Дипломная (вкр): Водоснабжение поселка

 - вес резервуара, т;

 - объем металла резервуара, м3;

 - удельный вес стали, т/м3.

Тогда объем резервуара определяется по формуле (7.10)

;    (7.10)

 - внутренний диаметр резервуара, м;

 - толщина днища резервуара, м;

 - строительная высота бака водонапорной башни, м;

 - толщина стенок бака водонапорной башни, м.

Определяем объем резервуара

.

Вес ствола водонапорной башни определяется по формуле (7.11)

;          (7.11)

 -          вес ствола водонапорной башни, т;

 - объем ствола башни, м3;

 - удельный вес стали ствола башни, т/м3.

Определяем вес резервуара

.

Объем кладки определяется по формуле (7.12)

                (7.12)

 - объем, м3;

 - диаметр ствола водонапорной башни, м;

δp2 - толщина стенок ствола, м.

Определяем объем кладки

.

Определяем вес ствола водонапорной башни

.

Вес прочих элементов принимается равным 5% от суммы веса резервуара и ствола водонапорной башни и определяется по формуле (7.13)

                (7.13)

 - вес прочих элементов водонапорной башни, т.

Определяем вес прочих элементов водонапорной башни

.

Вес воды в резервуаре определяется по формуле (7.14)

;    (7.14)

 - вес воды в резервуаре, т;

 - внешний диаметр резервуара водонапорной башни, м;

 - толщина стенок бака водонапорной башни, м;

 - глубина воды в резервуаре, м;

 - удельный вес воды, т/м3.

Определяем вес воды в резервуаре

.

Расчетные нагрузки определяются с учетом коэффициента перегрузки по формуле (7.15)

;          (7.15)

 -   коэффициент перегрузки для нагрузок от веса строительных конструкций (СНиП 11-А.11-62).

7.5.2 Снеговая нагрузка

Полная нормативная нагрузка определяется по формуле (7.16)

;                 (7.16)

 - полная нормативная нагрузка, т;

 - нормативная снеговая нагрузка на 1 м2 площади горизонтальной проекции покрытия, кг/м2;

 - площадь горизонтальной проекции, м2.

Нормативная снеговая нагрузка определяется по формуле (7.17)

;          (7.17)

 - вес снегового покрова на 1 м2 горизонтальной проекции поверхности земли, кг/м2;

 - коэффициент перехода от веса снегового покрова на горизонтальной поверхности земли и нормативной нагрузке.

Определяем нормативную снеговую нагрузку:

.

Определяем полную нормативную нагрузку:

.

Расчетная снеговая нагрузка определяется с учетом коэффициента перегрузки по формуле (7.18)

;                  (7.18)

 - расчетная снеговая нагрузка, т;

 - коэффициент перегрузки, (СНиП 11-А.11-62).

Определяем расчетную снеговую нагрузку:

.

Результаты расчета вертикальных нагрузок сводятся в таблицу 7.1.

Таблица 7.1 - Вертикальные нагрузки

7.5.3 Ветровая нагрузка

Для определения ветровой нагрузки надземная часть водонапорной башни по высоте разбивается на зоны, так как с увеличением высоты ветровая нагрузка возрастает. Первая надземная ветровая зона принимается равной 10,00 м от поверхности земли, вышележащие зоны назначаются произвольно, но не более 20,00 м каждая.

Тогда нормативные ветровые нагрузки по зонам в килограммах определяются по формуле (7.19)

;                 (7.19)

- нормативная ветровая нагрузка, т;

 -   площадь вертикальной проекции сооружения рассматриваемой зоны, м2.

Расчетные нагрузки в килограммах по зонам определяются как произведение нормативной ветровой нагрузки на коэффициент перегрузки по формуле (7.20)

;                  (7.20)

 - расчетная ветровая нагрузка, т;

 - коэффициент перегрузки, (СНиП 11-А.11-65).

При определении опрокидывающих моментов плечи сил определяются с учетом глубины погружения верхнего обреза фундамента в грунт, то есть величины .

Расчет ветровых нагрузок сводится в таблицу 7.2.

Таблица 7.2 - Ветровая нагрузка

7.5.4 Предварительная проверка напряжений в стволе башни

Расчет конструкций на прочность или устойчивость производится по первому предельному состоянию и выполняется по расчетным нагрузкам.

Нормальное напряжение в стволе водонапорной башни в месте его сопряжения с фундаментом определяется по формуле (7.21)

;             (7.21)

 - нормальное напряжение в стволе башни, кг/см2;

 - расчетная вертикальная нагрузка в сечении I - I, т;

 - площадь кольца ствола башни в сечении I - I, м2;

 - расчетное сопротивление сжатого материала ствола башни, кг/см2.

Площадь кольца ствола водонапорной башни в сечении I - I определяется по формуле (7.22)

;              (7.22)

D - диаметр ствола, м;

δp2 - толщина стенок ствола, м.

Определяем площадь кольца ствола водонапорной башни:

.

Теперь определяем нормальное напряжение в стволе водонапорной башни по формуле (7.21)

.

Следовательно, условие по первому предельному состоянию выполняется.

В стенках бака максимальные окружные напряжения определяются на уровне днища по формуле (7.23)

δtmax =                                                                           (7.23)

γВ - плотность воды, кг/м3;

H - высота бака водонапорной башни, см;

R - радиус бака водонапорной башни, см.

δtmax =  < R=2100 кг/см2

Максимальное меридиональное напряжение возникают в стволе водонапорной башни и определяются от суммарного веса всего сооружения. Меридиональные напряжения в баке близки к нулю, так как при опирании в нижних точках не возникает усилий от веса воды, а вес вышележащих конструкций мал.

7.5.5 Проверка устойчивости ствола башни в целом

Расчетная схема может быть выполнена так, как представлена на рисунке 7.2.

Расчетная нагрузка на ствол Qр=357,961 кг.

Рисунок 7.2 - Расчетная схема

Определяем гибкость трубы по формуле

                                                                                           (7.24)

где μ - коэффициент приведения длины;

l - расчетная длина, см;

i - радиус инерции, см.

Определяем радиус инерции

                                                              (7.25)

Dст - диаметр ствола башни, см.

Определяем гибкость трубы

Так как гибкость меньше ста, определяем критическое напряжение по формуле Ясинского

δкр = a - b×λ                                                                                   (7.26)

a, b - коэффициенты;

λ - гибкость трубы.

δкр = 3100 - 11,40×79,2=2197,12 кг/см2

Действующее максимальное напряжение в стволе δ = 357,961 кг/см2 < δкр = 2197,12 кг/см2, то есть условие устойчивости ствола в целом выполняется с большим запасом.

7.5.6 Расчет фундамента

Площадь фундамента по его подошве определяется по формуле (7.23)

;         (7.23)

 - площадь фундамента по его подошве, м2;

 - полная нормативная нагрузка, приходящаяся на фундамент, т;

 - нормативное давление на грунт, кг/см2;

 - объемный вес кладки фундамента, т/м3;

 - глубина заложения подошвы фундамента, м;

 - коэффициент, учитывающий различные значения объемного веса кладки и грунта, находящихся в обрезах фундамента.

Определяем площадь фундамента по его подошве:

.

После определения необходимой величины площади фундамента по его подошве, при известной площади ствола башни устанавливают тип фундамента.

Выбор типа фундамента производится из следующих соображений:

         если площадь фундамента , меньше площади корпуса башни , то принимается столбчатый тип фундамента;

         если площадь фундамента , равна площади корпуса башни , то принимается столбчатый или кольцевой тип фундамента;

         если площадь фундамента , больше площади корпуса башни , то принимается кольцевой или сплошной тип фундамента.

Так как в нашем случае  >  (20,45 > 3,14 м2), то принимается кольцевой тип фундамента, который симметричен относительно стен водонапорной башни.

Теперь необходимо предварительно определить ширину кольца фундамента и установить его размеры по подошве, то есть: