specijalne inz konstrukcije

Vodotornjevi 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

VODOTORNJEVIKONSTRUKTIVNI 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 dvije komore

OBLICI 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 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

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


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


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).


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


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


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

SEIZMIKI 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

specijalne inz konstrukcije

Documents

Transcript of specijalne inz konstrukcije