Кельнер А.Г. Проектирование сборного железобетонного цилиндрического резервуара. 2011 г
Подождите немного. Документ загружается.
11
Пример. Определение кольцевых растягивающих усилий,
действующих в стенке резервуара.
Конструкция и размеры резервуара показаны на рис. 10, 11.
Диаметр резервуара D = 2r = 18 м.
Высота стенки Н = 4,8 м.
Толщина стеновых панелей δ =16 см = 0,16 м.
Разбиваем стенку на зоны высотой 1м и принимаем для каждой зоны
расчетное усилие равным значению в середине этой зоны (рис. 14).
Определяем значения вспомогательных величин:
08,1
16,09
3,13,1
r
m .
81,0
8,408,1
1
1
1
1
Hm
.
28,58,411,1
max
H
вf
P
тс/пог.м,
где
f
=1,1 – коэффициент надежности по нагрузке;
в
=1,0 тс/м
3
–
объемная масса воды.
12
Таблица 1
Коэффициенты для расчета осесимметричных оболочек
φ η
1
η
2
φ η
1
η
2
φ η
1
η
2
0 1 0 2,4
-0,0669 0,0613 4,8
0,0007 -0,0082
0,1
0,9004 0,0903
2,5
-0,0658 0,0491 4,9
0,0009 -0,00732
0,2
0,8024 0,1627
2,6
-0,0636 0,0383 5 0,002 -0,00646
0,3
0,7078 0,2189
2,7
-0,0508 0,0287 5,1
0,00235 -0,00564
0,4
0,6174 0,261 2,8
-0,0573 0,0204 5,2
0,0026 -0,00487
0,5
0,5323 0,2908
2,9
-0,0535 0,0133 5,3
0,00275 -0,00415
0,6
0,453 0,3099
3 -0,0493 0,00703
5,4
0,0029 -0,00349
0,7
0,3798 0,3199
3,1
-0,045 0,00187
5,5
0,0029 -0,00288
0,8
0,313 0,3223
3,2
-0,0407
-
0,00238
5,6
0,0029 -0,00233
0,9
0,2528 0,3185
3,3
-0,0364
-
0,00582
5,7
0,0028 -0,00184
1 0,1988 0,3096
3,4
-0,0322
-
0,00853
5,8
0,0027 -0,00141
1,1
0,151 0,2967
3,5
-0,0283
-
0,01059
5,9
0,00255 -0,00102
1,2
0,1092 0,2807
3,6
-0,0245
-
0,01209
6 0,0024 -0,00069
1,3
0,0729 0,2626
3,7
-0,021 -0,0131 6,1
0,0022 -0,00041
1,4
0,0419 0,243 3,8
-0,0177
-
0,01369
6,2
0,002 -0,00017
1,5
0,0158 0,2226
3,9
-0,0147
-
0,01392
6,3
0,00185 0,00003
1,6
-0,0059
0,2018
4 -0,01197 - 6,4
0,00165 0,00019
13
0,01386
1,7
-0,0236
0,1812
4,1
-0,00955
-
0,01356
6,5
0,0015 0,00032
1,8
-0,0376
0,161 4,2
-0,00732
-
0,01307
6,6
0,0013 0,00042
1,9
-0,0484
0,1415
4,3
-0,00545
-
0,01243
6,7
0,0012 0,0005
2 -0,0564
0,1231
4,4
-0,0038
-
0,01168
6,8
0,00095 0,00055
2,1
-0,0618
0,1057
4,5
-0,00235
-
0,01086
6,9
0,0008 0,00058
2,2
-0,0652
0,0896
4,6
-0,0011
-
0,00999
7 0,0007 0,0006
2,3
-0,0668
0,0748
4,7
-0,0002
-
0,00909
Расчеты по определению кольцевых усилий в стенке резервуара
рекомендуется выполнять в табличной форме (табл. 2). На основании
данных табл. 2 строится эпюра кольцевых растягивающих усилий (рис.
15).
3.1.2. Изгибающие моменты, действующие в вертикальной плоскости
стенки
Изгибающие моменты в вертикальной плоскости стенки резервуара
возникают от давления воды и грунта.
14
Напоминаем, что для заглубленных резервуаров расчет производится
для двух случаев их загружения:
- резервуар наполнен водой до расчетного горизонта, грунт на
покрытии и вокруг резервуара отсутствует (случай при гидравлическом
испытании резервуара);
- вода в резервуаре отсутствует, грунт на покрытии и вокруг стенок
резервуара имеется (случай при эксплуатации резервуара).
1. Определение изгибающих моментов от давления воды.
Расчетные изгибающие моменты в стенке от давления воды
определяются по формуле
21
2
1
1
2
Hm
m
P
M
x
h
в
x
, (3.3)
где
x
h
P гидростатическое давление в рассматриваемом сечении;
h
x
,
текущие координаты сечения:
x
отсчет ведется от низа стенки,
h
от
верха.
Пример. Определение изгибающих моментов в стенке от
давления воды.
Высота стенки Н = 4,8 м.
Предварительные расчеты показали, что изгибающие моменты имеют
наибольшее значение в месте сопряжения стенки с днищем, а затем
величина их уменьшается и делается незначительной в зоне действия
наибольших кольцевых растягивающих усилий.
Зона наибольших кольцевых растягивающих усилий согласно табл. 2
расположена на расстоянии 1,52,5 м от низа стенки. Изгибающие
моменты в стенке от давления воды определяем по формуле (3.3) для
шести сечений, расположенных друг от друга на расстоянии 0,5 м.
15
Рассматриваемый участок стенки в этом случае будет равен 2,5 м. Расчеты
выполняем в табличной форме (табл. 3). На основании данных табл. 3
строится эпюра изгибающих моментов (рис. 16).
16
Коэффициенты
N
к
Номер зоны (сверху вниз)
Глубина от верха
стенки
h
,
м
Расстояние от низа
стенки
х
, м
P
h
=γ
f
в
h, тс/м
2
Кольцевое усилие
N
к
om
=
P
h
r
, тс/м
=mx
η
1
η
2
2
)
1
1(
mH
1
2
)
1
1(
mH
12max
)
1
1(
mH
rP
тс·м
кН·м
1 0,4 4,4 0,44 3,96 4,7
5
0,0003
-
0,0086
-0,0069
-0,0066 -0,3156 4,28 41,94
2 1,3 3,5 1,43 12,87
3,7
8
-
0,0184
-
0,0136
-0,0110
-0,0294 -1,3960 14,27
139,95
3 2,3 2,5 2,53 22,77
2,7
0
-
0,0508
0,0287
0,232 -0,0276 -1,3133 24,08
236,26
4 3,3 1,5 3,63 32,67
1,6
2
-
0,0094
0,1977
0,1596 0,1502 7,1358 25,53
250,49
5 4,3 0,5 4,73 42,57
0,5
4
0,5006
0,2984
0,2408 0,7414 35,2331 7,34 71,97
6 4,8 0,0 5,28 47,52
0,0
0
1,00 0,00 0,0000 1,0000 47,5200 0,00 0,00
17
Таблица 2
Кольцевые растягивающие усилия
11
18
2. Определение изгибающих моментов в стенке от давления
грунта (рис. 17).
Расчетные изгибающие моменты в стенке от давления грунта
определяются по формуле
21
2
1
2
2
1
1
2
Hm
Р
Р
m
P
M
хx
гр
гр
гр
гр
x
, (3.4)
где
1гр
Р боковое давление грунта в уровне верха стенки;
х
гр
Р
2
боковое
давление грунта в уровне рассматриваемого сечения.
Пример. Определение изгибающих моментов в стенке от давления
грунта.
Расчет выполняем для резервуара, показанного на рис. 10.
Резервуар заглублен.
Высота стенки Н = 4,8 м.
Толщина слоя засыпки грунтом над резервуаром 1,0 м. Временная
равномерно распределенная по площади покрытия нагрузка равна 2800
кгс/м
2
.
Объемная масса грунта
гр
= 1,7 тс/м
3
, угол внутреннего трения
=
30°.
Коэффициент бокового давления грунта
33,0
2
30
45tg
2
45tg
22
k .
Эквивалентная высота грунта, соответствующая временной нагрузке:
65,1
1700
2800
экв
h м.
19
Боковое давление грунта в уровне верха стенки
khР
грfгр
11
,
где
f
=1,15 – грунт насыпной ( СНиП «Нагрузки и воздействия» [5]);
1
h – расстояние от уровня поверхности грунта до верха стенки;
1
h =
=1,65 + 1,40 = 3,05 м (рис. 17).
20
Таблица 3
Коэффициенты
в
х
М
Номер сечения (сверху
вниз)
х (от низа стенки), м
h
x
(от верха стенки), м
P
hх
=γ
f
в
h
х
, тс/м
2
2
2
m
P
hx
=mx
η
1
η
2
1
)(
1
1
mH
21
)(
1
1
mH
тс·м
кН·м
6 2,5 2,3 2,53
1,08 2,70 -0,0508 0,0287
-0,0410 -0,0697 -
0,08
-0,74
5 2,0 2,8 3,08
1,32 2,16 -0,0638 0,0960
-0,0515 -0,1475 -
0,20
-1,91
4 1,5 3,3 3,63
1,56 1,62 -0,0094 0,1977
-0,0076 -0,2053 -
0,32
-3,13
3 1,0 3,8 4,18
1,79 1,08 0,1606 0,2993
0,1296 -0,1697 -
0,30
-2,98
2 0,5 4,3 4,73
2,03 0,54 0,5006 0,2984
0,4040 0,1056 0,21
2,10
1 0,0 4,8 5,28
2,26 0,00 1,00 0,00 0,8071 0,8071 1,83
17,92
13