25. Pokazać szkic zbiornika Reimberta

zbiornik Reimberta jest zbiornikiem dwupłaszczowym (przekrój poziomy na rysunku powyżej).

Ściana wewnętrzna zbudowana jest z segmentów walcowych, natomiast zewnętrzna jest wielobokiem foremnym.

26. Koncepcja konstrukcyjna zbiornika Reimberta

Przekrój poziomy zbiornika Reimberta pokazano w pytaniu 25. Dzięki temu, że wewnętrzny płaszcz zbudowany jest z segmentów walcowych, jest on ściskany w wyniku działania parcia hydrostatycznego. W ten sposób eliminowany jest problem zarysowania i szczelności zbiornika.

Ściana zewnętrzna (wielobok foremny) jest rozciągana, ale nie ma to wpływu na szczelność zbiornika, ponieważ woda nie styka się z płaszczem zewnętrznym.

Obie ściany zbiornika połączone są monolitycznie, a przestrzeń między nimi pozostaje pusta.

Dno zbiornika jest oddylatowane, co umożliwia swobodne odkształcenia ścian. W związku z tym styk ścian z dnem nie generuje zaburzeń.

Przekrycie zbiornika najczęśniej wykonywane jest jako kopuła monolityczna. Nie jest monolitycznie łączona ze ścianami, ale jest oddylatowana warstwą poślizgową.

27. Jaki warunek muszą spełniać segmentowe elementy łukowe zbiornika Reimberta

Przy wykorzystaniu prefabrykatów do budowy ściany wewnętrznej długość łuku, na którym opiera się jeden element powinna być częścią liczby p:

gdzie

Dla zbiornika o promieniu r, liczba jednakowych łukowych segmentów rozmieszczonych na obwodzie wynosi:

Przykład: r = 9,0 [m]

k	1/3	1/2	1
Ilość segmentów n	54	36	18
u1	1,05 m	1,57 m	3,14 m

Kąt między sąsiednimi cięciwami, na których opierają się segmenty łukowe wynosi:

Kąt środkowy odpowiadający kątowi b:

Przynależna cięciwa ma długość:

28. Opisać etapy budowy zbiornika Reimberta

1. Na podłożu betonowym wykonuje się płytę denną z pozostawieniem na obwodzie miejsca na płytę pierścieniową ściany oraz dylatację

2. Na warstwie masy bitumicznej betonuje się pierścieniową płytę ścienną oddylatowaną od płyty dennej

3. Wykonuje się ścianę wewnętrzną w postaci segmentów łukowych łącznie z węzłami stykowymi i montuje się zbrojenie ściany zewnętrznej

4. Po napełnieniu zbiornika wodą (nawet ponad stan krytyczny) w wyniku którego następuje naciągnięcie zbrojenia, betonuje się ścianę zewnętrzną. Po opróżnieniu zbiornika zbrojenie ulega skróceniu, przez co zachodzi lekkie sprężenie ściany zewnętrznej (bardzo korzystna sytuacja).

Fundament pierścieniowy musi mieć swobodę odkształceń radialnych!!!

29. Pokazać szkic zbiornika Intzego

30. Koncepcja konstrukcyjna zbiornika Intzego

Powyżej przedstawiono przekrój pionowy przez zbiornik Intzego.

Jest to zbiornik cylindryczny, stosowany często w wieżach ciśnień. Ma dno w formie stożkowej, kopulastej. Do jego głównych zalet należy fakt, że ukształtowanie dna zbiornika w formie kopulastej powoduje, że występują w niej tylko siły ściskające.

Projektując zbiornik Intzego, dąży się do stanu, w którym na pierścień wsporczy przenoszona była tylko siła pionowa, a nie występowało rozciąganie ani skręcanie.

31. Warunek racjonalnego ukształtowania geometrii zbiornika Intzego

Warunkiem racjonalnego ukształtowania geometrii zbiornika Intzego, jest takie zaprojektowanie go, aby składowe poziome obciążenia z części stożkowej i kopulastej wzajemnie się równoważyły:

W pierścieniu nośnym występuje wtedy tylko siła pionowa, przekazywana na słup konstrukcji wsporczej:

Obciążenie dla części stożkowej zbiornika:

→ w liczniku „minus”, ponieważ tak wynika z przyjętej konwencji znaków. Stąd:

Siła obwodowa:

Część kopulasta:

Objętość wody = walec o wys H₂ + stożek o tworzącej r₀ – fragment kuli r₀

pole czasy kopuły

objętość wycinka kuli

ciężar cieczy

jednostkowa siła południkowa

jednostkowa siła obwodowa

32. Ogólna charakterystyka tarczownic żelbetowych

Tarczownice są cienkościennymi konstrukcjami powierzchniowymi, utworzonymi z płaskich, najczęściej prostokątnych płyt połączonych ze sobą monolitycznie na krawędziach.

Poszczególne płyty opierają się na elementach poprzecznych w postaci sztywnych przepon (lub innych podporach o podobnym charakterze).

Tarczownice analogicznie do powłok cylindrycznych,składają się z trzech zasadniczych elementów:

1. z cienkich płyt (gładkich lub żebrowanych)

2. z pachwinowych elementów pośrednich, które łączą poszczególne przęsła poprzeczne w monolityczną całość, oraz skrajnych elementów pachwinowych zwanych także elementami wieńczącymi, które ograniczają konstrukcję za jej skraju bądź na przerwach dylatacyjnych

3. z poprzecznych przepon podpartych słupami lub ścianami

Osie podłużne mogą być: łamane, proste, zakrzywione.

l₁ jest rozpiętością przęsła tarczownicy; jest to odległość między podpartymi przeponami; gdy ilość przepon >2 to tarczownica jest wieloprzęsłowa

l₂ jest długością fali; odległość między elementami wezgłowiowymi (pachwinowymi); nazywamy to rozpiętością tarczownicy; gdy przekrycie składa się z kilku równoległych fal połączonych ze sobą monolitycznie, nazywamy je wielofalowymi

Typy tarczownic ze względu na stosunek l₁/l₂:

• długie

• średnie

• krótkie

Istnieje wiele typów przekryć tarczownicowych, różniących się liczbą płyt płaskich w jednej fali, układem tych płyt, rodzajem elementów pachwinowych (wezgłowiowych) i wieńczących oraz kształtem i położeniem przepon.

Dolny prawy przykład – tarczownica wielofalowa.

PŁYTY tarczownic nie mogą być szerokie, zatem przy określaniu ogólnych wymiarów przekrycia należy dążyć do tego, aby ich szerokość nie była większa od 3 – 3,5 m, co wynika z zalecenia stosowania płyt o grubości nie większej niż 10 cm. Przy większej grubości tarczownice mają zbyt duży ciężar, co zmniejsza największa ich zaletę – bardzo niewielkie zużycie stali i betonu. Poza tym należy przestrzegać, aby szerokość górnych poziomych płyt zawierała się w granicach od 0,25 do 0,4 l₂. Kąt pochylenia płyt bocznych nie może być większy od 30 ze względów wykonawczych.

Rozpiętość tarczownicy l₂ nie powinna przekraczać 10 – 12 m; gdy zachodzi konieczność zastosowania tarczownicowego przekrycia o większej szerokości należy zaprojektować tarczownicę wielofalową bądź też w ostateczności można wzmocnić płyty poprzecznymi żebrami.

W przeciętnych warunkach konstrukcyjnych strzałka powinna się zawierać w granicach f = (1/10 do 1/7) l₁

ELEMENTY PACHWINOWE (wieńczące) mają podobne kształty jak w powłokach cylindrycznych; przykłady:

Ogólne ich wymiary zależą od grubości płyt tarczownicy oraz od jej wysokości. W tarczownicach stosuje się głównie elementy typu belkowego oraz w kształcie płyty poziomej.

PRZEPONY w konstrukcjach tarczownicowych analogicznie jak w konstrukcjach powłokowych, projektuje się jako częściowo wystające ponad płyty przekrycia bądź też ukryte pod nimi. Dla zmniejszenia ciężaru przeponę można wykonać z otworami.

Świetliki oraz inne otwory dachowe wykonuje się w górnej cześci tarczownicy w kierunku długości l₁. Nie mogą mieć szerokości większej od czwartej części rozpiętości l₂.

