Резервуары
Железобетонные резервуары по сравнению с металлическими, бетонными и каменными имеют существенные преимущества в отношении простоты их устройства и стоимости, а также большей долговечности 2
Железобетонные резервуары разделяют: - по форме (круглые или цилиндрические, и прямоугольные); - по виду (открытые и закрытые); - по расположению (заглубленные, расположенные на поверхности земли или установленные на башнях или в верхних этажах зданий); - на сборные, монолитные и сборно-монолитные Требуемая вместимость резервуаров определяется технологическим расчетом; форму и габаритные размеры – технико-экономическим анализом возможных конструктивных решений. Опытом установлено, что заглубленные резервуары для воды вместимостью до 2 – 3 тыс. м 3 экономичнее делать круглой в плане формы, свыше – прямоугольной. Применительно к резервуарам воды приняты унифицированные объемы и оптимальные высоты (табл. 22. 1) 3
Унифицированные параметры круглых резервуаров для воды Таблица 22. 1 Для стен и днища резервуаров применяют тяжелый бетон классов В 15 – В 30, марок по водонепроницаемости W 4 – W 10, арматуру классов A 400 (допускается А 240, А 300 в качестве монтажной и конструктивной) и B 500, для цилиндрических стен – A 600 – A 1000. Для доступа людей внутрь резервуара и пропуска вентиляционных шахт в покрытиях устраивают проемы. В днище делают приямок глубиной до 1 м на случай чистки и полного опорожнения резервуара. 4
Цилиндрические резервуары без предварительного напряжения Цилиндрические стенки резервуара, испытывая преимущественно осевые растягивающие усилия, могут иметь небольшую толщину (вверху не менее 8 -10 см). Стенки небольших резервуаров имеют одинаковую толщину по всей высоте. В больших резервуарах стенки обычно имеют трапецеидальное сечение, уширяющееся книзу; внутренняя поверхность стенок для удобства эксплуатации делается вертикальной. Арматура стенок состоит из горизонтальных стержней, образующих замкнутые кольца или непрерывную спираль и установленных чаще всего в два ряда, и вертикальных стержней (рис. 22. 1, а) 5
Рис. 22. 1. Армирование стенки и днища резервуара Особое внимание следует обращать на сопряжение стенки с днищем резервуара и с покрытием, если оно есть, устраивая вуты и закладывая добавочные стержни для восприятия растягивающих усилий (рис. 22. 1, б) 6
Горизонтальные стержни воспринимают кольцевые усилия. Эти усилия увеличиваются к низу резервуара (рис. 22. 2). Вертикальные стержни являются не только монтажными, служащими для удержания колец во время бетонирования, но необходимы также для восприятия изгибающих моментов, действующих в вертикальных плоскостях. Эти стержни обычно принимают несколько меньшего диаметра, чем кольцевые стержни, и располагают на расстояниях 10 – 20 см. Рис. 22. 2. Эпюры усилий в стенке резервуара 7
Обычно только часть вертикальных стержней устанавливается на всю высоту резервуара; другая часть стержней, чередуясь через один с первыми, обрывается ниже середины. В больших резервуарах устраивается симметричная (двойная) арматура по всей высоте или только в нижней части на высоту от 1/3 h до ½ h (где стенки имеют значительную толщину – 15 см и больше). Двойная арматура также устанавливается против появления поверхностных трещин от усадки бетона. Рис. 22. 3. Типовой резервуар емкостью 500 м 3 8
Монолитный резервуар, конструктивная схема которого показана на рис. 22. 4. , состоит из плоского безбалочного покрытия, поддерживаемого колоннами с капителями вверху и обратными капителями внизу, гладкой стены цилиндрической формы, плоского безреберного днища. Рис. 22. 4. Цилиндрический монолитный резервуар с безбалочным покрытием 1 – стенка; 2 – люк; 3 – безбалочное покрытие; 4 – колонны; 5 – капители; 6 – днище; 7 - приямок 9
В надземных резервуарах покрытию придают уклоны в 1/25 на четыре ската; в заглубленных резервуарах покрытия обычно выполняют плоскими, и необходимые уклоны (1/100) достигаются укладкой слоя тощего бетона. Толщина плиты безбалочного покрытия и днища принимается не менее 12 см; толщина купольного покрытия – не менее 8 см. Арматура купольных покрытий состоит из кольцевых и радиальных стержней (рис. 22. 5): в средней части – в виде одиночной сетки из стержней диаметром 8 мм, через каждые 15 -20 см, а у краев, на ширину 1/3 -1/4 радиуса – в виде двойной сетки. При купольном покрытии толщина плоского днища при отсутствии грунтовых вод принимается не менее 8 см. Фундаменты под стойки при безбалочной конструкции устраиваются в уровень с подошвой днища в виде обратных капителей. При отсутствии грунтовых вод фундаменты могут располагаться и ниже днища, что менее надежно, но дешево. 10
Рис. 22. 5. Резервуар с купольным покрытием 11
В конструктивном решении сборных перекрытий (рис. 22. 6) приняты трапециевидные ребристые плиты, укладываемые по кольцевым балкам. Рис. 22. 6. Схема сборного покрытия цилиндрического резервуара 1 – цилиндрическая стенка; 2 – колонны; 3 – кольцевые балки; 4 – круглая плоская плита; 5 – трапециевидные плиты с ребрами по периметру 12
