Математическое моделирование несущих конструкций осесимметричных емкостных сооружений для хранения жидкостей

• Автор: Швачко, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 226 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1 ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ЕМКОСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ

1.1 Осесимметричные сооружения промышленных предприятий как объект проектирования.

1.2 Специфика проектирования металлических резервуаров

1.3 Специфика проектирования железобетонных резервуаров.

1.4 Специфика проектирования водонапорных башен.

1.5 Обзор методов расчета осесимметричных емкостных сооружений

Выводы по главе 1.

2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ЕМКОСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ.

2.1 Геометрическая модель резервуаров и водонапорных башен

2.2 Математическая модель нагрузок на элементы сооружений.
2.2.1 Осесимметричные нагрузки.
2.2.2 Предварительное напряжение сооружения кольцевой арматурой
2.2.3 Модель нагрузок, возникающих при крене осесимметричного сооружения.
2.2.4 Модель ветровой нагрузки, действующей на боковую поверхность сооружения.
2.2.5 Модель нагрузки от жидкости на круговую поверхность
2.2.6 Модель локальной нагрузки, действующей на круговую поверхность
2.2.7 Модель циклично симметричной нагрузки
2.2.8 Модель нагрузки, распределенной по произвольному закону
2.3 Модели граничных условий
2.3.1 Модель винклеровского упругого основания.
2.3.2 Модель внешних дискретных связей.
2.3.2 Модель внутренних дискретных связей
Выводы по главе 2.
3 КОНЕЧНОЭЛЕМЕНТНАЯ МОДЕЛЬ И АЛГОРИТМЫ АНАЛИЗА НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ ОБОЛОЧЕЧНЫХ И МАССИВНЫХ КОНСТРУКЦИЙ.
3.1 Оболочечный осесимметричный конечный элемент
3.2 Кольцевой конечный элемент с треугольным поперечным сечением
3.3 Алгоритмы анализа напряженнодеформированного состояния осесимметричных оболочечных и массивных конструкций.
3.3.1 Алгоритм анализа комбинированной массивнооболочечной системы
3.3.2 Алгоритм анализа сооружения на дискретных внешних связях.
3.3.3 Алгоритм определения эквивалентных нагрузок от внутренних связей.
3.3.4 Алгоритм анализа НДС водонапорной башни на стадии монтажа Выводы по главе 3.
4 РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА АХ1БЬ0 2.1.
4.1 Структура и характеристики программного комплекса АХуЬя 2.1.
4.1.1 Программные средства разработки комплекса
4.1.2 Визуализация исходных данных и результатов расчета.
4.1.3 Информационная подсистема
4.2 Расчетные модули.
4.2.1 Модуль определения компонентов осесимметричного НДС.
4.2.2 Модуль определения компонентов несимметричного НДС
4.2.3 Модуль определения напряжений в листовых конструкциях.
4.2.4 Модуль определения напряжений в массивных конструкциях
4.2.5 Модуль проверки прочности и устойчивости листовых конструкций.
4.2.6 Модуль расчета армирования сечений железобетонных элементов
4.3 Модули подготовки проектной документации.
4.3.1 Модуль подготовки текстовой проектной документации.
4.3.2 Модуль подготовки графической проектной документации.
Выводы по главе
5 РЕШЕНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ.
5.1 Моделирование НДС металлического резервуара
5.1.1 Описание объекта исследования
5.1.2 Моделирование работы металлического резервуара на стадии эксплуатации
5.2 Моделирование НДС железобетонного резервуара.
5.2.1 Описание объекта исследования
5.2.2 Моделирование работы железобетонного резервуара на стадии эксплуатации
5.2.3 Анализ влияния предварительного напряжения на НДС резервуара
5.3 Моделирование НДС водонапорной башнина стадии монтажа и эксплуатации.
5.3.1 Описание объекта исследования
5.3.2 Моделирование работы водонапорной башни на стадии эксплуатации с учетом крена.
5.3.3 Моделирование работы водонапорной башни на стадии мснтажа. 8 Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Основной формой круглых резервуаров остается цилиндр. Сферические, каплевидные и другие нецилшдрические резервуары не получили большого распространения, так как осуществление их в железобетоне сравнительно сложно и трудоемко. По конструктивному исполнению железобетонные резервуары могут быть сборными, монолитными и сборномонолитными. Для обеспечения большей герметичности резервуара могут использовать предварительное напряжение конструкций резервуара кольцевой арматурой. В зависимости от назначения резервуары могут быть с покрытиями или без них. В качестве опор покрытий могут быть использованы стены и прокежуточные колонны. Конструкция покрытия определяет конструкцию дница. Так, при наличии колонн днище будет загружено их реактивным давлением. При этом тотщина днища и армирование определяются расчетом. Расположение колонн в плане может быть различным. При выполнении покрытия в сборном варианте, как правило, используют кольцевую схему расположения колонн рис. При отсутствии промежуточных опор изгибающие моменты возникают только у мест примыкания днища к стенкам и распространяются на небольшие зоны, а основная площадь днища не подвергается изгибу. Такое днище наиболее экономично. Однако при наличии подпора грунтовых вод резервуары чаще всего проектируют с внутренними колоннами, хотя и в этом случае они неозательны. Для этого днище и покрытие должны иметь аналогшную пространственную конструкцию. Рисунок 1. Покрытия круглых резервуаров могут быть купольные, плоские или комбинированные. Купольное покрытие из монолитного железобетона наиболее экономично по затрате материалов, но при возведении его требуется сложная опалубка. Купольное покрытие из сборного железобетона будет работать как пространственная конструкция только после его сборки и замноличивания. Сечения отдельных сборных элементов купола определяются расчетом на монтажные усилия, что несколько увеличивает расход материалов. Проектирование железобетонных резервуаров рис. Расчет железобетонных резервуаров выполняют по первой прочность и второй жесткость, трещиностойкость группам предельных состояний на действие эксплуатационных и монтажных нагрузок с учетом требований действующих нормативных документов , . В отличие от металлических резервуаров, железобетонные резервуары в основном делают заглубленными или полузаглубленными. В этом случае резервуар будут испытывать дополнительное сжимающее давление грунта, которое увеличивает надежность железобетонных конструкций. Техническое задание
Синтез структуры резервуара. Предварительный выбор толщин. Рисунок 1. Ветровая нагрузка будет действовать только на незаглбленные и необвалованные конструкции резервуара. Для создания напора водопроводной сети возникает необходимость гомещения резервуара на некоторую высоту. Если рельеф местности не позво. Такие сооружения голучили название водонапорных башен. Водонапорные башни используются в системах хозяйственнопитьевого, производственного и противопожарного водоснабжения промышленных предприятий, сельскохозяйственных комплексов и населенных мест. Водонапорные башни служат для создания напора годы в водонапорных сетях при отсутствии или бездействии насосной станции, для регулирования водопотребления, для предотвращения гидравшческих ударов и т. Водонапорные башни классифицируют по форме, по материалу конструкций, по форме бака резервуара, по форме и типу опор рис. При смешанном конструктивном решении водонапорных башен резфвуар бак выполняют из металла, а опору из железобетона или кирпича. Водонапорная башня состоит из трех конструктивных частей бака резервуара, опоры и фундамента. Форма и размеры бака зависят от требуемого полезного объема водошпорной башни. Высота опоры водонапорной башнизависит от требуемой отметки расположения бака. Вода, хранящаяся в водозаполненных опорах, рассматривают как резервный запас. Размеры фундаментов водонапорных башен зависят от объема бака, высоты опоры, грунтовых условий. Форма фундамента должна определятся из условий минимизации расхода бетона и технологичности его изготовления и монтажа.