Расчет ребристой предварительно напряженной железобетонной балочной плиты покрытия резервуара

Общие данные по проектированию

Прямоугольный полузаглубленный резервуар чистой воды размером 18´18 м находится в системе хозяйственно – питьевого водоснабжения промышленного предприятия или населенного пункта. Конструкции резервуара железобетонные. Высота резервуара от поверхности днища (относительная отметка 0,000 м) до верха плит покрытия 7,2 м. Относительная отметка планировочного уровня земли +2 м. Относительная отметка верхнего расчетного уровня грунтовых вод +1,3 м. Толщина слоя грунта на покрытии – 0,7 м.

Величина расчетной временной снеговой нагрузки на покрытие резервуара принята – 700 H/м². Длительная часть снеговой нагрузки 1300 H/м². Нормативная нагрузка от разряжения при опорожнении резервуара – 1000 H/м², принята по СНиП 2.04.02–84. Сочетание нагрузок и величины коэффициентов надежности для временных нагрузок принимаются также по СНиП 2.04.02–84.

По степени ответственности сооружение относится ко III классу, коэффициент надежности по нагрузке g_n = 0,95.

Компоновка конструктивной схемы сборного железобетонного резервуара

Сетка колонн резервуара 6´6 м. Соединение стен с днищем резервуара жесткое. Конструкция днища выполняется из монолитного железобетона; элементы покрытия, колонны и фундамента – из сборного железобетона.

Устойчивость сооружения при действии горизонтальных нагрузок обеспечивается жестким соединением стен и днища и шарнирным соединением стен с покрытием. Устойчивость резервуара против всплытия при опорожнении обеспечивается весом сооружения и весом грунта на покрытии.

Несущая часть монолитного железобетонного днища резервуара толщиной 140 мм устраивается по бетонной подготовке толщиной 80 мм и гидроизоляции.

Стеновые панели резервуара сборные железобетонные переменной толщины жестко заделываются в щелевой паз, устраиваемый по периметру днища. Номинальная ширина сборных элементов стен – 3000 мм, конструктивная ширина с учетом ширины шва – 2980 мм. Угловые элементы стен выполняются из монолитного железобетона. Между собой стены соединяются через закладные детали, швы между стенами заделываются раствором на напрягающем цементе.

Покрытие резервуара балочное из сборных железобетонных элементов – ригелей таврового сечения и ребристых плит. Номинальные пролеты ригелей и плит 6 м. Ребристые плиты опираются на полки ригелей и стены, на опорах плиты привариваются к закладным деталям. Конструктивные размеры плит, с учетом условий опирания на полки ригелей и величин конструктивных зазоров, приняты 1490´5570 мм. Швы между плитами и ригелями заполняются раствором на напрягающем цементе. Из условий применения однотипных плит покрытия привязка стен резервуара (до внутренней поверхности) к разбивочным осям принята 325 мм. Ригели опираются на колонны и стены. На опорах ригели привариваются к закладным деталям. Сварные швы и стальные закладные детали должны иметь антикоррозийное покрытие.

Колонны железобетонные квадратного сечения. По условиям опирания ригелей размер сечения колонн – 300´300 мм. Колонны жестко заделываются в фундамент.

Фундаменты колонн железобетонные столбчатые двухступенчатые сборные. Подколонник стаканного типа. Фундамент монтируется на свежеуложенный слой цементно–песчаного раствора на поверхность днища.

Конструкция штукатурной гидроизоляции принята из холодной асфальтовой мастики типа «хамаст» с армированием в местах перегиба и углах стеклотканью. Общая толщина слоев гидроизоляции 8 – 12 мм.

Расчет ребристой предварительно напряженной железобетонной балочной плиты покрытия резервуара.

Требуется запроектировать ребристую плиту покрытия резервуара, армированную напрягаемой стержневой арматурой класса A1000. Конструктивный размер плиты 1490´5570 мм. Расчетный пролет плиты принимается равным расстоянию между центрами опорных ребер плиты l₀ = 5570 - 65 = 5505 мм. Ширину полки плиты принимаем равной 1450 мм, с учетом конфигурации ребра плиты. Высота плиты 400 мм.

Сбор нагрузок на 1м² плиты покрытия

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, Н/м²	Коэффициенты надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка Н/м²
Постоянная Ребристая железобетонная плита Гидроизоляция Цементно-песчаная стяжка толщиной 2,0 см (18000´0,02) Засыпка песчаным грунтом толщиной 80 см (17000´0,7)		1,1 1,2 1,3 1,25
Итого
Временная по основному сочетанию Снеговая Разряжение при опорожнении резервуара В том числе: длительная снеговая кратковременная снеговая		1,4 1,2 1,4 1,4
Полная Постоянная и длительная Кратковременная

Расчетная нагрузка на 1 п.м. длины плиты при номинальной ширине 1,5 м с учетом коэффициента надежности по назначению сооружения g_n = 0,95 (для расчета по первой группе предельных состояний – расчет прочности):

Постоянная g = 18213*1,5*0,95 = 25954 н/м = 25,9 кН/м

Полная q = g + u = 22213*1,5*0,95 = 31654 н/м = 31,6 кН/м

Нормативная нагрузка на 1 пог.м(для расчета по второй группе предельных состояний – расчет по образованию и раскрытию трещин и расчет по деформациям) будет равна:

Постоянная g_n=14860*1,5*0,95 = 21175 Н/м = 21,2кН/м;

Полная q_n = g_n+ v_n=17860*1,5*0,95 = 25450 Н/м = 25,4 кН/м

В том числе:

Постоянная и длительная q_n^{пост.+длит.}= g_n + v_n^дл.вр.= 16160*1,5*0,95= 23028Н/м=23кН/м

Кратковременная v_n^кр.вр.=1700*1,5*0,95=2422Н/м=2,224 кН/м.

Усилия от расчетных и нормативных нагрузок

От расчетной нагрузки:

М = (g + u)*l₀²/8 = 31,6 *5,51 ²/8 = 120,68кН*м

Q = (g + u)*l₀/2 = 31,6 *5,51/2 = 87,06кН

От нормативной нагрузки:

Полной M_n = 25,4 *5,51 ²/8 = 96,4кН*м

Q_n = 25,4 *5,51 /2 = 70кН

Постоянной и длительной M_n^{пост.+длит.}= 23*5,51 ²/8 = 87,3кН*м

Кратковременной M_n^кр.вр.= 2,224 *5,51 ²/8 = 8,4 кН*м