Курсовая работа - Проектирование надземного металлического резервуара - файл n1.docx

Курсовая работа - Проектирование надземного металлического резервуара
скачать (855 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.docx855kb.21.10.2012 17:45скачать

n1.docx

Содержание

Задание 1

Решене

  1. Определение основных размеров и расчет резервуара и днища. 2

  2. Расчет опорного кольца резервуара 3

  3. Определение периода собственных колебаний 4

  4. Расчет башни на ветровую нагрузку 5

  5. Расчет связей между колонами ствола 6

  6. Расчет сборной железобетонной колонны 6

  7. Расчет отдельного фундамента под колонну. 8

Рисунки 11

Литература 16
Решение

Рассчитаем водонапорную башню со сквозным решетчатым стволом. Емкость резервуара - 300 м3. Отметка низа цилиндрической части резервуара +35 м. Днище сферическое. Материал резервуара - сталь марки С255. Колонны ствола - сборные железобетонные. Связки трубчатые из стали С 255. Фундаменты - на сваях отдельные под каждую колонну.

1. Определение основных размеров и расчет резервуара и днища.

Находим оптимальные размеры резервуара, пользуясь табл.1.



Принимаем глубину днища



Радиус кривизны днища



Уточняем размеры резервуара. Объем цилиндрической части.



откуда высота резервуара:


Рассчитаем толщину стенки резервуара


Принимаем конструктивно толщину первого пояса (с учетом работы этого пояса в составе опорного кольца) 10 мм, оставшейся части стенки - 4 мм.

Толщина сферического днища



Конструктивно принимаем толщину днища 4 мм.

Синус угла между вертикалью и касательной к днищу в точке примыкания днища к корпусу резервуара:

; ,

Вес резервуара находим, определив поверхность цилиндрической части Sцил и днища Sдн:

Sцил=?Dh1=3.14*8*5.3=133.2 м2

Sдн:= ?(r2+h22)=3.14*(42 +1.32)=55.5 м2

Нагрузка от веса резервуара с учетом распределенной нагрузки от перекрытия 0,4 кПа и снегона нём 0,5 к Па.

G=?*( Sцил+ Sдн)t*p+ (1.1*0.4+0.5*1.4)* ?D2 /4 = 1.2*(133.2+55.5)*0.6*78.5*0.01+(1.1*0.4+0.5*1.4)*3.14*8*8/4=163.8 кН

2. Расчет опорного кольца резервуара

Равномерно распределенная вертикальная нагрузка на кольцо от веса резервуара с водой и снегом на крыше.

qb= кН/м

Радиальное равномерно распределенное линейное напряжение

qk= qb *ctg ?=137.89* ctg 36=189.12 кН/м

Сжимающее усилие в кольце

N= qk*r=189,12*4=756,5 кН

Максимальный изгибающий момент от вертикальной нагрузки как в неразрезной балке

l= 3.14*8/8=3.14 м

М= qb*l2/12=137.9*3.142/12=113.3 кН/м
Принимаю сечение опорного кольца:

Стенка twЧ hw 1Ч 50 см Aw=50 см2

Верхний пояс b1f Ч t1f 22Ч 1.2 см A1f= 26.4 см2

Нижний пояс bfЧ tf 40Ч 1.4 см Af=56 см2

A=132.4 см2

xo=(11.5*26.4+56*20.5)/132.4=11 см

уо=( 24,4*26,4-56*25,7)/132,4=-6 см

Статические характеристики сечения кольца относительно оси x-x

Ix= 1*503/12+50*6+26,4*(25,7-6 )2=20960 см4

Iy=50*112+1,2*25,73/12+26,4*0,12+1,4*403/12 +56*9,52 = 20270 см4

Wx= 20960/(25+6)=676,1 см3

Проверка прочности сечения кольца

G=756,5/132,4 + 113,3*100/676,1=224<250МПа

Прочности кольца обеспечена

Проверка устойчивости сечения кольца

Nкр =3*2,1*1000*20270/(400+11)2=759,8 кН

N =756,5 кН кр

Устойчивость кольца обеспечена

3. Определение периода собственных колебаний

Нахожу массу ствола и момент инерции его опорного сечения.

Усилия, в колонне от веса резервуара с водой и снегом на крыше.

N1= G/К=(1,1*3000+163,8)/8=433 кН

С учетом ветровой нагрузки назначаем усилие в колонне N=1000 кН.

Сила тяжести от собственного веса ствола:

Рств=1,1*Ак* l*р*К=1,1*0,16*35*8*25=1232 кН

l- высота колонны

Ак – площадь сечения колонны

P=25 кН/м2 – удельный вес железобетона

Приведенная сила тяжести от собственного веса башни

Рпр=Gк+0,236Р=3464+0,236*1232=3755 кН

Момент инерции опорного сечения ствола (рис 3)

I= 4 Ак (y1 2 – y2 2)=4*1600*(3812+1792)=11340*105 4

Период собственных колебаний башни по формуле (9)

Т=3,63=3,63=1,09 с

Т.к Т не близко к 0,5 с динамический коэффициент принимаем равным 2

4 Расчет башни на ветровую нагрузку

По соответствующим таблицам (7) определяем для участков 1,2,3,4,5 значения величин, которые входят в формулу (9)

Wо =0,23 кн/м2- для превого ветрового района для типа местности В

 № участка

k

?

?

1

1.07

0.8

0.76

2

1.01

0.83

0.775

3

0.91

0.86

0.79

4

0.75

0.92

0.82

5

0.58

1.06

0.85

Определяем по формуле (9) расчетное ветровое давление на участках башни

Wр1=

1.07

0.8




0.76




0.23




0.6




2




1.4




=

0.251

кН/м2

Wр2=

1.01

0.83




0.775




0.23




0.6




2




1.4




=

0.25

кН/м2

Wр3=

0.91

0.86




0.79




0.23




0.6




2




1.4




=

0.24

кН/м2

Wр4=

0.75

0.92




0.82




0.23




0.6




2




1.4




=

0.22

кН/м2

Wр5=

0.58

1.06




0.85




0.23




0.6




2




1.4




=

0.20

кН/м2


Интенсивность ветровой нагрузки по ширине ветровой площади башни, равной 9 м

qw1

=

8

*

0.2514

=

2.01

кН/м

qw2

=

8

*

0.2504

=

2

кН/м

qw3

=

8

*

0.2395

=

1.92

кН/м

qw4

=

8

*

0.2186

=

1.75

кН/м

qw5

=

8

*

0.2002

=

1.6

кН/м


Момент от ветровой нагрузки в основании башни

M=qw1h1H1+ qw2h2H2+ qw3h3H3+ qw4h4H4+ qw5h5H3 = =401.2+275.4+479.+ 262.35 +80 = 1498.268
Где h1- высота резервуара, h2,h3-высота участков ствола

Усилия в колонне от ветра по таблице 2:

N2= M/8r=1498.268/8*4=46.8 кН

Суммарное усилие в колонне от вертикальных и горизонтальных нагрузок по формуле

N= N1+N2=433+46.8 =479.8 кН

Поперечная сила от ветровой нагрузки:

Q= qw1h1+ qw2h2+ qw3h3+ qw4h4+ qw5h5=10.65+ 10+19.16+17.5+16 =73.3 кН

Усилия в раскоса связей

Nd= ==17.4 кН

Где соs =0.81- угол наклона раскоса и горизонтальной плоскости

5 Расчет связей между колонами ствола

Крестовая решетка, являясь статически неопределимой, допускает исключение части стержней из работы при сохранении геометрической неизменяемости ствола башни. Это позволяет использовать только те раскосы, которые при данном направлении ветра работают на растяжение и исключаются те, в которых возникает сжатие при смене направления ветровой нагрузки.

Т.к . усилия в раскосах от ветра малы, сечения раскосов назначают конструктивно по предельной гибкости, которая для растянутых связей определяется величиной ?гр=300 (8)

Тогда при расчетной величине длины раскоса и плоскости грани башни Iо=615 см нужный радиус инерции раскоса составит

I= Iо/ ?гр= 615/300=2.05 см

Принимаем равнополочный уголок 110*8 с радиусом инерции i=2,18>2,05 см

6. Расчет сборной железобетонной колонны

Колонна рассчитывается при случайном эксцентриситете ео еа. Геометрическая длина колонны между узлами связей Н=5 м.

Усилия с учетом ?n=0.95 будут N=479.8 *0,95=455.8 кН, N1=433*0,95=411.4 кН. Сечение колонны h*b = 40*40 см, бетон класса В30, Rb= 17 МПа, арматура из стали класса A –???, Rsc=356 МПа, ?b= 0,9

Предварительно определяем отношение
N/ N1=411.4/455.8=0,9

Расчетная длина колонны lо=1,4*Н=1.4*5=7 м. Коэффициент расчетной длины 1,4 принято при допущении, что скрепленные связями колонны опоры башни рассматриваются как многопролетные стержни на упругоподатливых опорах. Гибкость колонны lо/ h= 700/40=17,5>4, значит необходимо учитывать прогиб колонны.

Эксцентриситет а также не меньше Принимаем большее значение

Расчетная длинна колонны 600<700 принимаю сечение 40

значит расчет продольной арматуры можно вести по формуле

Зададимся процентом армирования µ 1 % (коэффициент µ = 0,01) и вычисляем



При и ? = по табл.4 коэффициенты и считая, что , а коэффициент по формуле (11)



Необходимая площадь сечения продольной арматуры определим по формуле (12):





Принято конструктивно 4 ǿ16 А-III. ;

µ (8,04/1600)100 = 0,5%, Что меньше ранее принятого µ 1%.

Фактическая несущая способность сечения определим по формуле (10):





Несущая способность сечения достаточная.

Поперечная арматура в соответствии принята диаметром 6 мм класса А-I шагом 300 мм , и меньше h 40 см.

Армирование колонн показано на чертежах.

7. Расчет отдельного фундамента под колонну.

Выбор глубины укладки фундамента

Выбор глубины укладки фундамента определим с учетом назначения сооружения, конструктивных особенностей, глубины сезонного промерзания грунта :



Где – расчетная глубина промерзания, для Киевской области = 1,1м ;

Принимаем глубину укладки фундамента 1,5 м (рис. 6).

Определение площади и размеров фундамента

Площадь подошвы определим по формуле (13) при значениях N =455,8 kH, R = 0,2 МПа = 200, = 20 , d = 1,5 м :



Размер подошвы фундамента квадратной формы определим по формуле (14):



Принимаем = 1,8 м

Определим осадку фундамента по формуле (15):



Где , Е = 25 МПа = 25000 , Высота вдавленной толщены h = 5 м.

Полученное значение просадки меньше гранично-допустимого

Расчет и конструкция фундамента. Армирование фундамента. Сечение колонн см, бетон класса В 30, арматура фундамента класса А – III,

Рабочая высота фундамента определяется по формуле (19):





Наименьшая Конструктивная высота фундамента определяется по формуле (21):



Принимаем высоту фундамента Высата нижней ступени

Глубина гнезда Остальные размеры фундамента приняты конструктивно.

Выполним расчет и подбор сечения арматуры.

Сгибающие моменты в сечении 1-1 и 2-2 по формуле (22),(23):









Площадь сечения арматуры подбираем по наибольшему моменту



Принимаем сварную сетку, из одинаковой в обоих направлениях рабочей арматуры класса А-III из стержней ǿ 12 мм, с шагом 200мм.

Конструкция фундамента и его армирование представлены на рис.

Рисунки

К расчету резервуара

Расчетная схема резервуара

Сечение опорного кольца



Конструкция фундамента




Расчетная схема центрального загруженного фундамента



Расчетная схема ценрально сжатой колонны при случайных эксцентриситетах



Водонапорная башня



Расчетная схема башни при ветровой нагрузке




Литература:

  1. Лихтарников Я. М. Расчет стальных конструкций – К. Будівельник , 1984 – 368 с

  2. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия.

  3. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений.



Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации