Проектные размеры водонапорной башни

Введение

Проектирование кольцевого фундамента безшатровой кирпичной водонапорной башни и свайного фундамента берегового устоя предусматривает инженерно-геологическую оценку основания, сбор и определение нагрузок, расчеты по прочности рабочего и подстилающего пластов природного сложения.

Цель данной работы - запроектировать жесткий фундамент водонапорной башни на естественном основании, если инженерно-геологические условия площадки характеризуются следующими показателями физических, физико-химических и физико-механических свойств.

 

Таблица 1. Геологический разрез грунта на площадке строительства.

вариант	Пласты природного сложения	Мощность пласта, м	Положение статического уровня грунтовых вод	Показатели физических свойств	Показатели физико-химических свойств	Показатели физико-механических свойств
Влажность д.ед	Плотность грунта тс/	Предел пластичности д. ед.	Предел текучести д.ед	Угол внутренний, градус	Удельное сцепление тс/	Модуль линейной деформации тс/
З	Песок крупный	2,4	2,4	0,18	2,00	0,18	0,25		0,8
Глинистый	5,7	0,23	1,90	0.26	0.33		0,2
Песок средней крупности	1,9	0,25	1,90	-	-		0,1
Глинистый	10,00	0,30	1,95	0,26	0.34		2,5

 

Примечание: центр климатического района принимается в зависимости от варианта инженерно-геологических условий площадки строительства: город Новосибирск.

 

 

Проектные размеры водонапорной башни

Проектные размеры высоты, м	Проектные размеры диаметры, м
Ствола	Резервуара	Конька крыши	Ствола	Резервуара	Основания Крыши
16,0	13,0	1,0	3,0	5,0	6,0

Примечание:

· Ствол водонапорной башни кирпичный (толщина стенок ствола 0,41м)

· Резервуар водонапорной башни железобетонный (толщина стенок и днища 0,20м)

 

Нормативная снеговая нагрузка по климатическим районам, тс/м²

Географический центр климатического района	Климатический район
Первый	Второй	Третий
Новосибирск		0,1

 

Таблица 24. Скоростной напор ветра по климатическим районам, тс/м²

Климат. Район	Географический центр климатического района	Высотные зоны сооружения
До 10 м	До 20 м	До 40 м
Второй	Новосибирск	0.035	0.044	0.064

 

Таблица 25 Нормативные значения климатических показателей

Географический центр климатического района	Средняя годовая скорость ветра, м/с	Глубина сезонного промерзания см
Новосибирск	4.5

 

Нормативные и расчетные нагрузки

 

Нормативные нагрузки.

Нормативные нагрузки от внешнего воздействия определяются в зависимости от проектных размеров водонапорной башни. (расчетная схема №1)

2.1.1 Весовая масса ствола , резервуара , воды в резервуаре и прочих конструктивных элементов (крыша, утеплитель, оборудование) определяются объемом и плотностью материала.

 

Примечание.

1. При подсчете объема воды в резервуаре наполнение резервуара принять равным 90% от его емкости.

2. Весовая масса прочих элементов принимается равной 30-40% весовой массы ствола и резервуара.

Весовая нагрузка:

= V·γ

где V-объем материала

γ - плотность материала

V=A·hc = π·dcp·tc·hc

где dcp - средний диаметр ствола (резервуара)

tc - толщина стенок

hc - высота

А - площадь сечения

dcp = d–tс

где d - диаметр ствола (резервуара)

Плотность для глинистого кирпича принимаем в пределах 1,75...1,8, плотность железобетона 2,40...2,50, плотность воды равна 1 тс/

Принимаем γс =1,8 γр =2,40 тс/

 

1) Весовая масса ствола башни:

средний диаметр ствола dcp = d–tс

dcp =3-0,41= 2,59 м.

Ac = π·dcp·tc,

Ac = 3,14·2,59·0,41=3,33,

V=3,33·16=53.28

= Vc * γc

= 1,75·53,28= 93,24 тс

 

2) Весовая масса резервуара:

средний диаметр резервуара dcp = dр–tр

dcp = 5–0,2= 1 м.

средний диаметр днища dв = dр–2tр

dв = 5–2·0,2= 4,6м

Vр= π·dcp·tc·hр + · ·tp

Vp= 3,14·1·0,2·13+ 0.785· ·0,2=11,49

= Vp * γp

= 11,49*2,4= 27,58 тс

 

3) Весовая масса воды

VВ= * *(hp-tp)*0,9

VВ= 0,785* *(15-0,2)*0,9 = = 0,785*4,6*14,8*0,9 =48,1

= Vв·γв

=48,1 · 1= 48,1 тс.

 

 

4) Весовая масса прочих элементов

= (0,3...0,4)*()

=0,35*(93,24 +27,58) = 42,29тс

 

 

2.1.2 Ветровая нагрузка:

= *

- площадь вертикальной проекции ветровой зоны водонапорной башни.

- нормативный напор ветра

= *

 

- скоростной напор ветра по высотным зонам водонапорной башни в зависимости от климатического района строительства.

- коэффициент аэродинамичности ветровой зоны водонапорной башни

 

Коэффициент аэродинамичности для ствола резервуара водонапорной башни определяется в зависимости от числа Рейнольдса:

Re =

где V­­– среднегодовая скорость ветра (для Новосибирск V=2,3 м/c)

d– диаметр ствола (резервуара)

– кинематическая вязкость воздуха

=1,45*

Re = = = 15,52* – для резервуара

Re = = 9,31* – для ствола

 

По таблице 27 справочного материала коэффициент аэродинамичности в зависимости от числа Рейнольдса для ствола составляет 0,6 и для резервуара тоже 0,6.

α = tg =0.20

=0,14

 

Определяем нормативный напор ветра в зависимости от скоростного напора ветра. Для этого водонапорная башня разделяется на 4 зоны. Скоростной напор ветра определяется по таблице справочного материала в зависимости от климатического района. Для Кургана:

До 10 метров = 0,035 тс/

До 20 метров = 0,044 тс/

До 40 метров = 0,064 тс/

=0,035*0,6=0,021 тс/

=0,044*0,6=0,026 тс/

=0,044*0,6=0,026 тс/

=0,064*0,6=0,038 тс/

=0,064*0,14=0,009 тс/

 

Находим ветровую нагрузку

 

= *

= 10*7=30

= 3*6=18

= 5*4=20

= 5*9=45

= 6/2=3

 

=0,021*70= 1,47 тс/

=0,026*28= 0,73 тс/

=0,026*54=1,41 тс/

=0,038*81=3,08 тс/

=0,009*5=0.045 тс/

∑ = 6,74 тс/

 

Снеговая нагрузка

= * = *0,1 = 7,85 тс.

 

 

Расчетные нагрузки.

За расчётные нагрузки принимаются нормативные нагрузки, откорректированные коэффициентами перегрузки (коэффициентов надёжности по нагрузке)

 

Расчетные нагрузки определяются для выполнения расчетов на прочность и устойчивость путем корректировки нормативных нагрузок соответствующими коэффициентами перегрузки :

 

Наименование			тс
Весовая масса ствола башни	199,05	1,1	218,96
Весовая масса резервуара	111,41	1,1	122,55
Весовая масса воды	794,10	1,0	794,10
Снеговая нагрузка	7,85	1,4	10,99
Ветровая нагрузка	6,74	1,3	8,76
Весовая масса прочих элементов	108,66	1,1	119,53
	Σ=1227,81		Σ=1274,88

 

Введение

Проектирование кольцевого фундамента безшатровой кирпичной водонапорной башни и свайного фундамента берегового устоя предусматривает инженерно-геологическую оценку основания, сбор и определение нагрузок, расчеты по прочности рабочего и подстилающего пластов природного сложения.

Цель данной работы - запроектировать жесткий фундамент водонапорной башни на естественном основании, если инженерно-геологические условия площадки характеризуются следующими показателями физических, физико-химических и физико-механических свойств.

 

Таблица 1. Геологический разрез грунта на площадке строительства.

вариант	Пласты природного сложения	Мощность пласта, м	Положение статического уровня грунтовых вод	Показатели физических свойств	Показатели физико-химических свойств	Показатели физико-механических свойств
Влажность д.ед	Плотность грунта тс/	Предел пластичности д. ед.	Предел текучести д.ед	Угол внутренний, градус	Удельное сцепление тс/	Модуль линейной деформации тс/
З	Песок крупный	2,4	2,4	0,18	2,00	0,18	0,25		0,8
Глинистый	5,7	0,23	1,90	0.26	0.33		0,2
Песок средней крупности	1,9	0,25	1,90	-	-		0,1
Глинистый	10,00	0,30	1,95	0,26	0.34		2,5

 

Примечание: центр климатического района принимается в зависимости от варианта инженерно-геологических условий площадки строительства: город Новосибирск.

 

 

Проектные размеры водонапорной башни

Проектные размеры высоты, м	Проектные размеры диаметры, м
Ствола	Резервуара	Конька крыши	Ствола	Резервуара	Основания Крыши
16,0	13,0	1,0	3,0	5,0	6,0

Примечание:

· Ствол водонапорной башни кирпичный (толщина стенок ствола 0,41м)

· Резервуар водонапорной башни железобетонный (толщина стенок и днища 0,20м)

 

Нормативная снеговая нагрузка по климатическим районам, тс/м²

Географический центр климатического района	Климатический район
Первый	Второй	Третий
Новосибирск		0,1

 

Таблица 24. Скоростной напор ветра по климатическим районам, тс/м²

Климат. Район	Географический центр климатического района	Высотные зоны сооружения
До 10 м	До 20 м	До 40 м
Второй	Новосибирск	0.035	0.044	0.064

 

Таблица 25 Нормативные значения климатических показателей

Географический центр климатического района	Средняя годовая скорость ветра, м/с	Глубина сезонного промерзания см
Новосибирск	4.5