Konstrukcje Betonowe III

Zbiornik Żelbetowy

1. Opis Techniczny

   1. Podstawa opracowania

Podstawą niniejszego opracowania jest temat pracy kontrolnej wydany przez Zakład Konstrukcji Żelbetowych Politechniki Poznańskiej.

Przedmiot opracowania

Przedmiotem opracowania jest okrągły zbiornik podziemny jednokomorowy na wodę przemysłową o następującej geometrii:

• wysokość zbiornika 6,8 m

• średnica zbiornika 13,0 m

• promień zbiornika 6,5 m

Płyta przykrywająca zbiornik została użebrowana przy pomocy 12 Żeber. Wewnątrz znajduje się okrągły słup.

Warunki gruntowo-wodne

W projekcie nie przewidziano szczegółowych badań podłoża. Do obliczeń założono, że grunt w poziomie posadowienia zbiornika oraz zasypkę stanowi piasek średni zagęszczenia I_D=0,73. Woda gruntowa znajduje się poniżej poziomu posadowienia zbiornika.

Rodzaj konstrukcji

Projektowany zbiornik na wodę przemysłową jest monolityczną konstrukcją żelbetową, przekrytą kopułą żelbetową. Zbiornik musi spełniać wymagania szczelności odpowiednie dla klasy ekspozycji XD2(mokre, sporadycznie suche).

Elementy konstrukcyjne zbiornika

Projektowany zbiornik składa się z:

• Żebra Żelbetowego (Poz. 1)

• Wieńca żelbetowego (Poz.2)

• Słupa żelbetowego (Poz.3)

• Płyty dennej (Poz.4)

• Powłoki zbiornika (Poz 5.)

• Płyty górnej (Poz 6.)

  1. Beton i zbrojenie zbiornika

Zastosowano beton klasy C35/37 o wodoszczelności klasy W-8. Zastosowano stal zbrojeniową A-IIIN.

Izolacja

Ze względu na przeznaczenie (zbiornik na wodę) jako izolację przeciwwodną przyjęto izolację opartą na produkcie firmy Sika. Jest to membrana wodoszczelna Sikaplan WT 4300-15C.

Roboty ziemne

Zakłada się wykonanie zbiornika w wykopie szerokoprzestrzennym o zróżnicowanym poziomie dna wykopu.. Wykop wykonywać mechanicznie z ręcznym wykonaniem ostatnich 20 cm do przewidywanego poziomu dna wykopu. Przed przystąpieniem do właściwych robót betonowych wykonać płytę podkładową grubości min. 10 cm z chudego betonu B10.

Roboty pielęgnacyjne

Świeży beton należy chronić przed szkodliwym działaniem warunków atmosferycznych. Przez okres 8 dni od ułożenia mieszanki betonowej należy utrzymywać stałą wilgotność betonu. Polewanie betonu wodą należy rozpocząć już po 24 godzinach od czasu ułożenia mieszanki betonowej. W temperaturach większych niż 15 ^oC polewanie mieszanki ma się odbywać przez pierwsze 23 dni co 3 godziny w ciągu dnia i raz w ciągu nocy, następnie 3 razy na dobę w równych odstępach czasu. W przypadku temperatur zewnętrznych poniżej 5 ^oC nie wymaga się polewania betonu.

W przypadku prac wykonywanych zimą należy:

• w zakresie temperatur od 0 do +5 ^oC mieszanka betonowa powinna być oparta na bazie cementów portlandzkich marek 350 z dodatkiem plastyfikatorów, które poprawiają mrozoodporność

• w zakresie temperatur –3 do 0 ^oC należy stosować osłony zmniejszające straty ciepła (maty z wełny mineralnej)

• w zakresie temperatur –3 do –15 ^oC należy stosować ciepliki o konstrukcji drewnianej lub stalowej przykryte plandeką. Obiekt ogrzać nagrzewnicami powietrznymi (możliwe zastosowanie plastyfikatorów przyspieszających wiązanie)

• w temperaturach niższych niż –15 ^oC nie betonuje się.

