Курсовая №3393 Конструкции железобетонного резервуара

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине : «Строительные конструкции»

на тему «Конструкции железобетонного резервуара»

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………….3

1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ…………………………..4

2 РАСЧЕТ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ РЕБРИСТОЙ ПЛИТЫ ПОКРЫТИЯ

2.1 Размеры плиты…………………………………………………………..……5

2.2 Материал……………………………………………………………………….6

2.3 Определение нагрузок и усилий……………………………………………..7

2.4 Исходное предварительное напряжение…………………………………….9

2.5 Коэффициент точности напряжения при электротермическом способе натяжения……………………………………………………………………….…9

2.6 Подбор рабочей продольной напрягаемой арматуры……………………..10

2.7 Определение геометрических характеристик приведенного сечения……12

2.8 Вычисление потерь предварительного напряжения арматуры……………14

2.9 Расчет наклонных сечений (расчет поперечной арматуры)………………15

2.10 Расчет по образованию трещин , нормальных к оси панели…………….18

2.11 Расчет по раскрытию трещин , нормальных к оси панели ………………18

2.12 Расчет прогибов панели в стадии эксплуатации………………………….19

3 РАСЧЕТ СТЕНОВОЙ ПАНЕЛИ

3.1 Данные материалов ………………………………………………………….21

3.2 Определение гидростатического давления жидкости ……………………21

3.3 Определение давления грунта при засыпке резервуара…………………..22

3.4 Определение усилий в стенке от гидравлического давления в жидкости 23

3.5 Определение усилий в стенке от давления грунта…………………………24

3.6 Расчет прочности стеновой панели (подбор арматуры)…………………..24

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ…………………………….27

Внимание!

Это ОЗНАКОМИТЕЛЬНАЯ ВЕРСИЯ работы №3393, цена оригинала 500 рублей. Оформлена в программе Microsoft Word.

Оплата. Контакты.

ВВЕДЕНИЕ

Резервуары для воды строят цилиндрической и призматической (прямо-

угольной в плане) формы, заглубленными (относительно уровня земли) и наземными, закрытыми (с покрытием и открытыми). Резервуары более сложной формы (сферические, моровые, линзообразного поперечного сечения и др.) применяют в особых условиях. Емкостные очистные сооружения систем канализации и водоснабжения по форме и конструкции аналогичны резервуарам для воды.

Опытом установлено, что заглубленные резервуары для воды вместительностью до 2…3 тыс.м3 экономичнее делать круглой формы в плане, а более 5… 6 тыс.м3 – прямоугольной формы.

Чтобы повысить водонепроницаемость резервуаров, их изнутри покрывают цементной стружкой , а поверхность соединений стеновых панелей – торкрет – бетоном. Следует избегать заглубления резервуаров ниже уровня грунтовых вод, поскольку при этом усложняется производство работ, утяжеляется конструкция днища, возникает необходимость устройства оклеечно многослойной гидроизоляции резервуаров от действия грунтовых вод.

Для доступа людей внутрь резервуара и пропуска вентиляционных шахт в покрытиях устраивают проемы. В днищах делают приямок глубиной до 1 м на случай очистки и полного опорожнения резервуара [1].

1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ.

Объем резервуара V= 6000 м 3

Толщина слоя грунта hгр= 85 см

Объемный вес грунта = 16,5 кН/м 3

Полезная нагрузка на покрытие 4,0 кН/м 2

Снеговая нагрузка S0=1,8 кН/м 2

Класс бетонной плиты Вп 30

Класс арматуры плиты А VI

Класс бетона стенки Вс 30

Класс арматуры стенки А III

Объемный вес жидкости = 9,0 кН/м 3

2 РАСЧЕТ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ РЕБРИСТОЙ ПЛИТЫ ПОКРЫТИЯ.

2.1 Размеры плиты.

Номинальная длина ln= 6000 – (150+20)•2= 5660 мм

Расчетная длина (от середины площадок опирания) lо= 5660 – (50•2)= 5560

Где b0 – номинальная ширина;

Asp – рабочая продольная арматура;

Asw – рабочая поперечная арматура.

2.2 Материал

а) Арматура преднапряженная, стержневая, термоупрочная, переодического профиля А VI

Rsn = Rs,ser = 980 МПа (т.19 [4])

Rs = 815 МПа (т.22 [4])

Es = 19•104 МПа (т.29 [4])

б) Рабочая в плите панели в виде сварных плоских сеток из холоднотянутой периодической проволоки диаметром 5 мм, Вр – I

Rs = 360 МПа (т.23 [4])

в) Продольная ненапрягаемая арматура в ребрах панели

Rs = 225 МПа (т.22 [4])

г) Поперечная арматура в продольных ребрах панелей класса А I,

Rsw = 175 МПа (т.22 [4])

д) Бетон класса В 30 подвергнут тепловой обработке при атмосферном давлении

Rbn = Rb,ser = 22 Мпа

Rbtn = Rbt,ser = 1,8 Мпа (т.12 [4])

Rb = 17 Мпа

Rbt = 1,2 Мпа (т.13 [4])

Eb = 32,5•103 Мпа (т.18 [4])

Способ натяжения арматуры электротермический.

Отпуск натяжения напрягаемой арматуры выполняется при прочности бетона:

Rbr – передаточная прочность бетона

2.3 Определение нагрузок и усилий

Таблица №1

Вид нагрузки Нормативная,Н/м2 Коэф.надежности

По нагрузке,

Расчетная, Н/м2

Постоянные:

1)Собственный вес панели

2)Цем.стяжка

S= 20мм

3)Гидроизоляция

(слой битума

S= 20мм )

4) Вес грунта

х hгр

2500

450

150

13125

1,1

1,2

1,3

1,2

2750

540

195

15750

Итого: qn = 16225 q= 19235

Временная (полезная) :

1)кратковременная

— заданная

— снеговая

2) длительная

— действующая

Vln

3500

700

800

1,2

1,4

1,4

4200

980

1120

Итого : Vn = 5000 V = 6300

S0 = S0кратк + S0длит , (2.1)

Нормативная полная нагрузка qn определяется по формуле :

qn = q n + Vn , (Н/м2) (2.2)

qn = 16225 + 5000 = 21225 Н/м2

Расчетная полная нагрузка q определяется как:

q = q+ V , (Н/м2) (2.3)

q = 19235 + 6300 = 25535 Н/м2

Нормативная кратковременная нагрузка

q ln= qn + Vln , (Н/м2) (2.4)

q ln = 16225 + 800 = 17025 Н/м2

Нормативная кратковременная нагрузка qsh,n:

qsh,n = qn — q ln , (Н/м2) (2.5)

qsh,n = 21225 – 17025 = 4200 Н/м2

Погонные нагрузки при номинальной ширине панели В0 = 1,5 м

q (Н/пм) = q (Н/м2)• В0 (м) (2.6)

q = 25535 •1,5 = 38302,5(Н/пм)

qn = 21225•1,5 = 31837,5(Н/пм)

q ln = 17025•1,5 = 25537,5(Н/пм)

qsl,n = 4200• 1,5 = 6300(Н/пм)

Расчетная схема панели

Момент от расчетной нагрузки (2.7)

Момент от нормативной нагрузки (2.8)

Мn =

Момент от длительной нормативной нагрузки (2.9)

Момент от кратковременной нормативной нагрузки (2.10)

Поперечная сила от расчетной нагрузки (2.11)

2.4 Исходное предварительное напряжение

Назначаем величину предварительного напряжения арматуры

(2.12)

Проверяем условия:

где при электротермическом способе находится как (2.13)

Условие выполняется.

