Пневмозащита водонапорных башен

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

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

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

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

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

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