Vodotornjevi i spremnici
description
Transcript of Vodotornjevi i spremnici
-
1Vodotornjevi i spremnici tekuina(funkcija, oblici, gradnja,
seizmiki proraun spremnika tekuina)
SPECIJALNE INENJERSKE GRAEVINE6. PREDAVANJE
VODOTORNJEVI I SPREMNICI TEKUINASADRAJ PREDAVANJA
Funkcija Spremnici tekuina Vodotornjevi
Oblici Konstruktivni oblici vodospremnika na vodotornjevima
Pravokutni vodospremnik Vodospremnik s ovjeenim dnom Intze-ov vodospremnik Barkhausen vodospremnik Klnne-ov vodospremnik
Oblici spremnika tekuina Spremnici okruglog tlocrta Spremnici pravokutnog tlocrta
Gradnja, armiranje i prednapinjanje vodospremnika Seizmiki proraun spremnika tekuina
Seizmika oteenja Pojednostavljeni proraun
Impulsno i konvektivno djelovanje Ukupna posmina sila Moment prevrtanja iznad temelja Moment prevrtanja ispod temelja Momenti prikladni za dimenzioniranje Vertikalni pomak tekuine
SPREMNICI TEKUINA FUNKCIJA
Armiranobetonski spremnici (rezervoari) se grade za vodovode, kanalizacije i za razne tehnike potrebe u tvornicama.
Slue za dranje vode i drugih tekuina, npr. vina, piritusa, naftnih proizvoda, smola, razliitih kiselina i
plinova. Pri izradi spremnika pozornost se obraa na potrebnu
nepropusnost koja se postie Proizvodnjom i ugradbom kompaktnog, gustog i nepropusnog
betona (dodavanjem aditiva betonu poboljavaju se svojstava)
Ispravno odabranom, dimenzioniranom i temeljenom konstrukcijom Kod spremnika agresivnih tekuina unutranjom oblogom od
keramikih ploica, stakla ili prirodnog kamena; Nepropusnost kroz spojnicu se osigurava
umetanjem bakrenog lima i mase za zalijevanje, ili jo bolje pomou rebraste gumene trake i kita za popunjene
reke. Reke se zalijevaju veznim sredstvom otpornim prema tekuini koja
je u spremniku.
VODOTORNJEVIFUNKCIJA
Vodotoranj je konstrukcija za skladitenje vode velike varijacije oblika nosive konstrukcije i spremnika betonski i elini
VODOTORNJEVIFUNKCIJA
Naelo funkcioniranja vodotornja: Pumpom (1.) se voda dovodi do vodotornja (2.) Iz vodotornja (2.) se djelovanjem gravitacije voda dovodi do konanog potroaa (3.)
Kod vodovodnih sustava sa vodotornjevima, pumpne stanice slue samo za punjenje vodotornjeva vodom
Vodotornjevi se konstantno pune kako bi se odrao tlak u cjevovodu
Nijedan potroa ne smije biti na veoj nadmorskoj visini od vodotornja da bi sustav funkcionirao
VODOTORNJEVIKONSTRUKTIVNI OBLICI: Pravokutni vodospremnik
Prvi vodospremnici izvedeni (1830) imali su pravokutni tlocrt s ravnim dnom Dio sila je preuzet vlanim zategama koje su prolazile kroz vodospremnik i time bile vrlo
podlone koroziji Zatege su oteavale ienje spremnika Kasnije se poinju izvoditi spremnici krunog tlocrtnog oblika
-
2VODOTORNJEVIKONSTRUKTIVNI OBLICI: Vodospremnik s ovjeenim dnom
1860. pojavljuje se poboljani oblik konstrukcije vodospremnika u Francuskoj Dno spremnika je ljuska koja se spaja na krune zidove spremnika gdje se formira tlani
prsten Deformacije tlanog prstena su uzrokovala oteenja spojne konstrukcije
VODOTORNJEVIKONSTRUKTIVNI OBLICI: Intze-ov vodospremnik
Otto Intze rijeio je 1883. problem deformacija tlanog prstena pomou konstrukcije na Intze-ovom naelu.
Formira se tlani prsten na dnu vodospremnika Dno vodospremnika sastoji se od unutranjeg sfernog dna i vanjskog dijela dna u obliku
krnjeg stoca Pritom su sve horizontalne sile uravnoteene i ne uzrokuju tetna naprezanja
VODOTORNJEVIKONSTRUKTIVNI OBLICI: Barkhausen vodospremnik
Vodospremnik sa kuglastim dnom je 1898. godine izumio Georg Barkhausen Dno spremnika je polukugla Zbog tangencijalnog prijelaza izmeu zidova i dna nije potrebno izvoditi potporni prsten
VODOTORNJEVIKONSTRUKTIVNI OBLICI: Klnne-ov vodospremnik
1898. godine je August Klnne patentirao kuglasti spremnik sa potpornjima Stupovi su tangencijalno spojeni na zidove kugle (kao kod Barkhausen vodospremnika)
OBLICI SPREMNIKA TEKUINASPREMNICI OKRUGLOG TLOCRTA Okrugli spremnici mogu imati jednu ili vie komora. Zidovi manjih spremnika se esto izvode jednake debljine
po cijeloj visini, a kod veih se debljina stijenke smanjuje prema gore.
Posebnu pozornost valja obratiti na spoj stijenke s dnom i stropom - izvesti vute na tim mjestima propisno ih armirati.
Temeljna ploa sa stijenkama spremnika moe initi jednu cjelinu, ili se mogu izvodit i zasebni temelji ispod stijena i stupova i s podom izmeu temelja.
U spremnicima velikog promjera za noenje stropa se postavljaju stupovi, najee po kvadratnoj i pravokutnojmrei, s razmakom od 3,5 do 4,5 m.
Stropovi okruglih spremnika se obino rade kao ravne irebraste konstrukcije, a vrlo su este i kupole.
Spremnici se proraunavaju na tlak vode iznutra i na tlakzemlje izvana.
Pri proraunu se uzima u obzir kruti spoj stijene s temeljem, odnosno s donjom i eventualno gornjom ploom.
Vie okruglih spremnika sa zajednikom zasunskom komorom
Spremnici s jednom komorom
Spremnik s dvije komore odvojene krunim zidom
OBLICI SPREMNIKA TEKUINASPREMNICI PRAVOKUTNOG TLOCRTA Ovi spremnici imaju jednu ili vie komora, tako da im
volumen moe biti izvanredno velik. U velikim spremnicima s velikim brojem komora moe
biti vie zasunskih komora. Visina tih graevina je rijetko kad vea od 6 m. Kutovi spremnika se ojaavaju vutama s dopunskom
armaturom za osiguranje vute. Stropovi se najee izvode kao ravne ili rebraste
ploe. Donja ploa moe biti monolitna i kruto spojena sa
stijenkama spremnika, ili se izvode temelji ispod zidova i stupova s ploom izmeu njih.
Spremnici s jednom komorom
Spremnici s dvije komore
-
3OBLICI SPREMNIKA TEKUINASPREMNICI PRAVOKUTNOG TLOCRTA Kod velikih spremnika je prisutna opasnost pojave
naprezanja zbog skupljanja i mogunosti nejednolikog slijeganja tla.
Naprezanja izazvana skupljanjem se znatnosmanjuju ako se spremnik betonira u dijelovima. Ostavljanjem reki i njihovim zatvaranjem nakon 28 dana vei dio skupljanja pojedinanih dijelova bit e zavren prije zatvaranja, pa nee utjecati na pojavu veih naprezanja.
Stijenke pravokutnog spremnika su naprezane momentima savijanja, pa su zbog toga redovito deblje nego kod okruglih spremnika.
Spojevi ploa moraju biti osigurani za djelovanje pozitivnog i negativnog momenta savijanja.
Spremnici s jednom komorom
Spremnici s dvije komore
GRAENJE VODOSPREMNIKAPrimjeri
Prednapeta temeljna ploa
Podupirai za izvedbu krovne ploe
Izvedba prednapete krovne konstrukcije
Gotov vodospremnik prije ukapanja
Poloaj natega Sidrenje vodoravnih natega u zidovima Prednapinjanje vodospremnika
GRAENJE VODOSPREMNIKAPrimjeri
Oplata zidova vodospremnika Izvedba prednapete krovne konstrukcije
ARMIRANJE VODOSPREMNIKAPrimjeri: okrugli spremnik Prstenasta armatura
se proraunava za proraunsku prstenastu silu n postavlja se u jednom, ali ee u dva sloja
Vertikalna armatura se proraunava za uzdunu silu nx i moment
savijanja mx kao za ekscentrino naprezan element.
Na spoju stijenke i dna spremnika vertikalna armatura se postavlja u dva sloja, a izvan djelovanja poremeajnih momenata u jednom ili dva sloja, ovisno o koliini prstenaste armature.
Vertikalna i horizontalna armatura se meusobno povezuju paljenom icom u krutu mreu.
Armatura vora okruglog spremnika
ARMIRANJE VODOSPREMNIKAPrimjeri: pravokutni spremnik Armiranje spremnika
se provodi prema prethodno proraunatim reznimsilama i
provedenom dimenzioniranju po naelima kojivrijede za ploe.
Spojevi ploa moraju biti osigurani za djelovanje pozitivnog i
negativnog momenta savijanja.
Kutovi spremnika se ojaavaju vutama s dopunskom armaturom za
osiguranje vute.
Armatura pravokutnog spremnika
ARMIRANJE VODOSPREMNIKAPrimjeri: spremnik vodotornja Spremnik vodotornja se armira po naelima
armiranja elemenata od kojih je sastavljen(stijene, ploe, ljuske).
Posebnu pozornost valja obratiti spojevimaelemenata koji su najslabija mjesta u svimspremnicima.
Armatura dna spremnika u obliku rotacijske ljuske
-
4 Prednapinjanjem se izbjegava vlak u betonu izbjegava raspucavanje betona postie nepropusnost Unutarnji pritisak tekuine p preuzima se prednapinjanjem natega na silu:
Z = p r Silu prednapinjanja Z je potrebno poveati zbog puzanja i skupljanja betona ime se osigurava
vodonepropusnost i spreava raspucavanje betona: Z = p r + 0 d
0 rezerva tlanih naprezanja; = 0,50 do 1 MPa
PREDNAPINJANJE VODOSPREMNIKA
naprezanja od prednapinjanja su u ravnotei s unutarnjim pritiskom tekuine
stijenka praznog rezervoara pod djelovanjem sile prednapinjanja Z
Izvedba:1. Betonska jezgra se lijeva i njeguje.2. Povrina se priprema pjeskarenjem ili pod pritiskom vode.3. Primjenjuje se kruno prednapinjanje pomou ureaja za obavijanje.4. Mlaznim betonom se radi obloni sloj.
Dominantan prijenos sila ostvaruje se prstenastim vlanim silama
PREDNAPINJANJE VODOSPREMNIKA
SEIZMIKI PRORAUN SPREMNIKA TEKUINASEIZMIKA OTEENJA
Oteenja spremnika tekuine nakon potresa u Turskoj (1999)
SEIZMIKI PRORAUN SPREMNIKA TEKUINASEIZMIKA OTEENJA Oteenja spremnika uslijed djelovanja potresa:
Pojava slonove noge na dnu spremnika uslijed izboavanja limova izazvano velikim vertikalnim tlanim naprezanjima u stijenkama
zbog momenata savijanja koji se raunski odreuju na zamjenskom tapnom modelu Oteenje krova i vrhova zidnih stijenki
uslijed valovitog gibanja fluida u elinom spremniku
SEIZMIKI PRORAUN SPREMNIKA TEKUINAPOJEDNOSTAVLJENI PRORAUN : Impulsno i konvektivno djelovanje Primjenjuje se na cilindrine spremnike oslonjene na tlo (Malhotra, Wenk, Wieland: SEI 3/2000) Postupak uzima u obzir djelovanje impulsa na tekuinu i konvektivno djelovanje tekuine u
fleksibilnim elinim ili betonskim spremnicima fiksiranim za krute temelje Djelovanje impulsa na tekuinu smatra se da je dio mase tekuine kruto vezan sa spremnikom
- djeluje kvazistatiko optereenje Konvektivno djelovanje (eng. sloshing) poveanje sile na konstrukciju uslijed valovitog
gibanja tekuine u spremniku
SEIZMIKI PRORAUN SPREMNIKA TEKUINAPOJEDNOSTAVLJENI PRORAUN : Impulsno i konvektivno djelovanje Ispitivanja spremnika sa krutim temeljima pokazala su da se
dio tekuine u spremniku giba valovito s dugim periodom vibracija (konvektivni dio), Dio tekuine koji se giba valovito odreuje visinu valova u spremniku i potrebnu slobodnu
visinu zidova spremnika iznad maksimalno dozvoljene razine tekuine u spremniku a preostali dio tekuine se giba kruto (zajedno) sa zidovima spremnika (impulsni dio)
Kruti dio tekuine znai da se impulsna tekuina giba sa jednakim ubrzanjem kao tlo Ima dominantan utjecaj na base shear silu i moment prevrtanja spremnika
Ovaj postupak prorauna se primjenjuje na elastinu analizu potpuno usidrenog spremnika u temelje
Potres djeluje na sustavu s jednim stupnjem slobode
Za praktian proraun potrebno je promatrati samo nekoliko prvih vlastitih oblika vibracija
mc konvektivni dio mase mi impulsni dio mase
-
5SEIZMIKI PRORAUN SPREMNIKA TEKUINAPOJEDNOSTAVLJENI PRORAUN : Impulsno i konvektivno djelovanje Za veinu spremnika:
0,30 < H/R < 3 H visina vode u spremniku, R radijus spremnika
Prvi impulsni vlastiti oblik (kruto gibanje) i prvi konveksni vlastiti oblik (valovito gibanje) zajedno obuhvaaju 86 98 % ukupne mase tekuine u spremniku
Preostali dio tekuine vibrira primarno u viim impulsnim vlastitim oblicima u visokim spremnicima (H/R > 1) i u viim konvektivnim vlastitim oblicima u irokim spremnicima (H/R 1).
