Загальні відомості проектування резервуарів

В комплекс споруд водопостачання входять регулюючі та запасні ємнісні інженерні споруди - резервуари різних типів для зберігання і акумулювання води. Резервуари залежно від розташування можуть бать напірними (активними) і безнапірними (пасивними), тобто такими, з яких вода може надходити в систему лише шляхом перекачування її насосами.

Залізобетонні резервуари в порівнянні з металевими більш довговічні, вогнестійкі і мають менші експлуатаційні витрати.

Резервуари поділяються за призначенням, вертикальній прив'язці, конструктивним особливостям і формою.

За вертикальній прив'язці резервуари можуть бути підземними, напівзаглибленими, наземними і надземними (водонапірні башти). Залежно від призначення резервуари проектують закритими (з покриттям) або відкритими (без покриття).

Рисунок 2.1 – Типи резервуарів за вертикальній прив’язці:

а - напівзаглиблені відкриті (відстійники, змішувачі, мулоущільнювачі, пісковловлювачі, нафтоуловлювачі); б – наівзаглиблені закриті (резервуари для води, прийомні камери теплої та охолодженої води, горизонтальні відстійники); в – наземні відкриті (фільтри, біофільтри, усереднювачі, контактні освітлювачі)

Резервуари також класифікують за формою в плані, позначці днища, конструктивним особливостям армування, способу зведення. Найбільш раціональні форми ємнісних споруд з кількома варіантами конструктивних рішень покриттів, стін і днища наведені на рис. 2.2 і 2.3. Форма резервуарів в плані приймається прямокутної, круглої або овальної (рис. 2.2, а). Залізобетонні резервуари більш складної форми (сферичної, лінзоподібної) трудомісткі і широкого поширення не отримали.

Стіни резервуарів можуть виконуватися вертикальними, похилими або у вигляді оболонок (рис. 2.2, б).

Рисунок 2.2 – Конструктивні форми резервуарів:

а – форми резервуарів в плані; б – варіанти стін

Залежно від призначення резервуари проектують з покриттям або без нього. Покриття можуть виконуватися із застосуванням просторових, плоских і комбінованих конструкцій (рис. 2.3, а). Просторові монолітні залізобетонні покриття найбільш економічні по витраті матеріалів, але трудомісткі у виготовленні.

Днища проектуються в більшості випадків плоскими. Якщо потрібно знизити тиск на стіни резервуарів, днища виконують сферичної, конічної або призматичної форми (рис. 2.3, б).

Рисунок 2.3 – Конструктивні форми резервуарів:

а – варіанти покриття; б – варіанти днища

Одним з важливих елементів в проектуванні ємнісних споруд є розробка конструкцій вузлових з'єднань несучих елементів. Прийняті конструктивні рішення вузлів сполучення стін з покриттям і днищем повинні враховувати призначення споруд та забезпечувати їх надійне функціонування в реальних умовах експлуатації.

Варіанти конструктивних рішень вузлів залізобетонних резервуарів наведені на рис.2.4, 2.5. Рішення про влаштування жорстких або піддатливих стиків стін резервуарів приймається не тільки по статичним, а й по експлуатаційно-технологічних міркувань.

Рисунок 2.4 – Вузли сполучення стін з просторовими конструкціями покриття залізобетонних резервуарів:

а – конструктивні рішення; б – розрахункові схеми

Стики стін з покриттям і днищем частіше проектують шарнірно-рухомими з використанням еластичних прокладок (гумових, неопренових і ін.). Забезпечуючи свободу радіальних деформацій стін резервуара, така конструкція стиків дозволяє здійснювати щільне обтиснення стін по звий висоті, включаючи зони, прилеглі до опорних елементів.

Рисунок 1.5 – Вузли сполучення залізобетонних резервуарів стін з днищем:

а – конструктивні рішення; б – розрахункові схеми

За способом зведення розрізняють збірні, монолітні і збірно-монолітні резервуари. В останньому випадку стіни і покриття виконують збірними, а днище монолітним. Армування резервуарів виконують без попередньої напруги арматури, або з натягом арматури переважно на затверділий бетон (навивка арматури на стінки, натяг арматури, розташованої в каналах днища). Елементи покриття попередньо напруження, виготовлені в заводських умовах.

Форма, розміри, відмітка днища, наявність або відсутність покриття резервуарів зазвичай обумовлені технологічними вимогами. Якщо за умовами технології задається тільки місткість споруди, вибір форми і розмірів визначається техніко-економічними міркуваннями.

При порівнянні циліндричних і прямокутних резервуарів слід враховувати характер роботи стінок споруди під навантаженням. Від внутрішнього гідростатичного тиску рідини стінки циліндричних резервуарів працюють на осьовий розтяг, а від тиску ґрунту на осьовий стиск. Згинальні моменти виникають тільки в місцях сполучення стінки з днищем і покриттям. В прямокутних резервуарах стінки працюють на згин (позацентровий розтяг). При застосуванні попереднього напруження доцільно проектувати циліндричні резервуари з натягом зовнішньої кільцевої арматури. Це значно підвищує тріщиностійкість стінок і зменшує витрату бетону і сталі за рахунок використання високоміцних матеріалів. попереднє напруження стінок прямокутних резервуарів виконати важче. Крім того, при однаковій місткості периметр стінок циліндричного резервуара менше, ніж прямокутного.

В циліндричних резервуарах розтягують зусилля в стінках збільшуються пропорційно діаметру резервуару, що призводить до істотного потовщення стінок, і збільшенню площі перерізу кільцевої арматури.

У прямокутному резервуарі, розміри в плані якого значно перевищують висоту стінок, згинаючі моменти в стінках залежать тільки від висоти. Це дозволяє застосовувати для резервуарів різної місткості уніфіковані елементи стін однаковими товщиною і армуванням. При виборі висоти резервуарів враховують технологічні вимоги. Розміри прямокутних резервуарів в плані призначають кратнимі6 м. Це дозволяє при відповідної прив'язці зовнішніх рядів колон або стін застосовувати для покриття типові ригелі та плити перекрито багатоповерхових промислових будівель.