проектирование резервуара

Таким образом, армирование симметричное у наружной и внутренней граней, то есть С1=С3 и С2=С4. Сетка С2 (С4) устанавливается только в нижней зоне (на высоту ) для восприятия момента, возникающего в заделке, и работает совместно с сеткой С1 (СЗ). При наложении сеток суммарная площадь рабочей вертикальной арматуры должна соответствовать требуемому значению .
Рабочие стержни объединим в сварные сетки поперечной (конструктивной) арматурой, которую принимаем из условия свариваемости . Шаг конструктивных стержней =250 мм.
Таким образом, сетка С1 (на всю высоту):
• вертикальная (рабочая арматура) с шагом = 200 мм
( = 5,65 см2);
• горизонтальная (конструктивная арматура) , шаг
= 250 мм.
Сетка С2:
• вертикальная (рабочая арматура) с шагом = 200 мм
( = 5,65 см2);
• горизонтальная ( ...

Введение 3
1 Задание на проектирование 5
2 Сбор нагрузок 6
2.1 Компоновка резервуара из сборных железобетонных конструкций 6
2.2 Характеристики материалов и сбор нагрузок 8
3 Расчет ребристой плиты покрытия 10
3.1 Назначение размеров панели 10
3.2 Расчет продольного ребра панели по нормальным сечениям 11
3.3 Расчет полки панели на местный изгиб 14
3.4 Расчет продольного ребра панели по наклонным сечениям 16
3 Расчет стенки резервуара 20
3.1 Задание на проектирование 20
3.1.1 Исходные данные 20
3.1.2 Данные для проектирования 20
3.1.3 Данные о материалах 20
3.2 Выбор расчетной схемы 21
3.3 Определение нагрузок 21
3.4 Определение изгибающих моментов в стене 22
3.5 Расчет прочности стеновой панели по первой группе предельных состояний 23
3.5.1 Общие данные для расчета 23
3.5.2 Сечение на уровне заделки стенки в днище 24
3.5.3 Сечение на уровне стенки в пролете 25
3.6 Конструирование армирования панели 25
Список использованной литературы 28

При строительстве водопроводных и канализационных систем возводится большое количество емкостных сооружений, предназначенных для транспортирования, хранения и очистки воды и сточных жидкостей. Эти сооружения строят преимущественно из железобетона.
Емкостные сооружения по форме могут быть цилиндрическими и прямоугольными. По расположению относительно уровня земли – подземными, наземными и частично заглубленными в землю, настолько, чтобы вынутый грунт был полностью использован для засыпки сооружения сверху в целях его утепления. Емкости могут быть с покрытием (резервуары чистой воды) и открытые сверху (аэротенки, отстойники, биофильтры системы канализации). Некоторые емкости, например фильтры, могут находиться внутри здания. Днища делают плоскими и коническими.
К числу прямоугольных емкостны х сооружений относятся резервуары для воды, отстойники, осветлители, аэротенки, смесители, песколовки и др. К числу цилиндрических емкостных сооружений относятся резервуары для воды, осветлители, метантенки, аэрофильтры и др.
Резервуары выполняют стальными или железобетонными. В рамках курсового проектирования студенты знакомятся с конструктивными решениями железобетонных резервуаров.
Конструкция, форма и размер железобетонных резервуаров. Формы и конструкции резервуаров весьма разнообразны, но все они состоят из трех основных элементов:
• днища – как правило, из монолитного железобетона;
• стен – прямоугольного или кольцевого очертания из монолитного железобетона или сборных панелей;
• покрытия – плоского (балочного или безбалочного),покрытие опирается на колонны и стены, может быть сборным или монолитным.
При одинаковой вместимости периметр стенок цилиндрических резервуаров меньше, чем прямоугольных. От внутреннего гидростатического давления цилиндрические стенки работают на осевое растяжение, а плоские – на изгиб, на внецентренное растяжение. В связи с этим стальные емкости для воды всегда выполняют цилиндрическими со стенками из тонких листов.
Железобетонные резервуары делают как цилиндрическими, так и прямоугольными по результатам технико-экономического сравнения.
