Расчет фундамента

                                                                                        (2.5)

        м

         Установим площадь поперечного сечения резервуара водонапорной башни, для этого используем следующую формулу:

                                                                                            (2.6)

         где: А_С – площадь стенок резервуара, м²;

                 А_дна – площадь дна резервуара, м².

       Для определения площади поперечного сечения стенок резервуара воспользуемся формулой:

                                                                                          (2.7)                                                          

          м².

         Для определения площади поперечного сечения дна резервуара воспользуемся формулой:

                   (2.8)

         где: d_P – диаметр резервуара, м;

                t_p – толщина стенки резервуара, м.

         м².

          Установим объем материала резервуара водонапорной башни, для этого воспользуемся следующей формулой:

                                                                                               (2.9)

           где: V_c – объем стенок резервуара, м³;

                   V_дна – Объем дна резервуара, м³.

           Для определения объема стенок  резервуара воспользуемся следующей  формулой:

          

              где: h_p – высота резервуара ,м.

           м³.

           Для определения объема дна  резервуара используем следующую  формулу:

                                                                                           (2.10)  

           м³.

           м³

           Весовую массу резервуара водонапорной  башни найдем по следующей  формуле: 

           F_р^н = ( V_дна+ V_C )· γ_p                                                                                                                        (2.11)

           где:  γ_p – плотность материала (2,5тс/м³)

           F_р^н = ( 11.08 + 18.52 ) · 2.5  = 74 тс. 

     2.1.3 Расчет нагрузки воды в резервуаре

           При  подсчёте  объёма  воды  в  резервуаре  наполнение  резервуара  принять  равным  90%  его  ёмкости.

           Найдем полный объем резервуара, для этого воспользуемся следующей  формулой: 

                                                                                       (2.12)

              м³.

           Берем 90% от емкости резервуара

         

            Нагрузку воды в резервуаре  найдем по следующей формуле:   

                                                                             

            F_W^H = X · γ_В                                                                                                                                             (2.13)

            F_W^H = 256 · 1 = 256 тс.

           

           2.1.4 Расчет нагрузки прочих элементов конструкции

           Весовая масса прочих  элементов принимается равной  30¸40%  весовой массы ствола  и резервуара.

           Нагрузку прочих элементов найдем  по следующей формуле: 

           F_э^н = (F_C^H + F_р^н)·40/100                                                                      (2.14)

           F_э^н = (409 + 74) · 40/100 = 193 тс.

          

          2.1.5 Расчет снеговой нагрузки

          Для нахождения снеговой нагрузки воспользуемся следующей формулой:

                                                                                            (2.15)

             

где:    Р_сн^н – нормативная снеговая  нагрузка  (см.  табл.  24 методические указания),  тс/м²;

      А_к – площадь горизонтальной  проекции  крыши,  м².

          Так как климатический центр Барнаул, то:

           Р_сн^н = 0,15 тс/м².

           Для нахождения горизонтальной  проекции  крыши воспользуемся  следующей формулой:

                    А_к = 3.14 ·d_к ²  /4                                                                           (2.16)

            где:  h _к – высота  крыши,  м;

                    d_к – диаметр крыши, м.

          А_к = 95 м²

          F _сн^н = 9.5 тс.

     

2.1.6 Расчет ветровой нагрузки

Для нахождения ветровой нагрузки воспользуемся  следующей формулой

                                                                                            (2.17)

где:    Р_в^н – нормативный напор ветра,  тс/м²;

      А_в – площадь вертикальной  проекции  ветровой  зоны  водонапорной  башни,  м².

      Нормативный  напор  ветра  определяется  в  зависимости  от  скоростного  напора  ветра:

                                                                                         (2.18)

      где:    Р_в^с – скоростной  напор  ветра  (см.  табл. 25 методические указания),  тс/м²;

            К_С – коэффициент аэродинамичности.

      Коэффициент  аэродинамичности  для  ствола  резервуара  водонапорной  башни  определяется  в  зависимости  от  числа  Рейнольдса  (см.  табл.  27 методические указания):

                                                                                                 (2.18)

      где:    V – среднегодовая скорость  ветра  (см.  табл.  26 методические указания),  м/с;

            d – диаметр ствола  (резервуара),  м;

            υ – кинематическая  вязкость  воздуха  (υ = 0,145_*10^-4  м²/с)

      Коэффициент  аэродинамичности  для  крыши  определяется  линейной  интерполяцией  в  зависимости  от  угла  ската.  При  α = 0⁰  К_С = 0,  при α = 30⁰  К_С = 0,2;  где α – угол  ската крыши.

               R_e=18.2*10⁵ для ствола, R_e=22.7*10⁵для резервуара

             Определим  коэффициент  аэродинамичности  К_С:

           tgα = h_кр / d_кр ∙ 0.5

           tg0.18 = 10⁰

           Согласно таблицы  27 методические указания 

           К_{С(ствол)} = 0.6,

        К_{С(резервуар)} =0.6,       

           К_{С(крыши)} = 0.07. 

           Определим скоростной напор ветра  Р_в^с: 

           Согласно таблицы 25 методические указания  

   

       Р_в^с₁₀ = 0.045 тс/м²;  

       Р_в^с₂₀ = 0.056 тс/м²;      

       Р_в^с₄₀ = 0.07 тс/м². 

           Р_в^н₁₀ = 0.045·0.6 = 0.027 тс/м².

           Р_в^н₂₀ = 0.056·0.6 = 0.03 тс/м².

           Р_в^н₄₀ = 0.07·0.6 = 0.042 тс/м².

        Р_в^н₄₀ = 0.07∙0.6 = 0.042 тс/м².

           Р_в^н₄₀ = 0.07∙0.07 = 0.005 тс/м². 

           F_в^н ₁ = Р_в^н ₁ · А_{в 1} = 0.027·80 = 2.16 тс.

           F_в^н ₂ = Р_в^н ₂ · А_{в 2} = 0.03·80 = 2.4 тс.

           F_в^н ₃ = Р_в^н ₃ · А_{в 3} = 0.042·40 = 1.68 тс.

           F_в^н ₄ = Р_в^н ₄ · А_{в 4} = 0.042·40 = 1.68 тс.

           F_в^н ₅ = Р_в^н ₅ · А_{в 5} = 0.005∙5.5 = 0.03 тс.

 

           По данным ветровой нагрузки  построим эпюру ветровой нагрузки:

                     

                    Рисунок 2 – Эпюра ветровой нагрузки водонапорной башни.

            

           2.2 Расчётные  нагрузки

            Расчетные нагрузки определяются  в  зависимости  от коэффициентов  перегрузки (коэффициентов надёжности) к нормативным нагрузкам  (см.  табл.  23 методические указания).

             Для определения расчетной нагрузоки используем следующюю формулу:

               N^H = F_C^H + F_р^н + F_э^н + F_W^H                                                         (2.19)

    

              N^H = 409+74+256+193 = 932 тс

                    

2.3 Нормативный  изгибающий  момент  в  расчётном  сечении

      Для определения нормативно изгибающего  момента используем формулу:

                                                                                    (2.20)          

            где:   F^H – нормативная ветровая  нагрузка  по  высотным  зонам водонапорной  башни,  тс.

     h – расстояние  от  точки  приложения  ветровой  нагрузки по высотным зонам водонапорной башни до  расчётного  сечения,  м.

                 По рисунку 2 определим расстояние  от  точки приложения  ветровой  нагрузки по высотным зонам водонапорной башни до  расчётного  сечения,  м: