Министерство монтажных и специальных строительных работ СССР
(Минмонтажспецстрой СССР)
УКАЗАНИЯ ПО РАСЧЕТУ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ДЫМОВЫХ ТРУБ
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 |
|
|
|
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 (??н).
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
- половина угла сжатой зоны.
ан - напряжение в растянутой арматуре.
бн - 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 = q0kkc - 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;
?? - 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 ;
??ik - приведенное ускорение (м/сек2) середины k-го звена при колебаниях трубы по i-ой форме
(2)
В формуле (2) i(xk) и ??i(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;
i - 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 ?? 0,10)
б - для металлических и деревянных сооружений (?? 0,15)
в - для железобетонных и каменных сооружений ( ?? 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 (ан) и бетоне (бн) соответственно согласно п.п. 2.13 и 2.14.
4. Определяют кривизну оси трубы по формуле:
(5)
при < 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 2??, ограничивающий сжатую зону (см. рис. 1).
Величину ?? определяют в зависимости от ??1 и С0 по графикам, приведенным в приложении 4 на рис. 11.
. (7)
В формуле (7) б - 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 = ??бEбI; (13)
В формуле (13):
??б - определяют в зависимости от средней температуры стенки трубы в рассматриваемом сечении:
(14)
где c- 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 ан 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:
