Основні положення розрахунку силосів

Розрахунок силосів включає розрахунок стінок, днища, колон, фундаментів, елементів завантажувальної галереї та покриття. Розрахунок усіх елементів силосів, за винятком стінок і днища, виконують аналогічно до відповідних розрахунків конструкцій промислових будівель.

Стінки силосів розраховують у відповідності з ДБНВ.1.2-2:2006 на навантаження і дії:

постійні – від ваги конструкцій;

змінні тривалі – від маси сипучих матеріалів, частини горизонтального тиску і тертя сипучих матеріалів об стінки силосів, ваги технологічного обладнання, що приймається не менше 2 кПа, від усадки і повзучості бетону, крена і нерівномірного осідання опор, маси снігового навантаження;

змінні короткочасні – що виникають при виготовленні, транспортуванні і монтажу збірних конструкцій, від перепаду температури, від частини горизонтального тиску сипучих матеріалів, від тиску повітря при активній вентиляції і гомогенізації, від вітру;

епізодичні - від сейсмічних дій і тиску, що розвивається під час вибуху.

Стінки квадратних, багатогранних і круглих силосів діаметром до 12 м включно, крім розрахунків на міцність розраховують на витривалість із коефіцієнтом асиметрії циклу у попередньо-напружуваних стінах і - у стінах без попереднього напружування.

Силоси при завантаженні гарячим сипучим матеріалом із температурою нагріву бетону вище 70°С розраховують із урахуванням короткочасної і тривалої дії температури за першою і другою групою граничних станів. Якщо температурний перепад у стіні більше 30°С, зусилля в стінах від дії температури визначаються в залежності від жорсткості перерізів з урахуванням тріщин. При позацентровому завантаженні і розвантаженні силосів діаметром 12 м і більше їх стінки перевіряють на дію несиметричного тиску сипучого матеріалу.

Стіни силосів розраховують за тріщиностійкістю залежно від категорії тріщиностійкості, визначають тривалу і нетривалу ширину розкриття тріщини. Розрахунок на утворення тріщин із ціллю встановлення необхідності перевірки по короткочасному розкриттю тріщин для другої категорії виконують на дію розрахункових граничних навантажень із коефіцієнтом надійності більше 1; для третьої категорії - рівним 1. У розрахунках за тріщиностійкостю враховують сумісну дію всіх навантажень, крім епізодичних. Розрахунок на закриття тріщин при вимогах другої категорії тріщиностійкості виконують на дію основного тиску.

Рис.1.3.15. Розрахункова схема стінки круглого силосу:

а) фрагмент вертикального розрізу; б) епюра нормального тиску сипучого матеріалу; в) схема визначення кільцевого зусилля; г) схема внутрішнього тиску від сипучого матеріалу на кільцевий елемент силосу

Прогин від тривалих розрахункових експлуатаційних навантажень для стін квадратних і багатогранних силосів не повинен перевищувати 1/200 прольоту в осях стін.

Експлуатаційне розрахункове значення горизонтального тиску сипучого матеріалу на стінки силосів круглих і прямокутних, приймають рівномірно розподіленим по периметру і визначають із урахуванням тертя матеріалу об стінки за формулою Янсена (рис. 1.3.14).

, (1.3.1)

де - питома вага сипучого матеріалу, т/м³; - коефіцієнт тертя сипучого матеріалу об стінки силосу, який для різних матеріалів становить 0,4...0,8; - гідравлічний радіус поперечного перерізу силосу; - площа перерізу силосу; - периметр перерізу силосу; - коефіцієнт бічного тиску сипучого матеріалу,

(1.3.2)

- кут внутрішнього тертя сипучого матеріалу; - відстань від поверхні сипучого матеріалу до точки в якій визначають значення горизонтального тиску.

Формулу (1.3.1) можна отримати із розгляду умови рівноваги елементарного горизонтального шару сипучого матеріалу під дією тиску зверху і знизу, власної ваги матеріалу, сил його тертя об стінки силосу та реактивного горизонтального тиску по периметру шару, котрий розглядають.

