчётных сечениях по высоте стенки.……………………………………………….
9	Литература…………………………………………………………………….

1.Расчёт сборной ж/б предварительно-напряжённой ребристой плиты балочного перекрытия резервуара

Расчёт нагрузки на 1м² перекрытия ведётся в табличной форме:

Табл.1

№ п/п	Вид нагрузки	Нормативная кН/м		Коэффициент безопасности γf		Расчётная кН/м2
а)	Постоянные
1	Грунт ( hg=1 м; ρg=17 кН/м3)	17		1,35		22,95
2	Цементно-песчаная стяжка h=30 мм	0,66		1,35		0,9
3	Гидроизоляция	0,15		1,35		0,2
4	Собственный вес ж/б плиты	2,75		1,15		3,16
		20,56				27,21
б)	Временные
1	Снеговая (г. Гомель)	0,8		1,5		1,2
		21,36				28,41

Расчётная схема плиты

q=28.41 кН/м² .Тогда q^d=q_1м* b=28,41*1.5=42.6 кН/м.Где b – ширина плиты ; q_1м – нагрузка на 1 м² плиты.

Далее определим поперечное сечение плит:

Предварительно задаёмся размерами поперечного сечения:

; принимаем среднее значение

Принимаем

Т.о.: ,

Где - ширина шва.

Определим и

Где - расчётный момент.

Поперечное сечение принимаем тавровое:

Где h – высота плиты h=300 мм

c_cov - защитный слой.

A_sp – площадь поперечного сечения арматуры.

По условию принимаем проволочную арматуру S1200 d5мм.

Условно принимаем с_max=65мм;

т.к. с_max= c_cov+d+;

а≥30мм с_max=25мм+25мм+15мм=65мм;

Принимаем с_max=65мм;

Таким образом d_расч=h- с_max=300-65=235мм   d_расч =235мм

х - высота сжатой зоны;

M_sd – расчётный момент;

М_Rd – прочность сечения;

Если - нулевая ось проходит в полке, следовательно, прямоугольный участок – сжатая зона.

b_eff∙X=S – площадь сжатой зоны.

Предположим, что в нашем случае нейтральная ось проходит в полке.

Должно выполняться условие

M_sd≤ М_Rd

Принимаем условию прямоугольную эпюру:

Тогда :

Z=d-0.5x

Составим уравнения равнодействия :

∑x=0: F_s-F_c=0

F_s=f_sd∙A_sp

f_sd – расчётное сопротивление арматуры.

F_c=f_cd∙b_eff ∙x

f_cd – расчётное сопротивление бетона.

Таким образом:

F_s=f_sd∙A_sp

f_sd – расчётное сопротивление арматуры;

F_с=f_сd∙b_eff∙x

f_сd – расчётное сопротивление бетона;

Таким образом:

f_sd∙A_sp- f_сd∙b_eff∙x=0

;

ξ= следовательно х=ξ∙d (1);

ξ= (2);

∑M_FS=0;

F_sd≤F_c∙z= f_сd∙b_eff∙x∙(d-0.5x) (3);

∑M_FS – точка приложения равнодействующей в арматуре.

M_sd≤ f_сd∙b_eff∙x∙(d-0.5x) ;

M_sd≤ f_сd∙b_eff∙d²∙ξ∙(1-0.5ξ) ;

Принимаем: ξ∙(1-0.5ξ)=α_m

                                  M_sd= α_m∙ f_сd∙b_eff∙d²  (4);

∑M_Fc=0; M_sd≤ f_sd∙A_sp∙(d-0.5x) (5);

Принимаем:(1-0.5ξ)=V;

Таким образом: M_sd≤ f_sd∙A_sp∙dV (6);

Определяем требуемое расчётом количество продольной напряжённой арматуры:

A_sp -  площадь конического сечения арматуры.

Предполагая, что нейтральная ось проходит в полке: по СНиП в зависимости от A_sp:

ξ=0,01; V=0,995; α_m=0,01;

Для бетона с^30/37 f_сd=30/1,5=20 МПа.

γ_с=1,5 – коэффициент безопастности;

M_sd≤α_m∙ 20∙1,48∙0,235²  следовательно

α_m==0.11;

ξ=0,12; V=0,94.

Таким образом х=ξ∙d=0,12∙235=28,2мм.

28,2<h’_f  (h’_f=50мм).

Количество арматуры:

A_sp==820.7 мм².

f_sd=1000 МПа для S1200.

a_sp=9мм=63,6мм² – площадь одной проволоки.

N=13,2=14 проволоки

Принимаем 14ø9S1200.

A_spфакт=890.4 мм².

(По 7 проволоки с каждой стороны).

d_факт=300-25,1-10=264,9 мм.

Где 10 – защитный слой.

25,1= (где 50,2 – высота сетки)

d_факт< d_расч.

Таким образом : c_cov=10+25,1=35,1 мм

2. Расчёт полки плиты на изгиб.

Т.к. плита с рёбрами жёсткости, таким образом:

<3, то плита работает как опёртая по контуру в обоих направлениях, т.е. рабочую арматуру, определяемую расчётом, ставим в обоих направлениях одинаково, т.е диаметр и шаг одинаковы.

