Циліндричні залізобетонні резервуари

Монолітний циліндричний резервуар (рис. 1.1) складається зі стінки постійної чи змінної товщини, яку жорстко з’єднано з днищем і покриттям. При невеликій місткості (до 500 м³) розтягувальні зусилля в стінках відносно невеликі, і резервуари можна робити без попереднього напруження. При більшому об’ємі стінки обтискають кільцевою арматурою.

Покриття резервуарів зазвичай також монолітне безбалкове і опирається на стіни та проміжні колони. Сітка осей квадратна або прямокутна з розмірами 4...6 м.

Днище плоске, постійної товщини із оберненими капітелями в місцях спирання колон.

 

Рис. 1.1. Циліндричний залізобетонний монолітний резервуар з балковим покриттям: а - конструкція резервуара; б - армування стінки; в - епюра згинальних моменті у стінці від тиску ґрунту і рідини; 1 - стінка; 2 - безбалкова плита перекриття; 3 - плита днища; 4 - колони; 5 - капітелі; 6 - приямок; 7 - люк; 8 - вертикальна арматура за розрахунком на момент від тиску ґрунту; 9 - те саме на момент від тиску рідини; 10 - кільцева арматура за розрахунком на розтягувальні зусилля

 

Рис. 1.2. Збірні циліндричні резервуари: а - конструкція стінки попередньо напруженого резервуара; б - збірне плоске покриття з квадратних плит, опертих на колони; в - те саме, з трапецуватих плит; г - загальний вигляд збірної стінової панелі циліндричного резервуара; д - армування панелі; е - стик панелей з петльовими випусками арматури; ж - жорстке спряження стінки з днищем; и - те саме, шарнірне; 1 - збірна стінова панель; 2 - кільцева напружувана арматура; 3 - торкрет-штукатурка; 4 - днище; 5 - колони; 6 - квадратні плити з ребрами по периметру; 7 - кільцеві балки; 8 - стінка резервуара; 9 - монолітні ділянки; 10 - ребристі плити трапецуватої форми в плані; 11 - кругла плоска плита; 12 - бічний паз панелі; 13 - додаткові стержні; 14 - зовнішня арматура; 15 - внутрішня арматура; 16 - кільцева не напружувана арматура панелі; 17 - петльові випуски арматури; 18 - вертикальні стержні, встановлені в стику; 19 - бетон у стиках панелей; 20 - вирівнювальний шар розчину; 21 - бетон на дрібному щебені; 22 - бітумна мастика; 23 - азбестоцементний розчин

У місцях з’єднання стінки з днищем та покриттям встановлюють вути, які додатково армують окремими стержнями.

Стінку армують горизонтальною кільцевою та вертикальною арматурою. Площу перерізу кільцевої арматури визначають за діючим розтягувальним зусиллям. Розтягувальне зусилля змінюється по висоті стінки. Вертикальну арматуру добирають за вертикальними моментами, що виникають у місцях спряження стінки з днищем та покриттям. Частина вертикальної арматури по висоті стінки може обриватися відповідно до епюри моментів (рис. 1.1, в). Стінки ненапружених резервуарів армують двома симетрично розташованими сітками з прямокутним вояком 100...200 мм.

У попередньо напружених резервуарах кільцеву арматуру проектують з високоміцного дроту або стержнів і розташовують зовні. У цьому випадку горизонтальну не напружувану арматури стінки приймають конструктивно.

Покриття та днище армують подібно до безбалкове перекриттів.

Стінки збірних або збірно-монолітних резервуарів роблять із залізобетонних панелей (довжина їх дорівнює висоті резервуара) і встановлюють у кільцевий паз днища. Перевіривши якість монтажу панелей, зазори заповнюють бетоном або цементним каменем, після чого стінку обтискують кільцевою арматурою, яку захищають від корозії торкрет-штукатуркою (рис. 1.2, а).

Днище резервуарів – плоске з потовщеннями в місцях встановлення башмаків старанного типу під проміжні колони.

Покриття резервуара можна робити з типових конструкцій перекриттів багатоповерхових каркасних будівель – збірних ригелів та ребристих плит при сітці колон 6 ´ 6 м. Проте при цьому значні ділянки покриття виконують із монолітного залізобетону.

Можна використовувати квадратні плити з ребрами по периметру, оперті безпосередньо на колони, встановлені з кроком 4 м (рис. 1.2, б). У цьому разі об’єм монолітного залізобетону зменшується. У випадку застосування трапецуватих плит, які укладають на кільцеві балки, і розташування колон по концентричних колах покриття роблять повністю із збірних елементів (рис. 1.2, в), але це збільшує число типорозмірів елементів і ускладнює їхню конструкцію. Балки криволінійного контуру можна заміняти прямолінійними П-подібного перерізу, ширина яких забезпечує достатню довжину опирання середніх панелей між колонами.

