Розрахунок стінки круглого резервуару від тиску рідини

Рис. 13.5. Розрахункова схема круглого резервуара:

а) – загальна розрахункова схема від гідростатичного тиску рідини; переміщення стінки та епюри зусиль в стінці, яка шарнірно (б) або жорстко (в) з’єднана з днищем

 

На глибині (H – x) від рівня рідини розрахункове значення гідростатичного тиску рідини рівне:

,                     (12.1)

де γ_fm = 1,0 – коефіцієнт надійності, γ – питома вага рідини, H – висота резервуару, х – відстань від днища.

Кільцеві розтягуючі зусилля рівні:  

N⁰ _x = р_х · r,                                           (12.2)

де r – внутрішній радіус резервуара.

Зусилля в стінці визначають для смуги шириною 1 м як для балки з відповідно закріпленими кінцями.

При жорсткому з’єднанні стінки з днищем зусилля визначають за формулами:

 ,       (12.3)

,   (12.4)

де р_max – максимальний тиск на стінку резервуара на рівні днища;

S – характеристика пружних властивостей стінки:

,

t – товщина стінки;

 - безрозмірна координата.

На рівні днища виникає максимальний згинальний момент:

.                     (12.5)

При шарнірному з’єднанні стінки з днищем у стику виникає сила тертя, яка перешкоджає горизонтальному переміщенню торця стінки по днищу і є результатом повздовжньої сили N:

Q_f = N · μ,                                       (12.6)

де μ = 0,5 - коефіцієнт тертя стінки по днищу.

Кільцеві зусилля визначають за формулами:

.                 (12.7)

Максимальний момент діє в перерізі стінки на відстані  від днища:

             (12.8)

Розрахунок стінки круглого резервуару від тиску ґрунту

У стінках круглих резервуарів, які засипані ґрунтом, від бічного тиску ґрунту виникають кільцеві зусилля стиску, а також згинальні моменти.

Для сприймання кільцевих зусиль стиску стінка не потребує додаткового армування, оскільки вони повністю сприймаються бетоном стінки. Згинальні моменти є протилежні за знаком щодо моментів від тиску рідини, тому в стінках необхідно встановлювати подвійну вертикальну арматуру.

Розрахункове значення бічного тиску ґрунту на глибині h від його поверхні визначають за відомою з розрахунку підпірних стінок формулою (9.1):

p_н = γ_fm · γ · h · tg²(45⁰ – 0,5·φ),                        (12.9)

де γ_fm = 1,15 – коефіцієнт надійності для насипного ґрунту.

У разі жорсткого з’єднання стінки з днищем, враховуючи (12.5), (7.3) та (7.4), максимальне значення згинального моменту в стінці на рівні днища від дії тиску ґрунту рівне

,                      (12.10)

де η = 1 – р_в / р_н.

 

Рис. 13.6. Приклад армування стінки монолітного заглибленого

круглого відкритого резервуара:

1 - вертикальна арматура по розрахунку на момент від тиску ґрунту;

2 - вертикальна арматура по розрахунку на момент від тиску рідини;

3 - горизонтальна кільцева арматура по розрахунку на зусилля розтягу

Прямокутні резервуари

Найбільш економічніші при об’ємах більше 5000…6000 м³, проте використовуються і при менших об’ємах через свою простоту та компактність.

Зусилля в стінках прямокутних резервуарів не залежать від розмірів резервуару в плані, тому в резервуарах різної ємкості використовуються однотипні елементи.

Збірні прямокутні резервуари складаються з типових уніфікованих конструкцій: стінові панелі, колони, фундаменти, ригелі, ребристі плити покриття (балочні 1,5 х 6 м або оперті по контуру 4 х 4 м).

Розміри в плані кратні 6 м (загальна довжина до 96 м), висота, як правило, – 3,6 або 4,8 м.

Ширина стінових панелей складає 3 м мінус ширина стику – 2…20 см (залежно від типу вибраного стика (див. рис. 13.1): призматичний або шпоночний).

Рис. 13.7. План та поперечний переріз збірного прямокутного резервуару

 

Монолітні прямокутні резервуари використовуються значно рідше ніж збірні. Вони складаються зі стінок постійної або змінної по висоті товщини. Стінки монолітних резервуарів висотою до 4 м виконують переважно гладкими, а при більшій висоті – із вертикальними зовнішніми ребрами (рис. 13.8).

Покриття монолітних резервуарів, як правило, виконують безбалочним або монолітним ребристим.

В прямокутних резервуарах з’єднання стін з днищем – жорстке, стін з покриттям - шарнірне або жорстке (для монолітних резервуарів).

 

 

Рис. 13.8. Схема резервуара з вертикальними ребрами

1 – стінка, 2 – вертикальне ребро

 

Стінки прямокутних резервуарів розраховують на міцність та тріщиностійкість так само як і циліндричних резервуарів: окремо на зусилля від дії гідростатичного тиску рідини та бічного тиску ґрунту, та відповідним чином армують.

Залежно від співвідношення сторін можуть бути три варіанти розрахунку стінки:

·  при c / H > 2 (рис. 13.9.а) – стінка працює на згин в короткому напрямку, вирізають вертикальну ділянку стіни шириною    1 м та розглядають її як балку один кінець якої жорстко защемлений в днищі, а другий шарнірно рухомий або жорстко защемлений, робоча арматура вертикальна,

· при с / Н < 0,5 (рис. 13.9.б) – стінка працює на згин в короткому напрямку, її розраховують як нерозрізну багатопрольотну балку шириною 1 м, робоча арматура розміщена горизонтально згідно епюри моментів,

· при 0,5 ≤ c / H ≤ 2 (рис. 13.9.в) – ділянка стінки між ребрами працює як плита оперта по контуру, стінка працює на згин в двох напрямках, робоча арматура розміщується як вертикально, так і горизонтально.

Рис. 13.8. Випадки розрахунку стінок прямокутного резервуару

Рис. 13.9. Вузли прямокутного збірного резервуару