Пневмозащита водонапорных башен
Пневмозащита водонапорных башен

Пневмозащита водонапорных башен

DOI: 10.37153/2618-9283-2023-1-54-67

Авторы:  

Сабирова Ойпошша Бахтияровна Сабирова Ойпошша Бахтияровна
инженер, Петербургский государственный университет путей сообщения императора Александра I (ПГУПС), кафедра «Промышленное и гражданское строительство». Российская Федерация, Санкт-Петербург

Зенченкова Диана Вениаминовна Зенченкова Диана Вениаминовна
кандидат технических наук, доцент кафедры «Здания», ПГУПС. Санкт-Петербург, Российская Федерация


Рубрики:    Сейсмозащита и сейсмоизоляция зданий и сооружений   
Ключевые слова: пневмозащита, сеймостойкие водонапорные башни, расчетно-динамическая модель, объем пневмозащиты, формы колебаний
Аннотация:

Рассматривается эффективность применения пневмозащиты для снижения сейсмических нагрузок на водонапорную башню. Башня несет резервуар емкостью 30 м3. В качестве пневмозащиты использованы емкости с воздухом, размещенные по периметру резервуара в зоне максимального гидродинамического давления. Объем воздуха принят по рекомендациям О.А. Савинова и М.М. Пейчева и составляет 4 м3. Анализ уравнений гидродинамики позволяет разделить жидкость в резервуаре на две части. Одна часть соединена с резервуаром жестко (присоединенная масса жидкости), а вторая с помощью пружины, моделирующей воздушный амортизатор. В выполненных расчетах присоединенная масса составила 14 т. Эффект снижения оказался меньше, чем ожидалось. Это связано с тем, что сама конструкция башни достаточно тяжелая, и нагрузка от собственного веса примерно равна нагрузке от веса жидкости. Поэтому двукратное снижение нагрузки от жидкости снижает общую нагрузку только на 25%.

Цель: Повысить сейсмостойкость водонапорных башен, путем применения пневмозащиты. Традиционно, сейсмостойкость водонапорных башен обеспечивается конструктивным решение ствола башни, повышение сейсмостойкости уже эксплуатируемых башен в таком случае проблематично. В связи с этим поставлена задача изменения динамических характеристик сооружения за счет применения пневмозащиты непосредственно в резервуаре сооружения.

Методы: В статье рассматривается конструктивное решение внутренней пневмозащиты и методика расчета водонапорных башен с ее применением на сейсмические нагрузки, дается оценка эффективности такого типа сейсмозащиты. Выполнен численный расчет объемов пневмозащиты и численных значений параметров расчетно-динамической модели конструкции водонапорной башни с внутренней пневмозащитой применительно к башне А.А. Рожновского. Выполнены расчеты на сейсмическое воздействие и определены усилия в конструктивных элементах водонапорной башне без пневмозащиты и при ее устройстве.

Результаты: Проведен сравнительный анализ колебаний водонапорной башни без пневмозащиты и при ее наличии. Результаты показывают, что при наличии пневмозащиты изменяются динамические характеристики системы, что приводит к снижению сейсмических нагрузок и значительному уменьшению усилий в конструкции водонапорной башни, в том числе в стволе.

Практическая значимость: Устройство внутренней пневмозащиты, позволит обеспечить сейсмостойкость, в том числе эксплуатируемых водонапорных башен в тех районах, где сейсмичность площадки строительства была повышена вследствие пересмотра карт общего сейсмического районирования. Внутренняя пневмозащита позволяет не предусматривать дополнительное утепление пневмозащитных установок, так как они находятся внутри резервуара. Кроме того, такое решение облегчает эксплуатацию водонапорной башни, снабженной пневмозащитой, так как конструктивные элементы устройства защищены от внешних воздействий.

Используемая литература:

1.     Котов В.И. Индустриальные решения стволов водонапорных башен. Промышленное строительство инженерных сооружений. 1989. №4. С. 34–35.

2.     Спивак Е.С. К вопросу о динамическом воздействии сейсмовзрывных волн на башенное сооружение. Расчет строительных конструкций. Киев. 1970. С 23–30.

3.     Николаенко Н.А. Динамика и сейсмостойкость конструкций, несущих резервуары. М.: Гостройиздат,1962. 88 с.

4.     Айзенберг  Я.М. Сооружения с выключающимися связями для сейсмических районов. М.: Стройиздат, 1976. 229 с.

5.     Полюх В.С. Водонапорные башни. Проектирование. М.: Стройиздат, 1980. 351 с.

6.     Нискин Э.А. Расчет стальных вертикальных резервуаров на сейсмические воздействия. М.: ВПИ Теплоэелектропроект, 1998, 189 с.

7.     Савинов О.А., Уздин А.М. Назначение уровня расчетного воздействия при оценке сейсмостойкости крупных гидротехнических сооружений // Экспресс-информация ВНИИИС. Серия 14. Сейсмостойкое строительство. 1980, Выпуск 2, 21–25, с. 25.

8.     Савинов О.А., Шейнина С.И. К анализу сейсмозащитных свойств воздушной завесы. Известия ВНИИГ. 1980, 1. 140, с. 84–89.

9.     Шейнина С.И. Эффективность воздушной завесы при воздействии переменного по времени давления на поверхность водоема // Изв. ВНИИИГ им. Б.Е. Веденеева. 1984. Т.170 С. 46–53.

10. Пейчев М.М. Перспективы строительства водонапорных башен в сейсмических районах // Проектирование и расчет строительных конструкций. Л., 1986. С. 45–51.

11. Уздин А.М., Пейчев М.М., Пейчева Ю.С. Расчет водонапорных башен на сейсмические воздействия // Строительство в особых условиях // Экспресс информация ВНИИИС. Серия 14, 1986, выпуск 2, с. 21–27.

12. Уздин А.М., Елизаров С.В., Белаш Т.А. Сейсмостойкие конструкции транспортных зданий и сооружений: учебное пособие. М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте». 2012. 501 с.

13. Патент №13599428 СССР.: Водонапорная башня: заявл. 04.04.1986 опубл. 15.12.1987: бюл. № 46: Савинов О.А., Уздин А.М., Пейчев М.М., 2 л.: ил.


Возврат к списку