Проектирование резервуара для воды

36

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

КЫРГЫЗСКО-РОССИЙСКИЙ СЛАВЯНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет Архитектуры, Дизайна и Строительства

Кафедра ГТС и ВР

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему: ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЗЕРВУАРА ДЛЯ ВОДЫ

Выполнил студент: гр. ГТС 1 -07

Абдыраков Т.Т.

Проверила: Адыракаева Г. Ж.

БИШКЕК 2008

Содержание

Введение

1. Расчет и проектирование сборных железобетонных

конструкций резервуара

1.1.Общие данные по проектированию

1.2 Компоновка конструктивной схемы сборного железобетонного

резервуара

1.3 Расчет ребристой предварительно напряженной железобетонной

балочной плиты покрытия резервуара

1.31 Усилия от расчетных и нормативных нагрузок

1.3.2 Характеристики прочности бетона и арматуры. Компоновка поперечного сечения плиты

1.3.3 Расчет полки плиты на местный изгиб

1.3.4 Расчет прочности продольных ребер по наклонным сечениям на действие поперечной силы Q=72,950 кН

1.3.5 Расчет плиты по предельным состояниям второй группы

1.3.6 Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси изгибаемого элемента

1.3.7 Расчет по деформациям (вычисление прогибов)

1.4 Расчет прочности железобетонной колонны

1.4.2 Общие положения

1.4.3 Определение усилий в колонне

1.4.4 Конструирование колонны

1.5 Расчет прочности железобетонного фундамента

1.5.2 Общие сведения

1.5.3 Расчет прочности фундамента

1.6 Расчет резервуара на всплытие

Список использованных источников

Введение

Курсовая работа содержит основные положения по проектированию железобетонных конструкций резервуаров чистой воды в системе хозяйственно-питьевого и противопожарного водоснабжения населенного пункта или промышленного предприятия. В курсовую работу включены общие сведения о емкостных сооружениях, расчет и конструирование сборных железобетонных элементов резервуара, и графическое оформление курсового проекта.

проектирование железобетонный конструкция резервуар

1. Пример расчета и проектирования сборных железобетонных конструкций резервуара

1.1 Общие данные по проектированию

Прямоугольный полузаглубленный резервуар чистой воды размером 16.2Ч32 м находится в системе хозяйственно-питьевого водоснабжения промышленного предприятия. Конструкции резервуара железобетонные. Высота резервуара от поверхности днища (относительная отметка 0,000 м) до верха плит покрытия 6 м. Относительная отметка планируемого уровня земли +2,000 м. Относительная отметка верхнего расчетного уровня грунтовых вод +0,600 м. Толщина слоя грунта на покрытии - 1.2 м.

Величина нормативной временной нагрузки снеговой нагрузки на покрытие резервуара принята по Киев - 70 кг/мІ. Нормативная нагрузка от разряжения при опорожнении резервуара-1000 Н/мІ, принята по СНиП 2.04.02-84.

По степени ответственности сооружение относится ко II классу, коэффициент надежности по нагрузке гn = 0,95.

1.2 Компоновка конструктивной схемы сборного железобетонного резервуара

Сетка колонн 5.4Ч6.4 м. Соединение стен с днищем резервуара жесткое. Конструкция днища из монолитного железобетона элементы покрытия, колонны и фундаменты из сборного железобетона.

Устойчивость сооружения при действии горизонтальных нагрузок обеспечивается жестким соединением стен с покрытием. Устойчивость резервуара против всплытия при опорожнении обеспечивается весом сооружения и весом грунта на покрытии. Днище резервуара монолитное толщиной 140 мм, устраивается по бетонной подготовке и гидроизоляции.

Стены по осям «А» и «Г» соединяются с покрытием по сварке. По осям «1» и «6» стены в верхней части имею уширение - обвязочную балку, которая совместно со стенами воспринимает подпор грунта и гидростатическое давление воды. Между собой стены соединяются на сварке через закладные детали, швы между стенами заделываются раствором на напрягающем цементе.

Покрытие резервуара балочное из сборных железобетонных элементов - ригелей таврового сечения и ребристых плит. Номинальные пролеты ригелей плит 6.4 м. Ребристые опираются на полки ригелей и стены, на опорах плиты привариваются к закладным деталям. Конструктивные размеры плит, с учетом условий опирания на полки ригелей и величин конструктивных зазоров, приняты 1400Ч6400 мм.

Швы между плитами и ригелями заполняются раствором на напрягающем цементе.

Из условия применения однотипных плит покрытия привязка стен резервуара (до внутренней поверхности) к разбивочным осям принята 325 мм. Ригели опираются на колонны и стены.

На опорах ригели привариваются к закладным деталям. Сварные швы и сварные закладные детали должны иметь антикоррозийное покрытие.

Колонны железобетонные квадратного сечения. По условиям опирания ригелей размер сечения колонн - ____Х____ мм.

Колонны жестко заделываются в фундамент.

Фундаменты колонн железобетонные столбчатые двухступенчатые сборные. Подколонник стаканного типа.

Фундамент монтируется на свежеуложенный слой цементно-песчаного раствора на поверхность днища.

Конструкция штукатурной гидроизоляции принята из холодной асфальтовой мастики типа «хамаст» с армированием в местах перегиба и углах стеклотканью.

Общая толщина слоев 8-12 мм.

1.3 Расчет ребристой предварительно напряженной железобетонной плиты покрытия резервуара

Требуется запроектировать ребристую плиту покрытия резервуара армированную стержневой арматурой класса А V. Конструктивный размер плиты 5,4Ч6,4 м, высота 6,0 м. Расчетный пролет принимается по центру опорных ребер плиты ?0=5,335 Сбор нагрузок на 1 мІ плиты

Таблица 1.

№ п.п	Вид нагрузки	Нормативная нагрузка Н/мІ	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка Н/мІ
ПОСТОЯННАЯ НАГРУЗКА
1	Гидроизоляция	100	1,2	120
2	Цементная стяжка 0,02Ч18000	360	1,3	468
3	Засыпка песчаным грунтом 1,2 Ч17000	20400	1,15	23460
4	Ребристая железобетонная плита	2500	1,1	2750
	ИТОГО	23360		26798
ВРЕМЕННЫЕ НАГРУЗКИ ПО ОСНОВНОМУ СОЧЕТАНИЮ
1	Снеговая нагрузка	700	1,4	980
2	Разряжение при опорожнении резервуара	1000	1,2	1200
	длительная снеговая нагрузка (700-490)	210	1,4	294
	кратковременная снеговая нагрузка	490	1,4	686
	Полная нагрузка	25060		28978
	Постоянная и длительная	24060		27778
	Кратковременная	1000		1200

Расчетная нагрузка на 1 пог. м длины плиты при номинальной ширине 1,4 м с учетом коэффициента надежности по назначению сооружения гn=0,95 (для расчета по I группе предельных состояний - расчет прочности)

постояннаяg = 26798•1,4•0,95 = 35641,34 Н/м = 35,641 кН/м

полнаяq = g + х =28978·1,4·0,95 = 38540,74Н/м = 38,540 кН/м

Нормативная нагрузка на 1 пог.м (для расчета по второй группе предельных состояний - расчет по образованию и раскрытию трещин и расчет по деформациям) постоянная

полная

в том числе:

постоянная и длительная

кратковременная

1.3.2 Усилия от расчетных и нормативных нагрузок

От расчетной нагрузки:

l₀=5,4 -2·10,5=5,335

От нормативной нагрузки:

постоянной и длительной

Кратковременной

1.3.3 Характеристики прочности бетона и арматуры. Компоновка поперечного сечения плиты

Напрягаемая арматура продольных ребер плиты класса А V. Нормативное сопротивление арматуры на растяжение -

расчетное сопротивление -

модуль упругости

Натягивается арматура электротермическим способом на упоры силовой формы .

Бетон класса Б 20, соответствующей напрягаемой арматуре.

Нормативная призменная прочность

,

расчетная призменная прочность

,

коэффициент условий работы бетона

(как для плиты массового изготовления многоцелевого назначения); нормативное сопротивление при растяжении

,

расчетное

;

начальный модуль упругости бетона, подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении

Передаточная прочность бетона устанавливается так, чтобы при обжатии отношение напряжений

Ненапрягаемая арматура: в полке панели - сварные сетки с поперечной рабочей арматурой класса AIII (d = 6 мм, R_s = 355 МПА, в продольных ребрах - сварные каркасы с продольной арматурой класса AIII, диаметром d = 10 мм и поперечной класса AIII (d_w = 6 мм, R_sw = 285 МПА).

Технология изготовления плиты - агрегатно-поточная с применением тепловой обработки при атмосферном давлении. Плита будет работать в закрытом резервуаре - влажность воздуха окружающей среды выше 75%. К конструкции плиты предъявляются требования 3 категории трещиностойкости (в учебных целях к рассчитываемой плите предъявляются требования I категории, т.е. раскрытие трещин не допускается). Предельно допустимый прогиб плиты при пролете 5 м< l < 10 м равен [f] - 2,5 см.

Компоновка поперечного сечения плиты:

Плита принимается со следующими параметрами: высота сечения плиты - h=35 см; рабочая высота сечения - h₀ =h-a=35-3=32 см, а=3см -

толщина защитного слоя бетона;

ширина продольных ребер - 8 см;

ширина верхней полки b_f = bnom - 5=140 - 5 = 135см

толщина сжатой полки h'_f= 5 см.

1.3.4 Расчет полки плиты на местный изгиб

Полка рассчитывается как балочная плита шириной 1 м, частично защемленная в продольных ребрах.

асчетный пролет полки - расстояние в свету между продольными ребрами

=5.4-0.065=5.335

, где 8 см - ширина продольных ребер плиты

в верхней части плиты.

Расчетная нагрузка на 1 кв. метр полки может быть принята (с несущественным превышением) такой же, как для плиты

Изгибающий момент в сечении полки, расположенном в середине пролета

l₀₁(на 1пог.м длины плиты)

Расчет прочности полки по нормальному сечению в середине пролета.

Ширина сечения - b_f = 100 см,

высота расчетного сечения - h_f = 5см, рабочая высота сечения

(при а = 1 ,5 см) - h₀ = h_f - а = 35 - 3 = 32 см.

Вычисляем

Определяем характеристику бетона сжатой зоны по формуле

.

Вычисляем значение граничной высоты сжатой зоны бетона по формуле

As1/2=5,334; d=v ((4*As1)/3, 24) =3, 75=>4, 0 cm As=12,56cm2

; ho=hf'-a = 2cm

As'=v((4*As')/3,14)=2,52cm => 2,8 ; As'=6,15cm2

По сортаменту принимаем сварную сетку с поперечной рабочей арматурой

Ш6 AIII с шагом 100 мм. Площадь сечения поперечных стержней (10Ш6 AIII) на 1 пог. метр длины плиты A_s = 12.56 см² > A_s1 = 6.15м². Продольная арматура сетки назначается по конструктивным требованиям. Окончательно, назначаем сетку по ГОСТ 8478-81:

Верхняя сетка ; Нижняя сетка .

Сетки получаются путем продольной резки стандартных сеток шириной 2830 мм 1250 + 2-790 = 2830 мм. При армировании полок верхние сетки с целью анкеровки рабочей арматуры заводятся в ребра плит.

1.3.5 Расчет прочности продольных ребер плиты по наклонным сечениям на действие поперечной силы Q = 72.950 кН

Проверяем необходимость постановки поперечной арматуры. Q<Qb если это условие не удовлетворяется, то используется Q<Qb+Qsw

q_sw - интенсивность поперечного армирования,

Значение - во всех случаях принимается не более 1,5. В нашем случае. s- шаг поперечной арматуры в каркасе.

Назначается кратно 50 мм, но не более 150 мм и не более h/2.

В первом приближении принимаем s= 15 см, n - количество плоских каркасов в плите. Каркасы устанавливаются по одному в каждом ребре плиты. В нашем случае n =2. Поперечную арматуру назначаем класса AIII диаметром 6-8 мм,

R_sw = 365 МПа.

Принимаем поперечную арматуру каркасов Ш6АШ с шагом s- 150 мм

Фактическая интенсивность армирования

Проверяем правильность выбранного шага поперечной арматуры. Вычисляем максимальный шаг поперечной арматуры из условия с₀ = s ,

где с₀ -проекция опасной наклонной трещины на продольную ось изгибаемого элемента, т.е. вся поперечная сила на участке между хомутами должна восприниматься только бетоном, формула

Здесь ц_b2 - коэффициент учитывающий влияние вида бетона.

Условие s = 15 см < s_max = 51,1649 cм соблюдается, шаг арматуры назначен правильно.

Проверяем прочность ребер на действие сжимающих напряжений по формула

,

где ц_w1- коэффициент, учитывающий наличие поперечной арматуры (хомутов), принимается равный 1,3.