SEIZMIKI PRORAUN SPREMNIKA TEKUINAPOJEDNOSTAVLJENI PRORAUN : Impulsno i konvektivno djelovanje Pojednostavljeni proraun se temelji na modificiranoj teoriji Velestos-a Modifikacije u teoriji omoguuju:
a) Modeliranje spremnika samo s prvim impulsnim i prvim konvektivnim vlastitim oblikom vibriranjab) Kombinaciju
viih vlastitih impulsnih modalnih masa s prvim impulsnim vlastitim oblikom vibriranja i viih vlastitih konvektivnih masa s prvim konvektivnim oblikom vibriranja
c) Odreivanje impulsne i konvektivne visine ime se u obzir uzimaju vii vlastiti oblici za proraun prevrtanja spremnika
d) Poopenje izraza za impulsni period vibracija kako bi se izraz mogao primijeniti za spremnike od elika i betona razliitih debljina stijenki
Impulsni i konvektivni odgovor spremnika kombiniraju se sumiranjem
SEIZMIKI PRORAUN SPREMNIKA TEKUINAPOJEDNOSTAVLJENI PRORAUN : Impulsno i konvektivno djelovanje
Impulsni prirodni period vibracija:
Konvektivni period vibracija:
h ekvivalentna jednolika debljina stjenke (srednja debljina) E modul elastinosti materijala gustoa tekuine u spremniku H visina vode u spremniku Ci, Cc koeficijenti iz tablice
SEIZMIKI PRORAUN SPREMNIKA TEKUINAPOJEDNOSTAVLJENI PRORAUN : Impulsno i konvektivno djelovanje
Impulsni Ci i konvektivni koeficijenti Cc
Impulsna mi i konvektivna mk masa u odnosu na ukupnu
masu tekuine ml
SEIZMIKI PRORAUN SPREMNIKA TEKUINAPOJEDNOSTAVLJENI PRORAUN : Ukupna posmina sila Ukupan base shear :
mi impulsni dio mase mw masa zidova spremnika mr masa krova spremnika mc konvektivni dio mase
Se(Timp) impulsno spektralno ubrzanje dobiveno iz elastinog spektra odgovora sa 2 %
priguenja za eline spremnike i spremnike od prednapetog betona,
a za AB spremnike iz elastinog spektra odgovora konstrukcije sa 5 % priguenja
Se(Tcon) konvektivno spektralno ubrzanje dobiveno iz elastinog spektra odgovora sa 0,5
% priguenja
SEIZMIKI PRORAUN SPREMNIKA TEKUINAPOJEDNOSTAVLJENI PRORAUN : Moment prevrtanja iznad temeljne ploe Moment prevrtanja iznad temeljne ploe M uzrokuje prema teoriji greda tlana vertikalna naprezanja u dnu zida:
hi visina teita impulsnog dijela tekuine hw teite zida spremnika hr visina krova spremnika hc visina teita konvektivnog dijela tekuine
mi impulsni dio mase mw masa zidova spremnika mr masa krova spremnika mc konvektivni dio mase
Se(Timp) impulsno spektralno ubrzanje Se(Tcon) konvektivno spektralno ubrzanje
-
6SEIZMIKI PRORAUN SPREMNIKA TEKUINAPOJEDNOSTAVLJENI PRORAUN : Moment prevrtanja ispod temeljne ploe Moment prevrtanja neposredno ispod temeljne ploe M ovisi o hidrodinamikom pritisku na zidove spremnika kao i o pritisku na temeljnu plou:
h'i visina teita impulsnog dijela tekuine (iz tablice (slajd 23) ili sa slike) hw teite zida spremnika hr visina krova spremnika h'c visina teita konvektivnog dijela tekuine (iz tablice (slajd 23) ili sa slike)
mi impulsni dio mase mw masa zidova spremnika mr masa krova spremnika mc konvektivni dio mase
Se(Timp) impulsno spektralno ubrzanje Se(Tcon) konvektivno spektralno ubrzanje
Impulsna i konvektivna visina tekuine u odnosu na ukupnu visinu tekuine u ovisnosti od H/R
SEIZMIKI PRORAUN SPREMNIKA TEKUINAPOJEDNOSTAVLJENI PRORAUN : Momenti prikladni za dimenzioniranje Spremnici na prstenastim temeljima:
Moment M slui za dimenzioniranje zidova, sidrenja u temelje i temelja
Spremnici na temeljnoj ploi: Moment M slui za dimenzioniranje
temelja Moment M slui za dimenzioniranje
zidova i sidrenja
SEIZMIKI PRORAUN SPREMNIKA TEKUINAPOJEDNOSTAVLJENI PRORAUN : Vertikalni pomak tekuine Vertikalni pomak tekuine (visina vala):
elini tornjevi, jarboli, dimnjaci -projektiranje
SPECIJALNE INENJERSKE GRAEVINESLJEDEE PREDAVANJE