Zarys kształtowania, ustalania obciążeń oraz wyznaczania sił 
wewnętrznych wg momentowej teorii powłok w zbiornikach 
cylindrycznych 

 

Zbiorniki żelbetowe na ciecze są często kształtowane jako konstrukcje w kształcie kolistej powłoki walcowej, zwanej 
prościej  cylindryczną.  Zbiorniki  cylindryczne  są  wykonywane  w  trzech  wersjach,  jako:  naziemne,  zgłębione  w 
gruncie (podziemne) lub wyniesione (wieżowe). Dnem zbiorników jest płyta żelbetowa lub konstrukcja powłokowa. 
Dno zbiornika może spoczywać na gruncie (zbiorniki naziemne i podziemne) lub być wsparte na płaszczu trzonu lub 
słupach  żelbetowych  (zbiorniki  wieżowe).  Przekrycia  zbiorników  mogą  być  płaskie  lub  sklepione  (powłokowe). W 
przypadku dużych wymiarów zbiornika w rzucie poziomym, stosuje się podparcia pośrednie, w postaci jednego lub 
kilku słupów. Zróżnicowane rozwiązania konstrukcyjne ścian, den i przekryć zbiorników cylindrycznych pokazano na 
rysunkach  10-1  do  10-4.  Na  rysunkach  tych  ujęto  niektóre  rozwiązania  konstrukcyjne  zbiorników  ze  ścianami  w 
kształcie innych, niż cylindryczne, powłok obrotowo - symetrycznych. 

 

Obliczenia statyczne zbiorników cylindrycznych wykonuje się przy założeniu, że: ściany, dna  
i  przekrycia  są  cienkościennymi  i  izotropowymi  powłokami  lub  płytami  żelbetowymi  (pracującymi  w  fazie 
sprężystej). Przyjmowane do obliczeń statycznych są dwa stany konstrukcji -w zakresie stopnia wykończenia obiektu i 
obciążeń, wywołujących ekstremalne siły wewnętrzne: „I” - „próbę szczelności (wodną)”;  
„II” - „stan remontowo - budowlany” (rys. 10-5). W przypadku zbiorników na-ziemnych lub podziemnych, poziome 
oddziaływania na ściany w stanach I i II mają na ich wysokości rozkład trójkątny lub trapezowy; zilustrowano to na 
przykładzie  odkrytego  zagłębionego  zbiornika  cylindrycznego  (rys.  10-6).  Uwzględniając  współodkształcalne 
połączenie  ścian,  den  i  przekryć  zbiorników,  obliczenia  wykonuje  się  wg  teorii  sprężystości  -  z  uwzględnieniem 
stanów  momentowych  składowych  elementów  konstrukcyjnych.  Siły  nadliczbowe  X(i)  w  postaci  sił  poziomych  i 
momentów  krawędziowych,  przyjmuje  się,  jak  pokazano  na  przykładowych  szkicach  (rysunki  10-7  i  10-8).  W 
przypadku  skokowej  zmiany  grubości  ściany,  należy  uwzględnić  powstanie  lokalnego  zginania  momentami 
południkowymi,  wyznaczonymi  dla  sił  nadliczbowych  pokazanych  na  rys.  10-9.  Wykresy  stanów  momentowych 
wywołanych wpływem sił nadliczbowych: siły poziomej X i momentu krawędziowego M, pokazano na rys. 10-10. W 
celu  skutecznego  przeniesienia  wpływów  momentowych  na  styku  ścian  i  przekryć  zbiorników,  stosuje  się 
wzmocnienia takich styków poprzez zastosowanie wieńca żelbetowego lub pogrubienie węzła (rys. 10-11). Zbiorniki 
można uznawać za szczelne, jeżeli w stanie zarysowania rozwarcie rys w ścianach i dnie nie przekroczy 0,1 mm, a 
równocześnie zbiornik zostanie wewnątrz skutecznie uszczelniony wykleiną lub natryskiem izolacyjnym. 

 

5-5 
Ekstremalne  stany  konstrukcji  zbiornika:  a)  „I”  stan  -  „próba  wodna”;  b)  „II”  stan  -  „remontowo  -  budowlany”;  1- 
ciężar  własny  przekrycia;  2  -  ciężar  własny  przekrycia  oraz  obciążenie  nasypem  (ciężar  własny  zasypki  oraz 
obciążenie zewnętrzne naziomu) [11] 

 

Obraz wpływu zaburzeń momentowych m

x

 w ścianach powłoki cylindrycznej powstających w miejscu zamocowania 

dolnej  krawędzi  powłoki  w  wyniku  działania  nadliczbowych  sił:  poziomej  X

1

  =  X  i  momentu  

X

2

 = M [11] 

 

 

 

Zarys wymiarowania i konstruowania ścian i den w zbiornikach 
cylindrycznych 

Ściany  zbiorników  cylindrycznych  mogą  być  żelbetowe  lub  sprężone.  Zbrojenie  obwodowe  i  poziome  może  być 
umieszczone  jednowarstwowo  w  połowie  grubości  ściany  lub  dwuwarstwowo,  co  pokazano  na  rys.  10-16.  W 
przypadku  ścian  wykonanych  w  wersji  prefabrykowanej,  nie-zbędne  jest  wykonanie  odpowiedniej  monolityzacji 
konstrukcji  w  miejscach  pionowych  styków  prefabrykatów  (rys.10-17).Sprężenie  ścian  zbiorników  cylindrycznych 
jest najskuteczniejszym sposobem zapewnienia ich szczelności; jest ono ponadto niezbędne przy dużych średnicach 
zbiorników  cylindrycznych.  Przykładowe  rozwiązania  konstrukcyjne  jednokomorowych  zbiorników  sprężonych 
pokazano  na  rysunkach  10-18  i  10-19;  są  to  odpowiednio:  zbiornik  ze  słupem  centralnym  i  przekryciem  wiszącym 
oraz zbiornik o ścianie zamocowanej sprężyście w dnie i przekryciem w kształcie czaszy kulistej. Technika sprężania 
ścian zbiorników jest zróżnicowana; jednym z popularnych sposobów jest dokonanie sprężenia za pomocą nawijania 
strun  z  użyciem  nawijarki  karuzelowej  (rys.  10-20).  Innym  sposobem  jest  zastosowanie  kabli,  umieszczonych  w 
zatopionych  w  betonie  kanałach  kablowych  i  zakotwionych  po  dokonaniu  naciągu  w  pionowych  pilastrach 
betonowych; sprężenie takie jest stosowane także w wieńcach żelbetowych (rys. 10-21). 

 

5-16 
Przekroje  poziome  ścian  zbiorników  cylindrycznych  ze  zbrojeniem  pojedynczym  i  podwójnym  w  zależności  od 
grubości ścian: a) poniżej 70 mm; b) od 70 mm do 150 mm; c) ponad 150 mm [6] 

 

Szczegóły rozwiązania styków pionowych między elementami prefabrykowanymi ściany  
zbiornika [3] 

 

5-21 
Wieniec podporowy sprężony kablami odcinkowymi: a) rozmieszczenie kabli; b) szczegół kotwienia kabla [5] 

 
Nowoczesnym wariantem sprężenia ścian kablami, jest użycie tzw. kabli niskotarciowych i zakotwień systemowych 
typu  „X”  -  nie  wymagających  wykonywania  pilastrów.  Kable  niskotarciowe  umieszczane  są  na  zewnątrz  ścian; 
znajdują się one w osłonach kablowych wypełnionych środkiem smarnym, co znacząco obniża tarcie kabli o osłony. 
Specyficznym,  bardzo  pomysłowym  sposobem  sprężenia  ścian  cylindrycznych  jest  sprężenie  strunami  za  pomocą 
ręcznego mechanicznego załamania ich trasy (rysunki 10-22 i 10-23).Czasami stosuje się technologię sprężenia ścian 
w dwu kierunkach (na obwodzi i pionowo); przykładowe szczegóły takiego rozwiązania pokazano na rys. 10-24. Na 
styku  przekrycia  zbiorników  ze  ścianami,  w  przypadku  sprężenia  ścian  lub  wieńca,  konieczne  jest  zastosowanie 
warstwy  poślizgowej  (rys.  10-25).  Podobnie  na  styku  ścian  cylindrycznym  z  dnem  zarówno  w  wersji  żelbetowej 
konstrukcji  ścian,  jak  i  sprężonej,  niezbędne  jest  właściwe  uszczelnienie  -  z  zachowaniem  pracy  statycznej  styku 
zgodnej z założeniami obliczeniowymi. Szczegóły przykładowych rozwiązań styków ścian i dna pokazano na rys. 10-
26. W przypadku dużych średnic płyt kolistych, stosuje się sprężenie kablami takich płyt (rys.10-27). 

 

Schemat naciągania strun przez załamanie trasy: „1” - struny; „2” - klamerki; „3” - szczypce [7] 

 

5-25 
Połączenie ściany z przekryciem: 1 - warstwa poślizgowa [7]