  1. Roboty izolacyjne

Wykonanie uszczelnienia z membrany Sikaplan Wt4300-15C

Ułożenie swobodne membrany na podłożu, mocowanie mechaniczne wykonywać należy zgodnie z Instrukcją montażu. Połączenia membran należy wykonywać używając elektrycznych dmuchaw na gorące powietrze i wałków dociskowych, ręcznych lub automatycznych z możliwością indywidualnego doboru i elektronicznej kontroli temperatury (urządzenie firmy Leister, ręczne Leister Triac PID, automatyczne: Leister X84-

Reservoir, Liester Twinny, pół automatyczne: Leister Triac Drive).

Parametry zgrzewania takie jak: prędkość i temperatura należy ustalić w warunkach budowy przed przystąpieniem do prac.

Prace powinny być wykonywane przez firmę mającą niezbędne doświadczenie w tego typu pracach.

Wodoszczelność konstrukcji, należy sprawdzić po zakończeniu montażu membrany zgodnie z lokalnymi przepisami i wymaganiami.

Wszystkie miejsca newralgiczne wykonywać zgodnie z rysunkami szczegółowymi i instrukcjami producenta materiałów.

Obliczenia statyczne

Obliczenia wykonano w programie Autodesk Robot Structural Analysis Professional.

W załączeniku nr 1 został umieszczony plik z obliczeniami

Model

Obciążenia

Naziom

Woda

Grunt

Prace dodatkowe

Obliczanie stosunku sztywności elementów belkowych:

PRZEKRÓJ Nr: 1

Skala 1:10

CHARAKTERYSTYKA PRZEKROJU: Materiał: 37 Beton B37

------------------------------------------------------------------

Gł.centr.osie bezwładn.[cm]: Xc= 50,0 Yc= 25,0

alfa= 90,0

Momenty bezwładności [cm4]: Jx= 669791,7 Jy=3029166,7

Moment dewiacji [cm4]: Dxy= 0,0

Gł.momenty bezwładn. [cm4]: Ix=3029166,7 Iy= 669791,7

Promienie bezwładności [cm]: ix= 24,6 iy= 11,6

Wskaźniki wytrzymał. [cm3]: Wx= 60583,3 Wy= 26791,7

Wx= -60583,3 Wy= -26791,7

Powierzchnia przek. [cm2]: F= 5000,0

Masa [kg/m]: m= 1200,0

Moment bezwładn.dla zginania w płaszcz.ukł. [cm4]: Jzg= 669791,7

------------------------------------------------------------------

Nr. Oznaczenie Fi: Xs: Ys: Sx: Sy: F:

[deg] [cm] [cm] [cm3] [cm3] [cm2]

------------------------------------------------------------------

1 B 50,0x30,0 0 0,00 0,00 0,0 0,0 1500,0

2 B 35,0x100,0 0 0,00 0,00 0,0 0,0 3500,0

------------------------------------------------------------------

PRZEKRÓJ Nr: 2

Skala 1:10

CHARAKTERYSTYKA PRZEKROJU: Materiał: 37 Beton B37

------------------------------------------------------------------

Gł.centr.osie bezwładn.[cm]: Xc= 50,0 Yc= 30,6

alfa= 90,0

Momenty bezwładności [cm4]: Jx= 736991,7 Jy=3029166,7

Moment dewiacji [cm4]: Dxy= 0,0

Gł.momenty bezwładn. [cm4]: Ix=3029166,7 Iy= 736991,7

Promienie bezwładności [cm]: ix= 24,6 iy= 12,1

Wskaźniki wytrzymał. [cm3]: Wx= 60583,3 Wy= 37034,8

Wx= -60583,3 Wy= -24084,7

Powierzchnia przek. [cm2]: F= 5000,0

Masa [kg/m]: m= 1200,0

Moment bezwładn.dla zginania w płaszcz.ukł. [cm4]: Jzg= 736991,7

------------------------------------------------------------------

Nr. Oznaczenie Fi: Xs: Ys: Sx: Sy: F:

[deg] [cm] [cm] [cm3] [cm3] [cm2]