Расчет круглых резервуаров Особенность расчета круглых железобетонных резервуаров состоит в том, что при подборе сечений, кроме обычного расчета на прочность производится расчет по образованию трещин. Только при малых размерах резервуаров может быть допущен приближенный расчет в предположении, что не существует закрепления стенок у дна резервуара. В этом случае сечение растянутой арматуры назначается по величине статически определимых кольцевых усилий. Гидростатическое давление воды на глубине у от поверхности на единицу площади где γ = 1 т/м 3 – объемный вес воды. Эпюра гидростатического давления – треугольная. 13
Гидростатическое давление на элементарную площадку ds, соответствующую углу dα, равно pds = p ×r ×dα Составляющая этой силы, нормальная к диаметральному разрезу, будет равна p ×r ×dα ×sin α Условие равновесия Рис. 22. 7. Расчетная схема полукольца резервуара 14
Для расчета арматуры обычно разбивают всю высоту стенки резервуара на отдельные зоны (пояса) высотой, равной единице (1 м), кроме самой верхней, которая может быть несколько меньше или несколько больше 1 м. В каждой зоне для упрощения и в запас прочности сечение арматуры определяется по наибольшему давлению, так что треугольная эпюра гидростатического давления заменяется ступенчатой. Требуемое сечение арматуры на участке высотой 1 м на глубине у На 1 п. м. высоты ставится не менее 5 колец арматуры, т. е. расстояние между ними должно быть не больше 200 мм. 15
Если это расстояние в верхних поясах получается более 200 мм, необходимо изменить выбранный диаметр стержней на меньший. Диаметр стержней кольцевой арматуры принимается от 6 до 16 мм. В действительности стенка цилиндрического резервуара закреплена у днища, значит кроме растяжения по окружности, она испытывает изгиб по образующей. При жестком закреплении стены в днище с учетом момента М и поперечной силы Q окончательные выражения для определения кольцевых усилий и моментов в стене на уровне, находящемся на расстоянии х от днища, имеют вид: 16
гидростатическое давление внизу стены упругая характеристика стены 17
Если в стенке резервуара, на которую действует гидростатическое давление в виде сплошной неравномерной нагрузки, распределенной по закону треугольника, выделить вертикальную полоску, шириной, равной 1, то такую полоску можно рассматривать как балку, заделанную нижним концом у дна и имеющую свободный верхний конец, поддерживаемую по своей длине внутренними упругими силами, пропорциональными прогибу, т. е. балку можно рассматривать лежащей на сплошном упругом основании Рис. 22. 8. К расчету узла сопряжения стены цилиндрического резервуара с днищем 18
Цилиндрические резервуары с предварительным напряжением В резервуарах с безбалочным покрытием предварительному напряжению подвергается стенка, а в резервуарах с купольным покрытием также и кольцо. Обычное предварительное напряжение стенки резервуара осуществляется путем натяжения кольцевой арматуры, которое создает соответствующее обжатие бетона. Предварительное напряжение ведет к возникновению в стенке радиальных моментов и поперечных сил, которые тем больше, чем интенсивность арматуры. Рис. 22. 9. Конструкции цилиндрического предварительно напряженного резервуара с плоским покрытием 19
Рис. 22. 10. Конструкции цилиндрического предварительно напряженного резервуара с купольным покрытием 20
Рис. 22. 11. Способы сопряжения цилиндрической стенки с днищем и купольным покрытием 21
Стена резервуара состоит из сборных панелей длиной, равной высоте резервуара. Панели устанавливают вертикально в паз между двумя кольцевыми ребрами днища по периметру резервуара (рис. 22. 12). Вертикальные швы между панелями заполняют бетоном. После приобретения бетоном швов прочности не менее 70% проектной стену снаружи обжимают кольцевой предварительно напрягаемой арматурой, которую по окончании процесса натяжения защищают торкрет-бетоном. 22
Рис. 22. 12. Детали сборного цилиндрического резервуара а – конструкция стены; б – жесткое сопряжение стены с днищем; в – подвижное сопряжение стены; 1 – слой торкретбетона; 2 – кольцевая напрягаемая арматура; 3 – стеновая панель; 4 – днище; 5 – бетон с щебнем мелких фракций; 6 – выравнивающий слой раствора; 7 – битумная мастика; 8 – асбестоцементный раствор 23
Рис. 22. 13. Навивка напряженной проволоки на стенку резервуара а- опытная навивочная машина; б – машина США 24
Рис. 22. 14. Резервуар в форме чечевицы конструкции Фрейссине 1 – купольные оболочки; 2 - предварительно напряженное кольцо; 3 – защитная бетонная плита 25
Рис. 22. 15. Резервуар конструкции Шало а - разрез; б – общий вид в процессе возведения 26
Рис. 22. 16. Сборные предварительно напряженные резервуары емкостью 1000 и 2000 м 3 27
Скачать презентацию Резервуары Железобетонные резервуары по сравнению с металлическими
lektsia__22.pptx