РАСЧЕТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ БАШЕННЫХ ГРАДИРЕН
6.102. Расчет железобетонных конструкций градирен следует выполнять по СНиП 2.03.01-84.
6.103. Ленточный фундамент башни должен рассчитываться как многопролетная неразрезная балка. Нагрузки на фундамент следует принимать из расчета веса оболочки башни с учетом собственного веса и ветрового воздействия.
Расчет отдельно стоящих фундаментов металлических башен градирен следует производить как внецентренно нагруженных на основное сочетание нагрузок.
Расчет кольцевого фундамента железобетонной башни выполняется в последовательности:
производится сбор нагрузок от собственного веса фундамента, от веса грунта на обрезе фундамента, от давления воды, от максимальной ветровой нагрузки и нормативной нагрузки от собственного веса башни;
определяется среднее напряжение на грунт;
определяется расчетное давление на основание (по СНиП 2.02.01-83);
производится проверка устойчивости фундамента, расчет на сдвиг;
определяется расчетная нагрузка на 1 м длины фундамента от максимальной расчетной вертикальной сжимающей нагрузки от ветра и собственного веса башни;
определяются крутящий и изгибающий моменты, воспринимаемые фундаментом;
определяются усилия в фундаменте без учета термовлажностных воздействий: изгибающий момент, горизонтальная составляющая нагрузки от собственного веса башни на 1 м длины, растягивающее усилие (распор);
определяются усилия в фундаменте с учетом термовлажностных воздействий и потребная площадь сечения арматуры;
проверяется ширина раскрытия трещин.
Для типовых проектов градирен грунты в основании надлежит принимать непучинистые, непросадочные, уровень грунтовых вод – ниже подошвы фундаментов. При неблагоприятных грунтовых условиях следует принимать дополнительные мероприятия по обеспечению надежности фундамента башни градирни.
6.104. Плита днища бассейна должна быть разрезана деформационными швами и в швы заложена профильная резиновая лента.
Расстояния между температурно-деформационными швами устанавливаются расчетом. Расчет допускается не производить при расчетных зимних температурах наружного воздуха выше минус 40 °С, если принятые расстояния между швами не превышают 40 м.
Статический расчет днища бассейна следует выполнять как плиты на упругом основании на нагрузку от собственного веса оросителя, водораспределителя и водоуловителя, передаваемую колоннами сборного железобетонного несущего каркаса. При этом следует проверить несущую способность и жесткость плиты при заданном ее армировании. Расчет необходимо выполнять по формулам для бесконечной плиты. Следует определить также момент в плите днища у края фундамента.
Армирование плиты должно выполняться двухрядным.
6.105. Вытяжные башни градирен следует рассчитывать на нагрузки от собственного веса, от ветра (с учетом его динамического воздействия) и от термовлажностных воздействий (железобетонные башни).
6.106. Ветровая нагрузка на вытяжную башню принимается согласно СНиП 2.01.07-85.
6.107. Эпюра аэродинамических коэффициентов по периметру каркасно-обшивной башни принимается по данным лабораторных аэродинамических исследований. Для башен градирен, имеющих 12 граней и более, допускается принимать аэродинамические коэффициенты в соответствии с «Руководством по расчету зданий и сооружений на действие ветра» (М.: Стройиздат, 1978) как для шероховатых оболочек.
Учет динамического воздействия скоростного напора на каркасно-обшивные башни производится умножением расчетной ветровой нагрузки на коэффициент b, равный 1,3 для башен высотой до 90 м и 1,4 для башен высотой 90 – 150 м.
6.108. Аэродинамические коэффициенты ветровой нагрузки для железобетонных башен градирен определяются в зависимости от степени шероховатости башен по СНиП 2.01.07-85.
Нормативное значение динамической составляющей ветровой нагрузки определяется по СНиП 2.01.07-85 в зависимости от максимального периода собственных колебаний башни.
6.109. Кроме внешнего давления ветровой нагрузки на железобетонные и каркасные башни градирен, необходимо учитывать распределенное по ее поверхности внутреннее давление с коэффициентом минус 0,5.
6.110. Устойчивость верхнего края железобетонной оболочки обеспечивается устройством ребра жесткости, ширина которого должна составлять не менее 1,0 м. Момент инерции верхнего ребра жесткости вместе с примыкающими к нему сверху и снизу участками оболочки относительно нейтральной оси этой части башни должен быть не менее 0,003 r4, где r – радиус срединной поверхности оболочки на уровне верхнего ребра жесткости.
6.111. Расчет железобетонной оболочки башни градирни выполняется по методике и программе, разработанным во ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева.
Программа позволяет определить напряженно-деформированное состояние железобетонной оболочки, верхняя часть которой является гиперболоидом вращения, а нижняя – усеченным конусом.
Толщина оболочки задается непрерывной кусочно-линейной функцией. Предусмотрены следующие непрерывные по окружности условия опирания верхнего и нижнего торцов оболочки:
свободный край;
упругое защемление в кольцо;
линейно-деформируемая опора;
защемление;
шарниры всех видов.
Основными воздействиями на оболочку являются:
собственный вес;
ветровая нагрузка;
температурное воздействие.
Материал конструкции предполагается идеально упругим, линейно деформируемым, однородным и изотропным.
В результате решения задачи определяются компоненты перемещений, усилий, моментов в оболочке и выводятся на печать в табличной форме. Оболочка схематизируется в рамках теории тонких оболочек. Принимается, что компоненты поверхностной нагрузки представлены в виде отрезков ряда Фурье.
Предполагается, что температура линейно меняется по толщине оболочки, произвольная по высоте и представлена в виде отрезка тригонометрического ряда по широте.
Оболочка вращения разбивается на кольцевые элементы равной высоты.
Число неизвестных для одного узла равно четырем.
При составлении исходных данных необходимо иметь геометрию срединной поверхности оболочки и колоннады, условия закрепления торцов башни, наличие колец жесткости, систему координат, в которой заданы граничные условия, физико-механические характеристики материала оболочки, тип нагрузки (собственный вес, ветровую, температурную и пр.) и законы ее изменения по периметру и в вертикальном направлении. При расчете оболочки градирни необходимо учитывать термовлажностные воздействия на нее.
Расчет производится для термовлажностных условий зимнего периода.
Принято, что перепад температуры и влажности по толщине оболочки имеет вид трапеции.
Изгибающие моменты от термовлажностных воздействий определяются как моменты для бесконечно длинного цилиндра.
6.112. Расчет трещиностойкости оболочки башни выполняется по СНиП 2.03.01-84 для бетона В30 и арматуры класса А-III.
6.113. Прочность сечений оболочки необходимо проверять в зависимости от соотношения между величиной относительной высоты сжатой зоны бетона zсж, определяемой из условия равновесия, и граничным значением относительной высоты сжатой зоны бетона zR, при котором предельное состояние элемента наступает одновременно с достижением растянутой арматурой величины Rc. При этом из общих уравнений равновесия прямоугольного сечения элемента получаем выражения для определения количества арматуры для внецентренно сжатого и для внецентренно растянутого элемента.
6.114. Расчет нижнего края оболочки выполняется как многопролетной неразрезной балки-стенки бесконечной высоты.
Расчет ведется в двух направлениях:
в меридиональном – край оболочки свободен от нагрузки; выполняется проверка на опоре по скалыванию;
в кольцевом – на опоре сжатие или растяжение.
6.115. Минимальный диаметр стойки опорной колоннады башни должен быть не менее 400 мм, а гибкость стойки £ 200. В поперечном сечении стойки могут быть круглые, квадратные и прямоугольные.
Расчетные нормальные усилия в стойках определяются от собственного веса оболочки и ветровой нагрузки. При этом расчетная длина стойки принимается равной 0,8 ее геометрической длины. Собственный вес стойки учитывается только при расчете сжатой стойки.
