Строительные конструкции

      Изгибающие  моменты в сечениях 1 – 1 и 2 – 2:

М_{1 – 1} = 0,125*р*(а – а₁)²*а = 0,125*221,7 *(2,40 – 1,05)²*2,40 = 121,2 кН*м;

М_{2 – 2} = 0,125*р*(а – h)²*а = 0,125*221,7 *(2,40 – 0,30)²*2,40 = 293,3 кН*м.

      Соответственно  требуемое количество арматуры в  сечениях фундамента 1 – 1 и 2 – 2:

А_{s, 1 – 1} = М_{1 – 1}/(0,9*h₀₁*R_s) = 121,2 /(0,9*0,35*435000) = 0.00089 м²= 8,9 см²

А_{s, 2 – 2} = М_{2 – 2}/(0,9*h₀₂*R_s) = 293,3 /(0,9*1,15*435000) =0.000651 м² = 6,51 см².

      Армирование плитной части фундамента выполняется  плоскими сварными сетками из арматуры периодического профиля. Шаг поперечной и продольной арматуры сеток назначается  не более 300 мм.

      В нашем случае принимаем симметричную сетку с ячейкой 280´280 мм, т.е. 9d12

 А500 с площадью поперечного сечения арматуры А_s = 10,18  см² 

2.6. РАСЧЕТ РЕЗЕРВУАРА  НА ВСПЛЫТИЕ 

2.6.1. Общие положения 

      Расчеты устойчивости положения емкостного сооружения против всплытия относятся  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 гидроизоляций, и по расчетной отметке  верхнего уровня грунтовых вод.

      Верхний расчетный уровень грунтовых  вод устанавливается долгосрочным прогнозом с учетом сезонных колебаний.

      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.

      В расчетах на устойчивость положения  емкостного сооружения при определении  усилий от веса сооружения вероятные  отклонения веса материалов от их средних  нормативных значений учитываются коэффициентом надежности по нагрузке g_f = 0,9 и коэффициентом надежности по ответственности g_n = 0,95

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

2.6.2. Расчет резервуара  на всплытие 

      Устойчивость  опорожненного сооружения против всплытия считается обеспеченной, если все  конструкции емкостного сооружения и грунтовой обсыпки G  превышает  усилии е всплытия, определяемое объемом  вытесненной емкостным сооружением  грунтовой воды G_w не менее чем на 10%, т.е. если выполняется условие G/G_w ³ 1,1 (где G – вес конструкций емкостного сооружения и грунтовой обсыпки;

G_w – усилие всплытия, определяется объемом вытесненной емкостным сооружением грунтовой воды).

      Вычисляем вес сооружения и обсыпки

G = G₁ + G₂ + G₃ + G₄ + G₅ + G₆ + G₇,

где G₁ – вес покрытия;

G₁  = g_покр*g_f*g_n *А₁ = 24,577*0,9*16,2*36,5 = 12425,2 кН,

здесь g_покр – постоянная нормативная нагрузка от веса покрытия равная 16,56 кН/м²; g_f = 0,9 – коэффициент надежности по нагрузке; А₁ – площадь покрытия;

G₂ – вес всех ригелей (2 шт.),

кН

Здесь = 38,2/1,1- вес одного ригеля, приведенный к весу с коэффициентом надежности по нагрузке =1

G₃ – вес всех колонн (1 шт.),

Здесь вес одной колонны, приведенной к весу с коэффициентом надежности по нагрузке =1

G₄ – вес всех фундаментов (1 шт.),

Здесь - объем бетона фундамента колонны,

- плотность бетона, равная 25 кН/м³

G₅ – вес стен

кН

Здесь -объем бетона стен резервуара, 0,25 м – высота стены, периметр стен – 105,4 м,

6,5 –  высота стены.

G₆ – вес днища

Здесь - объем бетона днища, 12м и 12м – длина и ширина резервуара, 0,14 – толщина днища резервуара.

G₇ – вес грунта на обрезе фундамента под стены (наружная консольная часть днища резервуара), равный

G₇ = 0,5*105,4*17*0,9*0,95*8,1 = 6205 кН,

здесь 105,4 м – периметр стен; 0,9 = g_f; 8,1 м – высота засыпки грунтом от отметки 0,000 м.

      Итого, вес сооружения без гидроизоляции

G = G₁ + G₂ + G₃ + G₄ + G₅ + G₆ + G₇ =

=12425,2 + 312,55 + 77,76 + 410,4 + 3661 +

+ 6205 = 24862кН.

      Усилие  всплытия определяется по объему вытесненной  грунтовой воды в габаритах гидроизоляции  сооружения. Отметка расчетного уровня грунтовых вод +0,900 м.

      Объем вытесненной воды

V_w = (0,9 + 0,14)*16,2*36,5 = 615 м³.

      Усилие  всплытия

G_w = r*V_w = 10*477,39 = 6150 кН,

здесь r = 10 т/м³ – плотность воды.

      Отношение усилий

G/G_w = 24862/6150 = 4,04 ³ 1,1.

      Устойчивость  сооружения против всплытия при опорожнении  обеспечена. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

13. Расчет ригелей. 
 

Расчетная длина  ригеля: 

= 7300 – 2=7130 мм. 
 

Расчетная нагрузка на 1 пог. м длины ригеля при номинальной ширине грузовой полосы             

1 м с учетом коэффициента надежности по назначению сооружения γ _n=1,1: 

g = 32,7725,40,95=168,12 кН/м. 

Усилия от расчетной нагрузки: 

                       =1068,34 кНм;

                       =599,34 кН. 
 
 

       Расчет  прочности ригеля по нормальному сечению  в середине пролета. 

Ширина ригеля

Высота ригеля

Рабочая высота сечения ha0,45 м. 

       Вычисляем: 

               = =  

       Из  таблицы в зависимости от находим   ξ = 0,096

       Определяем  характеристику сжатой зоны бетона по формуле: 

       Вычисляем значение граничной высоты сжатой зоны бетона по формуле: 

              ξ_R = =   

       где   R_s = 435 МПа – для арматуры класса А500; =0,0035; МПа. 

       При   ξ  = ξ_R = 0,494, находим площадь сечения арматуру на 0,4м длины ригеля: 

            А_s1 = ξ R_s = 5,76

         По сортаменту принимаем поперечную рабочую арматуру Æ16 А500. Площадь сечения поперечных стержней на 0,34 м длины 6,03 > =5,76 . Продольная арматура сетки назначается по конструктивным требованиям сварки. 

      Расчетное значение поперечной силы от полной расчетной  нагрузки составляет Расчетное усилие на половину ригеля составит 

1. Проверяем правильность выбранного сечения из условия прочности на действие главных  сжимающих напряжений в наклонном  сечении по условию 

 

, 

В нашем случае следовательно, прочность на сжатие по наклонному сечению обеспечена, сечение выбрано правильно. 

2. Условие прочности  по наклонному сечению без учета  влияния продольного усилия предварительного обжатия имеет вид:

 
 

где поперечная сила, воспринимаемая бетоном в наклонном сечении;

поперечная  сила, воспринимаемая поперечной арматурой (хомутами); 

усилие  в поперечной арматуре на единицу длины;

расчетное сопротивление поперечной арматуры;

суммарная площадь хомутов;

шаг поперечных стержней; 

Предполагаем, что  поперечную силу воспринимает один бетон без поперечного армирования, т.е. принимаем =0. 
 
 

Так как , условие прочности по наклонному сечению не соблюдается, следовательно необходима установка в продольных ребрах плиты поперечной арматуры (хомутов). 

Принимаем поперечную арматуру продольных рёбер плиты 3Æ16 класса А500 с , шаг поперечных стержней принимаем равным  
 
 

Проверяем условие  прочности: 

. 

Условие прочности  удовлетворяется, при этом должно соблюдаться  условие: 

. 

В нашем случае будем иметь: 
 

Условие прочности  по наклонному сечению удовлетворяется. 

Окончательно  принимаем каркас продольного ребра  с продольной арматурой  класса А500 и поперечной арматурой класса А500.