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
оружении воспринимаются |
бетонным - сечением стенки. |
|
От воздействия обсыпки |
(при опорожненном |
соору |
жении) определяют только |
изгибающий момент |
в ме |
ридиональной плоскости и соответствующую вертикаль ную арматуру. Боковое давление грунта, как и давление
воды, увеличивается с возрастанием |
глубины по линей |
ному закону. Расчетное давление |
на глубине h от по |
верхности грунта составляет |
(XI. 13) |
Ргр = Yrp №п, |
где уГр — объемная масса грунта; п — коэффициент перегрузки (для насыпного грунта п= 1,2); k — коэффициент, учитывающий связность
грунта, |
k = tg?(45° —<р/2) |
(XI. 14) |
|
||
(ф — угол внутреннего трения грунта). |
грунта |
|
Временную |
нагрузку на. поверхности |
|
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
|
Если сооружение |
за |
|||
глублено |
ниже |
уровня |
|||
грунтовых |
вод, |
то |
боко |
||
вое |
давление |
на |
стенку |
||
на |
уровне |
днища |
(рис. |
||
XI.20, б) складывается |
из |
||||
давления р0 от слоя грун |
|||||
та высотой Н\ (от уров |
|||||
ня воды до поверхности), |
|||||
давления |
рвьв от |
частиц |
|||
грунта, |
насыщенного |
во |
Рис. Х1.20. Давление грунта на |
|||
подземное |
сооружение |
|||||
дой (в |
пределах |
высоты |
||||
|
|
|||||
Я2), и давления |
воды |
рв: |
|
|
||
|
|
|
Ро — YrpН1 tik\ |
(XI. 16) |
||
|
|
Рвав = Vbbb ttk, |
(XI. )7) |
|||
где уазв— объемная массы грунта, взвешенного в воде, VB3B= (ftp - T B) 0 - * ) .
„/
здесь угр — объемная масса частиц грунта; у»— то же, воды, рав ная 1; т — пористость грунта в долях единицы.
рв = ув пНг ==* 1,1 |
Нг тс/м? (11 НгкН/м2); |
(XI.18) |
Ргрг = Ро |
-Ь Рвав -f- Рв• |
(XI. 19) |
Величины у'р, т , ф определяют при инженерно-геоло гических изысканиях на участке строительства. Для neci
чаных грунтов |
приближенно |
можно |
принять |
уГр= |
||
= 1,8 т/м3; увзв = |
1,1 т/м3 (при у 'р= 2 ,7 |
т/м3 и т = 0 ,3 5 ), |
||||
Ф=40° |
|
|
|
|
|
|
Равнодействующая |
подпора |
грунтовой поды, дейст |
||||
вующая снизу вверх на |
днище |
площадью Fm |
равна: |
|||
|
рн = ТвЯ2Рдн = Я2РдН. |
|
(XI .20) |
|||
Вес опорожненного сооружения |
GH (включая |
обсып |
||||
ку на покрытии) |
с коэффициентом |
п — 0,9 должен пре |
||||
вышать равнодействующую подпора, взятую с коэффи циентом перегрузки л = 1 ,1 :
0,9G"> |
1,1Р«. |
(XI.21) |
Как отмечалось в § XI.1, |
для ряда |
открытых соору |
жений это условие выполнить невозможно. В таком слу чае в период высокого стояния грунтовых вод сооруже ние должно быть постоянно заполнено жидкостью.
Кольцевые растягивающие усилия в стенках цилин дрических сооружений определяют в сечениях, располо
237
женных по высоте через 1 м (или через 0,5 м). Д ля каж дой зоны высотой 1 м по наибольшему расчетному коль
цевому усилию (с некоторым запасом) |
находят требуе |
мую площадь сечения кольцевой арматуры: |
|
Fa — T/Ra. |
(XI.22) |
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
вию T ^ N т |
(где NT — усилие, воспринимаемое стенкой |
при образовании трещин). В монолитной стенке N? вы |
|
числяют по |
формуле (V.27), в сборной — NT следует |
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
мула принимает вид |
|
|
||
|
|
Т < N0 или Т < т т ст0 Flt, |
(XI .23) |
|
где No— сила |
обжатия; сг<>— предварительное напряжение в коль |
|||
цевой напрягаемой |
арматуре с |
учетом всех потерь; F„ — площадь |
||
сечения напрягаемой |
арматуры; |
т т — коэффициент точности натя |
||
жения (mT=0,9). |
|
|
|
|
Принятые величины FHи оо при малых процентах ар |
||||
мирования |
p .= F H/^6< 0,25% следует |
дополнительно |
||
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
пряжения с |
кольцевой |
арматурой |
классов A-I, А-П, |
||
А-Ш, предъявляют |
требования |
по трещиностойкостй |
|||
3-й категории. |
|
|
|
|
|
Ширина |
раскрытия |
трещин |
от |
кольцевого усилия, |
|
вызванного |
нормативной нагрузкой |
ТН= Т / 1,1, не долж |
|||
на превышать 0,1 мм |
(ат.дл^ 0 ,1 |
мм). |
|||
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
давления жидкости |
(при |
отсутствии |
обсыпки); армату |
ра, расположенная |
с внешней стороны,— растягиваю |
||
щие усилия, вызванные |
моментом |
Мгр от воздействия |
|
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
Pfcc. X 1.21. |
Армирование |
стенки мо |
нолитного |
цилиндрического соору |
|
|
жения |
|
1 —кольцевая |
арматура по |
расчету на |
усилие Т; 2 —вертикальная |
арматура по |
|
расчету на М от давления жидкости; 3 — |
||
то же, по расчету на /Ирр |
от давления |
|
грунта
Mi
)
Рис. XI.22. Расчетная схема узла сопряжения стенки, днища и опорно го кольца
а —заданная система; б — основная система; р—дав ление воды; . N —давление от стенки на узел; q —реак тивный отпор грунта; AfiQ1—изгибающий момент и поперечная сила в стенке на грани узла; M2Qi —то же,
в днище
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