Проектирование и строительство нормативно-методические документы arrow Монтажные и спец строительные работы arrow ВСН 286-72 Указания по расчету железобетонных дымовых труб  
20.04.2018
    
ВСН 286-72 Указания по расчету железобетонных дымовых труб

Министерство
монтажных и специальных строительных работ СССР

(Минмонтажспецстрой СССР)

УКАЗАНИЯ
ПО РАСЧЕТУ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ДЫМОВЫХ ТРУБ

ВСН 286-72

ММСС СССР

Москва 1972

В настоящих Указаниях приведен расчет железобетонных дымовых труб на совместное действие нагрузок от собственного веса и ветра и воздействия температуры (нагрев ствола отходящими газами и солнечной радиации), а также приведены новые данные по определению крена и осадок фундаментов дымовых труб в зависимости от их высоты.

Указания разработаны институтами НИИЖБ, ЦНИИСК им. Кучеренко, НИИОСП Госстроя СССР и ВНИПИ Теплопроект Минмонтажcпецстроя СССР.

Участие в разработке приняли: от НИИЖБ - докт. техн. наук А.Ф. Милованов, канд. техн. наук Б.А. Альтшулер; от ЦНИИСК им. Кучеренко - доктора техн. наук Б.Г. Коренев, А.Р. Ржаницын, А.В. Геммерлинг, кандидаты техн. наук М.П. Барштейн, В.Г. Власов, инж. П.К. Шкляревский; НИИОСП - докт. техн. наук К.Е. Егоров; от ВНИПИ Теплопроект канд. техн. наук И.А. Шишков, инженеры В.Г. Лебедев, В.В. Сидоров, В.С. Першко.

Редакторы                      Инж. Д.А. Аппак

Инж. И.М. Рейнов

Минмонтажспецстрой СССР

Ведомственные строительные нормы

ВСН 286-72

Указания по расчету железобетонных дымовых труб

ММСС СССР

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие указания распространяются на расчет монолитных железобетонных дымовых труб высотой более 150 м с ненапрягаемой арматурой.

Примечания: 1. Железобетонные дымовые трубы высотой до 150 м должны рассчитываться по «Инструкции по проектированию железобетонных дымовых труб». М., Госстройиздат, 1962, при этом ветровые нагрузки следует принимать по действующей главе СНиП «Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования».

2. Монолитные железобетонные дымовые трубы высотой более 150 м с ненапрягаемой арматурой далее в тексте «Указаний» будут именоваться сокращенно «трубы».

1.2. Расчет труб, возводимых в сейсмических районах, должен вестись с учетом требований главы СНиП II-2.12-69 «Строительство в сейсмических районах. Нормы проектирования».

1.3. Расчет железобетонных плит для фундаментов дымовых труб должен выполняться согласно «Инструкции по расчету статически неопределимых железобетонных конструкций с учетом перераспределения усилий» 2-е издание (М., Госстройиздат, 1961).

1.4. При расчетах труб кроме настоящих Указаний надлежит соблюдать требования глав СНиП II-В.1-62* «Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования» и II-В.7-67 «Бетонные и железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур. Нормы проектирования».

Внесены
ВНИПИ Теплопроект, НИИЖБ, ЦНИИСК, НИИОСП

Утверждены
Минмонтажспецстроем СССР

27 января 1972 г.

Срок введения
1 марта 1972 г.

2. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБЫ

Общие указания

2.1. Расчет трубы следует производить по двум группам предельных состояний: по потере несущей способности и по непригодности к нормальной эксплуатации.

При расчете по первой группе предельных состояний необходимо учитывать одновременное действие нагрузки от собственного веса, расчетной ветровой нагрузки, а также влияние температуры отводимых газов; при расчете по второй группе предельных состояний - одновременное действие собственного веса, нормативной нагрузки от ветра, а также влияние температуры отводимых газов и солнечной радиации.

Примечание. Собственный вес трубы принимается без коэффициентов перегрузки.

Предельному состоянию по потере несущей способности вертикальных и горизонтальных сечений трубы отвечает образование пластического шарнира, в том числе:

- в горизонтальных сечениях трубы с наветренной стороны пластическому шарниру соответствует состояние, когда зона текучести растянутой арматуры, равномерно расположенной по периметру кольца, доходит до центра тяжести арматуры растянутой зоны (рис. 1); с подветренной стороны этому соответствует полное использование прочности сжатой зоны бетона;

- в вертикальных сечениях предельному состоянию соответствует текучесть растянутой арматуры.

Вторая группа предельных состояний вертикальных и горизонтальных сечений трубы характеризуется достижением трещинами предельной величины раскрытия, равной: для верхней трети высоты трубы - 0,1 мм; для остальной части трубы - 0,2 мм.

2.2. Определение напряжений от температурных воздействий следует производить при наибольшем значении температуры отводимых газов, расчетной температуре наружного воздуха (средней температуре наиболее холодной пятидневки) и наибольшем значении коэффициента теплоотдачи наружной поверхности трубы (aн).

2.3. Для армирования труб принимается, как основная, стержневая арматура периодического профиля классов А-II и А-III. Расчетные характеристики арматуры приводятся в табл. 5 приложения 1.

Рис. 1. Расчетная схема горизонтального сечения трубы и эпюра напряжений

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

yа    - расстояние от центра трубы до центра тяжести растянутой зоны.

yб    - расстояние от центра трубы до центра тяжести сжатой зоны

rв     - внутренний радиус сечения.

rа     - радиус арматуры.

rн    - наружный радиус сечения.

r      - расчетный радиус, равный

b     - половина угла сжатой зоны.

sан  - напряжение в растянутой арматуре.

sбн  - сжимающие напряжения в бетоне.

h     - толщина стенки трубы.

h0    - полезная высота сечения стенки трубы.

2.4. Бетон для труб принимается проектной марки по прочности на сжатие не ниже 300 на портландцементе. Марки бетона по морозостойкости и водонепроницаемости следует принимать в соответствии с требованиями нормативных документов. Расчетное сопротивление бетона сжатию принимается равным 0,9Rпр. с учетом условий работы бетона в трубах.

Определение расчетной ветровой нагрузки

2.5. Трубы рассчитываются на ветровую нагрузку с учетом 3-х форм свободных колебаний.

2.6. Расчетная ветровая нагрузка Рik (т), действующая на участок трубы k (рис. 2), при колебаниях его по i-ой форме (i =1, 2, 3) (труба условно разбивается по высоте на r участков с текущим номером j = 1,2... k…r, при этом масса j-го участка и действующая на него ветровая нагрузка принимаются сосредоточенными в середине участка с абсциссой xj) определяется по формуле:

                                                               (1)

где        - расчетная ветровая нагрузка (т) на k-й участок трубы, соответствующая статическому действию скоростного напора ветра;

             qk = q0kkch - расчетное давление ветра (в т/м2) для середины k-го участка;

             q0 - нормативный скоростной напор ветра в т/м2 для высоты над поверхностью земли до 10 м, принимаемый по табл. 9 п.6.1 главы СНиП II-А.11-62 «Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования»;

             kk - поправочный коэффициент на возрастание скоростного напора для середины данного участка, принимаемый по табл. 10 главы СНиП II-А.11-62;

             c = 0,7 - аэродинамический коэффициент для звена k;

             h - коэффициент перегрузки: для труб высотой от 150 до 300 м - 1,4;   выше 300 м - 1,5;

             Sk - площадь проекции k-го звена (м2) на плоскость, перпендикулярную ветровому потоку;

              - расчетная инерционная сила (т), действующая в середине k-го звена при колебаниях трубы по i-ой форме;

         Mk - масса k-го звена ;

         hik - приведенное ускорение (м/сек2) середины k-го звена при колебаниях         трубы по i-ой форме

                                                 (2)

В формуле (2) ai(xk) и ai(xj) - относительные ординаты i-ой формы свободных колебаний трубы в рассматриваемой точке c абсциссой xk и во всех точках с абсциссами xj (j =1,2...k...r), где сосредоточены массы Mj;

mj - коэффициент пульсации скоростного напора для середины j-го участка, определяемый по табл. 12 главы СНиП II-А.11-62;

xi - коэффициент динамичности, зависящий от периода i-ой формы свободных колебаний и от логарифмического декремента колебаний трубы, определяемый по графикам на рис. 3.

Рис. 2. Схема конструкции дымовой трубы с железобетонной оболочкой и четырьмя внутренними металлическими стволами-газоходами:

1 - железобетонная оболочка трубы; 2 - светофорная площадка; 3 - сплошная металлическая площадка; 4 - металлический ствол-газоход (cамонесущий); dcp=12 мм; 5 - фундамент под трубу

Примечание. Металлический ствол 4 свободно опирается в точке а на металлическую площадку 3

Расчет горизонтальных сечений трубы

2.7. Усилия в горизонтальных сечениях трубы определяются методом последовательных приближений.

Окончательными являются усилия или прогибы n-го приближения, которые отличаются от n-1 приближения не более, чем на 5 %.

При расчете горизонтальных сечений трубы по первой и второй группам предельных состояний изгибающий момент определяют от соответствующих нагрузок и воздействий, указанных в п. 2.1. В необходимых случаях принимают наибольший изгибающий момент с учетом проверки трубы на резонанс.

2.8. При расчете трубы по первой группе предельных состояний прогибы и усилия определяют в следующем порядке:

1. Для всех сечений трубы задаются толщиной стенки и сечением вертикальной арматуры на 1 пог. м длины окружности трубы.

