книги / Строительные конструкции

Расстояния между стержнями кольцевой напрягае­ мой арматуры могут изменяться в широком диапазоне: от 15—20 см до 10 мм (при проволочной арматуре).

Кольцевую напрягаемую арматуру покрывают не­ сколькими слоями торкрет-бетона общей толщиной (от внешней поверхности арматуры) 25 мм, что обеспечивает необходимую ее защиту от коррозии. Первый слой нано­ сят сразу же после натяжения, а последующие — при на­ полненном водой сооружении, что предупреждает обра­ зование трещин в торкрет-бетоне при последующих на­ полнениях. Торкретирование (или оштукатуривание) внутренней поверхности цилиндрических стенок выпол­ няют до натяжения арматуры, с тем чтобы внутренний слой получил обжатие.

Трещиностойкость днища может быть повышена пу­ тем его обжатия кольцевой напрягаемой арматурой. При решении узла сопряжения стенки с днищем по рис. XI. 16 днище будет обжиматься нижними витками кольцевой арматуры стенки. Такой узе,* выполняют в резервуарах, предназначенных для хранения мазута и нефтепродук­ тов. Между днищем и бетонной подготовкой для умень­ шения трения при обжатии насыпают слой песка. Чтобы предотвратить утечку цементного молока при бетониро­ вании монолитного днища, на песчаное основание укла­ дывают два слоя пергамина.

Сборные железобетонные конструкции зданий и со­ оружений по мере накопления опыта их применения по­ стоянно совершенствуются. Для водопроводных и кана­ лизационных емкостных сооружений разрабатывается новая типовая серия, согласно которой для цилиндриче­

давлением. Соединение стеновых панелей типа «скорлу­ пы» с днищем жесткое, плоско-выпуклых панелей по­ движное с применением тиоколовых герметиков или би­ тума,

231

§ XI.3. РАСЧЕТ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЕМКОСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Стенки цилиндрических емкостных сооружений ис­ пытывают воздействие гидростатического давления жид­ кости, которое, как известно, возрастает с увеличением глубины по линейному закону (рис. X I.17, а).

Нормативное давление жидкости рв на глубине h от ее поверхности равно:

нодействующую гидростатического давления р-2г урав­ новешивают усилия в стенке 2Г0, откуда

Т0 = рг= 1,1hr. (XI.3)

Рис. XI.18. Перемещения и усилия в стенках открытых цилиндриче­ ских резервуаров от внутреннего гидростатического давления

1 —начальное состояние; 2 деформированное состояние

232

Таким образом, коль­ цевые растягивающие усилия То при отсутствии связи стенки с днищем возрастают по линей­ ному закону пропор­ ционально увеличению гидростатического дав­ ления. Радиальные де­ формации стенки увели­ чиваются по мере роста кольцевых усилий (рис.

XI. 18,а). При жестком со­ пряжении стенки с дни­

щем на участках, примыкающих к днищу, эти деформа­ ции стеснены, а на уровне днища равны нулю, поскольку

чения) возникают изгибающий момент М и поперечная сила (распор) Q. Усилия М и Q имеют наибольшее зна­ чение на контуре (у днища) и быстро затухают по вы­ соте.

Эпюра Т0 подобна эпюре гидростатического давле­ ния, т. е. имеет вид треугольника с нулевой ординатой поверху и максимальной у днища. При жесткой связи между стенкой и днищемэпюр кольцевых усилий 7" имеет вид кривой с нулевыми значениями вверху и вни­ зу (см. рис. X I.18,б).

Стенка является замкнутой осесимметричной цилин­

схеме ее можно представить как балку на упругом (винклеровском) основании с одним коэффициентом отпорности (коэффициентом постели).

Расчетные формулы получают из решения диффе­ ренциального уравнения изгиба балки на упругом осно­ вании при соответствующих граничных условиях. Для кольцевого растягивающего усилия Т в любом сечении стенки, удаленном от днища на расстояние х, формула

233

При подвижном соединении стенки с днищем (когда кольцевой паз заполнен битумной мастикой) радиаль­ ным перемещениям стенки препятствует сила трения QTр, действующая в основании стенки:

Qjp = Nf, (XI. 8)

где N— нормальная сила в кгс/м (Н/м); / — коэффициент трения, который принимают равным 0,5.

Сила трения в открытых сооружениях создается толь­ ко за счет веса стенки, а в закрытых также и от веса по­ крытия с обсыпкой (с соответствующей грузовой поло­ сы). Силу трения подсчитывают для двух расчетных слу­ чаев:

1)обсыпка отсутствует (гидравлическое испытание сооружения);

2)сооружение обсыпано (эксплуатационные усло­

вия).

Кольцевые растягивающие усилия в стенке

Рм8КС^

1 Указанное ограничение вызвано тем, что при QTp = -----— на

уровне днища по формуле (XI.9) получаем Т=0. Если же QTp>

Рмдис^ > -----— , то усилие Т меняет знак (сжатие вместо растяжения),

что не имеет физического смысла.

