Politechnika dzka Wydzia Budownictwa, Architektury i In. rodowiska

ZBIORNIKI PODZIEMNE ELBETOWE

d, stycze 2006

SPIS TRECI

SPIS TRECI 1. Rys historyczny 2. Stosowane ksztaty 2.1. Charakterystyka zbiornikw o przekroju prostoktnym. 2.2. Charakterystyka zbiornikw o przekroju koowym. 3. Zasady obliczania zbiornikw

1 3 4 6 7 10

3.1. Konstrukcja zbiornikw monolitycznych i prefabrykowanych o rzucie prostoktnym 14 3.1.1. Uwagi wstpne 3.1.2. Przekrycie 3.1.3. ciany 3.1.4. Dno zbiornika 3.1.5. Dylatacje i sposoby posadowienia 3.1.6. Przykady wykonanych obiektw 3.2. Wymiarowanie zbiornikw o przekroju koowym 3.2.1. Przekrycie 3.2.2. ciany 3.2.3. Dno 3.3. Konstrukcja zbiornikw o rzucie koowym 3.3.1. Przekrycia 3.3.2. ciany 3.3.3. Dno 3.3.4. Przykady wykonanych obiektw 4. Wybrane zagadnienia technologiczne majce wpyw na konserwacj zbiornikw 4.1. Zabezpieczenie zbiornikw przed cieczami agresywnymi 4.1.1. Uwagi wstpne 4.1.2. Pokrycia ochronne organiczne 4.1.3. Wykadziny i pokrycia ochronne nieorganiczne 4.2. Szczelno zbiornikw 4.2.1. Uwagi wstpne 4.2.2. Uszczelnienie powierzchni cian 4.2.3. Przerwy dylatacyjne 5. Bdy wykonawstwa 14 15 17 20 22 23 26 29 31 34 35 35 38 39 40 45 45 45 47 49 50 50 51 53 57

1

5.1. Ze przyjcie schematu statycznego 5.2. Wadliwie przyjty przekrj zbrojenia 5.3. Niepoprawnie wykonane wykadziny wodoodpornej zbiornika 5.4. le przygotowane podoe gruntowe 5.5. le wykonany torkret ochraniajcy przed korozj struny lub kable sprajce 5.6. Nieprawidowe obsypywanie zbiornikw 5.7. Nieprawidowo wykonany beton lub wadliwe betonowanie cian lub dna zbiornika 5.8. Nieprawidowo wykonane przerwy dylatacyjne Bibliografia Normy i przepisy bdce podstaw projektu

58 59 62 63 64 64 66 71 73 73

2

1. Rys historyczny

W dawnych czasach w celu zgromadzenia wody do picia stosowano cysterny wykute w skale. Wraz z rozwojem i umiejtnoci obrbki drewna stosowano do tego celu zbiorniki drewniane, ktre pod postacie beczek przetrway do dnia dzisiejszego. Rewolucja zwizana z odkryciem stali oraz rozwojem przemysu metalurgicznego i wprowadzeniem wyrobw walcowanych spowodowaa rozwj zbiornikw blaszanych, wykonywanych pod rnymi postaciami. Zbiorniki te, cho wraliwe na korozje stosowane s do dzisiaj miedzy innymi ze wzgldu na atwo i szybko wykonania. Chodzi tu przede wszystkim o zbiorniki mniejszych rozmiarw stosowane w przemyle chemicznym oraz do przechowywania paliw pynnych itp. Na pocztku XX wieku rozpoczto budowa zbiorniki ceglane wzmacniane bednark. Zbiorniki takie, o maych rozmiarach, odpowiednio izolowane i wyoone rnego rodzaju pytkami suyy do przechowywania pynw. W okresie przed I Wojn wiatow zapocztkowano wykonanie zbiornikw elbetowych. Jednak zastosowanie ich na szerok skal nastpio w okresie

midzywojennym. Prekursorami budowy wikszych zbiornikw elbetowych byy Francja, Anglia, Niemcy oraz wczesny Zwizek Radziecki (lata 19251935). Rosnce wymagania dotyczce szczelnoci oraz ich coraz wiksze rozmiary zmuszay inynierw do poszukiwania nowych rozwiza konstrukcyjnych, ktre przyczyniy si do opracowania przez E. Freyssineta koncepcji zbiornika spronego. Koncepcja ta, ze wzgldu na wyeliminowanie blachy stalowej jako elementu konstrukcyjnego, spowodowaa szybki rozwj tej technologii. W latach 50-tych w Stanach Zjednoczonych praz w krajach Europy zachodniej wykonano setki takich konstrukcji. Pocztki budowy zbiornikw spronych w Polsce sigaj lat 60 XX wieku. Powodem opnienia do krajw zachodnioeuropejskich by brak odpowiednich maszyn, sprztu oraz brak wykwalifikowanej kadry na budowach. Wzmoone zainteresowanie przemysem hutniczym oraz prowadzona na szerok skal produkcja stali spronej przyczynia si w Polsce w latach 70-tych do szybkiego rozwoju tej technologii, rozwoju wykonawstwa i metod projektowania.

3

2. Stosowane ksztaty

Ksztat zbiornika ma powany wpyw na sposb jego projektowania i wykonania. Przy wyborze ksztatu zbiornika naley przede wszystkim bra pod uwag nastpujce czynniki: przeznaczenie zbiornika, pojemno i wymiary zbiornika, stosowany materia (elbet lub beton sprony), sposb wykonania, sposb posadowienia. Ksztat rzutu zbiornika moe by: koowy, prostoktny, wieloboczny lub nieforemny. Najczciej stosowany jest rzut koowy, prostoktny lub kwadratowy. Badania przeprowadzone w ZSRR wykazay, e najbardziej korzystne s zbiorniki o rzucie koowym, o pojemnoci od 50 do 5000 m3. Przy wikszej pojemnoci celowe jest budowanie zbiornikw prostoktnych. Wedug wspomnianych bada, ekonomiczna wysoko zbiornikw walcowych wynosi 3,5 m przy pojemnoci od 50 do 500 m3 i 4,5 m przy pojemnoci od 600 do 2000 m3. Jednolite zasady wyboru ekonomicznych wymiarw zbiornika nie zostay dotychczas opracowane, gdy np. wymiary wynikajce z najmniejszego zuycia materiaw i robocizny s inne ni z uwagi na szczelno. W ostatnim przypadku zasadnicz rol odgrywa gboko zbiornika, ktra decyduje o wielkoci cinienia cieczy na cianki. Ze wzgldu na szczelno, nie przyjmuje si bez szczeglnej potrzeby gbokoci ponad 5 m. Z punktu widzenia usytuowania poziomu dna w stosunku do terenu, zbiorniki dziel si na: podziemne, naziemne lub wyniesione (wiee cinie). W zalenoci od przeznaczenia zbiorniki mog by zamknite lub otwarte. Przy wikszych objtociach (powyej 5000 m3) i wysokociach do 5 m zbiorniki podziemne projektuje si z przekryciem w postaci stropu opartego na supach, umieszczonych wewntrz zbiornika. Przy mniejszych objtociach i wysokociach powyej 5 m stosuje si przekrycie oparte na cianie zewntrznej. W niektrych konstrukcjach przekrycie jest powok kulist lub stokow, nawet przy wikszych wymiarach zbiornika w rzucie. Wynika std, e konstrukcja przekrycia decyduje o sposobie rozwizania konstrukcji dna. W przypadku stosowania supw wewntrz zbiornika powstaj trudnoci przy uszczelnieniu dna w miejscach przenikania supw. Na rys. 1 i 2 przedstawiono rne typy i ksztaty zbiornikw prostoktnych i koowych.

4

Rys. 1. Typy zbiornikw w rzucie prostoktnym [1] s. 14

W zalenoci od przeznaczenia zbiorniki mog by zamknite lub otwarte. Przy wikszych objtociach (powyej 5000 m3) i wysokociach do 5 m zbiorniki podziemne projektuje si z przekryciem w postaci stropu opartego na supach, umieszczonych wewntrz zbiornika. Przy mniejszych objtociach i wysokociach powyej 5 m stosuje si przekrycie oparte na cianie zewntrznej. W niektrych konstrukcjach przekrycie jest powok kulist lub stokow, nawet przy wikszych wymiarach zbiornika w rzucie. Wynika std, e konstrukcja przekrycia decyduje o sposobie rozwizania konstrukcji dna. W przypadku stosowania supw wewntrz zbiornika powstaj trudnoci przy

uszczelnieniu dna w miejscach przenikania supw. Ze wzgldu na przeznaczenie, decydujce czsto o ksztacie w rzucie i w przekroju pionowym, mona podzieli zbiorniki na: a) stosowane przy oczyszczaniu wody i ciekw,5

b) uywane na wod pitn, przemysow i przeciwpoarow, c) stosowane w przemyle chemicznym, d) stosowane w przemyle spoywczym, e) stosowane w przemyle mineralnym, np.: w cementowniach, w budynkach flotacyjnych, f) uywane do przechowywania produktw naftowych, g) baseny pywackie itd.

Rys. 2. Typy zbiornikw o przekroju koowym podziemnych i czciowo zagbionych w gruncie [1] s. 15

Zbiorniki

o

ksztatach

specjalnych

maj

formy

podyktowane

wzgldami

technologicznymi i rwnie odbiegajce od zwykle stosowanych. Metody oblicze statycznych zbiornikw spronych nie rni si od metod stosowanych przy zbiornikach elbetowych, natomiast sposb ich konstruowania oraz wykonania odbiega bardzo znacznie. Zbiorniki wyniesione (wiee cinie) przedstawiaj odrbn grup z uwagi na problemy konstrukcyjne zwizane z konstrukcj wsporcz.

2.1. Charakterystyka zbiornikw o przekroju prostoktnym. Zbiorniki prostoktne s na og mniej ekonomiczne od zbiornikw koowych. Wynika to z jednej strony z mniej korzystnego stosunku obwodu do powierzchni, a z drugiej - z obecnoci w cianach zbiornikw prostoktnych oprcz si rozcigajcych take znacznych momentw. W zakadach, gdzie technologia wymaga znacznej liczby zbiornikw poczonych ze sob lub obok siebie stojcych (przemys garbarski, papierniczy, farbiarski, browarniczy, roszarniczy, wikliniarski) zbiorniki prostoktne s

6

korzystniejsze od koowych ze wzgldu na atwiejsze poczenie i lepsze wykorzystanie miejsca. Zbiorniki mog by otwarte lub zamknite, jednokomorowe lub wielokomorowe (Rys.. 1). Te ostatnie s na og rozwinite w jednym poziomie (typ 2), zdarzaj si jednak zbiorniki wielokomorowe wielopitrowe (przemys winiarski, spoywczy, roszarniczy - typ 7). Zbiorniki prostoktne s prawie wycznie stosowane jako zbiorniki podziemne (typ 5), czciowo zagbione w ziemi (typ 1, 2, 3, 4 i 8). Dno zbiornikw jest zwykle paskie o konstrukcji pytowej lub przy wikszych rozmiarach pytowo-ebrowej. Przy wikszych zbiornikach przekrytych stosuje si take odwrcone stropy grzybkowe (typ 5), upiny walcowe i upiny klasztorne, zwaszcza przy zagbieniu dna znacznie poniej poziomu wody gruntowej (typ 8). W zwizku z wymaganiami technologicznymi uksztatowanie dna musi by niekiedy urozmaicone, np.: przy basenach pywackich (typ 4), osadnikach itp. Przy zbiornikach odkrytych naziemnych lub czciowo zagbionych w ziemi (typ 3), o wikszych wymiarach w rzucie, rozdziela si z reguy konstrukcj cian i dna dylatacjami, a ciany pracuj wtedy jako ciany oporowe. ciany zbiornikw zamknitych s przewanie doem poczone monolitycznie z dnem, gr z przekryciem w sposb sztywny lub przegubowy, rzadko ze swobodnym przesuwem. Konstrukcja ich jest pytowa, pytowo-ebrowa, rzadziej w postaci upin walcowych opartych na ebrach. Konstrukcja przekrycia jest podobna do konstrukcji dna - a wic pytowa przy maych zbiornikach, pytowo-ebrowa, w postaci stropu grzybkowego, rzadziej w postaci sklepie walcowych lub klasztornych opartych na ebrach.

2.2. Charakterystyka zbiornikw o przekroju koowym.

Zbiorniki tego typu dziel si na dwie grupy: na zbiorniki utworzone przez powoki obrotowe o pionowej osi obrotu oraz o poziomej osi obrotu. Powierzchnie ich utworzone s przez obrt linii krzywej, prostej lub amanej - zwanej tworzc - dookoa osi obrotu. Zbiorniki o poziomej osi obrotu (najczciej o ksztacie walcowym) wykonuje si gwnie ze stali, dlatego te nie bd ich opisywa w niniejszej pracy. W zalenoci od rodzaju tworzcej rozrniamy powoki w ksztacie kopu, walcw lub stokw, z ktrych konstruuje si cianki boczne, przekrycia oraz dna zbiornikw. W odrnieniu od zbiornikw prostoktnych istnieje tu due zrnicowanie typw

7

spotykanych ksztatw, gwnie w zalenoci od ich usytuowania. Na wczeniejszych rysunkach przedstawiono najczciej stosowane schematy zbiornikw podziemnych oraz naziemnych i wyniesionych. Zbiorniki podziemne (Rys. 2.) maj na og cianki walcowe (typ 1, 2, 3, 4, 5, 8) o przekryciach pytowych bezsupowych - dla maych wymiarw zbiornika w rzucie, grzybkowych dla wikszych wymiarw przekrycia (typ 2), czy te ebrowych (np. z jednym supem w rodku jak typ 1). Do bardziej ekonomicznych przekry nale powoki w ksztacie kopu (typ 4, 5, 6), powoki torusowe (typ 7) lub obrotowe sklepienia cylindryczne (typ 3). Dnami mog by tu pyty koowe (typ 4 i 5), odwrcone stropy pytowe ebrowe (typ 1), bd grzybkowe (typ 2); rzadziej spotyka si tu powoki kuliste (typ 6) i stokowe (typ 8). W razie koniecznoci staego przechowywania cieczy buduje si kilka mniejszych zbiornikw lub konstruuje si zbiorniki o wicej ni jednej komorze (najczciej dwukomorowe); stwarza to moliwo korzystania z jednej z komr przy ewentualnej naprawie czy konserwacji drugiej.

Rys. 3. Schematy zbiornikw dwukomorowych podziemnych [1] s. 17

Zbiorniki o przekroju koowym mog mie ciany boczne monolityczne lub prefabrykowane. Zbiorniki o cianach bocznych prefabrykowanych wykonuje si z zasady jako sprone, zbiorniki za monolityczne mog by sprone lub nie, w zalenoci od wielkoci si wewntrznych w cianach konstrukcji. Najbardziej ekonomicznymi przekryciami zbiornikw o przekroju koowym - ze wzgldu na znaczne oszczdnoci stali i betonu w porwnaniu z innymi przekryciami - s powoki cienkocienne w ksztacie kopu. Ujemn cech tych przekry o konstrukcji monolitycznej jest konieczno duej dokadnoci wykonania oraz bardzo czsto due zuycie drewna przy wykonaniu deskowa; dua pracochonno tych robt prowadzi w

8

konsekwencji do przeduania czasu realizacji. Tych ujemnych cech mona unikn, stosujc powok prefabrykowan tak skonstruowan, aby bya zapewniona przestrzenna praca, caoci konstrukcji. Niewykorzystane przewanie naprenia i daleki na og stosunek gruboci powoki do promienia jej krzywizny od wartoci granicznych na wyboczenie (przy stosowanych tu najczciej rozpitociach) upowaniaj do stosowania tego rodzaju przekrycia nawet przy znacznych obcieniach (w zbiornikach podziemnych rozpitoci przekry kopuowych dochodz do 20 m i wicej). Do najpowszechniej stosowanych sposobw podparcia kopuy na cianach cylindrycznych naley podparcie za porednictwem wydzielonego wieca piercieniowego, ktry przejmuje rozpr przekrycia. W zbiornikach podziemnych rozpr kopuy bywa na og duy ze wzgldu na znaczne obcienie (grunt nasypowy, obcienie uytkowe naziomu) oraz z uwagi na najczciej stosowany paski ksztat kopuy. Przy tego rodzaju poczeniu ze cianami bocznymi czsto przyjmuje si, e przekrycie kopuowe pracuje niezalenie od cylindrycznej czci zbiornika, przekazujc na ni jedynie pionow reakcj jako skadow pionow siy poudnikowej kopuy przy wiecu; skadowa pozioma tej siy oddziauje tu na wieniec, w ktrym powoka jest sprycie zamocowana, oraz za jego porednictwem i na kopu. Aby zmniejszy ten wpyw wieca na powok, stosuje si czsto jego spranie. Kopua moe by rwnie monolitycznie poczona ze cianami cylindrycznej czci zbiornika za pomoc wieca ukrytego, bd bez niego (Rys. 4).

Rys. 4. Sposoby podparcia przekrycia kopuowego na cianie cylindrycznej: a) za pomoc wieca wydzielonego, b) za pomoc wieca ukrytego, c) bez wieca [1] s. 18

W zbiornikach podziemnych, posadowionych na gruncie o wysokim poziomie wd gruntowych, rzadziej stosuje si przekrycia cienkocienne, gdy wobec braku podparcia dna wewntrz przestrzeni uytkowej wypr wody wywouje nieraz znaczne momenty zginajce w pycie dennej. W tych przypadkach bardziej racjonalne s przekrycia pytowo-ebrowe, stropy grzybkowe, bd te zbiorniki o ksztatach specjalnych, jak: torusy koliste, eliptyczne, czy zbiorniki dwukopuowe.

9

cianami bocznymi zbiornikw s najczciej powoki cylindryczne. W niskich zbiornikach przyjmuje si sta ich grubo na caej wysokoci, w wyszych natomiast poszerza si je od gry liniowo ku doowi, bd poszerzenie to wykonuje si tylko w dolnej ich czci. Oparcie cian cylindrycznych na konstrukcji dennej moe by monolityczne bd przegubowe, rzadziej przegubowo-przesuwne (np. przy spronych cianach

prefabrykowanych). ciany te w zbiornikach podziemnych mog wsppracowa z konstrukcj denn lub mog by oddzielone od bocznych cian (lub ich fundamentu) szczelin dylatacyjn, opierajc si bezporednio na gruncie poprzez awy piercieniowe. W przypadku monolitycznego poczenia cian bocznych z konstrukcj denn oparcie to ma zazwyczaj warunki zamocowania sprystego (czciowego), natomiast przy nieodksztacalnej konstrukcji dennej (np. duy przekrj awy fundamentowej) - zamocowania penego. Pytowe dna zbiornikw podziemnych, s na og paskie. Gdy wysoki poziom wody gruntowej powoduje powstawanie duych momentw zginajcych w paskiej pycie dennej, rozpito jej mona zmniejszy przez zastosowanie np. cian bocznych, skadajcych si z dwch czci - walcowej i stokowej (Rys. 2 typ 5). Mona take wykona dno w ksztacie sklepie bd cylindrycznych odwrconych lub odwrconej kopuy. Gdy grunt, na ktrym posadawia si zbiornik, ma odpowiedni nono, wwczas przy braku wody gruntowej najlepiej jest wykona piercieniowy fundament, a pyt denn oddylatowa cakowicie od konstrukcji zbiornika.

3. Zasady obliczania zbiornikw

W teorii projektowania zbiornikw prostoktnych wyrnia si dwie szkoy projektowania: ciany i dno zbiornika jako elementy pytowe oraz ciany zbiornika jako dwigary tarczowe Pierwsza zakada, i z punktu widzenia pracy statycznej zbiorniki prostoktne s ukadami zoonymi z pyt. Obcienie parcie cieczy oraz gruntu, dziaa prostopadle do powierzchni cian i dna i wywouje w nich zginanie w dwch wzajemnie prostopadych kierunkach. Maa grubo cian w stosunku do pozostaych wymiarw pozwala na stosowanie przy rozwizaniu zbiornikw teorii pyt sprystych. Druga szkoa obliczania zbiornikw przedstawia ciany zbiornika prostoktnego jako oparte na supach (w paszczynie cian), ktre pracuj jak belki. Jeli wysoko tych

10

belek wynosi, co najmniej rozpitoci, to wwczas nie mona ich oblicza wedug zasad statyki belek, bowiem rozkad napre normalnych w przekroju poprzecznym tego rodzaju belki zginanej nie przebiega liniowo. Z punktu widzenia teorii sprystoci powierzchniowy dwigar paski obciony w paszczynie rodkowej pracuje jak tarcza. Ze wzgldu na du wysoko elementy te nosz nazw belek- cian, belek tarczowych bd dwigarw tarczowych. S. Timoshenko przedstwai w swojej ksice schematy dla pyt prostoktnych dwukierunkowo zginanych pod obcieniem hydrostatycznym, oraz przy pomocy metody kolejnych przyblie wyznaczy momenty przsowe i narone, uwzgldniajc przy tym sposb zamocowania. Na rys. 5a i 5b przedstawiono kilka typw przebiegu wykresw momentw w zalenoci od sposobu podparcia. Szczegowe wzory oraz algorytm oblicze znajdziemy w pozycji [1].

11

Rys. 5a. Wykres momentw dla zbiornika schematu statycznego: krawd grna nie podparta, krawd dolna swobodnie podparta [1] s. 39 Tablica 1-24

Rys. 5b. Wykres momentw dla zbiornika schematu statycznego: krawd grna i dolna swobodnie podparte [1] s. 34, 35 Tablica 1-18 i 1-19

Przy znanym momencie zginajcym i znanej sile osiowej, ciany elbetowych zbiornikw prostoktnych oblicza si jako elementy mimorodowo rozcigane, jeeli parcie dziaa od wewntrz oraz jako mimorodowo ciskane, jeeli kierunek parcia jest odwrotny. W przypadku koniecznoci zapewnienia wodoszczelnoci naley okreli warunek odpornoci elementw zbiornika przeciw pojawieniu si Ponadto obliczamy szeroko rozwarcia rys i odlego midzy rysami, sprawdzajc czy odstp i rednica prtw zbrojenia s odpowiednio dobrane.

12

Zasady obliczania konstrukcji elbetowych pod tym ktem widzenia podali Muraszew i Saliger. Zasady podane przez Muraszewa dla przekrojw zginanych zostay przedstawione poniej. Jeeli przez r oznaczymy szeroko rysy, a przez l odlego pomidzy dwiema ssiednimi rysami, to do obliczenia tych wielkoci stosujemy nastpujce wzory:

r = 0,02 C l =r ES s QR

ES EB

(1)

(2)

gdzie: c - stosunek przekroju prta do jego obwodu, Es - wspczynnik sprystoci stali, Eb - wspczynnik sprystoci betonu przy zginaniu (wg PN-56/B-03260) Qr - granica plastycznoci stali, s - wspczynnik pewnoci, - wspczynnik, ktry wyznacza si z wykresu podanego na Rysunku 5c. w zalenoci od wartoci a obliczonej ze wzoru:

a =

E FZ 3 S (3) bh1 EB

Rys. 5c. Wykres do wyznaczania wspczynnika X: a) dla obcie statycznych, b) dla obcie dynamicznych wg. [1] s. 66

13

Jeeli naprenia w zbrojeniu s mniejsze od dopuszczalnych, wtedy we wzorze (2) naley zamiast Qr/s podstawi obliczone naprenie s. Ze wzorw (1) i (2) wynika, e im mniejsza warto c, tj. im mniejsza jest rednica prtw przy danym przekroju zbrojenia, tym mniejsza szeroko rys i odlego pomidzy nimi.

3.1. Konstrukcja zbiornikw monolitycznych i prefabrykowanych o rzucie prostoktnym 3.1.1. Uwagi wstpne

Prostoktne

zbiorniki

elbetowe

s

czsto

stosowane

w

budownictwie

przemysowym i komunalnym. S one jednak na og nisze i o mniejszej pojemnoci od zbiornikw okrgych. Przyczyn tego s ich mniej korzystne wskaniki ekonomiczne, spowodowane niekorzystniejszym stosunkiem obwodu do przekroju zbiornika oraz mniej korzystn prac statyczn, gdy oprcz si rozcigajcych powstaj momenty zginajce. Gwn zalet zbiornikw prostoktnych jest to, e wymagaj mniejszych powierzchni oraz, e przy grupowaniu ich obok siebie nie pozostaj przestrzenie bezuyteczne. W niektrych przemysach (roszarnie, garbarnie, winiarnie, browary, przetwrnie owocw i jarzyn) potrzebne jest zgrupowanie kilku lub kilkudziesiciu zbiornikw i wtedy optymalne rozwizanie uzyskuje si stosujc ukad zbiornikw prostoktnych. Wykonawstwo zbiornikw prostoktnych jest na og prostsze. Wymiary w rzucie mog by due, zwaszcza przy zbiornikach zagbionych w ziemi, wysoko - w zasadzie nie wiksza od 8 m. Poczenia poszczeglnych elementw w zbiornikach s sztywne, przegubowe, albo swobodne. W zbiornikach zagbionych w ziemi czciej stosuje si poczenia przegubowe lub dylatacje, natomiast przy zbiornikach wyniesionych poczenia sztywne, uatwiajce uzyskanie szczelnoci. Zabezpieczenie i wykoczenie zewntrzne i wewntrzne zaley przede wszystkim od warunkw gruntowych i wodnych oraz od rodzaju przechowywanej cieczy. Zbiorniki wyniesione osonite nie wymagaj adnych zabiegw, nieosonite natomiast

zabezpieczamy niekiedy warstw ocieplajc, np. z supremy lub szka piankowego, a nastpnie warstw nieprzepuszczaln, np. blach, eternitem, tynkiem cementowym itp. Zbiorniki zagbione w ziemi chroni si przede wszystkim od wody gruntowej i od wd opadowych. Na og wystarcza dwukrotne posmarowanie bitumem, ewentualnie

14

trzykrotne, z zaoeniem dwch warstw papy lub wkien szklanych jako wzmocnienia. Przy wysokim zwierciadle wody gruntowej stosuje si izolacj typu cikiego, osonit ciank elbetow lub murowan. Izolacj dna wykonuje si z dwch warstw papy bitumicznej uoonej na warstwie chudego betonu. Jeeli istnieje moliwo

grawitacyjnego odprowadzenia wody, to z zasady stosuje si drena wok zbiornika oraz caego dna. Drena suy do odprowadzenia wd gruntowych przesikajcych z poziomu terenu, wd opadowych oraz przenikajcych przez nieszczelnoci dna i cian wd ze zbiornika. Drena jest konieczny, gdy chcemy trwale obniy poziom wody gruntowej lub zabezpieczy przed okresowym jego podnoszeniem si ponad poziom dna zbiornika. Wane to jest np:. przy posadowieniu zbiornika na gruntach lessowych, ktre pod wpywem wzrostu stopnia zawilgocenia zmieniaj swoje waciwoci. Sie drenaow zakada si tu pod dnem w warstwie przepuszczalnej (wir lub piasek) gruboci 30 - 50 cm, uoonej pod dnem. Tak warstw moe by take pyta z chudego, porowatego betonu. Sczki drenau (ceramiczne lub betonowe) ukada si w spadku zgodnym ze spadkiem pyty dennej, w rozstawie do 4 m. Pod kad szczelin dylatacyjn dna naley uoy take sczki. W niektrych przypadkach sie drenaow z sczkw uzupenia si przez wypenienie wykopw pod rury zasilajce i odprowadzajce oraz wok cian zbiornika, narzutem z kamienia, wirem lub chudym porowatym betonem. Drena bywa rwnie wykorzystywany do kontroli szczelnoci dna. Daje si wtedy kilka studzienek kontrolnych na kocach poszczeglnych gazi sieci drenaowej i one pozwalaj na stwierdzenie, ktre fragmenty zbiornika maj powaniejsze przecieki. Wntrze zbiornika wyprawia si zwykle zapraw cementow z dodatkami uszczelniajcymi i wygadza si lub wypala, a czasami torkretuje. Przy wodzie pitnej lub cieczach, ktre chroni si przed zanieczyszczeniem wntrze zbiornika maluje si specjalnymi, dobrze kryjcymi i o duej przyczepnoci farbami lub wykada pytkami.

3.1.2. Przekrycie W zbiornikach krytych przekrycie poczone jest ze cianami monolitycznie przegubowo, rzadziej przesuwnie. Poczenia tego na og si nie uszczelnia, jedynie przy magazynowaniu produktw naftowych wymagana jest gazoszczelno przekrycia. Dla ochrony przed zbytnim ochodzeniem lub nagrzaniem przechowywanej cieczy, a przez to zbiornika, stosuje si izolacj lekk, np. gazobeton, suprema itp. Przy zbiornikach zagbionych w ziemi dotychczas stosowano warstw ula i gruntu lub samego gruntu do gruboci 1 metra. Dla zmniejszenia obcienia daje si i przy tych zbiornikach lekk

15

izolacj. Przy projektowaniu izolacji zwaszcza wikszych zbiornikw, naley wzi pod uwag warunki klimatyczne, czstotliwo wymiany cieczy oraz dopuszczalne wahania temperatury. Odpowiednio dobrana izolacja ma znaczny wpyw na rodzaj i koszt przekrycia. W zalenoci od obcienia stosuje si: albo monolityczne pyty paskie, prefabrykowane upiny lub ruszty przykryte pytami z gazobetonu, albo - w przypadku cikiej warstwy ocieplajcej - stropy pytowo-ebrowe o ebrach w jednym lub w dwu kierunkach, stropy grzybkowe, przekrycia sklepione w jednym lub dwu kierunkach, monolityczne lub prefabrykowane. Naley zauway, e przy budowie zbiornikw stosuje si prefabrykaty najczciej tam, gdzie nie wymaga si szczelnoci a wic w przekryciach. Oprcz tego jako prefabrykowane wykonuje si czsto supy, zastrzay i podpory znajdujce si albo w caoci na zewntrz, albo wewntrz zbiornika. Ustroje belkowe ze wzgldu na znaczn wysoko uoonych na sobie elementw s jako przekrycia mniej korzystne chyba, e istnieje moliwo podniesienia poziomu wody ponad doln krawd podcigw np:. w zbiornikach na wod przemysow. Poniej pokazano trzy typy prostych przekry prefabrykowanych rys. 6.

Rys. 6. Trzy rozwizania prefabrykowanego przekrycia zbiornikw: a) z pyt panwiowych na podcigach spronych, b) z duych pyt opartych na supach, c) z duych pyt opartych na supach z gowic [1] s. 69

Przykadem zastosowania cylindrycznych sklepie prefabrykowanych moe by zbiornik w Saint-Cloud w Paryu rys. 7, ktry zosta przekryty szeregiem cienkich sklepie o rozpitoci 3,85 m i strzace 0,85 m. Sklepienia te oparto na elbetowych podcigach teowych podpartych, co 5,20m. Sklepienie ma grubo 8 cm przy wezgowiu i 6 cm w kluczu. Podcigi zostay w linii supw poczone cigami elbetowymi z tym, e

16

je pominito co 5 pole, w celu uzyskania sprystych przerw w przekryciu na skurczu i

pozwalajcych amortyzacj

zmian temperatury (7a). W kierunku dugoci

podcigw dano przerwy dylatacyjne. rzdy podpierajcych usztywniono zastrzaw. Oprcz sklepie klasztornych kwadratowych stosuje si jako przekrycia sklepienia klasztorne szecioktne, w ktrym przekrycie oparte jest na supach szecioktnych, rozstawionych w regularnej siatce szecioktnej. Pyt przekrycia wykonuje si zwykle ze spadkiem 0,5 - l/o, dla atwiejszego odprowadzenia wd opadowych. Powierzchni wyrwnuje si gadzi cementow oraz zabezpiecza izolacj z papy. W przekryciu zakada si na og wywietrzniki w celu zwentylowania przestrzeni nad zwierciadem cieczy. S one potrzebne nie tylko ze wzgldw technologicznych (np. dla wody pitnej), lecz take dla utrzymania rwnomiernego cinienia powietrza nad powierzchni cieczy, przy zmianie poziomu zwierciada cieczy. Przy niektrych przekryciach np. namiotowych jest to uciliwe, gdy kady namiot powinien mie swj wywietrznik. rodkowe supw sklepienie paramiRys. 7. Schemat konstrukcji zbiornika w Saint-Cloud: a) przekrj poprzeczny, b) przekrj poduny [1] s. 70

3.1.3. ciany ciany zbiornikw w zalenoci od wielkoci przekrycia i caego zbiornika pracuj jako: pyty wspornikowe w niskich o duych wymiarach zbiornikach otwartych pyty z trzech stron podparte - w maych zbiornikach otwartych, pyty z czterech stron podparte - w zbiornikach otwartych z belk usztywniajc u gry lub w zbiornikach krytych Przy wzmocnieniu cian ebrami pionowymi i poziomymi ciana pracuje jako pyta ciga, zbrojona jednokierunkowo lub krzyowo. W zwizku ze zoon prac cian,

17

mamy w nich momenty w obu kierunkach oraz ciskanie w pionie i rozciganie w poziomie. Wobec tego wymiarujemy cian w obu kierunkach na mimorodowe ciskanie lub rozciganie. Wpywu napre istniejcych w jednym kierunku na naprenia kierunku drugiego nie uwzgldnia si. Grubo cian podyktowana jest przez wymagania szczelnoci oraz ekonomicznoci zbrojenia. Przy niszych zbiornikach, ze wzgldu na wykonawstwo, przyjmuje si grubo cian jednakow, przy wyszych opaca si przyj zmienn liniowo. Zwykle od wewntrz ciana jest pionowa, lecz przy moliwoci zamarzania wody naley zastosowa skos (1/15 - 1/20) dla uniknicia rozsadzajcego dziaania skorupy lodowej. Minimalna grubo ciany wynosi okoo 8-10cm. ciany zewntrzne zbiornikw zagbionych w ziemi i naraonych od wewntrz stale lub okresowo na parcie materiaw sypkich lub cieczy zbroimy na momenty z obu stron, ciany wolne od nacisku od zewntrz - tylko na momenty od parcia wewntrznego. ciany wewntrzne s zbrojone tylko konstrukcyjnie, gdy maj otwory zapewniajce wyrwnywanie z obu stron poziomu cieczy, jeeli natomiast poszczeglne komory mog by napenione niezalenie, stosuje si pene zbrojenie obustronne. Sposoby zbrojenia cian pokazano na poniszym rys. 8.

Rys. 8. Sposoby zbrojenia cian zbiornikw prostoktnych: a), b), c), d), e), f) przekroje poziome, g) przekrj pionowy [1] s. 71

Zbrojenie pionowe przy zamocowaniu cian w dnie jest najwiksze u dou, przy przegubowym podparciu w dnie najwiksze zbrojenie potrzebne jest nieco poniej rodka wysokoci. Ze wzgldu na znaczne momenty oraz dla uatwienia betonowania i rozdeskowania, jaki pniej w eksploatacji w celu atwiejszego utrzymania czystoci stosuje si skosy, zwykle pod ktem 45.

18

Przy pytkich zbiornikach, o cianie zamocowanej w dnie lub opartej gr i doem, na momenty pracuje tylko zbrojenie pionowe, natomiast poziome daje si ze wzgldu na skurcz i zmiany temperatury. W zbiornikach opartych na supach ciany pracuj jako belki - ciany przenoszce obcienie na podpory, Wymaga to specjalnego zbrojenia. W tych przypadkach czsto pogrubienie cian w naroach, uzyskane dziki wykonaniu skosw, suy jako przeduenie supw podpierajcych zbiornik. W zbiornikach zasypanych ziemi cakowicie wykorzystuje si czynne parcie gruntu, pozwalajce na przejecie parcia wody. Uzyskuje si to oczywicie przy bardziej zoonej konstrukcji, np:. przez zaamanie ciany, uksztatowanie specjalnych eber oporowych wpuszczonych w podoe oraz eber usztywniajcych podpartych zastrzaami. Przy takiej konstrukcji zmniejszamy zuycie betonu i stali, natomiast zwiksza si robocizna. Uywanie prefabrykatw do wykonania cian jest dosy ograniczone. Najczciej stosuje si je dla cieczy zawierajcych drobne czstki np:. szlam cementowy, ktre same uszczelniaj ewentualne szczeliny midzy prefabrykatami. Stosuje si prefabrykaty o ciarze kilku ton; maj one wypuszczone zbrojenie tak, aby mona byo je poczy i w ten sposb uzyska element przenoszcy siy rozcigajce rys. 9. Zbrojenie moe by spawane bezporednio lub poprzez ksztatowniki wbetonowane na brzegach, ewentualnie poczone na zasadzie przyczepnoci midzy betonem a stal.

Rys. 9. Typy pocze prefabrykowanych pyt ciennych w zbiornikach prostoktnych [1] s. 72

19

Przerw midzy pytami naley zabetonowa najlepiej przy uyciu cementu ekspansywnego, ewentualnie mona zwyky beton uszczelni przez wibrowanie, torkretowanie lub odpowietrzanie. Najlepiej oczywicie zapewnia si szczelno przez sprenie. cian czymy z dnem na og monolitycznie, rzadko przegubowo lub przesuwnie. Pene zamocowanie uzyskujemy, gdy dno jest grube lub awa fundamentowa szeroka, natomiast w cienkim dnie lub w wskiej awie zamocowanie jest spryste. Na rys. 10 pokazano konstrukcj poczenia ciany z dnem w zbiornikach monolitycznych oraz przy cianach prefabrykowanych. Fundament ciany czsto oddziela si dylatacj od dna w celu zmniejszenia szkodliwego wpywu nierwnomiernego osiadania.

Rys. 10. Sposoby poczenia cian z dnem w zbiornikach wykonanych: a) na mokro, b) z prefabrykatw [1] s. 73

3.1.4. Dno zbiornika Konstrukcja dna zbiornika zaley od nonoci i rodzaju gruntu oraz od konstrukcji przekrycia. W zbiornikach podziemnych, w przypadku bardzo sabego gruntu lub wysokiego stanu wody gruntowej, dno wykonuje si w postaci odwrconego stropu pytowo-ebrowego, lub grzybkowego, przy tym zebra dajemy od spodu dla uzyskania wewntrz rwnej powierzchni. Korzystniej pod wzgldem s odwrcone sklepienia ukowe jednokierunkowe lub klasztorne oparte na belkowaniu. Wymagaj one jednak wyrwnania powierzchni wewntrznej rys. 11. Przy gruntach o wikszej nonoci stosuje si awy fundamentowe pod cianami i stopy pod supami, a przestrze midzy nimi wypenia si cienk pyt poczon z fundamentami albo oddzielon dylatacj. Niekiedy dajemy cian i ssiedni rzd supw na wsplnej pycie poczonej ze cian w

20

postaci ktownika Dla obnienia wysokich cian mona, przy dostatecznie zwizym gruncie, stosowa dno o brzegach podniesionych, pochylonych do poziomu pod ktem do 30, przy czym pochylenie to nie powinno przekracza poowy kta tarcia wewntrznego gruntu. Naley jednak przy tym rozway opacalno takiego rozwizania, gdy wprawdzie maleje wysoko ciany, natomiast powierzchnia zbiornika, dna i przekrycia oraz dugo cian - wzrasta.

Rys. 11. Czterokomorowy zbiornik podziemny z dnem i przekryciem z upin klasztornych [1] s. 74 Rys. 12. Sposoby wykonania pyty dennej: a) z oparciem supw na rozdzielonych pytach b) z uksztatowaniem dna w postaci niecki [1] s. 74

Dno zaopatruje si w odpyw, znajdujcy si w niewielkim zagbieniu w rodku lub z boku, przy czym dla wyrobienia spadku w kierunku odpywu na poziomym dnie daje si warstw chudego betonu. Przy wikszych zbiornikach opaca si wykona dno od razu ze spadkiem. Spadek dna w wikszych zbiornikach wynosi, co najmniej 1%, w maych 2 3/o. Niekiedy warunki zmuszaj nas do posadowienia zbiornika o duej pojemnoci na gruntach marglistych lub podobnych, w ktrych wskutek przepywu wd opadowych i gruntowych nastpio wypukanie kawern i rozlunienie miejscowe gruntu. W takich przypadkach zwykle nie opaca si stosowa dna grubego w postaci pyty grzybkowej lub podobnej, koniecznej przy wysokim stanie wody gruntowej. Przy grubszym piasku, pospce lub wirze mona zaoszczdzi cz cementu przez dodanie gliny z dodatkiem upynniajcym (np.: bentonitu) i przyspieszajcym wizanie drobno zmielonego piasku lub pyu dymnicowego. Przy bardzo drobnym piasku stosuje si zastrzyki silikatowe, przy czym mona wtryskiwa osobno poszczeglne skadniki lub razem, zmieszane bezporednio przed uyciem.21

Dna prefabrykowane montuje si z pyt elbetowych o ciarze 2.53.0T, wielkoci do 3x3m i gruboci 15cm. Pyty te ukada si albo na warstwie chudego betonu uszczelnionego asfaltem, albo na poduszce wirowej zalanej zapraw cementow. Przy dnie nieckowatym monta zaczyna si od czci poziomej. Pyty maj wypuszczone zbrojenie grne i dolne dla wykonania poczenia w stykach.

3.1.5. Dylatacje i sposoby posadowienia Wan spraw dla konstrukcji zbiornikw jest prawidowe rozmieszczenie dylatacji. Zbiorniki mae nie wymagaj przerw, natomiast wiksze, ze wzgldu na skurcz i zmiany temperatury, powinny by zdylatowane. Poniewa szczeliny dylatacyjne s dosy trudne do uszczelnienia, wskazane jest niekiedy ograniczenie ich liczby i dugoci. Stosujemy wtedy dwojakiego rodzaju przerwy, a mianowicie: przerwy konstrukcyjne, ktre pozostaj kilka miesicy otwarte i ktrych zadaniem jest niwelowanie znacznego skurczu betonu oraz znacznych waha temperatury przy nieprzykrytym i nienapenionym zbiorniku, oraz przerwy dylatacyjne stae, rozstawione w wikszych odlegociach. Odlego midzy przerwami konstrukcyjnymi przy rnych zbiornikach

przyjmowano 1525m, obecnie zaleca si rozstaw nie wikszy ni 12m. Pyt denn dzieli si gciej nawet, co 5 m. Dobrym rozwizaniem jest wykonanie dna w dwch warstwach pyt o gruboci 10 cm, rozdzielonych np. papierem bitumicznym; szczeliny warstwy grnej i dolnej mijaj si. Odlego pomidzy staymi przerwami dylatacyjnymi nie powinna by wiksza od 40m, oczywicie, jeeli przy tym zastosowano czasowe przerwy konstrukcyjne. Szeroko szczeliny dylatacyjnej wynosi od kilku milimetrw do kilku centymetrw, a wyjtkowo przy szkodach grniczych do kilkunastu centymetrw. Posadowienie zbiornikw na terenach szkd grniczych wymaga specjalnej konstrukcji. Poniewa wskutek usuww gruntu konstrukcja moe na czci swojej powierzchni straci podparcie, kierujemy si tu nastpujcymi zasadami: ograniczamy wielko zbiornikw, stosujemy fundamenty w postaci pyty lub rusztu o znacznie mniejszej powierzchni od przekroju poziomego zbiornika w celu zwikszenia napre na grunt przy gruntach zwizych dajemy pod fundamentem grub warstw amortyzacyjn piasku lub wiru.

22

3.1.6. Przykady wykonanych obiektw W miejscowoci Rckingen wykonano zbiornik podziemny na wod o pojemnoci 1000m3. Zbiornik skada si z kwadratowej pyty dolnej przekrytej sklepieniem klasztornym sigajcym do dna bez pionowych cian. Nachylenie paszczyzny sklepienia u dou wynosi 57. Doln cz sklepienia do nachylenia odpowiadajcego ktowi 30 betonowano w deskowaniu podwjnym, wyej wystarczyo pojedyncze deskowanie. Metrowa warstwa ziemi cznie z ciarem wasnym powoduje znaczne naprenia ciskajce, ktre tylko w czci s redukowane rozciganiem spowodowanym parciem wody. W ten sposb zmniejszajc zuycie betonu i stali zapewnia si szczelno przekrycia.

Rys. 13. Podziemny zbiornik na wod w Ruckingen przekryty sklepieniem klasztor [1] s. 84

W Anglii wybudowano zbiornik o cznej pojemnoci 112000 m3, zoony z dwch nierwnych prostoktnych komr. redni poziom wody wynosi 6,40 m. Na Rysunku 14. pokazano przekrj pionowy ciany komory.

23

Rys. 14. Podziemny zbiornik na wod o konstrukcji monolitycznoprefabrykowanej: a), b) przekroje pionowe zbiornika c) szczeg konstrukcji przekrycia [1] s. 83

Pyt denn o gruboci 30cm, zbrojon doem i gr krzyowo uoono na warstwie chudego betonu gruboci 8 cm izolowanej warstw bitumu. Dno podzielono na prostokty o wymiarach 9.10x4.5 m. ciany zewntrzne maj ksztat zupenie odmienny od normalnie stosowanych. Skadaj si one z pyty dennej szerokoci 4,30 m zaopatrzonej w belk - ostrog o wysokoci 1.40m zagbion w ziemi, nastpnie z odcinka ciany nachylonej na zewntrz pod ktem 60 (wysokoci 1.50m) i dalej z czci ciany pochylonej w drugim kierunku take pod ktem 60 (wysoko 6,10 m). Ta cz ciany ma w poowie swej wysokoci poziom belk elbetow, podpart co 4.55m prefabrykowanymi zastrzaami z wypuszczonym zbrojeniem. Pozwala to na wykorzystanie w czci grnej skadowej obcienia od ciaru wasnego i osony ziemnej, ktra jest wiksza od parcia wody tak, e przy penym zbiorniku beton w cianie jest jeszcze ciskany. Cz dolna ciany pracuje korzystnie przy pustym zbiorniku na parcie wody gruntowej. Oprcz tego uzyskano dodatkow objto zbiornika (7000m3) i na obwaowanie zuyto mniej materiau (8000m3). Ze wzgldu na znaczn dugo cian do

24

betonowania opacao si wykona specjalne przesuwne deskowanie. cian betonowano w odcinkach 9.15m czterema kolejnymi poziomymi pasami. Na Rysunku 13. pokazano cian pionow oddzielajc komory. W poowie wysokoci ma ona poziome ebro podparte z obu stron zastrzaami prefabrykowanymi. Strop wykonano z prefabrykatw i zwizano w konstrukcj monolityczn przez zalanie szczelin. Supy prefabrykowane o przekroju 30x30cm ustawiono w rzdach co 4.55m. Na nich uoono prefabrykowane sprone podcigi o rozpitoci 9.10m z wypuszczonymi do gry i od czoa strzemionami, a nastpnie zabetonowano gowice supw. Na podcigach oparto z kolei sprone pyty panwiowe, midzy ktre na podporach uoono dodatkowe zbrojenie i zalano styki. Tak wykonany strop uszczelniono z gry 3 warstwami emulsji bitumicznej uzbrojonej dwiema warstwami wkna szklanego oraz przykryto 30cm warstw ziemi. Dla uatwienia odwodnienia strop wykonano z nieznacznym spadkiem. W pycie stropowej i w cianach dano w jednym i w drugim kierunku przerwy dylatacyjne rozstawione co ok. 30m. Zupenie inaczej wyglda konstrukcja podziemnych zbiornikw posadowionych na terenach szkd grniczych. Rys. 15. przedstawia konstrukcj osadnika, ktry skada si z czterech komr.

Rys. 15. Podziemny zbiornik na wod o kwadratowym rzucie poziomym na terenie szkd grniczych: a) przekroje i rzuty, b) moliwe przypadki podparcia spowodowane usuniciem si gruntu [1] s. 76

25

Rys. 16. Podziemny zbiornik na wod trjkomorowy [2] s.

Na rys. 16 pokazano trjkomorowy zbiornik elbetowy podziemny o objtoci 400m3. Zbiornik ma ksztat prostoktny, a jego schemat statyczny w przekroju poprzecznym stanowi trjprzsowa rama zamknita. Wrd schematw obcie naley uwzgldni moliwo nierwnoczesnego napeniana wszystkich komr. Grubo cian i przekrycia w rozwizaniu pytowym (jak na rysunku) moe osign 25cm, a pyty dennej 30cm. Trudniejsze w wykonawstwie, ale oszczdniejsze z zuyciu betony i stali, byoby zastosowanie obudowy zbiornika w konstrukcji pytowo-ebrowej.

3.2. Wymiarowanie zbiornikw o przekroju koowym W teorii projektowania zbiornikw o rzucie koowym wyrnia si etapy projektowania: wedug zasady bonowej (bez uwzgldniania zginania) wedug teorii zgiciowej uwzgldniajcej zaburzenia brzegowe powok

26

W nielicznych przypadkach, gdy zachowane s wszystkie zaoenia teorii bonowej poprzestaje si na pierwszej fazie oblicze. Najczciej jednak dla pojedynczych powok o warunkach zamocowa sprystych lub braku swobodnego przesuwu podpr w kierunku prostopadym do stycznych w punktach podparcia, lub w przypadkach gdy ksztat zbiornika jest zoony z kilku powok poczonych ze sob monolitycznie konieczne jest uwzgldnienie obu wymienionych wyej faz obliczeniowych, a ostatecznie wielkoci si wewntrznych s sum si obliczonych w poszczeglnych fazach.

Na rysunkach od 17 do 20 przedstawiono schematy statyczne do obliczania zbiornikw elbetowych podziemnych o rzucie koowym. Zbiorniki o rzutach stokowych oraz walcowych oblicza si wedug tych samych zasad.

Rys. 17. Wyznaczenie przekroju zerowej siy rwnolenikowej w zalenoci od wymiarw zbiornika [1] s. 97

27

Rys. 18. Wyznaczenie obcienia nasypk o podanym ciarze objtociowym [1] s. 96

Rys. 19. Wyznaczenie obcienia ciecz o znanym ciarze objtociowym [1] s. 96

28

Rys. 20. Wyznaczenie obcienia poziomego wywoanego parciem gruntu w ksztacie trapezu [1] s. 96

Konstrukcj zbiornika mona podzieli na trzy zasadnicze elementy: przekrycie, ciany boczne oraz konstrukcj denn. W tej kolejnoci omwimy ich wymiarowanie oraz podamy oglne uwagi dotyczce ich zbrojenia. 3.2.1. Przekrycie Obliczenie zbrojenia w takich przekryciach jak: pyty koowe, kopuy obrotowe, stropy pytowo-ebrowe lub grzybkowe, gdy poza przekazaniem pionowych obcie na ciany boczne nie bior one innego udziau w pracy zbiornika - nie rni si od typowych oblicze tych konstrukcji. W przypadku natomiast monolitycznego poczenia tych przekry ze cianami zbiornika, (co najczciej spotyka si przy przekryciach pytowych koowych i kopuowych) obliczenie zbrojenia naley przeprowadzi zgodnie z przebiegiem29

otrzymanych si wewntrznych i momentw. Przy wyznaczaniu gruboci pyt koowych i stropw pytowo-ebrowych stosowanych jako przekrycia zbiornikw podziemnych naley liczy si z ekonomicznym procentem zbrojenia przekrojw, uwaajc jednak grubo 9 cm za minimaln. Dla stropw grzybkowych (zazwyczaj o wiele silniej obcionych) jako minimaln grubo naley przyjmowa 15cm. Napre ciskajcych w kopuach na og nie sprawdza si, gdy s one bardzo niewielkie, naley tu sprawdzi jedynie naprenia krytyczne na wyboczenie, w strefie ciskajcych osiowych si poudnikowych. Mona si w tym przypadku oprze na skorygowanym przez Bacha wzorze Zoellyego na naprenie krytyczne (zniszczeniowe) w betonie

KR = gdzie: d - grubo powoki kulistej, r - promie powoki kulistej,

0,286E 31 2

(

)

d r

(4)

- wspczynnik Poissona ( = 0,167),

E - wspczynnik sprystoci betonu.Wartoci otrzymane ze wzoru (4) s tym dokadniejsze im obcienie zewntrzne jest bardziej zblione do cigego rwnomiernie rozoonego na poziomym rzucie powoki kopuy. Sprawdzenie napre na wyboczenie jest szczeglnie wane przy duych obcieniach zewntrznych (np:. dno zbiornika typu Intze). Do podobnego wyniku doszed na drodze analitycznej Karman, ktry okreli obcienie krytyczne jako rwne

p KR

d = 0,365E r

2

(5)

co przy przyjciu, e obcienie zewntrzne jest rwnomiernie rozoone na poziomym rzucie powoki, daje (przy 20)

KR =

p KR r d = 0,182E r 2d

(6)

Zbrojenie umieszczone w strefie napre ciskajcych powoki odgrywa rwnie rol zbrojenia montaowego i przeciwskurczowego. Z tych wzgldw przyjmuje si przynajmniej, 6 co 20cm.

30

W

brzegowej

strefie

dziaania

momentw

zginajcych

naley

sprawdzi

naprenia na og na ciskanie mimorodowe o maym mimorodzie. Gdy nawet ze wzgldw obliczeniowych nie potrzeba wzmacnia strefy grnej powoki, dla

wzmocnienia betonu przyjmuje si jednak zbrojenie rwne 0,2% pracujcego przekroju powoki, lecz nie mniej ni 6 co 20cm. W przypadku kopuowego przekrycia zbiornika podziemnego zalecane jest stosowanie gruboci powoki przynajmniej 8 cm, a zbrojenie powinno si skada z jednowarstwowej siatki z prtw o rednicy nie mniejszej ni 8mm. W celu przejcia brzegowych momentw zginajcych naley zastosowa podwjn siatk (por. rys. 24), przez dodanie prtw w grnej strefie gruboci powoki rwnie o rednicy przynajmniej 8mm.

3.2.2. ciany Niesprone cylindryczne ciany zbiornikw zbroi si prtami piercieniowymi poziomymi oraz prtami pionowymi. Pierwsze z nich przejmuj rwnolenikowe siy rozcigajce przy napenieniu zbiornika ciecz, w przypadku za dziaania obcienia zewntrznego a braku napenienia ciecz, pracuj one wraz z betonem na naprenia ciskajce. Natomiast zbrojenie pionowe ma gwnie za zadanie przejcie momentw zginajcych poudnikowych; ponadto spenia ono rol prtw montaowych. Zbrojenie piercieniowe oblicza si w zaoeniu napenienia zbiornika ciecz przy braku poziomych obcie zewntrznych. Przekrj zbrojenia piercieniowego, w zaoeniu, e przejmuje ono ca si osiow rozcigajc, oblicza si ze wzoru:

FZ =gdzie: R - sia rozcigajca,

R s Qr

(7)

s - wspczynnik bezpieczestwa, Qr - granica plastycznoci stali

Dla przypadku braku cieczy w zbiorniku, przy penym poziomym obcieniu zewntrznym (np. gruntem), naley sprawdzi przekrj ciany na wyboczenie. Mona tu stosowa wzr na obcienie krytyczne

31

p KR =

r 3(1 2 )

Ed 2

(8)

gdzie oznaczenia s te same jak we wzorze (6)

Zbrojenie piercieniowe rozmieszcza si zgodnie z przebiegiem rozcigajcych si rwnolenikowych, dzielc wysoko zbiornika na pasy poziome (np. o szerokoci 1.0m) i obliczajc zbrojenie dla poszczeglnego pasa na maksymaln wielko siy rozcigajcej w tym pasie (w ten sposb zwikszamy nieco wspczynnik bezpieczestwa). Obliczajc w ten sposb np.: zbrojenie dla cian cylindrycznych zamocowanych w nieodksztacalnym dnie, otrzymujemy w pasach dolnych przy dnie zmniejszony przekrj zbrojenia, gdy sia R przy samym dnie ma warto zero. Gdy konstrukcja poczenia ciany cylindrycznej z dnem budzi pewne obawy, co do jej zgodnoci z zaoonym schematem, zaleca si w dolnej czci cian przyjmowa stay przekrj zbrojenia piercieniowego, odpowiadajcy maksymalnej sile rozcigajcej. rednice prtw zbrojenia piercieniowego przyjmuje si zazwyczaj w granicach 822mm. Zcza tych prtw naley przyjmowa mijankowo, stosujc je w kadej z paszczyzn pionowych nie gciej, ni co smy prt. Dugo zcz nakadkowych powinna by obliczona na przyczepno, lecz nie mniejsza ni 50; przy uyciu prtw okrgych naley stosowa zcza z hakami i wwczas dugoci te mona, zredukowa o 25%. Zbrojenie piercieniowe i pionowe przyjmuje si przy mniejszych grubociach cian jednostronnie, natomiast przy grubociach powyej 15cm zaleca si - w celu przejcia napre skurczowych i termicznych - stosowa zbrojenie podwjne. Niezalenie od oblicze zbrojenia piercieniowego i pionowego naley sprawdzi grubo ciany cylindrycznej na szczelno. Wstpn ocen tej gruboci mona przeprowadzi na podstawie wzoru:

d =Rgdzie:

s 2Q r 200s = Rm RrQr

(9)

R - sia rozcigajca, kG/cm, Rr - wytrzymao betonu na rozciganie, kG/cm2,

32

s i s2 - wspczynniki bezpieczestwa, przy czym s2 - wspczynnik na pojawienie si rys przy rozciganiu; zwykle przyjmuje si s2 = 130

Wspczynnik m jest tu niezaleny od ksztatu i wymiarw zbiornika. Ze wzgldu na szczelno mona, zatem jako minimaln grubo ciany przy dnie (przy jej liniowej zmiennoci) przyj

d = Rm = C hrmgdzie: h maksymalny poziom cieczy w zbiorniku, liczc od dna.

(10)

Przy najczciej stosowanej stali w konstrukcji zbiornikw (Qr =2500 kG/cm2) oraz wartociach wspczynnikw bezpieczestwa s2 = 1,30 i s = 1,8 mamy

RW= 110 RW= 140 RW= 170 RW= 200

m= 0,1051 m= 0,0889 m= 0,0771 m= 0,0680

Ze wzgldw praktycznych nie naley przyjmowa gruboci ciany cylindrycznej mniejszej od 810cm. Przekrj prtw pionowych naley oblicza w czci przypodporowej ciany na mimorodowe ciskanie, od momentu poudnikowego M i ciskajcej siy poudnikowej N. rednice tych prtw przyjmuje si w granicach 1022cm, po stronie wewntrznej ciany, na odlegoci zgodnej z zasigiem momentu brzegowego. Powyej zasigu momentu zginajcego cz tego zbrojenia przepuszcza si wyej na ca wysoko zbiornika, traktujc je jako montaowe. W rodkowej czci pionowej ciany, gdzie wystpuje moment o znaku przeciwnym ni moment brzegowy naley sprawdzi naprenie w betonie; w przypadku przekroczenia napre dopuszczalnych naley obliczy zbrojenie, wyznaczajc je z obliczenia na mimorodowe ciskanie, tak jak dla przekroju brzegowego.

33

3.2.3. Dno Gdy dnem zbiornika na ciecz jest kopua, w ktrej wystpuj naprenia rozcigajce, wwczas grubo ciany elbetowej jest gwnie uwarunkowana

szczelnoci betonu. Siy wewntrzne przy rozciganiu osiowym przejmuje w powoce cakowicie zbrojenie, ktre oblicza si zgodnie ze wzorem (7). Przy mimorodowym rozciganiu nie uwzgldnia si wsppracy betonu na rozciganie. Przekroje, w ktrych wystpuj naprenia ciskajce, powinny by sprawdzone na wyboczenie. Odnosi si to gwnie do powok znacznie obcionych, w ktrych wystpuj due wewntrzne siy ciskajce. Takie warunki pracy istniej zazwyczaj w walcowych bocznych cianach zbiornikw w przypadkach dziaania gruntu od zewntrz przy oprnieniu zbiornika z cieczy oraz w elbetowych dnach o ksztacie kopuy wklsej, gdzie Zarwno siy poudnikowe jak i rwnolenikowe s przewanie ciskajce. W tych przypadkach rednic zbrojenia gwnego i montaowego przyjmuje si nie mniejsz ni 8mm. Paskie dna w postaci poziomej pyty mog by monolitycznie poczone ze cianami zbiornika lub te oddzielone od nich dylatacj. W pierwszym przypadku zbrojenie pyty wyznacza si zgodnie z obliczonymi wielkociami momentw, zginajcych, a przy grubych pytach przyjmuje si czsto zbrojenie obustronne. Grubo pyty jest tu gwnie zalena od ekonomicznego procentu zbrojenia. W drugim przypadku, przy stosowaniu dylatacji cian bocznych, zbrojenie pyty, jako swobodnie lecej na gruncie przyjmuje si - przy nieobecnoci wody gruntowej jedynie ze wzgldu na skurcz i wpywy termiczne. Stosuje si tu zazwyczaj pojedyncz siatk prostoktn z prtw np.: 6 co 15cm, bd podwjn obustronn 8 co 30cm.

Gdy istnieje parcie wody gruntowej, grubo zdylatowanej pyty przyjmuje si z warunku na wypr, a dylatacja musi speni warunek nieprzepuszczania wody zewntrznej znajdujcej si pod cinieniem hydrostatycznym.

34

3.3. Konstrukcja zbiornikw o rzucie koowym

3.3.1. Przekrycia Do najczciej spotykanych przekry zbiornikw o przekroju koowym nale pyty koowe, stropy pytowo-ebrowe, stropy grzybkowe oraz powoki kopuowe. Pierwsze trzy rodzaje przekry nie rni si w zasadzie od konstrukcji typowych przekry stosowanych w budynkach mieszkalnych, magazynach, halach itp. Poza uwagami o minimalnej gruboci pyt w zbiornikach podziemnych naley mie tu na uwadze, aby rozstawy supw w zbiornikach podziemnych nie byy wiksze od 4.0-4.5m, a przekrj supw nie mniejszy ni 25x25cm (lub rednica 25cm przy supach okrgych). Poczenia tych supw ze cianami cylindrycznymi wykonuje si przewanie przez wewntrzny skos o pochyleniu 1:1 lub 1:3, albo te w grnej czci ciany ksztatuje si swojego rodzaju wieniec przez obustronne poszerzenie gruboci ciany. Stwarza si w ten sposb szersze miejsce oparcia przekrycia na cianach. Wymiarowanie monolitycznych przekry kopuowych podano punkcie 2. Z trzech sposobw poczenia, a mianowicie: za porednictwem wieca wydzielonego, za porednictwem wieca ukrytego i bez wieca, najczciej spotyka si pierwszy. W tym przypadku poczenie mona wykona w dwch wariantach: powoka kopuowa wraz z wiecem jest poczona monolitycznie ze cianami pionowymi wieniec jest oddzielony od cian szczelin dylatacyjn Pierwszy wariant pokazano na rys. 21 wraz z przy wiecowym fragmentem kopuy przekrycia. Wieniec jest tu zbrojony 8 prtami, a przy wiecowe dwustronne zbrojenie powok przenosi powstajce przy wiecu momenty zginajce.

35

Rys. 21. Typowe zbrojenie poczenia monolitycznego powoki przekrycia ze cian walcow za porednictwem wieca wydzielonego [1] s. 174

Rys. 22. Typowe zbrojenie poczenia monolitycznego powoki przekrycia ze cian walcow za porednictwem wieca ukrytego [1] s. 174

Szczeg poczenia powoki przekrycia ze cian cylindryczn za porednictwem wieca ukrytego pokazano na rys. 22. W samym poszerzeniu wiecowym mamy najwiksz ilo zbrojenia piercieniowego (niekiedy 60% siy rozporu od kopuy przejmuje wieniec), zagszczone jest rwnie zbrojenie piercieniowe w kopule tu przy wiecu, gdy wystpuje tu rwnie rozciganie rwnolenikowe. Powoki monolityczne zbroi si prtami poudnikowymi i piercieniowymi. Stosuje si tu zbrojenie pojedyncze; jedynie przy wiecu. W celu przejcia powstajcego tu momentu zginajcego, daje si rwnie zbrojenie grne. Zasig tego zbrojenia przy oparciu powinien odpowiada dwukrotnemu przejciu wykresu momentu przez zero odnosi si to gwnie do kopu paskich o znacznym momencie ujemnym. Po strome zewntrznej daje si rwnie zbrojenie rwnolenikowe. Gdy zasig momentu zginajcego nie jest dokadnie okrelony, wwczas mona przyj grne zbrojenie na szerokoci promienia, liczc od brzegu powoki. Typowy ukad zbrojenia w kopule monolitycznej pokazana na rys. 23. Otwory wazowe powinny by wzmocnione dodatkowymi prtami w strefie przyotworowej powoki, naley przy tym umieszcza je w ciskanej strefie powoki.

36

Rys. 23. Fragmenty typowego zbrojenia kopuy (w rozwiniciu) [1] s. 175

Ze wzgldu na szybszy monta i niewielkie zuycie drewna coraz czciej stosuje si kopuy prefabrykowane. Ksztat w rzucie elementw prefabrykowanych, z ktrych skada si przekrycie kopuowe moe by trjktny, trapezowy, picio- lub szecioboczny; w zbiornikach stosuje si gwnie elementy trjktne (rys. 24). Element taki jest wyznaczony dwiema paszczyznami poudnikowymi i paszczyzn rwnolenikow oporow. Ma on na paszczyznach poudnikowych obramowania ukonymi eberkami 1 poczonymi ze sob przeponkami 2 i wzmocnionymi eberkiem wiecowym 3. W zbienej grnej czci element prefabrykowany ma wzmocnienie 4 o penej wysokoci eberka, ktre wchodzi w monolitycznie wykonany wieniec grny wraz z grn pyt powoki (jest to cile zwizane z metod wykonawcz). Przy wiecu dolnym element

wchodzi w uformowan na caej dugoci dolnego wieca wnk oporow. krawdziach Utworzone przylegania na ele-

mentw eberka zabetonowuje si, tworzc w ten cao. sposb W

monolitycznRys. 24. Trjktny element panwiowy prefabrykowanej kopuy: a) widok elementu, b) przekrj wzdu poudnika, c) szczeg poczenia pyt panwiowych w paszczynie poudnikowej [1] s. 175

przestrzeniach midzy eberkami mona wykona warstw ocieplajc z ulobetonu 5.

37

Elementy takie oczywicie musz by obliczone dodatkowo na obcienia w stadium montau i transportu. Gdy kopua ma due rozmiary, mona stosowa wieniec poredni, przyjmujc dwa centryczne rzdy opisanych prefabrykatw. Wynioso kulistych kopu przekrycia waha si zazwyczaj w granicach (1/61/8)D, gdzie D oznacza rednic zbiornika. Wyniosoci kopu stokowych bywaj nawet wiksze.

3.3.2. ciany Ze wzgldw eksploatacyjnych

powikszenie gruboci cian wykonuje si zazwyczaj na zewntrz zbiornika, zachowujc powierzchni przypadku cieczy w pionow zbiornika. moliwoci zbiorniku wewntrzn Jedynie w

zamarznicia naley nada cianRys. 25. Zbrojenie pojedyncze i podwjne cianek walcowych (przekroje poziome) [1] s. 176

wewntrznej

powierzchni

pochylenie 1/151/20.

ciany zbroi si pionowo oraz piercieniowo (rwnolenikowo). Ukad wzajemny prtw zbrojenia i rozmieszczenie ich w gruboci ciany podano na rys. 25. Ukad prtw pionowych pokazano przykadowo na rys. 26, ktry przedstawia zbrojenie ciany zbiornika z rys. 27.

Rys. 26. Zbrojenie pionowej cylindrycznej ciany zbiornika [1] s. 176

38

Rys. 27. Typowe zbrojenie monolitycznego poczenia ciany prostej ze cian cylindryczn (przekrj poziomy) [1] s. 177

Zgodnie z przebiegiem w strefie dolnej momentu zginajcego dla dwch schematw: od parcia wody i od parcia gruntu - zbrojenie pionowe umieszczono po stronie wewntrznej zbiornika w iloci 6 20 mm + 3 12 mm oraz po zewntrznej stronie ciany w iloci 6 14 mm + 3 12 mm. Zbrojenie poziome (zgodnie z przebiegiem si piercieniowych) przyjto zmienne; zmienia si liczba prtw na l m wysokoci ciany oraz ich rednica. Zbrojenie to umieszczono w dwch warstwach po wewntrznej stronie zbrojenia pionowego. Poczenie ciany walcowej z konstrukcj denn stosuje si przegubowe albo o charakterze zamocowania sprystego lub sztywnego, w zalenoci od konstrukcji dna i cian pionowych. Poczenie przegubowe stosuje si gwnie przy prefabrykowanych cianach spronych czasem rwnie i przy monolitycznych.

3.3.3. Dno Gdy pyta denna spoczywajca na gruncie poczona jest sztywno ze cianami pionowymi i przejmuje od nich obcienia, musi by zbrojona zgodnie z wystpujcymi w niej momentami zginajcymi, a grubo jej powinna odpowiada wysokoci

ekonomicznej. Wyjtek stanowi zbiorniki o duym parciu hydrostatycznym wd gruntowych, gdy wwczas grubo ta jest czasem okrelona z warunku na wypr. Przy braku wd gruntowych i przy gruntach na tyle mocnych, e awa pod cianami moe przenie na grunt obcienia od cian - stosujemy pyt denn cakowicie zdylatowan od konstrukcji zbiornika. W tym przypadku grubo pyty dennej nie moe by mniejsza od 8cm, a posadowienie jej naley wykona na podou z chudego betonu o gruboci przynajmniej 15cm, przy dobrze ubitym gruncie.

39

Dylatacja oddzielajca pyt denn od pozostaej czci konstrukcji zbiornika musi by bardzo starannie wykonana, gdy od jakoci tego wykonania zaley waciwe funkcjonowanie, obiektu. W zbiornikach podziemnych paszczyzn denn naley wykona ze spadkiem przynajmniej 1:25 (w celu waciwego osadzenia si i spywania zanieczyszcze oraz dla uatwienia oczyszczania zbiornika), zalenym od rodzaju przechowywanej cieczy i warunkw eksploatacyjnych; dla wody przemysowej mona przyjmowa pochylenie w kierunku zbiorczej studzienki ok. 1:100. Rwnie w zbiornikach podziemnych przekrycia powinny mie pochylenia, ktre - niezalenie od izolacji - chroniyby strop zbiornikw przed przeciekami. Spadki wyrabia si najczciej chudym betonem (spadki wewntrzne), lub ulobetonem (spadki zewntrzne przekry).

3.3.4. Przykady wykonanych obiektw Na rys. 28 pokazano zbiornik podziemny przeznaczony na wod pitn o pojemnoci 6000 m3 (przekrj koowy o rednicy 36m). Wysoko wewntrzna zbiornika wynosi 5.96m. Koowa pyta przekrywajca oraz pyta denna

stanowi strop grzybkowy o gowicach bez pyty nadgowicowej. Grubo pyty grnej wynosi 20cm, dolnej - 33cm. Na pycie grnej uoono warstw

ulobetonu ze spadkiem i pokryto j izolacj z dwch warstw papy na lepiku. Zbiornik jest przykryty warstw ziemi zmieszanej z ulem, o gruboci 75cm. cian stokow zaprojektowano oRys. 28. Schemat oglny zbiornika o pojemnoci 6000 m3 o grzybkowej konstrukcji pyty przekrycia i pyty dennej [1] s. 178

wikszym pochyleniu w strefie dolnej

(przy poczeniu z pyt denn). Grubo ciany wynosi u gry 20 cm, u dou 40 cm; pochylenie jej wykonano na zewntrz. Zbiornik okrgy podziemny ze supem w rodku przedstawia rys. 29. rednica wewntrzna zbiornika wynosi 18.0m wysoko - liczona od dna do eber przekrycia -

40

5.0m. Przekryciem zbiornika jest elbetowa paska pyta o gruboci 10cm, przekazujca obcienie na sup za porednictwem eber o ukadzie promienistym i przekroju 35x80cm oraz na cian cylindryczn za porednictwem wieca koowego o wymiarach 40x80cm. Grubo ciany jest staa i wynosi 2cm, sup znajdujcy si w rodku ma przekrj koowy o rednicy 70cm, przechodzcy u gry w gowic. Sup rodkowy przekazuje do znaczn cz obcienia grnego na grunt za porednictwem stopy, ciana cylindryczna spoczywa na cigej awie o tak dobranej podstawie, aby nacisk na grunt pod ni by rwny naciskowi pod stop supa. Pyta denna o gruboci 15cm, zabetonowana na podou zoonym z gruzu oraz warstwy chudego betonu, jest oddzielona dylatacj zarwno od awy ciany cylindrycznej, jak i od stopy, a utworzone szczeliny dylatacyjne zostay starannie zaizolowane. Niezalenie od uycia do betonu dodatku uszczelniajcego w postaci silikonu i zewntrznego zaizolowania cian pionowych dwiema warstwami papy na lepiku i oboenia 20cm warstw gliny w celu zapewnienia szczelnoci, wewntrzn stron cian pokryto tynkiem cementowym. Grubo warstwy ulobetonu formujcej spadek przekrycia wynosi 40cm w osi pionowej zbiornika. Zbiornik przykryto warstw gruntu, o gruboci 85cm. Przy obliczaniu ciany pionowej zaoono pene jej zamocowanie w awie fundamentowej, co jest suszne wobec duego przekroju awy. Zbrojenie tej ciany pokazano na rys. 29b. Pyt przekrycia obliczono przez wydzielenie trjktnego jej wycinka

ograniczonego osiami dwch najbliszych eber i odcinka ciany cylindrycznej przyjtego za prosta prostopad do wysokoci tak uformowanego trjkta. T pyt trjktn potraktowano jako zamocowan na obwodzie, co przy krawdziach ebrowych jest w peni usprawiedliwione cigoci pyty, na krawdzi wiecowej za - monolitycznym poczeniem z wiecem. ebra zostay obliczone jako jednoprzsowe, przegubowo oparte na wiecu ciany cylindrycznej i zamocowane w osi supa (przez analogi do belki dwuprzsowej). Za obcienie przyjto tu obliczone reakcje pyt trjktnych, zastpujc obcienie cige siami skupionymi. Dodatkow trudnoci konstrukcyjn byo tu waciwe rozoenie zbrojenia w wle rodkowym to znaczy nad rodkowym supem wobec bardzo duego zagszczenia w tym miejscu zbrojenia grnego, wskutek koniecznoci przeduenia zbrojenia na ebra przeciwlege, zastosowano tu dwa piercienie koowe z blachy stalowej, do ktrych przy spawano grne zbrojenie eber. Piercienie te zostay obliczone na osiow si rozrywajc, powsta od si w prtach grnych traktowanych jako obcienie cige rwnomierne. Konstrukcj tego wza pokazano na rys. 29c i 29d.

41

Rys. 29. Zbiornik ze supem w rodku: a) przekrj pionowy i rzut, b) schemat zbrojenia ciany, c) i d) ukad zbrojenia w gowicy supa [1] s. 179

42

Na rys. 30 pokazano podziemny elbetowy zbiornik walcowy na wod pitn o rednicy 16.2m, posadowiony na palach i przekryty kopu wykonan z prefabrykatw. Pyta dna o gruboci 10cm zostaa oddzielona od piercienia fundamentowego ciany i uoona na podou wykonanym z (liczc od dou) 20cm warstwy gliny, 15cm warstwy filtracyjnej z silnie ubitego tucznia z pospk i 15cm warstwy gruzobetonu. Na pycie wykonano warstw gadzi 1.5cm, na niej 4x pap bitumiczn na lepiku asfaltowym, nastpnie beton wyrwnawczy w spadku i 4cm gad cementow z dodatkiem rodka uszczelniajcego - rys. 30a. Beton wyrwnawczy i gad grn podzielono dylatacjami piercieniowymi i promienistymi o szerokoci 1cm.

Rys. 30. Podziemny zbiornik na wod przekryty prefabrykowan kopu: a) przekroje i rzuty, b) szczeg zbrojenia

1 - warstwa betonu ze spadkiem i gad cementowa 12cm, 2 - izolacje 4x papa na lepiku, 3 - pyta elbetowa 10cm, 4 - gruzobeton 15cm, 5 - warstwa filtracyjna 15cm, 6 - warstwa gliny 20cm [1] s. 185

Na rys. 31 pokazano rozwizanie uszczelnienia dylatacji sznurem konopnym uoonym midzy 4 warstwami papy. Sznur ten ma dziaa amortyzujco, podobnie jak wygite w ksztacie litery paski blachy w tradycyjnych rozwizaniach dylatacji. cian

zbiornika o wysokoci 4,30 m wykonano o zmiennej gruboci 20-15 cm i uzbrojono stal Qr=2500kG/cm2. Na wspormkowym rozszerzeniu ciany uoono prefabrykowane elementy kopuy (25szt.) i zwizano je wykonanym na mokro piercieniem elbetowym, zbrojonym prtami 2426 ze stali Qr= 600kG/cm2. Elementy u szczytu zwizane s drugim piercieniem elbetowym podtrzymujcym studzienk kontroln. Kopu

43

wyrwnano 1.5cm warstw gadzi 1:3, zaizolowano 2 razy pap na lepiku asfaltowym i osonite 3cm warstw gadzi 1:4. U gry zastosowano 50cm warstw ula i 25cm warstw humusu. Prefabrykowane elementy kopuy wykonano w postaci trapezowych ukowych pyt panwiowych, o gruboci 5cm (pyta) i ebrach wysokoci 30cm, uzbrojonych stal Qr=3600 i 2500kG/cm2. Ciar elementu wynosi 1800kG, zuycie stali 163kg na jeden element, ogem - 4100kg, tzn. 1.85 kg/m2 rzutu poziomego.

Rys. 31. Szczegy szczelin dylatacyjnych zbiornika a) dylatacja midzy pyt a piercieniem fundamentowym ciany, b) dylatacja dna: 1- wypenienie asfaltem, 2-4cm warstwa tynku wodoszczelnego (gad cementowa 1:3 z dodatkiem 10% sylikonu), 3 - beton RW = 90 kG/cm2 w spadku 5 z cementu portlandzkiego, 4 - 4 warstwy papy na lepiku asfaltowym, 5 1.5cm warstwa gadzi cementowej 1:3, 6 - pyta elbetowa, 7 siatka stalowa z drutu 2mm o oczkach 40x40mm, 8 - ciana zbiornika, 9 - warstwa 5cm tynku wodoszczelnego, 10 - sznur konopny o rednicy ok. 4cm nasycony asfaltem, 11 fundament [1] s. 186

Ciekawe rozwizanie zastosowano w zbiorniku na wod w Migennes (rys. 32), o pojemnoci 8000 m3. Dla zabezpieczania staego, cho powolnego, ruchu wody wykonano wewntrz zbiornika cig ciank o rzucie poziomym w postaci spirali. Na ciance zostay oparte trapezowe pyty przekrycia. Przy porwnaniu kosztu tego

44

rozwizania z tradycyjnym rozwizaniem ze supami i podcigami okazao si, e jest on jednakowy.

Rys. 32. Schemat zbiornika na wod w Migennes; rzut poziomy 1 - przewd zasilajcy, 2 - przewd rozprowadzajcy [1] s. 187

4.

Wybrane

zagadnienia

technologiczne

majce

wpyw

na

konserwacj

zbiornikw

4.1. Zabezpieczenie zbiornikw przed cieczami agresywnymi

4.1.1. Uwagi wstpne ciany i dno zbiornikw elbetowych i spronych wskutek stykania si z cieczami agresywnymi naraone s na szkodliwe ich dziaanie. Czsto grunt, na ktrym zbiornik spoczywa wzgldnie, ktry zbiornik otacza, zawiera wod agresywn. Woda opadowa moe rwnie zawiera szkodliwe skadniki, zdarza si take, e wskutek nieszczelnoci zbiornikw zawierajcych ciecze agresywne woda gruntowa zostaje zanieczyszczona. Z tego powodu skuteczna izolacja i ochrona zewntrzna jest w takich przypadkach nieodzowna. Izolacja powinna znajdowa si pod cinieniem cieczy, a izolacja zewntrzna powinna by chroniona przed ewentualnym uszkodzeniem mechanicznym. Jako izolacj zewntrzn mona stosowa powok zoon z kilku warstw papy, warstwy bitumu lub asfaltu, chronion od zewntrz ciank z betonu, z cegy lub z klinkieru na zaprawie kwasoodpornej. W celu zmniejszenia procesu korozji zbrojenia wskazane jest wykonywa elementy konstrukcji zbiornikw z betonu na cemencie hutniczym lub glinowym.

45

Zbiorniki zawierajce cenne, lecz bardzo agresywne ciecze powinny mie wok siebie specjaln wann, do ktrej w razie awarii spynie zawarto zbiornika - rys. 33. Wanny te musz by zabezpieczone przed dziaaniem przeciekajcej cieczy. Sposoby zabezpieczenia podano na rys. 34.

1 - zbiornik, 2 fundament, 3 - kotew, 4 - rura stalowa, 5 - pytka stalowa, 6 - wanna uszczelniona Rys. 33. Umocowanie i zabezpieczenie zbiornika na fenol [1] s. 274

Rys. 34. Cztery sposoby izolowania wanny pod zbiornikiem na ciecze agresywne

1- tynk, 2 - elbet, 3 - lekki beton, 4 - gad cementowa, 5 lepik, 6 - folia z oppanolu, 7 - papa, 8 - zaprawa, 9 - warstwa impregnacyjna, 10 - kit w przerwie dylatacyjnej, U -. powoka bitumiczna, 12 - specjalna masa bitumiczna, 13 blacha miedziana rowkowana, 14 - trzykrotna powoka lakieru, 15 piasek kwarcowy, 16 - pytki kwasoodporne, 17 -powoka ochronna, 18 - uszczelnienie bitumiczne, 19 - podkad bitumiczny, 20 - pytki z klinkieru kwasoodpornego, 21 - kit do spoin Asplit CI*", 22 - szpa-chlwka bitumiczna, 23 - folia oowiana, 24 - piercie stalowy, 25 - piercie stalowy przyspawany do rury, 26 - beton ochronny, 27 - rura, 28 - uszczelnienie oowiem [1] s. 274

46

Produkty naftowe nie wykazuj na og agresywnoci, jeeli tylko zapewniona jest szczelno betonu, natomiast ciecze zawierajce siark niszcz beton, podobnie jak zawierajce kwasy tuszczowe oleje rolinne. Dobre wyniki uzyskano przez stosowanie szka wodnego i fluatw. Dowiadczenia wykazay, e najlepiej zachowuj si pod tym wzgldem cementy z ma iloci wapna. Dobr izolacj stanowi blachy metalowe: stalowe galwanizowane, ze stopu miedzi lub aluminium. Wykadziny ochronne z tworzyw sztucznych s czsto stosowane do ochrony cian zbiornikw, gdy odznaczaj si wysok odpornoci chemiczn, elastycznoci i nieprzepuszczalnoci pynw i gazw. Praktyczne zastosowanie tych tworzyw

umoliwiaj rnego rodzaju kleje syntetyczne, oparte na bazie tworzyw sztucznych o waciwociach podobnych do tworzywa wykadzin. Kleje syntetyczne pozwalaj nie tylko na naleyte klejenie ze sob dwu warstw tworzywa sztucznego, ale rwnie poczenie tworzywa z betonem konstrukcyjnym. Powierzchnie przeznaczone do nakadania wykadzin musz by naleycie oczyszczone z rdzy, tuszczw, resztek chemikaliw itp., najczciej przez piaskowanie. Powierzchnie powinny by odkurzone i osuszono, bez zagbie i dziur, ktre mogyby tworzy puste przestrzenie pod wykadzin.

4.1.2. Pokrycia ochronne organiczne Najczciej stosowane do ochrony cian zbiornikw wykadziny z tworzyw sztucznych to: wykadziny tiokolowe, winidurowe, igelitowe i oppanolowe. Tiokol jest materiaem elastycznym, stosowanym w temperaturach od -20 do +80C i odpornym na dziaanie stonego kwasu solnego, siarkowego, octowego, mlekowego i tuszczw. Nie jest wytrzymay na kwas azotowy i chromowy, na chlor i alkalia. Tiokol nie przepuszcza gazw i pynw oraz nie starzeje si. Lateks tiokolowy jest wodn zawiesin tiokolu, koloru tawego, dajc si atwo rozciecza z wod i miesza z rnymi wypeniaczami i przyspieszaczami. Lateksu tiokolowego mona uywa do impregnowania i pokrywania betonu. Nakadanie powok przeprowadza si za pomoc natryskiwania, powlekania rcznie pdzlem lub maszynowo. Otrzymane powoki s elastyczne i podobne do gumowych. Lateks tiokolowy nadaje si ponadto bardzo dobrze jako elastyczne uszczelnienie przerw dylatacyjnych. Przed uszkodzeniami mechanicznymi naley chroni pokrycia z lateksu dodatkow wykadzin ceramiczn.

47

Polimery chlorku winylu (winidur, igelit) s tworzywami termoplastycznymi odpornymi (do 40C) na dziaanie rozcieczonych kwasw: solnego, siarkowego (do 80%) i azotowego (do 50%), ugw, olejw mineralnych, oleju parafinowego, rycynowego, alkoholi, benzyny itp. S natomiast niewytrzymae na dziaanie eterw, estrw, wolnego chloru i chloropochodnych wglowodorw. Tworzywa winylowe stosuje si do wyrobu profili, drutw, folii, pyt itp. Folie winidurowe o gruboci 0.2-1.0mm i wymiarach 60 do 80cm na 4 do 25m osadza si w kilku warstwach za pomoc specjalnych kitw i klejw sporzdzonych rwnie na tworzywach sztucznych. Przy wykadaniu duych zbiornikw betonowych, paszcz naley najpierw pokry zapraw cementow gruboci 20mm o powierzchni chropowatej. Wysuszon powierzchni powleka si trzykrotnie specjalnym klejem i po jego wyschniciu nakada si foli rwnie powleczon poprzednio klejem. Nastpnie ogrzewa si naoon foli palnikiem i po jej zmikniciu przyciska si j do ciany zbiornika. Foli czy si z sob nakadk lub w postaci spoiny stykowej winidurow paeczk. Prace te wymagaj duej umiejtnoci i dowiadczenia. Igelit wytwarzany w kilku odmianach (Igelit PCU, PC, MP i Igelit mikki") w postaci past daje si atwo przetwarza i formowa przez odlewanie, natryskiwanie, powlekanie itp. Jednym z najlepszych rodkw zabezpieczenia zbiornikw przed dziaaniem gorcych cieczy jest oppanol. Oppanol jest tworzywem poliizobutylenowym o

wasnociach zblionych do gumy i polistyrenu. Odznacza si wysok elastycznoci i odpornoci na dziaanie rozcieczonych i stonych kwasw (solnego, siarkowego, fosforowego, octowego, mrwkowego, chromowego), ugw (sodowego i potasowego) i innych zwizkw chemicznych. Oppanol nie starzeje si, zachowuje elastyczno do minus 50C. Ujemn jego stron jest wystpowanie pezania, tj. trwaego odksztacenia pod wpywem staego obcienia. Z tego wzgldu oppanol nie moe by stosowany jako samodzielne tworzywo konstrukcyjne. Oppanol nie przepuszcza wody, wskutek czego znajduje zastosowanie przy wykonaniu wodoszczelnych ochro. Folie z oppanolu o gruboci 1-3mm stosuje si w zakresie temperatur od -50 do +100C. Przed naoeniem wykadziny pokrywane powierzchnie naley starannie oczyci i odkurzy. Nastpnie osuszon powierzchni powleka si emulsj bitumiczn dla uzyskania warstwy poredniej. Na t warstw nakada si specjalnie ogrzane do temperatury +160 C kleje. Po ostygniciu naoonych klejw szpachluje si je, a nastpnie ponownie nadtapia za pomoc lampy do lutowania lub palnika gazowego w miejscach, w ktrych nakada si oppanol. Folia, ogrzana od roztopionego kleju, przylega dobrze do cian zbiornika

48

tworzc szczeln powok. Wykadziny ukada si poczwszy od dou zbiornika (dna) w gr. Poszczeglne arkusze folii czy si z poprzednimi nakadk 3050mm.

4.1.3. Wykadziny i pokrycia ochronne nieorganiczne Z niemetalicznych pokry ochronnych szersze zastosowanie znalazy zaprawy kwasoodporne, emalia i szko wodne. Zaprawy kwasoodporne s substancjami otrzymywanymi zmielonego przez zarobienie roztworem szka wodnego (wypeniacza) z przyspieszaczami mieszaniny i drobno

minerau

wizania

twardnienia.

Przyspieszaczami s zwykle fluorokrzemiany sodowe z domieszkami wody, kwasu fluorokrzemowodorowego i fluorowodorowego, wypeniaczami - drobno zmielone kamienie naturalne lub sztuczne, jak: anderyt, granit, kwarcyt porcelana, szamota kwasoodporna itp. Kwasoodporno wypeniaczy nie powinna by nisza ni 93%. Zaprawy kwasoodporne maj nastpujce wasnoci wytrzymao na rozciganie 2445kG/cm2, na ciskanie 300500kG/cm2, dobra odporno na dziaanie stonych kwasw solnego, siarkowego i azotowego oraz innych kwasw nieorganicznych, mniejsza odporno na dziaanie rozcieczonych kwasw organicznych i nieorganicznych, brak odpornoci na dziaanie ugw. Zaprawy te przepuszczaj wod, ponadto dziaanie wody zmniejsza ich wytrzymao mechaniczn. Zaprawy siarkowe otrzymuje si przez zmieszanie siarki, piasku i tiokolu. S one uywane jako zaprawy kwasoodporne, odporne na dziaanie wody, roztworw soli i ugu. Betony kwasoodporne otrzymuje si przez zmieszanie sproszkowanego

wypeniacza kwasoodpornego, kruszywa (piasek 0,15-5mm i wir 7-40mm), szka wodnego jako spoiwa, oraz fluorokrzemianu sodu jako przyspieszacza. Ze wzrostem stenia kwasu, kwasoodporno takich betonw ronie. Betony te s odporne na dziaanie kwasw mineralnych i wikszoci aktywnych gazw oraz soli kwasw nieorganicznych reagujcych kwano. S one ponadto bardzo czue na zmiany temperatury. Jeden m3 betonu kwasoodpornego ma nastpujcy skad: wir i piasek 13001500kg, zmielony wypeniacz 500600kg, pynne szko wodne sodowe 200260kg, fluorokrzemian sodowy 3039kg. Dobr ochron betonu stanowi szko wodne. Jest to roztwr otrzymywany przez stopienie czystego zmielonego piasku i sody rcej. Stosuje si szko wodne sodowe i potasowe, przy czym to ostatnie jest drosze, ale lepsze. Przed uyciem rozciecza si szko wodne w miar potrzeby wod. Powlekanie szkem wodnym stosuje si dla uodpornienia powierzchni betonu, zapraw wapiennych i cementowych. Powlekanie49

powtarza si minimum: pierwszy raz szkem o ciarze waciwym 1.031.05, drugi raz szkem o ciarze waciwym 1.081.10. Poza tym szko wodne stosuje si do sporzdzania zapraw kwasoodpornych. Bardzo rozpowszechnionym i stosowanym rodkiem uszczelniania zbiornikw na olej, tuszcze i kwasy tuszczowe jest wykadzina z pytek kwasoodpornych. Pytki i ksztatki osadzone s na warstwie kitu sporzdzonego na szkle wodnym. W zalenoci od stenia i rodzaju kwasu mona stosowa kity KW lub KW. Pierwszy - kit KW jest kitem fenolowoformaldehydowym, odznacza si du wytrzymaoci mechaniczn,

odpornoci na zmiany temperatur w zakresie do 160C oraz odpornoci na dziaanie kwasw mineralnych, z wyjtkiem stonego kwasu azotowego i fluorowodorowego. Bezsporn zalet kitw fenolowoformaldehydowych w porwnaniu z kitami na szkle wodnym jest bardzo maa nasikliwo, ktra na og nie przekracza 3% ciarowo. Kity KW i KW wykazuj duy skurcz liniowy, co jest istotn wad przy stosowaniu ich do wykadzin kwasoodpornych.

4.2. Szczelno zbiornikw

4.2.1. Uwagi wstpne Koniecznym warunkiem normalnego funkcjonowania zbiornika na ciecze w czasie eksploatacji jest szczelno jego elementw konstrukcji. Pod tym wzgldem zbiorniki betonowe wymagaj specjalnego traktowania, z uwagi na waciwoci materiau, z ktrego s wykonane. W celu uszczelnienia zbiornika wystarczy w przypadku niektrych cieczy, wykona ciany i dno ze szczelnego betonu. Przy cieczach o maej lepkoci rodki te s niewystarczajce; szczelno uzyskuje si wwczas przez uszczelnienie powierzchni wewntrznej zbiornika. Metodami uzyskania szczelnego betonu zajmuje si technologia betonu. Tutaj wymienione bd tylko niektre, zasadnicze warunki niezbdne do uzyskania szczelnego betonu, a mianowicie: krzywa przesiewu kruszywa powinna odpowiada normie, zawarto cementu w 1m3 gotowego betonu powinna by nie mniejsza od 300350kg, w celu zwikszenia szczelnoci naley dodawa 100200kg drobnego pyu kwarcowego,

50

nie mona usuwa powstaej na zewntrznym licu elementw betonowych warstewki o duej szczelnoci zawierajcej wiksz ilo cementu, beton musi by bardzo dokadnie wibrowany, beton powinien by odpowietrzany przy rwnoczesnym wibrowaniu

(skomprymowanie i zmniejszenie iloci porw).

4.2.2. Uszczelnienie powierzchni cian Dla cieczy nieagresywnych wystarczy wykonanie, na wewntrznej powierzchni cian i dna, tynku lub gadzi. Specjaln uwag naley zwrci na wpyw skurczu przy wykonywaniu tynku lub gadzi na ju uprzednio gotowym i stwardniaym betonie cian i dna. W chwili naniesienia tynku wielkoci odksztace elementw konstrukcyjnych zbiornika spowodowanych skurczem rni si od odksztace tynku. Te ostatnie s (w pocztkowym okresie) wiksze. Dla uzyskania rwnoczesnego i jednakowego

odksztacenia cian i tynku naley ciany przed naoeniem tynku obficie polewa wod, aby spowodowa pcznienie betonu. W ten sposb mona zapobiec zarysowaniu tynku lub gadzi, w czasie eksploatacji zbiornika. Lepsz przyczepno do betonowych cian uzyska si przez mechaniczne naniesienie tynku w kilku cienkich warstwach za pomoc torkretowania. Torkretowanie stosuje si rwnie dla uszczelnienia zbiornikw wadliwie wykonanych lub zarysowanych w czasie eksploatacji. Omawiajc sposoby uszczelniania zbiornikw zarysowanych trzeba zwrci uwag na fakt, e wypenienie rys lub pkni w cianach iniekcjami cementowymi tylko na powierzchni (zalepianie rys) jest niewystarczajce. Z powodu skurczu wprowadzonej do szczelin zaprawy cementowej po pewnym czasie ciany staj si znw nieszczelne. Dobre wyniki przy uszczelnianiu rys uzyskano za pomoc iniekcji z mas plastycznych. Stosowane masy plastyczne odznaczaj si dobr przyczepnoci do betonu, brakiem skurczu, dostateczn pynnoci w chwili wtaczania do rys i moliwoci wypeniania porw w gbi betonu, wystarczajc elastycznoci, aby si akomodowa do ewentualnych ruchw cian oraz zalet zachowania tej elastycznoci w czasie. Ponadto wymaga si, aby masa plastyczna nie wykazywaa cech starzenia i nie przekazywaa wodzie adnego ubocznego smaku. Przy omwieniu szczelnoci Zawarte cian w nie sposb drobne pomin czsteczki tak zwanego

samouszczelnienia

betonu.

wodzie

pochodzenia

organicznego lub mineralnego osiadaj w prniach betonu, zmniejszajc je lub51

zamykajc cakowicie. Nasiknicie betonu wod powoduje pcznienie, a wic zwikszenie szczelnoci. W ten sposb mona wyjani powstawanie rys w pocztkowej fazie eksploatacji zbiornikw i uzyskanie po pewnym czasie zupenej szczelnoci. Skutecznym sposobem wyeliminowania rys w zbiornikach betonowych jest rwnie spranie. Dla uniknicia rys w betonie wskazane jest tak obliczy siy sprajce, aby w stanie uytkowym (zbiornik napeniony ciecz) naprenia ciskajce w cianach wynosiy ok. 810kG/cm2. Dla uniknicia rys skurczowych, ktrych nie mona cakowicie wyeliminowa za pomoc sprenia zaleca si stosowanie, zwaszcza w ciepej porze roku, cementu wolniej wicego. Staranne pielgnowanie betonu w czasie jego wizania przyczynia si rwnie do zmniejszenia wpywu skurczu. Bardzo trudnym zadaniem jest uzyskanie betonu nieprzepuszczajcego niektrych olejw (mineralnych o maej lepkoci, jak np.: tetralina, benzyna, benzol). Okazuje si, e oleje te przenikaj przez warstw izolacyjn w krtkim czasie. Praktyka wykazaa, e beton wodoszczelny, bardzo starannie wykonany, nie stanowi adnej przeszkody dla przepywu tych cieczy, gdy nawet najbardziej szczelny beton ma drobne kanaliki. Jeeli wypenia je woda, to wskutek znacznej swej lepkoci praktycznie prawie nie przepywa, natomiast ciecz mniej lepka, np.: benzyna, przepywa bez trudnoci. W tym przypadku stosuje si uszczelnianie betonu rodkami chemicznymi i mechanicznymi lub przez wypenienie porw w betonie wod i utrzymanie jej pod odpowiednim cinieniem. Ze rodkw chemicznych czciej stosowanych szko wodne daje dobre efekty przy olejach gstych, natomiast przy olejach o maej lepkoci stosowane s fluaty. Przy ogrzaniu, pieje gste przenikaj rwnie przez beton, przy czym stopie penetracji zaleny jest od temperatury olejw gstych. W tym przypadku uszczelnia si ciany zbiornikw rwnie przez fluatyzowanie powierzchni wewntrznej. Fluatyzowanie w poczeniu z Eironitem i osdzaniem pyt ceramicznych daje dobre efekty zarwno przy olejach o maej lepkoci, jak paliwa pynne, jak rwnie przy olejach gstych. Fluatyzowanie przeprowadza si w sposb nastpujcy. Na starannie wykonan gadk powierzchni wewntrzn nakada si powok z fluatu (50C). Po wyschniciu tej powoki nakada si drug warstw z gorcego fluatu. Nastpnie wykonuje si warstw zaprawy z Eironitu, w ktrej osadzone s pytki ceramiczne tak, aby szeroko spoin midzy pytkami wynosia minimum 0.5 do 08cm. Spoiny izoluje si rwnie gorcym fluatem (50C). Przegrody hydrauliczne wykonuje si w rozmaity sposb. Najprostszym sposobem jest wykonanie dwch zbiornikw elbetowych, jeden w drugim; przestrze midzy nimi wypenia si wod.

52

Inny sposb polega na tym, e w rodku ciany zbiornika zabetonowuje si porowate rurki, czy te pustaki betonowe lub ceramiczne, ktre s poczone midzy sob i wypenione wod pod cinieniem. Badania wykazay, e: przy maym cinieniu paliwa pynnego (1atm) przesikliwo ciany przy betonie mokrym jest praktycznie rwna zeru, w miar wzrostu cinienia wilgotno betonu stopniowo zanika, przy wikszym cinieniu paliwa (ok. 2atm i wicej) woda zostaje z betonu wycinita i ciana przestaje by szczelna, infiltracja paliwa powoduje nie tylko utrat szczelnoci betonu lecz rwnie jego zniszczenie Z powyszych bada wynika, e w celu uzyskania szczelnego betonu dla produktw naftowych przy cinieniu wikszym ni 2atm trzeba ciany zbiornika odizolowa nieprzepuszczaln warstw betonu lub te utrzyma beton w takim stanie wilgotnoci (pod cinieniem), aby paliwo przenikajc, nie mogo go zniszczy.

4.2.3. Przerwy dylatacyjne Skurcz betonu, zmiana temperatury oraz wzgldy konstrukcyjne wymagaj wykonania dylatacji w zbiornikach na ciecze. Prawidowe ich wykonanie i zaprojektowanie decyduje czsto o ich szczelnoci. Przerwy dylatacyjne stosuje si w nastpujcych celach: dla zmniejszenia napre spowodowanych skurczem betonu i zmianami temperatury, dla uniknicia powstania rys wskutek nierwnomiernego osiadania gruntu, dla uproszczenia ukadw statycznych konstrukcji i zmniejszenia momentw zamocowania. Dylatacje stosuje si przede wszystkim w zbiornikach wikszych i naziemnych, przy ktrych wpyw wymienionych czynnikw ze wzgldu na znaczniejsze wymiary i wiksze rnice temperatury jest wikszy. W zbiornikach stosujemy nastpujce rodzaje przerw dylatacyjnych: przerwy dzielce dno zbiornika na mniejsze pyty, przerwy pomidzy cian a fundamentem, lub cian dnem, przerwy pionowe w cianach zbiornikw prostoktnych, przerwy pomidzy cian a przekryciem.53

Przerwy dylatacyjne dzielce dno na mniejsze elementy s stosunkowo proste. Na rys. 35 pokazano trzy rozwizania takich szczelin. Poniewa dno jest zwykle do cienkie wskazane jest przeduenie drogi przenikania cieczy przez przegrod. Uzyskujemy to przez pogrubienie pyty - rys. 35a lub przez uoenie pod szczelin pytki prefabrykowanej - rys. 35b.

Rys. 35. Szczeliny dylatacyjne w dnach zbiornikw elbetowych: a) z pogrubieniem pyty, b) z beleczk elbetow 1 - blacha miedziana, 2 - asfalt, 3 - gad cementowa, 4 - zbrojenie, 5 - beton, 6 - gruzoheton, 7 - prt stalowy 12, 8 - glina ubijana, 9 - sznur konopny nasycony asfaltem, 10 - folia igelitowa sklejona z pap lepikiem bitumicznym na zimno, 11 - beleczk elbetowa prefabrykowana, 12 blacha oowiana 2mm, 13 - prty 10 przyszyte do folii i papy drutem, 14 - pyty pilniowe mikkie 10mm nasycone asfaltem [1] s. 280

W rozwizaniu z pytk zastosowano wkadk papowo-igelitow oraz z blachy stalowej ocynkowanej, ktre uoono poprzecznie do szczeliny. Niewielkie wzajemne ruchy poczonych pyt amortyzuje ukowe wygicie wkadki. Dawniej stosowano wkadki tylko z blachy miedzianej lub oowianej, obecnie stosuje si tasze ze stalowej blachy ocynkowanej oraz coraz czciej z gumy lub elastycznej masy plastycznej. Rozwizania pokazane na rys. 36 przedstawiaj przerwy dylatacyjne z wkadk blaszan zamocowan jednym kocem w betonie, a drugim w asfalcie.

54

Rys. 36. Przerwa dylatacyjna 1 - beton, 2 wkadka z blachy, 3 - wypenienie asfaltem, 4 blacha [1] s. 280 Rys. 37. Wkadka elastyczna do uszczelniania dylatacji w zbiornikach elbetowych [1] s. 280

Wkadka moe przesuwa si w asfalcie, nie tracc swego charakteru uszczelniajcego i nie bdc naraona na korozj. Bardzo korzystnie pracuj tamy z rurk w rodku - rys. 37, ktre dziki wyprofilowaniu dobrze trzymaj si w betonie, a przy przesuniciach z atwoci si odksztacaj. Masa uyta do wyrobu tych tam musi odznacza si du elastycznoci i nie powinna krusze po duszym czasie. Inny sposb uszczelnienia przerwy roboczej w pycie dennej za pomoc wkadki z masy plastycznej. Wkadka przymocowana jest gwodziami do deskowania bocznego prawej czci pyty dennej. Po jej zabetonowaniu i nastpnie demontau deskowania wykonuje si lew cz pyty. Dziki specjalnemu wyprofilowaniu przekroju wkadki szczelno przerwy roboczej jest zapewniona. Przerwy dylatacyjne w pytach dennych, gdy grunt pod zbiornikiem na caej powierzchni nie jest jednolity i umoliwia rne osiadania poszczeglnych pyt - rozmieszcza si najwyej co 12m. W przypadku szczeglnie niekorzystnych warunkw gruntowych, wymiary pyt nie przekraczaj 5.30m. Na rys. 38 pokazano dwa rozwizania szczeliny dylatacyjnej pomidzy cian spronego zbiornika cylindrycznego a dnem, przy czym ciana dodatkowo jest oddzielona od dna warstw bitumu.

55

Rys. 38. Dwa rozwizania dylatacji midzy dnem a cian w zbiornikach spronych 1 warstwa torkretu, 2 - struny, 3 - warstwa papy, 4 - beton, 5 - dwie warstwy papy smoowanej na gorco, 6 - sznur konopny 50mm smoowany i zalany mas bitumiczn, 7 - dwie warstwy papy bitumiczne} na lepiku, 8 - pyta denna, 9 - warstwa bitumicznego mastyku uoonego na gorco, 10 - dwie warstwy ruberoidu, 11 - mastyk bitumiczny zalany na zimno, 12 - listwa gumowa 40X40mm [1] s. 281

Uszczelniajc

tam

gumow

pokazano na rys. 39. Podobne rozwizanie przy mona zastosowa elbetowych

zbiornikach

niespronych z tym, e ciany nie oddziela si od fundamentu. W zbiornikach dylatacyjna spronych pomidzy przerwa cian aRys. 39. Uszczelniajca listwa gumowa 1- listwa gumowa, 2 - paskowniki 8x40mm, 3 - podkadki 30 mm, 4 - ruby 12mm [1] s. 281

fundamentem umoliwia ruch

ciany przy spreniu i napenianiu zbiornika, zmniejszajc przez to momenty w paszczyznach pionowych. Efekt jest tym wikszy, im mniejszy jest wspczynnik tarcia, ca uzyskuje si przez dobr odpowiedniej masy. Coraz czciej do uszczelnienia przerw dylatacyjnych stosuje si tworzywa sztuczne pod postaci ywic epoksydowych lub polisulfidw. Te ostatnie nale do grupy syntetycznej gumy i wykazuj dobr przyczepno do betonu, nie starzej si i nie s podatne na dziaanie wikszoci wpyww chemicznych. Dziki tym wasnociom mona stosowa je w zbiornikach przeznaczonych do przechowywania kwasw i ugw. Odksztacalno i elastyczno polisulfidw jest przy niskich temperaturach rwnie zadowalajca. Badania wykazay, e wydualno graniczna dochodzi do 100%. Szeroko przerw dylatacyjnych naley zaprojektowa zakadajc wyduania ok. 2030% dla zachowania dostatecznego wspczynnika pewnoci. Przykad przerwy dylatacyjnej

56

tego typu pokazano na rys. 40. Dla uzyskania dobrej przyczepnoci masy zalewowej z polisulfidw, powierzchnie boczne betonu powinny by czyste i suche. W celu uniknicia oderwania masy zalewowej od tych powierzchni, przy pniejszej infiltracji wody wskazane jest powlec je roztworem mieszaniny ywicy epoksydowej i polisulfidu. Odksztacenia masy zalewowej podczas ruchu obu czci betonu przedstawia rys. 41.

Rys. 40. Przerwa dylatacyjna 1- beton, 2 - polisulfid, 3 papa [1] s. 283

Rys. 41. Odksztacenia masy zalewowej (polisulfid): a) nieodksztacona, b) rozcigana, c) ciskana [1] s. 283

5. Bdy wykonawstwa

Najczciej spotykan bezporedni, przyczyn nieprawidowej pracy zbiornikw obrotowych jest nieszczelno cian lub dna, ktra nie tylko uniemoliwia naleyte funkcjonowanie konstrukcji, ale nawet moe doprowadzi do jej zniszczenia. Zarwno ta przyczyna, jak i inne wynikajce gwnie z niedopenienia warunkw wy-

trzymaociowych, mog by spowodowane wieloma uchybieniami wykonawczymi oraz projektowymi, na ktre tego typu cienkocienne konstrukcje s szczeglnie wraliwe. Czsto niestety, zbiorniki na ciecze wznoszone s przez przedsibiorstwa

niewyspecjalizowane w zakresie wykonawstwa szczelnych powok cienkociennych, a

57

nierzadko za taki stan odpowiedzialno ponosz i projektanci, niedostatecznie obeznani z prac tego typu konstrukcji. Zazwyczaj spotykamy si z nastpujcymi przyczynami uszkodze zbiornikw, a nawet ich awarii. Bdy wykonawstwa: le przyjty schemat statyczny (punktt 5.1), wadliwe przyjcie przekroju zbrojenia lub jego zczy (punkt 5.2), le wykonane wykadziny zbiornika (punkt 5.3), niewaciwie przygotowane podoe gruntowe (punkt 5.4), le wykonany torkret ochraniajcy przed korozj struny lub kable sprajce (punkt 5.5), nieprawidowe obsypywanie zbiornikw (punkt 5.6), le wykonany beton lub wadliwe betonowanie cian lub dna zbiornika (punkt 5.7), nieprawidowo wykonane przerwy dylatacyjne (punkt 5.8)

5.1. Ze przyjcie schematu statycznego Na rys. 42 rwnie przedstawiono podziemny elbetowy zbiornik na wod do picia w Hanau (Niemcy). Zbiornik ma ksztat omiokta opisanego na okrgu. Zbiornik o cznej pojemnoci 4300m3 przekryty jest omioktn kopu elbetow, obsypan ziemi. Przyjta konstrukcja przekrycia bya atwiejsza do wykonanie od kopuy kulistej, gdy poszczeglne segmenty kopuy maj tylko jedn krzywizn w kierunku poudnikowym. Do obliczenia wprowadzona odrbn teorie sklepienia klasztornego. Symetri