------------------------------------------------------------------

1 B 50,0x30,0 0 -5,60 0,00 0,0 -8400,0 1500,0

2 B 35,0x100,0 0 2,40 0,00 0,0 8400,0 3500,0

------------------------------------------------------------------

	Moment Bezwładności [cm^4]	Stosunek
Przekrój 1	669791	1,103
Przekrój 2	736991

1. Zestawienie wyników obliczeń

   1. Płyta denna

Mapy dla paneli - MXX (kNm/m) Kierunek automatyczny Przypadki: 6 (SGN+) 1

Mapy dla paneli - MYY (kNm/m) Kierunek automatyczny Przypadki: 6 (SGN+

Mapy dla paneli - [-]Ax Główne (cm2/m)

Mapy dla paneli - [-]Ay Prostopadłe (cm2/m)

Mapy dla paneli - [+]Ax Główne (cm2/m)

Mapy dla paneli - [+]Ay Prostopadłe (cm2/m)

Powłoka

Mapy dla paneli - MXX (kNm/m) Kierunek automatyczny Przypadki: 6 (SGN+) 1

Mapy dla paneli - MYY (kNm/m) Kierunek automatyczny Przypadki: 6 (SGN+)

Mapy dla paneli - [-]Ax Główne (cm2/m)

Mapy dla paneli - [-]Ay Prostopadłe (cm2/m)

Mapy dla paneli - [+]Ax Główne (cm2/m)

Mapy dla paneli - [+]Ay Prostopadłe (cm2/m)

Płyta górna

Mapy dla paneli - MXX (kNm/m) Kierunek automatyczny Przypadki: 6 (SGN+)

Mapy dla paneli - MYY (kNm/m) Kierunek automatyczny Przypadki: 6 (SGN+)

Mapy dla paneli - [-]Ax Główne (cm2/m)

Mapy dla paneli - [-]Ay Prostopadłe (cm2/m)

Mapy dla paneli - [+]Ax Główne (cm2/m)

Mapy dla paneli - [+]Ay Prostopadłe (cm2/m)

Belki

	Zbrojenie Górne/Lewe [n]	Zbrojenie Dolne/Prawe [n]	Zbrojenie poprzeczne [n x cm]
Poz 1.0 Żebro	3ϕ12	3ϕ18	2ϕ6 co 12 - L=180cm 2ϕ6 co 24 – L=240cm 2ϕ6 co 12 - L=217,5cm
Poz 2.0 Wieniec	8ϕ16	4ϕ16	2ϕ6 co 20

Słup

	Zbrojenie Główne [n]	Zbrojenie poprzeczne [n x cm]
Poz 3.0 Słup	12ϕ12	2ϕ6 co 24

Sprawdzenie przebicia płyty dennej

Warunek dla elementu niezbrojonego na przebicie:

N_sd − (g+q)A ≤ N_rd = f_ctdu_pd

N_sd = 3379 kN

$$g + q = 31,12\frac{\text{kN}}{m^{2}}$$

A = 1, 69 m²

f_ctd = 1, 33 MPa

$$u_{p} = \frac{4 \bullet 0,5 + 4 \bullet 1,3}{2} = 3,6\ m$$

d = 0, 40 m

3379 − 31, 12 • 1, 69 = 2326, 4 kN ≥ 1330 • 3, 6 • 0, 4 = 1919, 52 kN

Przebicie stopy nastąpi.

Zwiększono lokalnie na szerokości 2 m grubość płyty do wielkości 0,6 m

N_sd = 3379 kN

$$g + q = 31,12\frac{\text{kN}}{m^{2}}$$

A = 1, 69 m²

f_ctd = 1, 33 MPa

$$u_{p} = \frac{4 \bullet 0,5 + 4 \bullet 1,6}{2} = 4,2\ m$$

d = 0, 55 m

3379 − 31, 12 • 1, 69 = 2326, 4 kN ≤ 1330 • 4, 2 • 0, 55 = 3079, 2 kN

Płyta denna została zabezpieczona przed przebiciem