Tarczownice mają bardzo dużą sztywnośc w płaszczyźnie największego zginania w kierunku rozpiętości l₁ i są konstrukcjami bardzo ekonomicznymi.

33. Podział tarczownic z uwagi na ich parametry geometryczne

l₁ jest rozpiętością przęsła tarczownicy; jest to odległość między podpartymi przeponami; gdy ilość przepon >2 to tarczownica jest wieloprzęsłowa

l₂ jest długością fali; odległość między elementami wezgłowiowymi (pachwinowymi); nazywamy to rozpiętością tarczownicy; gdy przekrycie składa się z kilku równoległych fal połączonych ze sobą monolitycznie, nazywamy je wielofalowymi

Typy tarczownic ze względu na stosunek l₁/l₂:

• długie

• średnie

• krótkie

34. Obliczanie tarczownic w kierunku poprzecznym

W kierunku poprzecznym tarczownice obliczane są jako pasmo jednostkowe (jak dla płyty wieloprzęsłowej).

Krawędzie załamań płytowych tarcz traktuje się jako przegubowe podpory tej płyty. Oblicza się momenty podporowe, reakcje podporowe oraz momenty przęsłowe jak dla płyty ciągłej.

Na drugiej podporze następuje korekta momentu poprzecz przemnożenie go przez współczynnik k. Współczynnik ten zależy od stosunku wymiarów poprzecznych tarczownicy oraz od tego czy element wezgłowiowy jest wysunięty ku górze czy ku dołowi.

Wyznaczone w ten sposób momenty służą do obliczenia zbrojenia poprzecznego tarczownicy.

35. Obliczanie fal pośrednich tarczownic wielofalowych wg analogii belkowej

Założenia dla tarcz długich:

• w kierunku podłużnym układ tarczownicowy pracuje jak belka o złożonym przekroju poprzecznym, oparta na przeponach

• przyjmuje się, że rozkład s normalnych w przekrojach jest liniowy, natomiast na grubości naprężenia normalne i styczne są stałe

Przy takich założeniach w kierunku podłużnym zachodzi niezależna praca od kierunku poprzecznego.

Powtarzalna fala pośrednia pokazana jest na wyższym rysunku.

Fala pośrednia obliczana jako dźwigar korytkowy, pracujący w sposób zbliżony do belek dzięki falom sąsiednim umożliwiającym tylko pionowe odkształcenia (zablokowane skręcanie i przemieszczenia w bok).

Sprawdzane są naprężenia normalne w newralgicznych punktach fal. Bierze się pod uwagę tylko beton, bez zbrojenia.

Wyznacza się środek ciężkości przekroju i jego moment bezwładności:

Dla przekroju trapezowego z belkami wezgłowiowymi (przedstawiony powyżej) położenie środka ciężkości:

a moment bezwładności jest równy:

Naprężenia w skrajnych włóknach:

Wypadkowa Z naprężeń rozciągających, równa co do wartości bezwględnej wypadkowej napr ściskających:

Przy podporach należy dokonać sprawdzenia na działanie głównych naprężeń rozciągających (w osi obojętnej równe naprężeniom ścinającym):

(dla belki )

36. Obliczanie fal pośrednich i skrajnych tarczownic wielofalowych

Dla pólfali skrajnej pojawia się skręcanie – nie ma analogii belkowej. Przyjmuje się, że zachowuje się jak półfala dźwigara jednofalowego i oblicza się np. metodą Własowa lub Ehlersa.

Obie te metody można zastosować przy obliczeniach całej tarczownicy. Otrzymujemy wówczas dokładniejsze wyniki. Im dalsza fala tym wyniki zbliżają się do wyników uzyskanych poprzez analogię belkową. Fale pośrednie obliczane są jak dźwigary korytkowe.

37. Koncepcja obliczania tarczownic wg metody Ehlersa

Tarczownice pryzmatyczne; założenia:

• obciążenie każdej tarczy sprowadzane do ich krawędzi przegubowych (z połowy rozpiętości)

• siły krawędziowe rozkładane na kierunki odpowiadające płaszczyznom poszczególnych tarcz

• tarcze traktuje się jak rozcięte na wspólnych krawędziach; z warunku zgodności → siły rozwarstwiające i naprężenia styczne