BETONY

2. Zasady wymiarowania i zbrojenia ścian i den w zbiornikach cylindrycznych

Projektowanie

• Beton B20-B40

• Stal AI-AIII + stal sprężająca

• Mały stosunek W/C (0,45)

• Szczelny stos okruchowy betonu

• Aby zwiększyć szczelność zbiornika jego powierzchnię wewn. pokrywa się zaprawą cem. wodoszczelną tzw. wypalaną lub poprzez natryskiwanie specjalnego betonu (torkretowanie).

Warunki konstrukcyjne

• Zalecana min. klasa betonu dla dna B20 i dla ścian B25

• Złącza prętów poziomych należy przeprowadzić w sposób mijankowy co 8 pręt w przekroju, lub uciąglić je w poprzez spawanie (pręt zakrzywiony dąży do wyprostowania)

• Dł. zakotwienia l_d≥50d

• Małe średnice prętów

• Haki powodują większe rozwarcie rys

• Pręty pionowe w zbiornikach otwartych co 100-200mm w strefie max. momentów (brzegowych), w pozostałej strefie nie więcej niż co 300mm

Wymiarowanie zbiorników

• W płaszczyźnie pionowej na mimośrodowe ściskanie (N,M)

• W płaszczyźnie poziomej tj. równoleżnikowej

mimośrodowe ściskanie- zbiornik pusty i obciążony gruntem

mimośrodowe rozciąganie - zbiornik pełny i odkopany (Tr,M)

Warunek stateczności powłoki

ν=¹/₆
δ-grubość ściany zbiornika R- promień

Przy mimośrodowym rozciąganiu wymiarujemy na Tr' na 1m wysokości ściany

METODYKA OBLICZEŃ

• W płaszczyźnie pionowej na mimośrodowe ściskanie (N,M)

• W płaszczyźnie poziomej tj. równoleżnikowej

mimośrodowe ściskanie- zbiornik pusty i obciążony gruntem

mimośrodowe rozciąganie - zbiornik pełny i odkopany (Tr,M)

mimośrodowe rozciąganie - zbiornik pełny i odkopany (Tr,M)

mimośrodowe ściskanie- zbiornik pusty i obciążony gruntem

y=H-x

każdy zbiornik charakteryzuje jego sztywność

ϕ=m*x m-charakterystyka sztywności

Tr'-siły równoleżnikowe z uwzględnieniem sztywnego połączenia

wsp. dla belek na sprężystym podłożu

Przy zamocowaniu sztywnym

max. moment na poziomie dna jest równy

Przy częściowo sprężystym

Q_tar=f*N f - wsp. tarcia (dla żelbet o żelbet f=0.5)

Tr'=Tr-2*R*m*Q_tar*η₁

Płytę dna należy wymiarować z uwzględnieniem względnej sztywności podłoża w stosunku do płyty z wykorzystaniem modelu sprężystego np. modelu Winklera, modelu półprzestrzeni sprężystej, modelu warstwy sprężystej, lub podłoża liniowo-sprężystego.

Zbrojenie min. ściany zbiornika

F_a,min=0.004 F_b F_b=δ*h₁ h₁-szerokość pasma np. pasma=1m

Warunek na zarysowanie- warunek szczelności pasma

R_bzk- wytrzymałóść betonu na rozciąganie

Za szczelny zbiornik wg PN jest to zbiornik, w którym dobowy ubytek wody ze zbiornika nie przekracza 3dm³/m²/24h zwilżonej powierzchni.

Nieszczelność prowadzi do zjawiska sufozji, w skutek czego następuje wypłukiwanie gruntu spod zbiornika→nierównomierne osiadanie→zarysowanie i pękanie→awaria lub katastrofa.

Zbiorniki naziemne powinny być otoczone wałem (nasypem ziemnym) zabezpieczającym otoczenie przed awarią lub katastrofą

Innym problemem jest aby nie dopuścić przy wysokim stanie wód gruntowych do wypływania zbiornika zagłębionego w gruncie. Prowadzi to do skonstruowania w dnie zbiornika specjalnych korków.

Dno zbiornika przegubowo połączone ze ścianą lub zdylatowane, przy założeniu niepodatliwego podłoża, zbroi się konstrukcyjnie dołem i górą siatką o oczkach 20-25 cm. o średnicy zbrojenia około 8 mm w układzie radialnym lub ortogonalnym

Rys. 10.10. Schematy zbrojenia dla zbiorników cylindrycznych; a), b) zbrojenie radialne, c) zbrojone

ortogonalne

Prócz ww. sposobów połączeń płyty dna z płaszczem zbiornika można spotkać się z dwoma innymi przypadkami tj. 1. Zbiornik z dnem płaskim podpartym na obwodzie.

2. Zbiornik z dnem oddzielonym dylatacją od ścian.

Zbiornik z dnem płaskim podpartym na obwodzie.

Metoda uproszczona - metoda Paszowskiego

Uproszczone metody obliczania zbiorników cylindrycznych

Przy zbiornikach cylindrycznych o małych średnicach, a zwłaszcza gdy H/D > l, można zbiornik obliczyć tylko na siły rozciągające Tr (N_ν) i sprawdzić na tę siłę szczelność betonu. Natomiast utwierdzenie ściany w dnie można uwzględnić przez zastosowanie dodatkowego pionowego zbrojenia, które będzie przenosiło ewentualne naprężenia, działające w pionowym przekroju zbiornika.

Wpływ monolitycznego połączenia ściany z dnem można też uwzględnić, stosując odpowiedni podział trójkątnego parcia hydrostatycznego na ścianę zbiornika według propozycji Paszowskiego.

Zadanie polega na tym, że przeciwprostokątną trójkąta parcia dzielimy na trzy równe odcicinki i punkty te łączymy z wierzchołkiem kąta prostego B. Wtedy trójkąt ABD obciąża ścianę cylindryczną, a wypadkowa trójkąta BCE na odpowiednim ramieniu określa moment M, utwardzenia ściany w dnie.

Dla zbiorników o dużych średnicach, przekrytych stropami bezbelkowymi, oraz przy monolitycznie połączonej ścianie z dnem i stropem można również w sposób przybliżony wyznaczyć momenty utwierdzenia ściany dołem i górą według wzorów podanych przez Kuryłłę

Moment utwierdzenia ściany górą

Moment utwierdzenia ściany dołem

gdzie γ- ciężar cieczy w kN/m³, h - grubość ściany w m, D - średnica wewn. zbiornika w m, H - wysokość ściany w m; M_g i, M_d, otrzymuje się w kN*m na 1m obwodu zbiornika.

Schemat podziału wykresu parcia hydrostatycznego na ścianę zbiornika według propozycji Paszowskiego

Gdy zbiornik nie posiada połączonej sztywno ze ścianą górnej płyty, wtedy wyrażenie na M_g służy tylko jako pomocnicza wartość do obliczenia M_d. Jak wynika ze struktury wzorów na M_g i M_d nie uwzględnia się w nich sztywności dna ani przekrycia

SPRĘŻANIE

Przy określaniu zbrojenia sprężającego zaleca się stosować wsp. obciążenia γ=1,1

Przykłady sprężenia

Sprężenie częściowe na 0,25 obwodu w sposób mijankowy

Zakotwienie kabli w pilastrach

Sprężenie można nawijać nawijarkami karuzelowymi lub realizować poprzez zmianę geometrii pręta

2. Zasady wymiarowania i zbrojenia ścian i den w zbiornikach CYLINDRYCZNYCH 6

---