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

Курсовая работа - Проектирование надземного металлического резервуара
скачать (771.7 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.docx772kb.21.10.2012 17:46скачать

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 15


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*6.3=158,3м2

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*(158,3+55.5)*0.6*78.5*0.01+(1.1*0.4+0.5*1.4)*3.14*8*8/4=178 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 ?=160,35* ctg 36=224,5 кН/м

Сжимающее усилие в кольце

N= qk*r=224,5*4=898 кН

Максимальный изгибающий момент от вертикальной нагрузки как в неразрезной балке

l= 3.14*8/8=3.14 м

М= qb*l2/12=160,35*3.142/12=132кН/м
Принимаю сечение опорного кольца:

Стенка twЧ hw 1Ч 45 см Aw=45 см2

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

Нижний пояс bfЧ tf 36Ч 1.6 см Af=57,6 см2

A=129 см2

xo=(11.5*26.4+57,6*18,8)/129=11 см

уо=( 21,9*26,4-57,6*21,7)/129 =-5см

Статические характеристики сечения кольца относительно оси

Ix= 1*453/12+45*5+57,6*(22-5 )2=24470 см4

Iy=45*112+1,2*22/12+26,4*0,12+1,6*363/12 +57,6*6,52 = 14100см4

Wx= 24470/(22,5+5)=889,8 см3

Проверка прочности сечения кольца

G=898/129 + 132*100/889,8 =221,7<250МПа

Прочности кольца обеспечена

Проверка устойчивости сечения кольца

Nкр =3*2,1*1000*14100/(400+11)2=525 кН

N =525 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*3500+178)/8= 503 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*25*8*25=880 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=4028+0,236*880=4236 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=0.8 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 =0,6 кн/м2- для пятого ветрового района для типа местности В

№ участка

k

?

?

?

1

0.95

0.83

0.775

0.6

2

0.88

0.86

0.79

0.6

3

0.75

0.92

0.82

0.6

4

0.33

1.06

0.85

0.6

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

Wр1=

0.95

•0.83

•0.775

•0.6

•0.6

•2

•1.4

=

0.617

кН/м2

Wр2=

0.88

•0.86

•0.79

•0.6

•0.6

•2

•1.4

=

0.604

кН/м2

Wр3=

0.75

•0.92

•0.82

•0.6

•0.6

•2

•1.4

=

0.57

кН/м2

Wр4=

0.33

•1.06

•0.85

•0.6

•0.6

•2

•1.4

=

0.52

кН/м2


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

qw1

=

8

*

0.617

=

4.9343

кН/м

qw2

=

8

*

0.604

=

4.8281

кН/м

qw3

=

8

*

0.57

=

4.5626

кН/м

qw4

=

8

*

0.52

=

4.1778

кН/м


Момент от ветровой нагрузки в основании башни

M=qw1h1H1+ qw2h2H2+ qw3h3H3+ qw4h4H4 =208.9+684.4+543.2.+ 854.9 = 2291.3

Где h1- высота резервуара, h2,h3-высота участков ствола

Усилия в колонне от ветра

N2= M/8r=2291.3/8*4=71 кН

Суммарное усилие в колонне от вертикальных и горизонтальных нагрузок по формуле

N= N1+N2=503+71 =574 кН

Поперечная сила от ветровой нагрузки:

Q= qw1h1+ qw2h2+ qw3h3+ qw4h4 =31+ 24+45+41 =142 кН

Усилия в раскоса связей

Nd= ==33.7 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=574*0,95=545.3 кН, N1=503*0,95=477.85 кН. Сечение колонны h*b = 40*40 см, бетон класса В25, Rb= 17 МПа, арматура из стали класса A –???, Rsc=300 МПа, ?b= 0,9

Предварительно определяем отношение
N/ N1=477.85 /545.3 =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

Принимаю сечение 40/ Расчетная длинна колонны 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 =545,3 kH, R = 0,23 МПа = 230, = 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 25 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