Разработка объёмно-планировочного и конструктивного решения прямоугольного ж/б резервуара для вод. Проектирование ребристой плиты резервуара. Расчёт ригеля

Исходные данные

Шифр 124

Объём резервуара, м³                                                                                                     1400

Высота стен, м                                                                                                                  4,8

Толщина грунтовой обсыпки, м                                                                                     0,9

Ширина плит покрытия, м                                                                                               1

Класс арматуры полок                                                                                                     Вр-I

Класс бетона, МПа                                                                                                           22,5

Район строительства по снегу                                                                                           III

Условно расчётное сопротивление грунта основания R₀, кПа                                    300

Класс арматуры продольных рёбер                                                                                AIII    

1. Разработка объёмно-планировочного и конструктивного решения прямоугольного ж/б резервуара для воды, с применением изделий промзданий при сетке колонн 6 ^х 6 м с обсыпкой грунтом обеспечивающим теплоизоляцию.

 

   Проектируемый резервуар представляет собой сборномонолитную ж/б ёмкость, полностью заглублённую в грунт, с обсыпкой грунтом и гидроизоляцией.

   Габариты резервуара в плане принимаем из таблицы 1 типового проекта 901 – 4 – 60,83. Принимаем резервуар с размерами l=18 м, b=18 м.

   Стены резервуара запроектированы из сборных плоских стеновых панелей балочного типа серии 3.900 – 3 «Сборные ж/б конструкции ёмкостных сооружений для водоснабжения и канализации» высотой 4,8 м. Стыки стеновых панелей шпоночного типа. Угловые сопряжения стен – сборные из угловых блоков или из монолитного ж/б.

   Днище представляет собой монолитную ж/б плиту толщиной 14 см. Сопряжение днища со стенами выполнено в виде фундаментного паза. Подошва предусмотрена из бетона маркой не более М50, набетонка по днищу из цементного раствора марки М100.

   Для повышения водонепроницаемости и герметичности резервуара предусмотрена омоноличивание всех стыков сборных конструкций бетона на напрягающем или расширяющемся цементе. Шпоночные стыки стеновых панелей инъецируются раствором на основе этих же цементов.

2. Проектирование ребристой плиты резервуара.

2.1. Предварительное назначение основных размеров.

   Поперечное сечение плиты с размерами и схемой армирования показано на рисунке 1.

Ширина плиты b_пл – это номинальный размер выбранной плиты. Размеры и схемы армирования ребристой плиты показаны на рисунке 1.

   Ребристая плита армирована двумя одинаковыми каркасами К- 1 в рёбрах и двумя сетками   С-2 и сеткой С-1 в полке плиты.

 

Рисунок 1. Схема плиты армирования .

2.2. Расчёт полки плиты.

   Нагрузки, действующие на плиту целесообразно определять в табличной форме – таблица 1.

l_o=l_пл-0.1,

где l_о – расчетный пролет, м;

       l_пл – длина плиты, м;

            l_o=5.55-0.1=5.45 м

Таблица 1. Поверхностные нагрузки от покрытия резервуара, кПа.

№ п/п	Наименование и вид нагрузок	Обоз-наче-ние	Нормат. ве-личина кПа		Расчётн. нагрузка, кПа
1 2	Постоянные от собственного веса: покрытия с гидроизоляцией грунтовой обсыпки покрытия	Р1 Р2	2,86 15,3	1,1 1,2	2,86·1,1=3,15 15,3·1,2=18,36
	Итого постоянные		18,16		3,15+18,36=21,51
3 4 5 6	Временные: Снеговая длительная для снегового района  II, S0=0.7 кПа Снеговая кратковременная Нагрузка на поверхности обволовки и вакуум Эквивалентная нагрузка от cтроительных механизмов на поверхности обволок и в момент строительства	Sдл   Sкр q3   qэкв	0,3 0,7 1,0 2,5	1,4 1,4 1,2 1,3	0,42 0,7·1,4=0,98 1,2 2,5·1,3=3,25
	Итого длительнадействующие	qдл	19,46		23,13
	Итого полная для стадии       Эксплуатации       Строительства	=Р1+Р2  + q3+ Sкр + Sдл	20,16 20,66		24,11 24,76

                                             Рисунок 2. Расчётное сечение.

Площадь полки плиты определяем по формуле:  

,

где    - площадь плиты, см² ;

         - площадь ребра, см²

 

  см²

 см,

где  - номинальная ширина плиты, см;

        - приведенная толщина бетона, см.

Постоянная нагрузка от собственного веса покрытия с гидроизоляцией определяется по формуле.

             Р₁ = h_прб + Р_гидр, кПа

где h_пр – приведённая толщина бетона, м;

      _б – плотность бетона, равная 2500 кг/м³;

      Р_гидр – постоянная нагрузка от собственного веса гидроизоляции, принимаемая от 0,2 до 0,25

               Р₁= кПа;

               Постоянная нагрузка от собственного веса грунтовой обсыпки покрытия определяем по формуле:

       Р₂ = h, кПа

где  h – толщина грунтовой обсыпки, м;

       - плотность песчаных грунтов, 16.5 …17,5  кН/м³

Р₂ = 0,9·17 = 15,3 кПа

Полка плиты рассчитывается как балка шириной 1 м. Расчётная схема полки и эпюра изгибающих моментов показаны на рисунке 3.

.

Рисунок 3. Расчётная схема полки плиты и эпюра моментов.

Определим изгибающий момент с учётом пластической деформации и принимаем

               ,

где  l₀ – расчётный пролет полки, равный расстоянию в свету между продольными ребрами, м

        l₀ = b_к – 2b_р =0,99 –  = 0,83 м

        – полная расчётная нагрузка,

                

                

Назначим экономически целесообразную толщину плиты. При единичном значениии ширины плиты получим формулу:    

              

где - высота полки плиты, м

а = а_зcб + d/2 = 10 + 5/2 =12,5 мм = 0,0125м

 м

Рисунок 4. Расчётные сечения полки плиты

а) для расчета сетки С-1, воспринимающей пролетный момент М_пр,

б) для расчета сетки С-2, воспринимающей опорный момент М_оп,

     при В22.5   и  Вр-I:

     R_b=13 МПа,  R_s=360 МПа, d=5 мм.

Вычислим коэффициент В₀ по следующей формуле:

  

где R_b – расчетное сопротивление бетона В22.5
       b – ширина полки плиты, b = 1м

       - изгибающий момент с учетом пластических деформаций, кН·м.

  

Найдем значение относительной высоты сжатой зоны бетона  по формуле

,

где - граничное значение высоты сжатой зоны бетона

                
где: ,
              

- расчетное значение сопротивления арматуры полок, равное 360 МПа
МПа

              

              

Условие выполняется, т.к. , т.е. 0,089<0,578

Определим требуемую площадь арматуры на 1 п.м. длины полки:

Принимаем арматуру 75 Вр1 , А_S=137 мм²,

 мм²

Назначим шаг рабочей и распределительной арматуры: n 7 5 то S =

по ГОСТ 3279-85 подбираем сетку

  

Определим несущую способность при принятом армировании:

1. Найдем значение коэффициента :

              
      <, т.к. 0,101<0,578

2. Коэффициент