Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Силосы, водонапорные башни

22.12.2018

Силосы — это высокие емкости, задача которых — принимать и хранить сыпучие материалы (цемент, песок, зерно, и пр.), защищать их от увлажнения атмосферными осадками (поэтому в силосах ограничиваются трещины), загружать их в транспорт. К ним относят сооружения с соотношением глубины емкости h и ее диаметра d или размеров в плане а и b: h > 1,5 (d, а), а > b (рис. 9.1). Сборные силосы диаметром 6 м конструируют из четырех элементов, соединяемых болтами. Сборные элементы могут быть гладкими (толщиной 100 мм) и ребристыми (с толщиной стен 60 мм и высотой ребер 150 мм). В НИИЖБ разработана конструкция сборных круглых силосов большого диаметра (12 м) из панелей-оболочек каннелюрного типа с шириной 1,54 м и высотой 3 м. Панели снабжены торцовыми ребрами, в наружных пазах которых помещают предварительно напрягаемую кольцевую арматуру силоса. Натяжение этой арматуры выполняют при укрупнительной сборке отдельных ярусных блоков на стенде, в котором внутренний распор создается сжатым воздухом. После натяжения арматуру защищают цементным раствором методом торкретирования.

Силосы могут быть отдельными или соединенными в силосные корпуса (см. рис. 9.1). По верху силосов устраивают надсилосные галереи для загрузки сыпучего материала, например, с помощью транспортеров. Под силосами выполняют подсилосные помещения для загрузки содержимого через воронки в транспортные механизмы (машины, вагоны). Цилиндрические оболочки силосов испытывают растяжение от горизонтального давления засыпки р2. При истечении сыпучих материалов на стены действует трение их о стены силосов; имеются проблемы при слеживании материалов и как следствие — зависание и обрушение массы в период истечения; при увлажнении органических сыпучих материалов возможно их гниение и возгорание.

По форме в плане силосы бывают цилиндрические с оптимальным диаметром 6 м (могут быть диаметры < 12 м), или призматические с оптимальным размером стороны 3...4 м (в том числе квадратные) с четырьмя, шестью, восемью гранями (рис. 9.2). Конструкции силосов унифицированы: разработаны конструкции одиночных, однорядных и многорядных силосов, диаметром 6 м, высотой 15...25,8 м, вместимостью 250...3000 м3, и силосов диаметром 12 м, высотой 24,6...42,6, вместимостью 1700...12000 м3. Железобетонные силосы выполняют монолитными или сборными.

Монолитные силосные корпуса выполняют с цилиндрическими и квадратными силосами. Цельные сборные элементы в виде колец или квадратов практически не применяют. Сборные силосы диаметром 6 м монтируют ярусами, состоящими из соединяемых болтами четырех элементов (рис. 9.3).

Сборные элементы конструируют гладкими, толщиной 100 мм, или ребристыми, толщиной стен 60 мм и высотой ребер 150 мм. Сборные силосные корпуса с квадратными в плане ячейками монтируют ярусами из трех элементов: пространственного блока в виде замкнутой квадратной рамы, Г-образного блока и плоской плиты. Толщина всех элементов 100 мм, высота одного яруса 1,2 м. Эти элементы соединяют в пространственный блок оцинкованными болтами. Важнейшей задачей конструирования силосов является обеспечение от проникновения атмосферной влаги внутрь: для этого стены не должны иметь трещин. С этой точки зрения эффективна конструкция сборных цилиндрических силосов каннелюрного типа диаметром 12 м, монтируемых из сборных панелей-оболочек высотой 3 м (см. рис. 9.3). Эти панели собирают для монтажа одного яруса силоса, в виде круглых царг на специальном стенде. После сборки в наружных пазах торцовых ребер панелей монтируют кольцевую напрягаемую кольцевую арматуру; после натяжения замоноличивают стыки, арматуру торкретируют цементным раствором. Так как каждая волна панели работает на сжатие в плане, то обеспечивается высокая трещиностойкость силоса. В подсилосной части устраивают воронки — отдельные, или выполняемые на плоских днищах с помощью забутки.

Стены силосов рассчитывают на действие давления сыпучего материала (рис. 9.4). Нормативное вертикальное рk1 и горизонтальное р давление от сыпучего материала на глубине у от уровня загрузки определяют так:

где А — площадь сечения силоса, u — его периметр, р — плотность материала, р — коэффициент трения сыпучего материала о вертикальные стенки, равный 0,4...0,8 в зависимости от материала; kdyn — коэффициент, учитывающий динамическое воздействие сыпучего материала, возникающее в процессе разгрузки, и некоторые другие явления, не учитываемые теоретическим расчетом; kdyn = 2 при расчете горизонтальной арматуры нижней зоны стен на 2/3 их высоты; при расчете конструкции днищ и воронок kdyn = 1,5; в остальных случаях kdyn = 1. Вследствие трения сыпучего материала на стены силоса действует вертикальное давление т = uр2; расчетное значение нагрузки от сыпучих материалов определяют по формулам:

где уf — коэффициент надежности по нагрузке; уk — коэффициент условий работы конструкции. Коэффициент уf для сыпучих материалов принимают равным 1,3.

При расчете на сжатие нижней зоны стен силосов значение расчетной нагрузки от массы сыпучих материалов умножают на коэффициент 0,9. Коэффициент уk при расчете горизонтальной арматуры для нижней части стен (на 2/3 ее высоты) круглых внутренних силосов в корпусах с рядовым расположением, а также прямоугольных наружных и внутренних силосов при размерах сторон до 4 м принимают равным 2; при расчете конструкций плоских днищ без забуток и воронок — 1,3; для плоских днищ с забутками толщиной > 1,5 м — 2. В неоговоренных случаях уk = 1.

В стенах цилиндрических силосов под действием горизонтального давления действует горизонтальная сила

На действие этой силы рассчитывают горизонтальную арматуру стен


В вертикальном направлении стены сжаты погонной силой (см. рис. 9.4)

По силе N на 1 м длины периметра горизонтального сечения силоса, с учетом вертикального давления от всех расположенных выше конструкций, проверяют прочность стен силоса как сжатых элементов в наиболее загруженных местах (у воронки и у фундаментной плиты).

Ячейки квадратных в плане монолитных силосов рассчитывают в каждом ярусе высоты как замкнутые рамы на действие внутреннего давления р2 (см. рис. 9.4). Стены работают на растяжение силами p1/2 и на изгиб моментами рl2/12 в углах и рР/2А в пролетах (см. рис. 9.4). Стены монолитных силосов бетонируют бетоном класса не ниже BI5 в скользящей опалубке; их армируют в горизонтальном направлении отдельными стержнями с шагом 100...200 мм; с толщиной защитного слоя не менее 20 мм. Стыки стержней делают вразбежку с перепуском концов на 60ds + 100 мм. В силосах малого диаметра предварительное напряжение арматуры стен не выполняют; для армирования применяют арматуру класса А400. Стены железобетонных силосов, работающие на растяжение, рассчитывают на трещиностойкость в соответствии с указаниями, относящимися к растянутым элементам. Стены круглых силосов диаметром до 6м можно армировать одиночной горизонтальной арматурой, но в наружных стенах силосов на 2/3 высоты от днища необходимо двойное армирование для восприятия изгибающих моментов, образующихся при шахматном заполнении силосов корпуса. Принимают диаметр вертикальных стержней 10 мм с шагом 300...350 мм для наружных стен силосов и 400...500 мм для внутренних стен. Площадь сечения вертикальных стержней назначают не менее 0,4% сечения бетона. Часть вертикальных стержней устанавливают в виде вязаных каркасов через 1...1,5 м, что обеспечивает проектное положение горизонтальной арматуры при бетонировании. Стыки вертикальных стержней делают вразбежку с перепуском концов на 35ds. Входящие углы в местах сопряжения соседних силосов армируют дополнительными стержнями с диаметром и шагом, как и основной кольцевой арматуры. В стенах квадратных ячеек монолитных силосов в соответствии с эпюрой M ставят двойную арматуру.

Водонапорные башни служат для регулирования напора и расхода воды в водопроводной сети, и создания ее запаса. В последние десятилетия водонапорные башни наряду с выполнением основных функций приобрели новые функции оригинальных архитектурных объектов; для этого им придают архитектурно выразительные формы (обычно это пространственные формы — оболочки), а наверху устраивают обзорные площадки и рестораны. Водонапорная башня состоит из бака (резервуара) для воды, опорной конструкции (ствола), и фундамента. Иногда вокруг резервуара устраивают шатер для поддержания постоянной температуры воды; в башнях без шатра тепловая защита резервуара осуществляется с помощью слоя теплоизоляции на его стенках. Высота водонапорной башни от поверхности земли до низа бака обычно составляет 6...50 м; емкость бака — от 15...25 м3 (для малых поселений) до 3000 м3 (для больших городов и объектов промышленности). Водонапорные башни оборудуют трубами для подачи и отвода воды, переливными устройствами для предотвращения переполнения бака, системой замера уровня воды с телепередачей сигнала в диспетчерский пункт. Резервуары башен часто выполняют простой цилиндрической формы с плоским днищем. При большом объеме железобетонные резервуары необходимо делать преднапряженными, чтобы обеспечить требуемую трещиностойкость.

Опорные конструкции водонапорных башен чаще всего выполняют в виде цилиндрических оболочек, возводимых в скользящей опалубке, или в виде вертикальных железобетонных стержней (колонн) рамной (колонны соединены ригелями) или сквозной конструкции (рис. 9.5). Наиболее экономичны сетчатые сквозные опоры. Эффективной конструкцией резервуара является разработанная в институте НИИЖБ многоволновая оболочка каннелюрного типа, работающая вдоль волны на сжатие и потому имеющая высокую трещиностойкость.

При проектировании водонапорных башен необходимо рассчитывать конструкции резервуара, опор, фундамента. Нагрузки на башню — это масса воды в полностью заполненном резервуаре, собственная масса всех конструкций (резервуара, опоры, шатра), горизонтальное давление ветра на опору и резервуар, вес снега на покрытии резервуара (см. рис. 9.5, в); если покрытие резервуара — эксплуатируемое (обзорная площадка, ресторан), то добавляются нагрузки от веса пола, оборудования и людей. Под действием всех этих нагрузок цилиндрическая опора работает как внецентренно сжатое кольцевое сечение.

На башню действуют опрокидывающий момент от ветра Mh и удерживающий момент от собственного веса Mv, определяемые по формулам

Правые части уравнений — это суммы моментов опрокидывающих W и удерживающих F сил с соответствующими плечами, относительно точки поворота фундамента А. Ветровую нагрузку вводят в расчет с коэффициентом надежности по нагрузке 1,3, а собственную массу всех конструкций — с коэффициентом 0,9. Коэффициент устойчивости против опрокидывания принимают
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: