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001816

Dipl.-Ing. (BA) Markus Baumgärtel

2023-09-27

比较重力并考虑土壤反力后的浮力证明

本例介绍如何在 RFEM 中快速确定容器的浮力或浮力安全性。

本文章介绍的是钢筋混凝土水箱，该水箱高 4 米，浸入地下水。 Außerdem soll geprüft werden, inwieweit sich der Ansatz der Wandreibung auf den Nachweis auswirkt.

Das Modell des Beitrags ist so angepasst, dass sämtliche Parameter sowie Geometriedaten über die "Globalen Parameter" editiert werden können. Das Modell wird anschließend automatisch aktualisiert.

Zunächst soll geprüft werden, ob der im Beispiel gezeigte Behälter infolge Grundwasser aufschwimmt. Im Behälter befindet sich Wasser und die Wandreibung wird vernachlässigt. Dieser Fall spiegelt den Betriebszustand wider.

验算1

Eigengewicht des Stahlbetonbehälters

G = 24, 0 k N / m^{3} \cdot (2 \cdot 1, 5 m \cdot 10 m + 1, 5 m \cdot 12 m) = 1152 k N / m

钢筋混凝土水箱的自重

Der Sohlwasserdruck bei einer Grundwasserhöhe von 8,5 m beträgt

A_{k} = 10 k N / m^{3} \cdot 8, 5 m \cdot 15, 0 m = 1275 k N / m

鞋底受压强度

Das im Behälter befindliche Wasser wirkt stabilisierend und wird dem Eigengewicht des Behälters hinzugerechnet.

G_{W} = 10 k N / m^{3} \cdot 3, 5 m \cdot 12, 0 m = 420 k N / m

水的重量

Damit lässt sich der Nachweis gegen Auftrieb folgendermaßen zusammenfassen:

γ_{G, s t b} \cdot (G + G_{W}) \geq γ_{G, d s t b} \cdot A m i t γ_{G, s t b} = 0, 95 u n d γ_{G, d s t b} = 1, 05

0, 95 \cdot (1152 + 420) = 1493, 4 k N / m

1, 05 \cdot 1275 = 1338, 75 k N / m

1493, 4 \geq 1338, 8

浮力证明

Der Nachweis hat eine ausreichende Sicherheit gegen Auftrieb des Behälters ergeben. Es bleibt eine Resttragfähigkeit von 1493,4 kN/m - 1338,8 kN/m = 154,65 KN/m übrig (LK3).

浮力安全

验算2

Es soll geprüft werden, ob der Stahlbetonbehälter im leergepumpten Zustand ausreichend Sicherheit gegen Auftrieb besitzt. Dazu soll die Wandreibung im Nachweis mit herangezogen werden.

Schicht 1
SU, γ = 17 kN/m³, φ´= 30°

Schicht 2
SU, γ`= 9 kN/m³, φ´= 30°

Schicht 3
GW, γ´ = 12 kN/m³, φ´= 32,5°

Die Verteilung des horizontalen Erddrucks setzt sich folgendermaßen zusammen:

α= 0; β= 0; δ= 2/3*φk; k_ah,SU= 0,28; k_ah,GW= 0,25

混凝土水箱

Für jede einzelne der Wandflächen ergibt sich demnach eine anzusetzende Scherkraft von:

η = 0.8

F_{s, k} = η \cdot E_{ah, k} \cdot \tan φ_{α}

F_{s, k} = 0.8 \cdot (0.5 \cdot 7.1 kN / m^{2} \cdot 1.5 m) \cdot \tan \frac{2}{3} \cdot 30 ° + 0.5 \cdot (7.1 kN / m^{2} + 20.5 kN / m^{2}) \cdot 5.3 m \cdot \tan \frac{2}{3} \cdot 30 ° + 0.5 \cdot (18.3 kN / m^{2} + 27.9 kN / m^{2}) \cdot 3.2 m \cdot \tan \frac{2}{3} \cdot 32.5 °

F_{s, k} = 46.32 kN / m

适用剪力

Vereinfacht wird die Last als Linienlast an der Oberkante des Behälters als Linienlast im Lastfall 4 angesetzt.

Damit lässt sich die Auftriebssicherheit des Behälters ermitteln (LK5):

γ_{G, s t} \cdot G + γ_{G, s t} \cdot F_{s, k} \geq γ_{G, d s t} γ_{G, s t} = 0, 95 γ_{G, d s t} = 1, 05

\sum_{}^{} G \cdot 0, 95 = 0, 95 \cdot (1152 + 2 \cdot 46, 3) = 1182, 5 k N / m

A_{k} \cdot 1, 05 = 1275 \cdot 1, 05 = 1338, 8 k N / m

1182, 5 \leq 1338, 8

抗浮安全性

Auch Lastkombination 5 wird in RFEM 6 erwartungsgemäß instabil. Folglich ist eine Sicherheit gegen Auftrieb in diesem Fall nicht gegeben.

知识库

知识库 001816 | 比较重力并考虑土壤反力后的浮力验证

作者

Baumgärtel 先生为 Dlubal 软件的客户提供技术支持。

参考

Dörken, W.； Dehne, E .; Kriesch, K. 基础第1部分，第7部分编辑科隆： Reguvis 特殊介质

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