Рис. 3 Коэффициенты динамичности

а - для гибких стальных конструкций (логарифмический декремент колебаний d » 0,10)

б - для металлических и деревянных сооружений (d » 0,15)

в - для железобетонных и каменных сооружений (d » 0,30)

2. Определяют нормальные силы (от собственного веса ствола, футеровки, площадок и т.п.) и изгибающие моменты от статических расчетных ветровых нагрузок и динамических воздействий порывов ветра.

В первом приближении изгибающие моменты определяют без учета нормальных сил по формуле:

,                                                   (3)

где        M - изгибающий момент в k-ом сечении трубы от расчетных статических ветровых нагрузок Pj;

              - изгибающий момент от динамического воздействия порывов ветра:

,                                                    (4)

В формуле (4) - динамический изгибающий момент в k-ом сечении трубы при колебаниях его по i-ой форме;

 - расчетная инерционная сила, определяемая согласно пункту 2.6 настоящих Указаний.

3. Определяют напряжение в арматуре (sан) и бетоне (sбн) соответственно согласно п.п. 2.13 и 2.14.

4. Определяют кривизну оси трубы по формуле:

                                                      (5)

при b < 90° кривизну оси трубы допускается определять по формуле

                                                       (6)

5. Принимая эпюру кривизны первого приближения за фиктивную нагрузку, определяют прогибы трубы - .

6. Вычисляют дополнительный момент ( ) от нормальных сил, при этом, кроме перемещения  учитывают перемещения от крена фундамента - yкр.k.

7. Во втором приближении определяют перемещения трубы по суммарному изгибающему моменту ( ) вычисляют новый дополнительный изгибающей момент ( ) и суммируют его с моментом

;

2.9. Для определения напряжений в сечениях трубы предварительно определяют центральный угол 2b, ограничивающий сжатую зону (см. рис. 1).

Величину b определяют в зависимости от a1 и С0 по графикам, приведенным в приложении 4 на рис. 11.

.                                                          (7)

В формуле (7) bб - определяется по табл. 3 главы СНиП II-В.7-67 или по опытным данным в зависимости от средней температуры сечения стенки

                                                                (8)

где b - ширина полосы, равная 100 см

                                                            (9)

Для неослабленного сечения

                                                             (10)

где rн, rв - соответственно наружный и внутренний радиусы стенки трубы.

2.10. При расчете по второй группе предельных состояний прогиб трубы определяют от суммарного действия нормативной ветровой нагрузки, крена фундамента, солнечной радиации и нормальных сил.

Прогиб f верха трубы от действия солнечной радиации принимают равным 0,005H, где H - высота трубы. Для упругой линии трубы при учете солнечной радиации принимается парабола вида:

;                                                                 (11)

2.11. Суммарный изгибающий момент от нормативных нагрузок определяют путем деления расчетного момента на коэффициент перегрузки:

                                                        (12)

2.12. В случае, когда равнодействующая нормальных сил при действии ветровой нагрузки и при одновременном воздействии на сечение температуры не выходит из ядра сечения, прогиб трубы рекомендуется определять как для консольной балки с переменной жесткостью по формуле:

B = bбEбI;                                                                (13)

В формуле (13):

bб - определяют в зависимости от средней температуры стенки трубы в рассматриваемом сечении:

                                                  (14)

где    xc- средняя относительная высота сжатой зоны сечения стенки, определяется по формуле (31).

2.13. Напряжение в растянутой арматуре трубы определяют по формуле:

                                                    (15)

где        

.                                                            (16)

Напряжение в арматуре sан должно удовлетворять условию:

                                                            (17)

В формуле (17)

 - принимается по табл. 8 главы СНиП II-В.7-67 в зависимости от температуры арматуры;

Ra - по табл. 5 приложения 1 данных «Указаний».

2.14. Напряжение в бетоне сжатой зоны от действия собственного веса и ветровой нагрузки определяют по формуле:

                                                 (18)

При наличии в расчетном сечении трубы ослабления проемом (см. рис. 4) напряжения в трубе следует определять по графику рис. 12 приложения 4.

Рис. 4. Расчетная схема сечения ствола с проемом в сжатой зоне:

q - половина угла проема в трубе; x - высота сжатой зоны

2.15. При совместном действии внешних нагрузок и температуры суммарное напряжение в бетоне с подветренной стороны сечения определяют по формуле:

sб = sбн + sбt                                                                                                      (19)

где        sбн - напряжение в бетоне от расчетных нагрузок;

         sбt - напряжение в бетоне, вызванное воздействием температурного перепада, определяемое по формуле:

                                                   (20)

В формуле (20):

 - принимаются по температуре наиболее нагретой поверхности сечения по таблицам соответственно 3 и 5 главы СНиП II-В.7-67.

 - температурная кривизна, определяемая по формуле:

,                                                     (21)

где         aбр и aбр1- коэффициенты суммарной температурной деформации бетона, принимаемые по табл. 6 главы СНиП II-В.7-67 в зависимости от температуры соответственно наиболее и наименее нагретых граней сечения (tб и tб1,);

         nt - коэффициент перегрева, принимаемый при расчете на прочность равным 1,1.

Примечание. Перепады температуры в железобетонной стенке трубы определяются расчетами температурного режима ограждающих конструкций.

Суммарное напряжение в бетоне должно удовлетворять условию:

,                                                        (22)

В формуле (22):

 - определяют по табл. 3 главы СНиП II-В.7-67 или по опытным данным в зависимости от температуры наиболее нагретой поверхности сечения.

2.16. Ширину раскрытия горизонтальных трещин определяют в зависимости от изгибающего момента, вызванного комбинацией нагрузок и воздействий, отвечающих второй группе предельных состояний (см. п. 2.1). По величине суммарного изгибающего момента по формуле (9) определяют величину С0.

Если С0 оказывается менее rя/r, то горизонтальные трещины в трубе определяют только от температурного перепада в трубе.

Если С0 равно или более rя/r, то по найденному суммарному изгибающему моменту вычисляют  и находят значения коэффициента Р по формуле:

                                                         (23)

где

.                                                     (24)

В формуле (24):

aбр - коэффициент суммарной температурной деформации бетона, определяемый по табл. 6 главы СНиП II-В.7-67 в зависимости от температуры нагретой поверхности бетона;

                                               (25)

В формуле (25):

aat - коэффициент температурного расширения арматуры, определяемый по табл. 8 главы СНиП II-В.7-67 в зависимости от температуры арматуры;

aбр - определяют по температуре бетона на уровне арматуры;

k - коэффициент, зависящий от процента армирования сечения продольной арматурой, определяемый по табл. 9 главы СНиП II-В.7-67;

 - напряжение в арматуре от нормативных нагрузок, определяемое по формуле (15).

Значение коэффициента ya в формуле (23) определяют по формуле:

                                             (26)

Значение jбр находят по табл. 3 главы СНиП II-В.7-67 или по опытным данным в зависимости от температуры бетона на уровне арматуры.

Коэффициент yа должен приниматься не более 1 и не менее значения, определяемого по формуле:

                                                (27)

где k и С вычисляют по формулам соответственно:

                                            (28)

                                             (29)

или определяются по графикам на рис. 5 и 6. Значение x определяется по формуле (31);

a - коэффициент, принимаемый при определении x.

2.17. Если P ³ 1, тогда напряжение в арматуре, принимаемое в дальнейшем для расчета раскрытия трещин, равно 1,5

Если Р < 1, напряжение в арматуре satc, принимаемое в дальнейшем расчете, определяется по формуле:

,                                         (30)

где    1/rtc - определяется по формуле (24).

Относительную высоту сжатой зоны (xc) определяют по формуле:

,                                           (31)

где     

Значение коэффициента bб определяется в зависимости от температуры наиболее нагретой поверхности бетона.

Величина  должна удовлетворять условию sa t£ gaRa

где    Ra - принимается по табл. 5 приложения 1.

Рис. 5. Значения коэффициента С = (1- xс)(1-0,5xс) в зависимости от относительной высоты сжатой зоны xс.

Рис. 6. Значения коэффициента k в зависимости от a для разных значений h/h0:

1 - 1,05; 2 - 1,10; 3 - 1,20; 4 - 1,30

Значение коэффициента ya определяют по формуле:

                                          (32)

Предельные минимальные значения коэффициента ya вычисляются по формуле (27).

2.18. Ширину раскрытия горизонтальных трещин определяют по формуле:

,                                                       (33)

где    sac - среднее напряжение в растянутой арматуре, принимаемое при расчете ширины раскрытия трещин большим из двух значений:

sac = sact                                                                                                  (34)

или

,                                                 (35)

где    yа - определяется по формуле

,                                             (36)

где    gбр - определяется по табл. 3 главы СНиП II-В.7-67 или по опытным данным в зависимости от температуры бетона на уровне арматуры.

Расстояние между трещинами lт подставляемое в формулу (33), определяют:

при sac принимаемому по формуле (35)

,                                                       (37)

при sac принимаемому по формуле (34)

,                                                     (38)

где

;                                          (39)

,                                                      (40)

В формуле (40): bб- определяют по температуре бетона на уровне арматуры;

,                                                          (41)



Документ сокращен, так как он очень большой. Для просмотра полной версии этого документа пройдите по ссылке Бесплатный заказ нужного документа

 
< Пред.   След. >
Полезное: