При проектировании подпорных стен их рассчитывают на устойчивость против сдвига и на опрокидывание.

Устойчивость стены против сдвига проверяют по формуле

(16.5)

где STj -сумма всех сил, параллельных возможной плоскости скольжения, Н; SPj - сумма всех сил, перпендикулярных плоскости скольжения, Н; ф - коэффициент трення материала стены по грунту основания, который принимают: для скальных пород равным 0,5; для песчаных грунтов 0,4; для глинистых грунтов 0,3; для влажных глин н сланцев 0,25; mi=0,8 -коэффициент условий работы подпорной стены при расчете на скольжение.

Устойчивость стены против опрокидывания проверяют по формуле

XPiei + l.Ttht

(16.6)

где SPjei--сумма моментов, создаваемых вертикальными силами относительно осн, проходящей через центр тяжести подошвы фундаментной плиты, Нм; ZTihi - сумма моментон горизонтальных сил относительно той же оси, Нм; SPj - сумма вертикальных сил. И; {/-расстояние от наружной грани фундаментной плнты до оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента; во - расстояние от точки пересечения равнодействующей всех сил, действующих на стену с подошвой фундамента до центра тяжести подошвы; т2=0,7- коэффициент условий работы на опрокидывание.

3. Расчет угловых подпорных стеи (рис. 16.3, а) слагается из расчета фундаментной плиты и вертикальной стенки, а в случае ребристых конструкций рассчитывают и ребра.

Для расчета фундаментной плиты необходимо определить напряжения грунта под ее подошвой по формуле расчета внецентренно-нагруженного фундамента. Как правило, не следует допускать в грунте растягивающих напряжений.

Построив эпюру напряжений в грунте, которая будет иметь вид трапеции или треугольника, совмещают с ней эпюру (в виде прямоугольника) от равномерного давления грунта, находящегося над задней частью опорной плиты. Таким образом, передняя часть плиты будет ис-

пытывать давление, направленное снизу вверх, а задняя- давление, направленное сверху вниз.

При расчете консольной подпорной стены по реактивному давлению грунта определяют изгибающий момент для передней части фундаментной нлнты как для консоли, а затем находят необходимую толнишу плнты в опасном сечении, т. е. в плоскости заделки, и необходимую площадь сечения арматуры, располагаемую у нижней поверхности плиты; для задней части плиты

(Jtltlli-amffl

Рис. 16.3. Угловые подпорные стены

с - безреберная; б -с ребрами; в -сборная анкерная коитрфорсная стена; t - фундаментная плита; 2 - вертикальная стена; 3 - контрфорс; 4 - анкер; 5 - рабочая арматура

изгибающий момент определяют так же, как для консоли, но арматуру располагают у ее верхней поверхности.

Вертикальная стена также рассматривается как консоль. Ее расчетная арматура располагается у поверхности, прилегающей к насыпи.

При расчете подпорной стены с ребрами (рис. 16.3,6) передняя консоль фундаментной плиты рассчитывается так же, как в угловой стене, а задняя часть - как неразрезная или защемленная плита между ребрами; рабочая арматура в ней располагается вдоль пролета / между ребрами.

Чтобы рассчитать вертикальную стену, ее делят на отдельные горизонтальные полосы высотой, например, 1 м. Каждую полосу рассматривают как плиту, нагруженную сплошной равномерной нагрузкой, соответствующей среднему давлению грунта на рассматриваемом уровне. Плиту рассчитывают как неразрезную или частично защемленную, принимая

II li пролете, и на опоре.

Вертикальная стена и опорная плита могут быть рассчитаны более точно по таблицам * как плиты, защемленные по трем сторонам. Ребро рассчитывают как консольную балку таврового сечения.

§ 2. РЕЗЕРВУАРЫ

I. Конструкции резервуаров. Железобетонные резервуары применяются как емкости в различных отраслях промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве и др., но наиболее широкое применение они нашли в водопроводно-канализационном хозяйстве городов и промышленных предприятий, а также в нефтяной, газовой и нефтеперерабатывающей промышленности.

По форме в плане резервуары в большинстве случаев бывают круглыми или прямоугольными. Выбор формы резервуара определяется главным образом эконо.ми-ческими расчетами, а в ряде случаев местными или специальными условиями - рельефом местности, планом участка застройки и др. По местораеположению днища относительно уровня земли различают -резервуары подземные, полуподземные (полузаглубленные) и наземные.

По способу возведения железобетонные разервуары могут быть монолитными, сборными и сборно-монолитными с обычным армированием и с предварительным напряжением.

Прямоугольные резервуары при том же объеме имеют большую смачиваемую поверхность, чем цилиндрические, что важно с точки зрения проницаемости стенок.

В цилиндрических резервуарах проще осуществить предварительное напряжение стенок.

В зависимости от назначения резервуары могут быть без покрытия, т. е. открытыми, или с покрытием (с промежуточными опорами-колоннами или без них) - закрытыми.

Покрытие резервуаров выполняют в виде тонкостенных пространственных конструкций (куполов.

* Улицкий и. и. и др. Железобетонные конструкции. Киев, Гостехнздат, 1959.

сводов. Байтовых покрытий), в виде плоских балочных или безбалочных перекрытий, а иногда и в виде покрытия по фермам.

На рис. 16.4 показан заглубленный предварительно-напряженный резервуар вместимостью 30 000 м для хранения нефтепродуктов. Днище резервуара монолитное железобетонное, стенка и покрытие сборные железобетонные. Стенка собирается из предварительно-напряженных в вертикальном направлении плит размером 210X964 см. Толщина плиты изменяется от 157 мм

Рис. 16.4. Заглубленный железобетонный резервуар для нефтепродуктов вместимостью 30000 м

вверху до 260 мм внизу; ее масса равна 10 т. Сопряжение стенки с кольцевым железобетонным фундаментом жесткое, осуществляется сваркой закладных деталей. Плиты при монтаже соединены между собой сваркой выпусков арматуры, предусмотренных вдоль длинт ных сторон плит с шагом 1 м. Для удобства сварки и замоноличивания между плитами оставляют зазор 150 мм.

Предварительному напряжению подвергается не только стенка резервуара, но и кольцевой железобетонный фундамент, днище, кольцевой бортовой элемент, уложенный по консольному карнизу верха стенки, и покрытие.

Одним из самых больших резервуаров в мире является круглый резервуар вместимостью 275 ООО м, построенный в 1956 г. в Южной Африке. Его диаметр 186,5 м, высота стенок 10 м. Общая площадь, занимаемая резервуаром, 2,8 га; резервуар выполнен целиком из монолитного железобетона.

2. Цилиндрические резервуары. Степки таких резервуаров испытывают нренмуществеино осевые растягива-

imitHe усилия и имеют небольшую толщину. Практически толщину стенки вверху принимают не менее 8- 10 см.

Стенки небольших резервуаров нередко выполняют одинаковой толщины по всей высоте. В больших резервуарах стенки обычно уширяются книзу.

Арматура стенок состоит из горизонтальных стержней, образующих замкнутые кольца или непрерывную спираль, и вертикальных стержней; чаще всего стержни устанавливают в два ряда.

Горизонтальные стержни воспринимают кольцевые усилия. Эти усилия увеличиваются книзу резервуара; однако, начиная примерно с % высоты от верха, кольцевые усилия благодаря жесткой связи стенки с днищем перестают возрастать и постепенно уменьшаются книзу.

В связи с этим сечение кольцевой арматуры (на единицу высоты), вычисленное по наибольшему усилию, обычно принимается постоянным в нижней части стенки, а в верхней части оно уменьшается соответственно с уменьшением кольцевых усилий.

Вертикальные стержни являются не только монтажными, служащими для удержания колец во время бетонирования, они необходимы также и для восприятия изгибающих моментов, действующих в вертикальных плоскостях. Эти стержни обычно принимают несколько меньшего диаметра, чем кольцевые стержни, и располагают с шагом 10-20 см. Обычно только часть (половина) вертикальных стержней устанавливают на всю высоту резервуара от дна до верха стенки; другую часть стержней (через один) обрывают ниже середины высоты.

В больших резервуарах устраивается двойная (симметричная) арматура по всей высоте или только в нижней части на высоту от (/з-Vz) (при этом стенки имеют значительную толщину - 15 см и больше). Двойная арматура полезна также и для борьбы с появлением поверхностных трещин от усадки бетона.

В резервуарах большого диаметра для опирания покрытия ставят промежуточные стойки (иногда по концентрической окружности), располагая их чаще с квадратней или прямоугольной сеткой осей и шагом 3,5-4,5 м. Сечение стоек делают квадратным, не менее чем 25X25 см.

При расчете сечений стенок круглых железобетонных резервуаров кроме расчета по несущей способности необходим расчет по образоваипю трепнп.

Только при малых размерах резервуаров может быть допущен приближенный расчет в предположении, что стенки внизу не закреплены. В этом случае сечение растянутой арматуры назначается по статически определимым кольцевым усилиям.

Как известно, гидростатическое давление на глубине у от поверхности на единицу площади (рис. 16.5)

P = Yf/. (16.7).

где v - объемная масса воды.

Эпюра гидростатического давления треугольная.

Выделив двумя горизонтальными сечениями элементарное кольцо высотой 1 м на глубине у и разрезав это кольцо диаметральным сечением, прикладываем для равновесия в каждом сечении стенки внутреннее усилие Ту.

Это усилие можно определить следующим образом. Гидростатическое давление на элементарную площадку ds, соответствующую углу da, равно pds=prda.

Составляющая этого усилия, нормальная к диаметральному раа-резу: prda sin а.

Условие равновесия полукольца можно выразать уравнением

рг sinada = pr. (16.

Таким образом, кольцевое растягивающее усилие иа глубине у

Ту = рг==ууг. (16.9)

Эти кольцевые растягивающие усилия должны быть восприняты арматурой.

Для расчета арматуры обычно разбивают высоту стенки резервуара на отдельные зоны (пояса) высотой, равной единице (например 1 м), кроме верхней, которая может быть меньше или больше 1 м.

В каждой зоне для упрощения и в запас прочности сечение арматуры определяют по наибольшему давлению, так что треугольная эпюра гидростатического давления заменяется ступенчатой.

Требуемое сечение арматуры иа участке высотой 1 м на глубине у

(16.10)