ц_b1 - коэффициент учитывающий вид бетона

Условие соблюдается, ширина ребер плиты назначена правильно.

Проверяем несущую способность плиты па действие поперечной силы с учетом подобранной поперечной арматуры. Проверку выполняем по условию прочности по формуле

Q < Q_b + Q_sw,

где Q_b - поперечная сила, воспринимаемая бетоном сжатой зоны над наклонной трещиной;

Q_w - поперечная сила, воспринимаемое поперечными стержнями, хомутами.

Вычисляем c₀ - проекцию опасной наклонной трещины на продольную ось изгибаемого элемента по формуле

Величина с₀ принимается не более 2h₀ = 2•36,2 = 72,4 см и не менее h₀ = 32см. Окончательно принимаем с₀ = 72,4 см

Условие соблюдается, прочность в наклонном сечении на действие поперечной силы обеспечивается.

1.3.6 Расчет плиты по предельным состояниям второй группы

Геометрические характеристики приведенного сечения

Площадь приведенного сечения

здесь

Статический момент площади приведенного сечения относительно нижней растянутой грани:

Расстояние от нижней грани до центра тяжести приведенного сечения:

Определяем момент инерции приведенного сечения относительно центра тяжести:

Момент сопротивления приведенного сечения по нижней зоне



то же, по верхней зоне

Расстояние до ядровой точки, наиболее удаленной от растянутой зоны до центра тяжести приведенного сечения

то же, наименее удаленной от растянутой зоны

, здесь .

Отношение напряжения в бетоне от нормативных нагрузок и усилия обжатия к расчетному сопротивлению для предельных состояний второй группы предварительно принимаем равным 0,75.

Упругопластический момент сопротивления по растянутой зоне

- для таврового сечения с полкой в сжатой зоне.

Упругопластический момент сопротивления по растянутой зоне в стадии изготовления и обжатия плиты:.

- для таврового сечения с полкой в растянутой зоне, при

и

Дополнительные расчеты

1.3.7 Расчет по образованию трещин, нормальных к продольной оси изгибаемого элемента

Для элементов, к трещиностойкости которых предъявляются требования третьей категории, принимается значения коэффициента надежности по нагрузке

, M =125,14кНм

Трещины не образуется при Вычисляем момент образования трещин по приближенному способу ядровых моментов по формуле

Здесь ядровый момент усилия обжатия равен

,

Поскольку

М_n = 125.14кНм < М_crc = 146.11 кНм;

трещины в растянутой зоне в стадии эксплуатации не образуются, расчет по раскрытию трещин не требуется.

1.3.8 Расчет по деформациям (вычисление прогибов)

Прогиб f_m в середине пролета плиты при отсутствии трещин в растянутой зоне определяется по значению кривизны 1/r, используя формулу

где

-

жесткость приведенного сечения;

- при непродолжительном действии постоянных и длительных нагрузок на конструкцию, эксплуатируемую при влажности окружающей среды 40-75%.

Кривизна плиты с учетом действия усилия предварительного обжатия по формуле

а полный прогиб соответственно

Определение кривизны и прогибов.

От непродолжительного действия кратковременных нагрузок М_n = 8,61 кНм

Кривизна, обусловленная выгибом плиты от кратковременного действия усилия предварительного обжатия Р₂ по формуле

Выгиб плиты в середине пролета, вызванный внецентренным обжатием

Кривизна, обусловленная выгибом плиты вследствие усадки и ползучести бетона от усилия предварительного обжатия

где

здесь - потери от напряженной усадки бетона, потери для напрягаемой арматуры от ползучести бетона принимаем равными нулю , т.к. напряженная в бетоне на уровне крайнего сжатого волокна, возникающее от усилия предварительного напряжения, сравнимо малы. Определяем напряжение от предварительного обжатия на уровне крайнего сжатого волокна от действия нагрузки.

Выгиб плиты в середине пролета вследствие усадки и ползучести бетона от обжатия

Согласно п.4.25 [3] для элементов с начальными трещинами в сжатой зоне значения увеличивают f₁, f₂, f₃ на 15%, а значение f₄ - на 25%.

Кроме того, при попеременном насыщении и высушивании бетона значение при продолжительном действии нагрузки следует умножать на коэффициент 1,2. С учетом этого, полный прогиб плиты равен:

Для ребристых перекрытий при пролетах 5? l ?10м предельно допустимый прогиб равен 2,5 см.

.

1.4. Расчет прочности железобетонной колонны

1.4.1 Общие положения

Колонны резервуара воспринимают постоянные и временные нагрузки от покрытия, собственного веса колонн, веса ригелей покрытия и передают эти нагрузки на днище резервуара через столбчатые фундаменты.

Колонны резервуаров эксплуатируется в воде. Вода питьевого качества, как правило, неагрессивна к железобетону. На промежуточных этапах очистки вода может быть слабоагрессивна к железобетону. Степень агрессивности определяется наличием агрессивных агентов в воде, температурой воды, напором и скоростью движения жидкости у поверхностей конструкций.

Степень агрессивности воды к бетону и железобетону нормируется СНиП 2.03.11-85 " Защита строительных конструкций от коррозии". В каждом конкретном случае степень агрессивности воды должна быть определена на основе результатов химического анализа воды или других данных.

Для резервуаров с водой характерна проявление коррозии в виде выщелачивания компонентов бетона (вымывание растворимых компонентов цементного камня). Реже встречается коррозия, связанная с образованием, под воздействием воды и химических агентов, растворимых соединений, не обладающих вяжущими свойствами и вымывание их. В результате коррозии повышается пористость бетона, обеспечивается доступ воды к арматуре и ее коррозия в конструкции. Для конструкций резервуаров принимают бетоны нормальной и повышенной плотности, особо плотные бетоны. Прямыми показателями плотности бетона являются его марки по водонепроницаемости.

Требуемая марка бетона по водонепроницаемости определяется показателями агрессивности среды и классом применяемой арматуры и нормируется СНиП 2.03.11-85.

В нашем случае условно принимаем - вода слабоагрессивна к бетону. Класс бетона колонны по прочности на сжатие принимаем - В20. Арматура колонны: класса АIII - продольная арматура; В_РI -поперечная арматура. Согласно СНиП 2.03.11-85 п.2.9 и СНиП 2.04.02-84 п.14.24 принимаем марку бетона по водонепроницаемости W4, марку бетона по морозостойкости F500.

Защитный слой от поверхности бетона до поверхности арматуры принимаем по СНиП 2.03.11-85 равным 20 мм и не менее диаметра арматуры.

В случаях слабой и средней агрессивности среды допускается применение оцинкованной арматуры.

При этом можно снижать величину защитного слоя на 5 мм или повышать проницаемость бетона на одну ступень, но не выше W4.

В среднеагрессивных средах при W4 рекомендуется мероприятия по защите бетона от коррозии - нанесение на поверхность бетона лакокрасочных или пленочных покрытий.

Колонны резервуара загружены центрально, поэтому сечение колонн принимаем квадратным.

При двустороннем опирании ригелей пролетом до 12 м минимальный размер сечения колонн назначается не менее 400 мм. Гибкость колонн не должна превышать l₀/h<20, где l₀ - расчетная длина колонны,

h - наименьший размер сечения колонны.

В курсовом проекте расчет прочности колонны выполняется только для стадии эксплуатации.

1.4.2 Определение усилий в колонне

Расчет прочности колонны ведется на полную нагрузку

N= г_nN₂ ,где N₂

- продольная сила от расчетной постоянной и временной длительной и кратко временной нагрузок;

г_n = 0,95

- коэффициент надежности по назначению сооружения (резервуар - сооружение II класса). В значение N₂ входят: нагрузки от покрытия, нагрузка от веса ригеля, собственный вес колонны.

Нагрузка от покрытия. Грузовая площадь покрытия при сетке колонн

5,4 х 6,4 = 34,56м².

Полная нагрузка от покрытия, см. сбор нагрузок на плиту покрытия,

28,978* 34,56 = 1001,5 кН.

Нагрузка от веса ригеля. Площадь сечения ригеля с учетом замоноличенных швов,

.

Вес погонного метра ригеля с учетом коэффициента надежности по нагрузке

где г_f = 1,1, с = 25 кН/м³.

Нагрузка от веса ригеля при пролете 5,4 м составит

.

Нагрузка от веса колонны. Размеры сечения колонны 200 х 200 мм. Высота колонны от низа ригеля до обреза фундамента Н = 5,25 м, см. рис.2. Предварительно высоту фундамента принимаем 750 мм. Нагрузка от веса колонны с учетом коэффициента надежности по нагрузке г _f = 1,1 составит

Итого:

;

N₁ - расчетная продольная сила на колонну от постоянной и временной

длительной нагрузок, без кратковременной части снеговой нагрузки и кратковременной нагрузки от разряжения.

где 27,778 кН/м²

- длительная нагрузка на плиту, см. сбор нагрузок.

Nпол=27б778*34,56+1053,8+13=2026,8

Расчет прочности колонны

Размеры поперечного сечения колонны 30 х 30 см. Класс бетона по прочности на сжатие В20, R_b = 11,5 МПа, ц_b2 = 1 т.к. конструкция эксплуатируется в воде. Арматура класса AIII, R_sc =365 МПа, E_s =280 МПа.

Расчет прочности колонны ведется как центрально сжатой со случайными эксцентриситетами из условия

(1)

(2)

Здесь (A_s + A'_s) - суммарная площадь арматуры в сечении колонны; А - площадь бетонного сечения колонны; коэффициенты ц₁ и ц₂ определяется в зависимости от отношений N /N₂ и l₀/h, где l₀ - расчетная длина колонны,

h - наименьший размер сечения колонны.

Из выражения (1) определяем требуемую площадь арматуры в сечении колонны

При N /N _пол =0,85; l₀ =0,8 •H = 0,8 •6 = 4,8 м;

l₀ Ih = 4,8/0,3 = 16 < 20. Находим:

Тогда

(A_s + A'_s) = 2.78.

При (A_s + A'_s)> 0, диаметр продольной арматуры колонн принимается по расчету, но не менее диаметра 16 мм. Принимаем конструктивное армирование 4Ш16АIII с общей площадью сечения (A_s+A'_s)= 8,04 см²

1.4.3 Конструирование колонны

Продольную арматуру 4Ш16AllI размещаем в углах сечения колонны. Поперечную арматуру (хомуты) назначаем диаметром не менее 4 мм. С учетом условий сварки принимаем Ш4В_РI.

Шаг хомутов назначается не более 20d, где d - диаметр продольной арматуры колонны, не более 500 мм, кратно 50мм.

Принимаем шаг хомутов 300 мм < 20 d = 320 мм. Величину защитного слоя принимаем 20 мм, что соответствует привязке арматуры к наружной грани колонны - 30 мм.

Армирование колонны выполняем пространственным каркасом, состоящим из двух плоских каркасов КР-3 и отдельных стержней, соединяющих плоские каркасы в пространственный.

Закладная деталь под опоры ригелей приваривается в тавр к продольным стержням пространственного каркаса. В месте опирания ригелей принимаем косвенное армирование сетками из арматуры Ш4В_р1 с ячейкой 60 х 60 мм.

1.5 Расчет прочности столбчатого железобетонного фундамента

1.5.1 Общие положения

Фундаменты резервуара воспринимают постоянную и временную нагрузки от покрытия, нагрузки от веса ригелей, веса колонн, собственного веса и передают эти нагрузки на днище и грунт основания. Для лучшего контакта с днищем сборные железобетонные фундаменты монтируется на поверхность днища на слой свежеуложенного цементно-песчаного раствора толщиной 3 см. Возникающие при этом напряжения под подошвой фундамента не должны превышать допускаемого расчетного давления на днище, величина которого определена в задании на проектирование. Расчетная величина допускаемого давления на днище зависит от прочности грунта в основании резервуара, де-формативности основания, толщины днища, вида гидроизоляции. Фундамент под колонны резервуара, как правило, загружен центрально, без момента, поэтому конструкция фундамента принимается столбчатой с квадратной плитой частью в основании. Форма плитой части фундамента и подколонника пирамидальная по условиям изготовления и экономии бетона. Подколонник фундамента выполняется в виде стакана, куда устанавливается и заделывается колонна. Глубина стакана, высота фундамента и размеры плитой части определяются расчетом в зависимости от величин нагрузок, величины допускаемого давления на днище, класса бетона и др. Размеры фундаментов должны отвечать требованиям унификации. Высота фундамента и его плитой части назначается кратно 150 мм, не менее 300 мм. По наружному периметру фундамента размер плиты по высоте и тонкой ее части назначается равным 150 мм. Размеры в плане плитой части - а и размеры подколонника - а/иа₂ назначаются кратно 100 мм.

Для конструкций фундаментов резервуара, как и для колонн, принимается бетон класса прочности на сжатие не ниже В15, по водонепроницаемости W4, марка по морозостойкости F100 . Для армирования фундаментов используется арматура классов B_PI, AI, All, AIII.

Конструкции фундаментов относится к третьей категории требований
трещиностойкости конструкций. Длительное раскрытие трещин ограничивается величиной 0,15 мм, непродолжительное - 0,2 мм. В курсовом проекте расчет конструкций фундамента выполняется только по первой группе предельных состояний в стадии эксплуатации

1.5 Расчет прочности фундамента

Фундамент столбчатый пирамидальной формы. Бетон тяжелый класса прочности В20, R_e = 11,5 МПа, R_bt = 0,9 МПа, ц_b2 =1, т.к. конструкция эксплуатируется под водой. Рабочая арматура класса АII, R_s = 280 Мпа.

Расчетная нагрузка на фундамент, без собственного веса, N = 1001,1кН, см расчет колонны.

Требуемая площадь подошвы фундамента с учетом гидростатического давления на днище

где R = 0,22 МПа - допускаемое давление на днище, с = 1 Т/м³ = 0,01 Н/см³ - плотность воды, Н= 5,25 м - высота водяного столба. Соответственно стороны квадратного фундамента

.

По условиям унификации принимаем ближайший больший размер, кратный 100 мм, т.е. а = 220 см.

Высота фундамента назначается из условия заделки колонн в фундамент и условия продавливания фундамента колонной, кратно 150 мм по условиям унификации.

Глубина заделки колонны в фундамент h _f - принимается; не менее,

где h = 20 см - высота сечения колонны; не менее 15d где d - диаметр рабочей арматуры колонны, 15d= 15 •1,6=24 см; не менее величины

,

где щ_an = 0,5; Дл_an = 8;

Из четырех значений:

h_f ? h=20 см, h_f ? 15d = 24 см, h_f ? l_an =40 см

принимаем наибольшее h_f = 40. Глубина стакана подколонника принимается на 5 см больше величины

h_f,h_k > h_f + 5 = 40 + 5 = 45 см.

Принимаем высоту фундамента Н_f = h_k + 30 =75 см, что кратно 150 мм,

Проверка на продавливание. Условие продавливания.

где N_p - расчетная продавливающая сила; в_т - средний периметр пирамиды продавливания; h₀₁ - расстояние от дна стакана до рабочей арматуры плитой части фундамента, при величине защитного слоя бетона 5 см.

,

где р - давление под подошвой фундамента, р = N/a² = 482700 /180² = 14,89 Н/см²;

h₂ = h +10 = 40 + 10 = 50 см - ширина дна стакана;

h_0l = H_f - h_k - 5 = 75 - 45 - 5 = 25 см.

N_p =20,68* [220² - (50 + 2 * 25)²] = 794112 H;

в_т = 4(h₀₁ + h₂) = 4(25 + 50) = 300 см;

т.к. прочность на продавливание не обеспечивается. Увеличим класс бетона фундамента до В25:

Вт=1,2 1,2*300*1*25*100=900кН>794,112кН

Прочность на продавливание обеспечивается. Армирование плитой части определяется расчетом по усилиям в сечениях I-I, II-II. Сечение I-I - по грани стаканной части фундамента, сечение II-II -по грани колонны. изгибающие моменты по сечениям I-I и II-II.

Соответственно требуемое количество арматуры в сечениях фундамента I-I и II-II;



Армирование плитой части фундамента выполняется плоскими сетками из арматуры периодического профиля диаметром не менее 12 мм. Шаг поперечной и продольной арматуры сеток назначается не менее 300 мм.

В нашем случае принимаем симметричную сетку с ячейкой 170 х 170 мм, т.е. 5Ш12AII с площадью арматуры A_s = см².

2.6. Расчет резервуара на всплытие

Расчеты на устойчивость положения емкостного сооружения против всплытия относится к первой группе предельных состояний.

Всплытие резервуара можно ожидать при его полном опорожнении под влиянием гидростатического напора грунтовых вод. Усилие всплытия определяется массой вытесненной резервуаром грунтовой воды. Величина объема вытесненной резервуаром грунтовой воды подсчитывается по габаритам резервуара, соответствующим положению вертикальной и горизонтальной гидроизоляцией, и по расчетной отметке верхнего уровня грунтовых вод.

Верхний расчетный уровень грунтовых вод устанавливается долгосрочным прогнозом с учетом сезонных колебаний. В курсовом проекте отметка верхнего уровня грунтовых вод задается в задании на проектирование.

Устойчивость емкостного сооружения следует считать обеспеченной, если усилие от веса сооружения, с учетом грунтовой обсыпки превышает усилие всплытия не менее чем на 10%, т.е. коэффициент устойчивости против всплытия равен или больше 1,1 см. п.14.31 [5].

В расчетах на устойчивость положения емкостного сооружения, при подсчетах усилий от веса сооружения, вероятностные отклонения веса материалов от их средних нормативных значений учитываются коэффициентом надежности по нагрузке г_f=0,9.

В периоды эксплуатации заглубленных сооружений, когда сезонный уровень грунтовых вод высокий и устойчивость сооружения в эти периоды не обеспечивается или вызывает значительное увеличение затрат, необходимо предусматривать в эти периоды мероприятия, исключающие возможность опорожнения емкостей (полного или частичного).

Устойчивость опорожненного сооружения против всплытия считается, если G/G_w?1,1, где G - вес конструкций емкостного сооружения и грунтовой обсыпки и G_w - усилие всплытия, определяется объемом вытесненной емкостным сооружением грунтовой воды. Вес сооружения

G=G₁+G₂+G₃+G₄+G₅+G₆+G₇

где G₁ - вес покрытия.

G₁=23,36•г_f•A₁=23,36•0,9•18•34,56=13,078 кН;

Здесь: 23,36 кН/м²=постоянная нормативная нагрузка от веса покрытия; г_f=0,9 - коэффициент надежности по нагрузке; А - площадь покрытия.

G₂ - вес всех ригелей (10 шт)

G₂₌25.060•0,9•10/1,1=205.03 кН;

G₃ - вес всех колонн (8 шт.)

G₃=25•0,9•8/1,1=163,64 кН;

G₄ - вес фундамента (8 шт.)

G₄=V•г_f•с•n=0,91•0,9•25•8=163,8 кН;

G₅ - вес стен при площади сечения стены (0,14+0,38) •4,8/2=1,248 м², здесь 0,14 и 0,38 м - толщины стены, 4,8 м - высота стены, периметр стен - 96 м

G₅=1,248•0,9•25•96=2695,7 кН;

G₆ - вес днища/толщина днища - 14 см.

G₆=30•18•0,14•0,9•25=1701 кН;

G₇ - вес грунта на обрезе фундамента под стены/консольная часть фундамента - 0,5м, плотность грунта - 1,7 т/м³,

G₇=0,5•96•17•6,24•0,9=4582,6 кН;

Здесь: 96 м - периметр стен; г_f=0,9; 6,24 м - высота засыпки грунтом от отметки 0,000 м.

Итого, вес сооружения без гидроизоляции

G=G₁+G₂+G₃+G₄+G₅+G₆+G₇₌13,078+205.03+163,64+163,8+2695,7+1701+4582, =9524,848кН

Усилие всплытия определяется по объему вытесненной грунтовой воды в габаритах гидроизоляции сооружения. Отметка расчетного уровня грунтовых +0,600 м.

Объем вытесненной воды

V_w= (0, 6+0, 14) •18•30=399, 6 м³

Усилие всплытия

G_w=с•V_w=10•399, 6=3996 кН;

Здесь с=1,0 т/м³=10 кН/м³ - плотность воды.

Отношение усилий

Устойчивость сооружения против всплытия при опорожнении обеспечена.

Список использованных источников

1. Байков В.Н., Стронгин С.Г. Строительные конструкции. М., Стройиздат, 1980.

2. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции. М., Стройиздат, 1985.

3. СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции. М., ЦИТП Госстроя СССР, 1985.

4. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. М., Стройиздат, 1985.

5. СНиП 3.05.04-85. Наружные сети и сооружения водоснабжения и канализации. М., ЦИТП Госстроя СССР, 1985.

6. СНиП 2.03.04-85. Защита строительных конструкций от коррозии. М., ЦИТП Госстроя СССР, 1986.

7. Попов Н.Н., Забегаев А.В. Проектирование и расчет железобетонных конструкций. М., Высшая школа, 1985.

Размещено на Allbest.ru