Analysis of strain states in a cylindrical prestressed concrete tank wall made of precast ribbed panels

• Autorzy: Seruga A.

Warianty tytułu

PL

Analiza stanu odkształceń ścian cylindrycznego zbiornika z betonu sprężonego wykonanego z prefabrykowanych płyt użebrowanych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In cylindrical concrete tanks for drinking water and sewage prestressed by separate tendons in sectional system, besides of the pilaster which presence are necessary to stabilise the tendons anchorage's, the vertical ribs to carry over the bending moments are constructed in particular segment of shell. Hitherto existing the model investigations as well as the static analysis are referred to the cylindrical shell, under hydrostatic loading, fixed in the bottom ring or in the bottom slab. In this paper the programme and the results of investigations carried out in full scale tank 9000 cu.m. capacity there is presented. Cylindrical shell made of precast ribbed panels has been prestressed by using external banded tendons. The connection of the bottom slab with the shell was a sliding joint. Structural analysis of the shell has been done by applying FEM and shell theory of elasticity taking into consideration the mechanical properties data of concrete and prestressing steel obtained from the experimental investigations. Based on the comparative analysis of the investigations results and calculated values, it has been found that in the designing of cylindrical ribbed shell with sliding joint of the wall at the bottom tank slab of capacity in the range 2000 - 10 000 cu.m loading by prestressing tendons, the substitute wall thickness calculated from comparison of cross-section area of precast panel trough section and precast panel of constant thickness should be taken (concrete between the panel ribs is ignored). Moreover, in static behaviour the influence of nonlinear distribution of circumferential prestressing as well as the sequence of tensioning of circumferential tendons should be considered.

PL

W cylindrycznych zbiornikach betonowych na wodę pitną lub ścieki sprężonych pojedynczymi cięgnami systemem odcinkowym, poza pilastrami służącymi do kotwienia cięgien, często stosowane są pionowe żebra w poszczególnych segmentach powłoki w celu przeniesienia południkowych momentów zginających. Przeprowadzone dotychczas badania modelowe, jak i obliczenia statyczne, dotyczą powłok przegubowo połączonych z pierścieniem fundamentowym lub utwierdzonych w dnie i obciążonych parciem cieczy. W niniejszej pracy przedstawiono program i wyniki badań doświadczalnych przeprowadzonych na zbiorniku w skali naturalnej o pojemności 9000 m3. Powłoka walcowa utworzona z prefabrykowanych elementów użebrowanych przesuwnie połączona z pierścieniem fundamentowym była sprężona pasmowymi cięgnami zewnętrznymi. Obliczenia statyczne powłoki przeprowadzono wg MES oraz ścisłej teorii sprężystości powłok przy przyjęciu danych materiałowych dla rzeczywistych warunków realizacji. Na podstawie dokonanej analizy porównawczej otrzymanych wyników obliczonych oraz z badań doświadczalnych stwierdzono, że przy projektowaniu użebrowanych powłok walcowych o przesuwnym połączeniu ścianki z dnem zbiorników o pojemności 2000 — 10000 m3 obciążonych cięgnami sprężającymi, należy przyjmować w obliczeniach grubość zastępczą powłoki określoną z porównania powierzchni przekroju płyty użebrowanej z pominięciem betonu wypełniającego styk. Ponadto w obliczeniach statycznych należy uwzględnić wpływ nieciągłego obciążenia powłoki oraz kolejności realizacji naciągu cięgien sprężających.

Słowa kluczowe

PL

odkształcenie; zbiornik cylindryczny; zbiornik betonowy; beton sprężony; płyta prefabrykowana

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 1999
• Tom: Vol. 45, nr 3
• Strony: 465--490
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Seruga A.

• Cracow University of Technology

Bibliografia

• 1. ACI COMMITTEE 344, Design and construction of circular prestressed concrete structures with circumferential tendons, Report, 1988.
• 2. A. SERUGA, Designing and construction of cylindrical prestressed concrete tanks [in Polish], Scientific Papers of the Institute of Building Engineering of the Wrocław University of Technology, 70, 241-248, 1998.
• 3. A. SERUGA, The experimental evaluation of stress state in the ribbed cylindrical shell of prestressed concrete tank [in Polish], Scientific Papers of the Institute of Civil Engineering of the Wrocław University of Technology, 34, 165-170, 1986.
• 4. J. MICHNO, Reaction of prestressing cables at the cylindrical tank wall [in Polish], Inżynieria i Budownictwo, 5, 180-183, 1977.
• 5. J. MICHNO, Optimum design of prestressed concrete cylindrical tank wall [in Polish], Ph.D. Thesis, Cracow University of Technology, 1983.
• 6. A. SERUGA, Analysis of the stress state in the cylindrical shells of the concrete tanks prestressed by external tendons, Theoretical and Applied Mechanics, 21, 2-3, 219-232, 1983.
• 7. A. SERUGA, J. MICHNO, M. HOŁOWIŃSKI, Comparison of calculation methods of prestressed concrete tanks [in Polish], Inżynieria i Budownictwo, 6, 205-210, 1984.
• 8. A. SERUGA, T. SERUGA, W. ZIOBROŃ, Analysis and evaluation of static behaviour of cylindrical concrete tanks during the prestressing [in Polish], Research Work Nr 7 S103 011 04 realised accordingly with agreement no. PB.0328/S1/93/04, February 1995.
• 9. A. SERUGA, The stress state in cylindrical prefabricated prestressed concrete tanks, XI Congress of FIP Hamburg, Proceedings, Vol. 2, pp. S 90-S 93, 1990.
• 10. K. GRABCZYŃSKI, Z. STACHURSKA, A. SZWARANOWICZ, Model tests on a cylindrical ribbed reservoir resting on elastic foundation [in Polish], Archives of Civil Engineering, 21, 4, 587-597, 1975.
• 11. A. GOMULIŃSKI, A. RADWAŃSKA, Z. WITKOWSKA, Statical analysis of a cylindrical ribbed reservoir [in Polish], Archives of Civil Engineering, 21, 4, 599-621, 1975.
• 12. A. STACHOWICZ, Influence of vertical ribs on the stress conditions in reinforced concrete tanks [in Polish], Inżynieria i Budownictwo, 5, 203-208, 1983.
• 13. A. STACHOWICZ, W. ZIOBROŃ, Underground water tanks [in Polish], Arkady, Warszawa 1986.