Товщину стінки визначають розрахунком на утворення чи розкриття тріщин і приймають у межах t = 120...200 мм, ширина збірних панелей – 1510...2075.

Форма панелей стін у горизонтальному перерізі залежить від діаметра резервуара. При невеликих діаметрах (до 9 м) резервуарів (рис. 1.2, г) застосовують панелі типу “шкаралупа” з криволінійними зовнішньою та внутрішньою поверхнями. Витрата бетону для таких панелей мінімальна, але виготовлення їх складне. Зручнішою є плоско-опукла форма панелей, які застосовують для резервуарів великих діаметрів. Внутрішня поверхня панелей плоска, а зовнішня окреслена радіусом 7,5 або 15 м.

Вертикальні бічні грані панелей попередньо напружених резервуарів мають трикутний паз (див. рис. 1.4, вузол IV); конструктивна ширина панелі менша від номінальної на ширину стику (зазору). Оскільки для резервуарів різних діаметрів використовують ті самі панелі, зазори у стиках між ними становлять 19...61 мм.

Стик панелей заповнюють бетоном (бажано на розширному або безусадковому цементі) тієї самої марки, що й бетон панелей.

Панелі виготовляють з бетону класу В15...В20 і армують двома сітками з прямокутними вічками 100...200 мм із стержневої арматури класу А-ІІІ або дроту класу Вр-І.

У місцях виникнення згинальних моментів при потребі можна встановлювати додаткові сітки з робочою вертикальною арматурою (рис. 1.2, д).

Панелі мають закладні деталі для кріплення ригелів, плит покриття тощо.

Збірні циліндричні резервуари невеликої місткості (до 500 м³ і діаметром до 12 м) можна зводити без попереднього напружування кільцевої арматури. У цьому разі збірну сітку роблять без попереднього напружування, а всю кільцеву арматуру панелей з’єднують у стиках. Цього досягають зварюванням закладних деталей, до яких приварюють робочу арматуру панелей за допомогою накладок або влаштування петельних стиків, які забезпечують рівноміцність перерізів (рис. 1.2, е).

Стик стінових панелей з днищем може бути жорстким або шарнірним. При жорсткому стику (рис. 1.2, ж) зазори між панелями та гранями паза днища заповнюють бетоном, що виключає можливість переміщення стінки у радіальному напрямі. В результаті цього в стінці на ділянці прилягання її до днища виникають значні згинальні моменти як від попереднього напружування арматури, так і від тиску рідини та ґрунту. Для зменшення згинальних моментів від обтискування стінки в резервуарах великого діаметра стик між панелями та днищем герметизують після натягування кільцевої арматури.

В разі шарнірного з’єднання стінки з днищем зазори заповнюють холодною бітумною мастикою (рис. 1.2, и), яка може деформуватися при переміщенні стінки без порушення водонепроникності шва. Шарнірне з’єднання елементів стінки з днищем складніше, і його можна рекомендувати для резервуарів діаметром понад 30 м.

Як кільцеву попередньо напружувану арматуру застосовують високоміцний холоднотягнутий дріт класу В-ІІ (Вр-ІІ) та стержневу арматуру класу A-IV, A-V.

Високоміцний дріт натягують, навиваючи його на зовнішню поверхню панелей резервуара (рис. 1.2, а) за допомогою спеціальної арматурно-навивальної машини типу АНМ. Відстань між витками може змінюватися у широких межах від 5...10 до 100...150 мм.

Стержневу арматуру можна застосовувати у вигляді кілець і натягувати електротермічним способом. При механічному способі натягування окремі стержні, з яких складається кільце, мають з обох кінців оцупки з різзю. Стикувати і натягувати можна за допомогою муфт. При використанні гідравлічних домкратів стержні стикують на спеціальних стояках-пілястрах з прокатного металу, на які натягують стержні. Відстань між стержнями кільцевої арматури, як правило, приймають 15...25 см.

Від корозії напружувану арматуру захищають кількома шарами торкрет-штукатурки загальною товщиною, яка б забезпечила захисний шар не менш як 25 мм. Торкретують після наповнення резервуара, що виключає можливість появи тріщин під час подальших наповнень. Стики та внутрішній шар торкретштукатурки виконують до натягування арматури, щоб вони були обтиснутими.