В стенках цилиндрических резервуаров растягивающие усилия прямо пропорциональны диаметру, поэтому с увеличением диаметра (при одинаковой глубине) должны быть увеличены толщина стенок и площадь сечения рабочей арматуры.
В стенках прямоугольных резервуаров изгибающие моменты зависят только от их высоты, поэтому при одинаковой толщине стенки и площади сечения рабочей арматуры можно строить резервуары, значительно отличающиеся размерами в плане.
Цилиндрические железобетонные резервуары экономичнее по расходу материала, чем прямоугольные, при вместимости до 2-3 тыс. м3. При вместимости более 5 тыс. м3 экономичнее прямоугольные резервуары.
Глубина и размеры в плане сооружений определяются с учетом требований унификации. Для подземных емкостных сооружений, если высота не задана по условиям технологического процесса, се обычно принимают равной 4,8 или 3,6 м.
В рамках курсового проектирования студенты детально знакомятся с конструированием и расчетом прямоугольных железобетонных резервуаров.

1 Назначение размеров панелиВысота панели, удовлетворяющая одновременно условиям прочности и требованиям жесткости, определяется по формуле:; = 34*5875*270/200000*(27,215*1,5+2,34)/29,555 = =34*5875*270/200000*(27,215*1,5+2,34)/29,555 \# "0,0" 393,8 мм,где: с – коэффициент, для ребристых панелей с полкой в сжатой зоне принимаемый равным 30…34 (большие значения принимают при арматуре класса А300, меньшие – при арматуре класса А400);l – расчетный пролет панели, определяемый как расстояние между серединами площадок опирания на ригель ( REF _Ref366532192 \h Рис. 2 REF _Ref366526248 \h ) без учета зазоров между панелями; = 6000-0,5*250 = =6000-0,5*250 5875 мм;b = 250 мм – ширина ригеля, принятая предварительно;qНДЛ , qНКР , qН – нормативные значения нагрузок, ( REF _Ref366525721 \h Таблица2); – коэффициент, учитывающий увеличение прогиба при длительном действии нагрузки, для ребристых панелей с полкой в сжатой зоне принимается: =1,5. Принимаем h=450 мм.Рис. SEQ Рисунок \* ARABIC 2. Форма и размеры поперечного сечения панели.Форма поперечного сечения панели и принятые размеры приведены на  REF _Ref366532192 \h Рис. 2.3.2 Расчет продольного ребра панели по нормальным сечениямПанели укладываются на ригели свободно и под воздействием равномерно распределенной нагрузки работают как простые балки на двух опорах ( REF _Ref366527246 \h Рис. 3).Расчетная нагрузка на 1 м при номинальной ширине панели 1,5 м с учетом коэффициента надежности γn=0,95 составляет: = 35,659*1,5*0,95 = =35,659*1,5*0,95 50,814 кН/м. В соответствии с расчетной схемой панели ( REF _Ref366527246 \h Рис. 3) наибольшие усилия определяются по формулам: = 50,814*5,875^2/8 = =50,814*5,875^2/8 219,235 кН*м; = 50,814*5,875/2 = =50,814*5,875/2 149,266 кН.При расчете продольных ребер фактическое П-образное сечение панели с полкой в сжатой зоне заменяется тавровым ( REF _Ref366528290 \h Рис. 4). При этом полку в растянутой зоне в расчетах не учитывают.При расчете прочности по изгибающему моменту ширина ребра в расчетной схеме принимается равной суммарной ширине всех ребер панели. Таким образом, расчетная ширина ребра эквивалентного таврового сечения составляет:.Расчетная ширина сжатой полки при обычно принимается равной ширине панели. В рассматриваемом случае: = 50/450 = =50/450 0,11>0,1 – условие выполнено.При этом ширина свеса полки в каждую сторону от ребра может быть принята равной 1/2 расстояния в свету между продольными ребрами, но не более 1/6 расчетного пролета панели:Принимаем =635 мм.Значение , вводимое в расчет, составляет: = 160+2*635 = =160+2*635 1430 мм.Рис. SEQ Рисунок \* ARABIC 3. К расчету продольного ребра панели.Рис. SEQ Рисунок \* ARABIC 4. Приведение сечения панели к эквивалентному.Назначаем предварительно рабочую высоту сечения в предположении однорядно расположения арматуры по высоте сечения: = 450-35 = 415 мм.Определяем положение нейтральной оси, пользуясь неравенством:М = 219,235 кН*м > 0,9*11,5*1430*50*(415-0,5*50) = =0,9*11,5*1430*50*(415-0,5*50)/1000/1000 \# "0,000" 288,610 кН*м.Условие выполнено, значит, нейтральная ось проходит в пределах полки. Сечение должно рассчитываться как прямоугольное с размерами: = 1430 мм и = 415 мм. = 219,235/(0,9*11,5*1430*415^2*10^(-6)) = =219,235/(0,9*11,5*1430*415^2*10^(-6)) \# "0,000" 0,086.Согласно Прил. 21 [6]: = 0,955.Требуемая площадь поперечного сечения продольной арматуры ребер: = 219,235*10^6/(0,955*415*270) = =219,235*10^6/(0,955*415*270) \# "0,0" 2048,8 мм2.Принимаем по сортаменту (Прил. 9 [6]) с = 2513 мм2.3.3 Расчет полки панели на местный изгибНагрузку на 1 м2 полки принимаем (с несущественным превышением) такой же, как и для расчета панели.Непосредственно воспринимая нагрузку на перекрытие, полка работает на изгиб между ребрами панели. Она рассчитывается как балочная плита шириной b=1 м, упруго защемленная в ребрах. Ее пролет равен расстоянию между ребрами в свету ( REF _Ref366531971 \h Рис. 5).В рассматриваемом случае нагрузка на 1 м2 панели, приведенная в таблице ( REF _Ref366525721 \h Таблица 2) численно равна погонной нагрузке для расчетной схемы, изображенной на REF _Ref366531971 \h Рис. 5. С учетом коэффициента надежности γn=0,95 расчетная нагрузка на 1 м полки составляет: = 35,659*1*0,95 = =35,659*1*0,95 33,876 кН/м,где: - ширина грузовой полосы.Расчетный пролет полки при ширине ребер вверху = 80 мм ( REF _Ref366532192 \h Рис. 2) составит: = 1490-2*(80+25) = =1490-2*(80+25) 1280 мм.Расчетный изгибающий момент, с учетом упругой заделки полки в ребре принимается по модулю одинаковым в середине пролета и в заделке и условно равным: = 33,876*1,28^2/11 = =33,876*1,28^2/11 \# "0,000" 5,046 кН*м.Армируем полку сварной сеткой с поперечным расположением рабочей арматуры, площадь сечения рабочих стержней на 1 м которой определяется по формуле: = 5,046*10^6/(0,9*35*515) = =5,046*10^6/(0,9*35*515) \# "0,0" 311,0 мм2, где: - рабочая высота сечения полки; = 515 МПа – для холоднокатанной проволоки класса В500.Рис. SEQ Рисунок \* ARABIC 5. К расчету полки панели.Поскольку в сортаменте сварных сеток [5, прил. 7] максимально возможная площадь сечения поперечных стержней на 1 м длины сетки составляет 261,8 мм2, принимаем сетки из арматуры класса А400.Поскольку прочностные характеристики этой арматуры отличаются от характеристик холоднокатаной проволоки класса В500, выполним перерасчет: = 5,046*10^6/(0,9*35*355) = =5,046*10^6/(0,9*35*355) \# "0,0" 451,2 мм2, где: = 355 МПа – для арматуры класса А400.По сортаменту сварных сеток [5, прил. 7] подбираем сетку марки с площадью сечения поперечных стержней на 1 м длины сетки: = 503 мм2.При этом процент армирования составит: = 503*100/(1000*35) = =503*100/(1000*35) \# "0,00" 1,44%>0,8%,т.е. значительно превышает пределы оптимальных значений.Увеличим толщину полки до 60 мм и повторим расчет: = 5,046*10^6/(0,9*45*355) = =5,046*10^6/(0,9*45*355) \# "0,0" 351,0 мм2, где: – рабочая высота сечения полки; = 355 МПа – для арматуры класса А400.По сортаменту сварных сеток [5, прил. 7] подбираем сетку марки с площадью сечения поперечных стержней на 1 м длины сетки: = 377 мм2.При этом процент армирования составит: = 377*100/(1000*45) = =377*100/(1000*45) \# "0,00" 0,84%>0,8%,т.е. находится за пределами оптимальных значений. Необходим новый перерасчет. Еще увеличим толщину полки до 70 мм: = 5,046*10^6/(0,9*55*355) = =5,046*10^6/(0,9*55*355) \# "0,0" 287,2 мм2, где: – рабочая высота сечения полки; = 355 МПа – для арматуры класса А400.По сортаменту сварных сеток [5, прил. 7] подбираем сетку марки с площадью сечения поперечных стержней на 1 м длины сетки: = 335 мм2.При этом процент армирования составит: = 335*100/(1000*55) = =335*100/(1000*55) \# "0,00" 0,61%>0,8%,т.е. находится не превышает оптимальных значений. Сохраняем принятую толщину полки, равную 70 мм, и принятое армирование.3.4 Расчет продольного ребра панели по наклонным сечениямПроверяем достаточность размеров принятого сечения ребер для обеспечения прочности по бетонной полосе между наклонными сечениями из условия: = 149,266 кН < = 0,3*0,9*11,5*160*415/1000 = =0,3*0,9*11,5*160*415/1000 \# "0,000" 206,172 кН.Условие удовлетворяется. В данном выражении:Q = 149,266 кН – поперечная сила в нормальном сечении элемента, принимаемая на расстоянии от опоры не более h0. – коэффициент, принимаемый равным 0,3.Проверка выполнения условия: = 149,266 кН < = 0,5*0,9*0,93*160*415/1000 = =0,5*0,9*0,93*160*415/1000 \# "0,0" 27,8 кН.Условие не выполняется, значит, на рассматриваемом участке образуются наклонные трещины и требуется постановка поперечной арматуры по расчету.В зависимости от принятого диаметра продольных стрежней, устанавливаемых в ребрах, из условий сварки назначаем диаметр поперечных стержней с , по [6] Прил. 2, 3.Число арматурных каркасов в панели , при этом = 2*78,5 = =2*78,5 157 мм2 – площадь сечения поперечных стрежней, расположенных в одной перпендикулярной к продольной оси элемента плоскости, пересекающей наклонное сечение ( REF _Ref366535206 \h Рис. 6).Назначаем предварительно шаг поперечных стержней по всей длине пролета , что отвечает конструктивным требованиям:, = 415/2 = =415/2 \# "0,0" 207,5 мм,, а также не превышает величину наибольшего допустимого расстояния между двумя соседними поперечными стрежнями, при котором исключается образование наклонной трещины между ними, , которое определяется по формуле: = 0,9*0,93*160*415^2/149,266 = =0,9*0,93*160*415^2/149266 \# "0,0" 154,5 мм.Определяем усилие в поперечных стержнях на единицу длины элемента: = 170*157/125 = =170*157/125 213,52 Н/мм.Проверяем соблюдение условия: = 213,52 Н/мм > = 0,25*0,9*0,93*160 = =0,25*0,9*0,93*160 33,48 Н/мм – условие выполняется, и поперечные стержни могут полностью учитываться в расчете.По условию проверяем прочность двух наклонных сечений, расположенных вблизи опоры, для которых = 2*415 = =2*415 830 мм и = 3*415 = =3*415 1245 мм.Поперечная сила , воспринимаемая бетоном в первом наклонном сечении, определяется по формуле: = 1,5*0,9*0,93*160*415^2/830 = =1,5*0,9*0,93*160*415^2/830 \# "0" 41683 Н, – коэффициент, принимаемый равным 1,5.Но принимают не более: = 41683 = 2,5*0,9*0,93*160*415 = =2,5*0,9*0,93*160*415 \# "0" 138942 Н.И не менее: = 41683 = 0,5*0,9*0,93*160*415 = =0,5*0,9*0,93*160*415 \# "0" 27788 Н.Условия выполняются.Рис. SEQ Рисунок \* ARABIC 6. Схема усилий при расчете ребра панели по наклонному сечению на действие поперечных сил.