水泥罐抗倾覆验算

混凝土搅拌站水泥罐抗倾覆验算计算书复核：计算：日期：2015年4月15日一、工程概况根据本工程的砼需求量和拌和站的设计要求，设置JＳ1000型搅拌站２台、HZS90P搅拌站1台。每个JS1000型搅拌站设置水泥储存罐2个，HZS90P搅拌站设置水泥储存罐4个。为了保证拌和站能正常安全使用，现在将水泥罐的抗倾覆性进行受力验算。二、各项参数水泥储存罐各项参数：直径3m，高12.5m，自重3.8T；满罐时水泥重100t。立柱采用4根Φ220×6、壁厚10mm无缝钢管与基础连接，JS1000型搅拌站水泥储存罐立柱高5.7m，HZS90P型搅拌站水泥储存罐立柱高6.3m。水泥储存罐基础参数：JS1000型：长3.6m，宽3.6m，埋深2.5m，采用整体式C30基础HZS90P型：长14m，宽3.6m，埋深2m，采用整体式C30基础拌和站示意图如下：（图1）三、计算说明：1、由于水泥储存罐建在高处，所以没有发生意外碰撞的可能，计算时不考虑外界碰撞；水泥储存罐基础在浇筑时，已经对基底标高，顶面标高，预埋钢板标高经过严格控制，高差都控制在±1cm内，所以对水泥储存罐自身倾斜带来的水平分力忽略不计。计算时主要考虑风对罐体的影响。2、计算时均按最不利因素考虑，风力采用当地极少见的10级风(风速28.4m/s)，有效的受风面按（图1）所示分别计算。2个或4个罐按连接体计算，对罐与罐之间的空隙不再折减。但立柱受的风压不考虑。3、计算时主要考虑三个方面的安全性：1）验算基底承载力够不够；2）验算从罐体到基础作为整体时的抗倾覆性；3）验算罐体立柱与基础连接处的安全性。四、计算过程1、1个罐○1基地承载力：取最不利因素1个罐水泥全满时计算罐体和基础总重F重=M•10=(3.8×1+100×1+3.6×3.6×2.5×2.4)×10=1815.6KN基底面积A=3.6×3.6=12.96m2基底应力δ=F重/A=1815.6/12.96=140.093KPa(实测)说明基底承载力满足需要。○2结构整体的抗倾覆性取最不利因素为1个罐全为空罐时计算。风荷载强度W=K1•K2•K3•W0式中：K1为风载体形系数，查表得K1=0.8；K2为风压高度变化系数，查表得K2=1.0；K3为地形、地理变化系数，按一般平坦空旷地区取K3=1.0；W0为基本风压值；基本风压值W0=（γ•ν2）/2q式中：γ为空气重度，取标准大气压下，常温为15℃时的空气重度12.255N/m3。q为重力加速度，取9.8m/s2W0=（12.255×28.42）/（2×9.8）=0.504KPaW=K1•K2•K3•W0=0.8×1.0×1.0×0.504=0.403KPa罐体有效受风面积A=12.5×3=37.5㎡罐体所受的风力F风=W•A=37.5×0.403=15.113KN空罐体和基础总重G=（3.8×1+3.6×3.6×2.5×2.4）×10=815.6KN风力作用高度：H=5.7m+12.5m/2=11.95m风力产生的力矩M风=F风×H=15.113×11.95=180.6KN重力作用的力矩：按照最不利因素考虑，重力作用在水泥储存罐支腿的一个面上，则D=2.12m重力产生的力矩M重=G×D=815.6×2.12=1729.072KN•mM风M重：说明十级风产生的力不足以使整个结构倾覆。2、2个罐○1基地承载力：取最不利因素2个罐水泥全满时计算罐体和基础总重F重=M•10=(3.8×2+100×2+6.9×3.6×2.5×2.4)×10=3566.4KN基底面积A=6.9×3.6=24.84m2基底应力δ=F重/A=143.575KPa(实测)说明基底承载力满足需要。○2结构整体的抗倾覆性取最不利因素为2个罐全为空罐时计算。风荷载强度W=K1•K2•K3•W0W0=（12.255×28.42）/（2×9.8）=0.504KPaW=K1•K2•K3•W0=0.8×1.0×1.0×0.504=0.403KPa罐体有效受风面积A=12.5×6.3=78.75㎡罐体所受的风力F风=78.75×0.403=31.736KN空罐体和基础总重G=（3.8×2+6.9×3.6×2.5×2.4）×10=1566.4KN风力作用高度：H=5.7m+12.5/2=11.95m风力产生的力矩M风=F风×H=31.736×11.95=379.245KN重力作用的力矩：按照最不利因素考虑，重力作用在水泥储存罐支腿的一个面上，则D=2.12m重力产生的力矩M重=G×D=1566.4×2.12=3320.768KNM风M重：说明十级风产生的力不足以使整个结构倾覆。3、4个罐○1基地承载力：取最不利因素4个罐水泥全满时计算罐体和基础总重F重=M•10=(3.8×4+100×4+14×3.6×2×2.4)×10=6571.2KN基底面积A=14×3.6=50.4m2基底应力δ=F重/A=130.381KPa(实测)说明基底承载力满足需要。○2结构整体的抗倾覆性取最不利因素为4个罐全为空罐时计算。风荷载强度W=K1•K2•K3•W0W0=（12.255×28.42）/（2×9.8）=0.504KPaW=K1•K2•K3•W0=0.8×1.0×1.0×0.504=0.403KPa罐体有效受风面积A=12.5×13=162.5㎡罐体所受的风力F风=162.5×0.403=65.488KN空罐体和基础总重G=（3.8×4+14×3.6×2×2.4）×10=2571.2KN风力作用高度：H=6.3m+12.5m/2=12.55m风力产生的力矩M风=F风×H=65.488×12.55=821.874KN.m重力作用的力矩：按照最不利因素考虑，重力作用在水泥储存罐支腿的一个面上，则D=2.12m重力产生的力矩M重=G×D=2571.2×2.12=5450.944KN.mM风M重：说明十级风产生的力不足以使整个结构倾覆。五、结论综上所述，水泥储存罐基础在10级风+罐体空载作用下安全可靠，符合抗倾覆安全系数。