Определяем действующие нагрузки на 1м² полки плиты

=q_снег+q_стяжка+q_гидр+q_{собств.вес} (по табл.1)

=27.21+γ_F γ_n∙1aρ_c=28.56 кН/м

кНм

S≤200 мм – шаг  рабочих стержней

Арматура S500ø3;4;5 мм  f_sd=410 МПа.

A_s/м.п.= - площадь арматуры.

При α_m=0,028 η=0,983; ξ=0,35

Таким образом,    A_s/м= мм/м.п.

Принимаем ø3мм a₃=7,1мм²

N=

Принимаем N=9шт.

Определяем шаг: 1000/9=111 мм

Конструктивно невозможно добиться шага 111мм, поэтому принимаем N=10шт и шаг 100мм.

Принимаем 10ø3S500 с  A_sфакт=71 мм²/м.п.

LхB=5950х1460 мм

3. Расчёт прочности наклонных сечений плиты.

Длина анкеровки должна быть:

l_ан≥10d_s (м), где d_s – диаметр арматуры.

Проверяем условие постановки поперечной арматуры по расчёту или по конструктивным требованиям.

V_sd≤V_nd;ct;

V_sd – величина поперечной силы в наклонном сечении от расчётной нагрузки.

V_Rt;ct; - величина поперечной силы, воспринимаемой бетоном наклонного сечения.

V_sd=124.29 кН

V_sd;ct;=0.6f_cd∙b_w∙d_расч

Где f_ctd=

f_c+k по табл.6.1 СНБ

таким образом  V_Rt;ct;=0.6∙3.067∙160∙261=55.1 кН

N_sd≥h_Rd;ct;.

Условие не выполнено, количество поперечной арматуры требуется выполнять по расчёту. Расчёт заключается в определении требуемого шага. Определяем шаг поперечной стержневой арматуры исходя из трёх условий:

1) Расчётный:

S_w=

A_sw – площадь поперечного сечения, поперечной арматуры в нормальном поперечном         сечении элемента.

В каждом продольном ребре устанавливаем плоский сварной каркас с продольными стержнями.

f_sw=0.8f_sd.

S240; f_sd=225 МПа; f_swd=157 МПа;

Принимаем ø6мм; а_sw=28.6 мм².

Общая площадь в сечении для 6 рядов:

A_sw∙6=28,6∙6=171,6мм²

V_sw – усилие на единицу длины элемента:

Н/мм

V_sd = 124.29 Н/мм

Из двух значений принимаем максимальное.

мм

По второму условию:

2)

По конструктивным требованиям:

3)

=300 мм т.о.

Принимаем d6 S240 шаг 150 мм

Устанавливаем  поперечные стержни на крайних участках длиной более мин. равным 

4. Расчет стенки цилиндрического резервуара.

Напрягаемая арматура S1200 с f_0.2d=100 МПа

Ненапрягаемая арматура стеновых панелей S400 c f_yd=365 МПа

Бетон класса С^20/25 (f_cd=23.33 МПа)

Размеры сборной стеновой панели: Н=5.2 м; ширина – 1.57. ( С=108 – целое число панелей: с=2R=169.56 м)

Толщина t =120мм.

Ширина стены вертикальной панели 150 мм.

Конструктивная ширина стеновой панели: при прямом стыке, равном 150 составляет 1,57-0,15м = 1,5м

Сопряжение стенки с днищем – шарнирно-подвижное (при наличии битумной мастики).

Коэффициент трения бетона по бетону с битумной мастикой f=0,5.

Расчётная нагрузка от перекрытия:

F=q

Разбиваем стенку по высоте на зоны 0.8 м.

Определяем кольцевые растягивающие усилия от давления жидкости в центре каждой зоны.

Частный коэффициент безопасности для гидростатического давления  плотность химически чистой воды .

T

T

T

T

T

T

Собственный вес стенки на 1 п. м.

q кН/м. п., где =25 кН/м- плотность ж/б.

Нормальная сила на уровне днища(масса стенки и покрытия резервуара):

N= F кН/ м. п.

Сила трения между стенкой и днищем:

Q/м. п.

Кольцевые растягивающие усилия с учётом силы трения:

S –характеристика местности стенки

S= 0,76= 0,76

Проверяем условие:

Q кН/м. п., где кН/м. п., т. к. Q=51.195 кН/ м. п. > Q кН/м. п., в расчёт вводим Q=Q=36.11 кН/п. м.

- коэффициент для расчёта балок на упругом основании.

в зависимости от  где x – расстояние снизу стеновой панели до рассматриваемого сечения.

 кН/м. п.

 кН/м. п.

 кН/м. п.

 кН/м. п.

 кН/м. п.

кН/м. п.

Стенка  цилиндрического резервуара от гидростатического давления работает на центральное растяжение. Площадь сечения кольцевой напрягаемой арматуры (рабочей, определяемой расчётом для восприятия кольцевых растягивающих усилий) по зонам:

арматура S=1200 D=9мм с f=1000 МПа.

A/м. п.

A/м. п.

A/м. п.

A/м. п.

A/м. п.

A/м. п.

Практика проектирования резервуаров со сборными стенками показывает, что площадь поперечного сечения напрягаемой арматуры подобранная из условия