2.5 Коэффициент точности натяжения при электротермическом способе

натяжения

(2.14)

;

где Пр = 2 , число арматурных стержней

2.6 Подбор рабочей продольной напрягаемой арматуры

Приведение сечения

Определение границы сжатой зоны

Пусть

Защитный слой равен 20мм

ds = 20 мм, тогда а = защ.слой + ds /2 , (мм)

а = 20+20/2 = 30 мм

Найдем момент воспринимаемой полкой

(2.17)

где h0=h – a

h0= 40 – 3 = 37 (cм) = 0,37 м

Мполк = 17• 106•1,46• 0,05• (0,37- 0,345) = 428145 Нм

М = 148009 Нм < Мполк =428145 Нм => х<hf’ (сжатая зона 8 полок)

Подберем арматуру :

1) вычислю высоту сжатой зоны

(2.18)

2) вычислю относительную высоту сжатой зоны (2.19)

3) вычислю относительную высоту сжатой зоны

(2.20)

(2.21)

4) проверяю

первый случай разрушения по

растянутой арматуре.

5) Считаю коэффицент условия работы арматуры

(2.22)

где — для арматуры АтVI

следовательно

6) (2.23)

(2.24)

откуда (2.25)

принимаю ds = 17 мм

По [ 2 ] Asp = 4,53 cм2

2.7 Определение геометрических характеристик приведенного сечения

Найду коэффициент приведения

Площадь приведенного поперечного сечения

(2.27)

Статический момент приведенного поперечного сечения

(2.28)

(2.29)

центр тяжести приведенного сечения равно = 28 см

Момент инерции приведенного сечения относительно оси, проходящий через центр тяжести приведенного сечения

Моменты сопротивления приведенного сечения относительно верхней и нижней граней

(2.31)

по нижней зоне

(2.32)

по верхней зоне

Расстояние до ядровых точек (2.33)

(2.34)

Упруго-пластический момент бетона

(2.35)

(2.36)

2.8 Вычисление потерь предварительного напряжения арматуры

Согласно с пунктом 1.27 [4] при вычислении потерь предваритель-ного натяжения арматуры допускается принимать

, тогда (2.14)

1) Потери от релаксации напряжения арматуры

Для стержневой арматуры при электротермическом способе натяжения арматуры :

(2.37)

МПа

2) Потери от быстронатекающей ползучести бетона

(2.38)

(2.39)

(2.40)

4,53(472,8-14,2)=2077,45 Мпа см2 = 207745 Н

(2.41)

(Нсм)

Мпа

Вычисляем коэффициент по [4] табл.5.п 6.

(2.42)

так как , то потери вычисляются по формуле

МПа

3) Потери первой группы

МПа

4) Потери от усадки бетона

МПа – табл. 5 п 8 [4]

5) Потери от длительной ползучести бетона

Вычисление напряжения с учетом потерь

Для бетона подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении — табл.5 п 9 [4], так как , то

МПа

6) Суммарные потери , вторая группа потерь

111 МПа – минимально принимаемое значение суммарных потерь

2.9 Расчет наклонных сечений (расчет поперечной арматуры)

1) Задаем диаметр хомутов Вр – I dsw= 4 мм

2) Задаем шаг хомутов с учетом конструктивных требований

— на приопорных участках (l/4), так как h=40 см

— на остальных частях

3) Определение

4) Для тяжелого бетона

Вычисляем коэффициент учитывающий влияние хомутов

коэффициент поперечного армирования

(2.51)

P2- усилие преднапрягаемой арматуры с учетом всех потерь

5) Обеспечение прочности по наклонной полосе между наклонными трещинами

Проверяем обязательное условие

условие выполняется

6) Проверяем условие образования наклонных трещин

(2.56)

условие не выполняется

7) Определяем величину Мв

(2.57)

8) Определяем проекцию наклонного сечения

(2.58)

9) Вычисляем интенсивность поперечного армирования

(2.59)

10) Проверяем обязательное условие

(2.60)

так как условие не выполняется необходимо уменьшить шаг S или увеличить диаметр.

11) Определяем проекцию опасной наклонной трещины

принимаю С0 = 74

12) проверяем условие прочности

(2.65)

прочность обеспечена.

2.10 Расчет по образованию трещин, нормальных к оси панели

К плите предъявляются требования третьей категории трещиностойкости, поэтому — табл.3 [4]

(2.67)

так как , то трещины в растянутой от внешней нагрузки зоны образуются.

Следовательно, необходим расчет по раскрытию трещин.

2.11 Расчет по раскрытию трещин, нормальных к оси панели

Обозначим ширину раскрытия трещин:

а1 – от непродолжительного действия всей нагрузки;

а2 – от непродолжительного действия постоянной и длительной нагрузок;

а3 – от длительного действия постоянной и длительной нагрузок.

— непродолжительная ширина раскрытия трещин

(2.68)

— продолжительная ширина раскрытия трещин

При непродолжительном действии нагрузки , при продолжительном

Момент от длительной нормативной нагрузки Mln = 98682Нм

Момент от нормативной нагрузки Mn = 123026Нм

Приращение напряжений в арматуре

При подсчете P2 принимаем [4] (п 1.27)

— от постоянной и длительной нагрузки

— от полной нагрузки

(2.75)

Ширина раскрытия трещин меньше допускаемой [4] табл.2

2.12 Расчет прогибов панели в стадии эксплуатации

Прогиб в середине пролета вычисляется по формуле

(2.76)

где — коэффициент, учитывающий характер внешней нагрузки на панели;

— кривизна в середине пролета

3. РАСЧЕТ СТЕНОВОЙ ПАНЕЛИ

Высота стеновой панели Н = 4,8 м

Номинальная ширина Вном = 3 м

Конструктивная ширина Вконстр =2,8 м

Толщина стеновой панели S =20 см

Стыки панелей заполняют бетоном В 30

Внизу стеновая панель заделана в пазы днища (заделка 62 см), сверху

Соединена со сборными элементами покрытия на сварке

3.1 Данные материалов

Бетон класса В 30

Рабочая арматура АII

Горизонтальная арматура АI

3.2 Определение гидростатического давления жидкости

(3.1)

где — объемный вес жидкости ;

= 1,1 коэфициент надежности по нагрузке;

h – расстояние от поверхности жидкости до точки, в которой определяется давление.

В верхнем сечение Рж = 0, так как h=0

В нижнем сечении при

3.3 Определение давления грунта при засыпке резервуара

Временную нагрузку от поверхности грунта заменяют эквивалентным слоем грунта

(3.2)

Рвр= Рполез+Рснегов

Давление грунта в любой точке вычисляется по формуле

(3.4)

где — объемный вес грунта;

h – расчетный слой грунта;

=1,2 коэффициент надежности по нагрузке;

к – коэффициент внутреннего трения грунта(бокового давления)

(3.5)

где = 300 угол внутреннего трения грунта

Давление грунта на уровне верха стенки (3.6)

где h1 – условная высота грунта над верхним обрезом стенки

Давление грунта на стенку в защимлении

(3.8)

где h2 – условная высота грунта над нижним обрезом стенки

(3.9)

3.4 Определение усилий в стенке от гидростатического давления жидкости

Опорный момент (3.10)

где В – номинальная ширина панели

Пролетный момент (3.11)

3.5 Определение усилий в стенке от давления грунта

3.6 Расчет прочности стеновой панели (подбор арматуры)

1) h0 = h – a = 20 – 3 = 17 см ( а = 3 см ; S = h = 20 см)

2) подбор пролетной арматуры

Уравнение равновесия

Определяем х

3) определяем граничную относительную высоту сжатой зоны

4)

5)

Принимаем

АIII 14 ¢ 16, шаг S= 200 мм

6) подбор дополнительной арматуры на опоре

АIII 14 ¢ 14

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Байков В.Н.,Сигалов Э.Е. «Железобетонные конструкции» Общий курс : Учеб. для вузов – 5-е изд.,перераб. и доп.- М.: Стройиздат, 1991. – 767 с.;

2. Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П. «Проектирование железобетонных конструкций» — К.: Будiвельник, 1985. – 496с.

3. Пособие по проектированию предварительно напряженных конструкций из тяжелых и легких бетонов – М. : ЦНТП Госстроя СССР, 1985.

4. СниП 2.03.01 – 84 Строительные нормы и правила. Бетонные и железобетонные конструкции – М.: ЦНТП Госстроя СССР, 1985.