235

В сооружениях малой вместимости (до 100 м3) коль­ цевые растягивающие усилия в -стенке могут быть опре­ делены без учета ее связи с днищем, т. е. по формуле

.(XI.3).

Приведенные расчетные формулы для кольцевых рас­ тягивающих усилий и изгибающих моментов в цилинд­ рической стенке от воздействия внутреннего гидростати­ ческого давления характеризуют напряженное состояние стенки надземного сооружения в период эксплуатации, а для подземного сооружения — при его гидравлическом испытании (когда отсутствует обсыпка).

Обсыпка создает в стенке кольцевые сжимающие усилия. Их в расчете обычно не учитывают, так как в сооружении, заполненном жидкостью, они уменьшают кольцевые растягивающие усилия, а в опорожненном со­

ридиональной плоскости и соответствующую вертикаль­ ную арматуру. Боковое давление грунта, как и давление

где уГр — объемная масса грунта; п — коэффициент перегрузки (для насыпного грунта п= 1,2); k — коэффициент, учитывающий связность

Рвр(Рвр=1—2,5 тс/м2, или 10—25 кН/м2) заменяют эквивалентным слоем грунта ЛВр=Рвр/угр. Если обозна­ чить расстояние от уровня земли [с учетом Лвр до верха стенки hi и до низа стенки Лг (рис. XI.20, а) ], то боковое давление по верху стенки

236

женных по высоте через 1 м (или через 0,5 м). Д ля каж­ дой зоны высотой 1 м по наибольшему расчетному коль­

По ней подбирают необходимое число стержней на 1 м высоты стенки (в данной зоне).

В монолитных стенках без предварительного напря­ жения кольцевую арматуру располагают с двух сторон, соблюдая требуемую толщину защитного слоя.

В предварительно-напряженных стенках кольцевая арматура является напрягаемой и располагается с внеш­ ней стороны.

На образование или раскрытие трещин рассчитывают наиболее нагруженный пояс стенки в соответствии с ука­ заниями, изложенными в гл. V. При этом следует учиты­ вать, что растягивающее усилие Т, длительно действу­ ющее.

К предварительно-напряженным стенкам1 предъяв­ ляют требования по трещиностойкости первой категории. Стенки должны быть рассчитаны на образование трещин от воздействия расчетного кольцевого усилия Т по усло­

определять без учета ненапрягаемой кольцевой армату­ ры (т. е. без учета горизонтальной арматуры панелей), которая в стыках прерывается, и без учета работы рас­ твора в швах между панелями. Поэтому расчетная фор­

проверить из условия, чтобы напряжения в стенке за­ полненного резервуара (при отсутствии обсыпки) были сжимающими, а значение их было не менее 8 кгс/см2 (0,8 М Па).

1 При напрягаемой кольцевой арматуре класса A-IV н выше.

23$

Расчетное выражение получим, разделив обе части формулы (XI. 23) на F<s= 1006 см2.

а<5 = /ят о0 ц > 8 кгс/см? (0,8 МПа).

К стенкам, выполненным без предварительного на­

Методика определения ат для центрально-растяну­ тых элементов приведена в гл. V.

Вертикальную арматуру стенок подбирают по наи­ большему изгибающему моменту. Арматура, располо­ женная с внутренней стороны, воспринимает растягива­ ющие усилия, вызванные моментом М, от внутреннего

обсыпки (при опорожненном сооружении).

Требуемую площадь сечения арматуры определяют как для прямоугольного сечения шириной 6 = 1 0 0 см. Армирование монолитной стенки показано на рис. XI.21.

В сборных панелях вертикальная арматура должна быть, кроме того, рассчитана из условия работы панели на изгиб при транспортировании и монтаже. Если вер­ тикальная арматура сборной панели, поставленная по монтажному случаю ее работы, недостаточна для рабо­ ты на изгибающий момент в эксплуатационном состоя­ нии, в нижней части панели устанавливают дополни­ тельную сетку (см. рис. XI.10, б).

Для повышения трещиностойкостй панелей большой высоты при их транспортировании и монтаже дополни­ тельно ставят продольные напрягаемые стержни.

Днища цилиндрических емкостных сооружений пред­ ставляют собой плоскую или коническую плиту, лежа­ щую на упругом основании и имеющую по контуру же­ сткую или шарнирную связь со стенкой.

При отсутствии подпора грунтовых вод собственный вес днища и вес жидкости уравновешиваются соответст­ вующим отпором грунта. Изгибающие моменты в дни­ ще возникают на участках, примыкающих к цилиндри­ ческой стенке и к фундаментам колонн,

239

Рис. XI.23. К приближенному расчету днища

Приведенные выше формулы для определения усилий в цилиндрической стенке были получены в предпо­ ложении полной заделки стенки в днище (или при под­ вижном ее опирании); фактически же стенка, опорное кольцо, устраиваемое в месте сопряжения стенки с дни­ щем, и днище деформируются совместно, и для опреде­ ления усилий во всех этих элементах следует рассчиты­ вать узел в целом (рис. XI.22); Так же совместно надо

240