Вертикальний тиск, який передається на стінки силосу силами тертя об них сипучого матеріалу при (рис.1.3.15, г).

, (1.3.3)

У розрахунках вертикальний тиск сипучого матеріалу на будь-якій глибині при , визначають за формулою

, (1.3.4)

У процесі дослідження роботи силосів встановлено, що під час завантаження і розвантаження силосів горизонтальний тиск сипучого матеріалу на стінки суттєво зростає, особливо в разі одночасного заповнення і розвантаження (проточний режим роботи) і може в два і більше разів перевищити розрахунковий тиск обчислений за формулами Янсена. Тому обчислене за формулою 1.3.1. значення у розрахунку стін, днищ і воронок силосів множать і поправочний коефіцієнт (табл.1.3.1), який враховує можливе збільшення тиску під час обвалення сипучого матеріалу, заповнення і розвантаження силосу, а також внаслідок впливу інших факторів.

Таблиця 1.3.1

Значення коефіцієнтів і у розрахунку залізобетонних силосів

Конструкції силосів і їх елементів
Розрахунок горизонтальної арматури стін
Окремо розміщений круглий силос
Корпус із рядовим розташуванням круглих силосів:
зовнішніх
внутрішніх
Корпус із квадратними силосами зі стороною до 4 м:
зовнішніх		1,65	1,2
внутрішніх
Розрахунок конструкцій плити та балок днищ і воронки
Плита днища без забутування, балки днища, залізобетонна воронка силосу		1,3	1,5
Плита днища з забутуванням при найбільшій висоті забутування 1,5 м і більше
Примітка: 1. При висоті забутування м за інтерполяцією . 2. У розрахунку стін силосу для вугілля

Розрахункове експлуатаційне значення складових тиску на похилі стінки днища силосів визначають за формулами (1.2.13) і (1.2.14) як для бункерів.

Розрахунок міцності стін силосів, днищ і воронок виконують на дію розрахункових граничних навантажень при . У цьому випадку розрахунковий граничний горизонтальний тиск на стінки силосу визначають за формулою

, (1.3.5)

де - коефіцієнт надійності щодо навантаження від сипучих матеріалів; - коефіцієнт умов роботи, який приймають за табл.1.3.1.

Розрахункове значення горизонтального кільцевого зусилля розтягу в стінках циліндричного силосу (рис.1.3.14, в)

(1.3.6)

де - розрахункове експлуатаційне значення середнього горизонтального тиску на стінки силосу в межах ділянки, що розглядається; - внутрішній радіус силосу. За величиною зусилля визначають площу поперечного перерізу кільцевої арматури на 1м висоти силоса з умови розрахунку на міцність

, (1.3.7)

Монолітні прямокутні (квадратні) в плані силоси розраховують у рівні кожного яруса як замкнуту раму, що зазнає дії горизонтального тиску матеріалу (рис.1.3.15), яке визначається за формулами (1.3.1) та (1.3.5).

Осьове горизонтальне зусилля в стінці такої рами

, (1.3.8)

де - розмір сторони комірки силосу.

Згинальні опорний і прольотний моменти в стінках силосу відповідно дорівнюють:

Рис. 1.3.15. Розрахункова схема стінки прямокутних силосів:

а) розрахункова схема стінки квадратного силосу;

б) епюри згинальних моментів у стінці силосу;

в) моменти і зусилля в стінках силосу по перерізу А-А;

г) моменти і зусилля в стінках силосу по перерізу Б-Б

, (1.3.9)

, (1.3.10)

За зусиллями, визначеними за формулами (1.3.8), (1.3.9) і (1.3.10) визначають площу поперечного перерізу горизонтальної арматури з умови міцності стінки як для позацентрово розтягнутого елемента.

Стінка силосу будь-якої форми в вертикальному напрямку стискається розрахунковим зусиллям на глибині y на 1 м її горизонтального перерізу (рис.1.3.14)

(1.3.11)

За величиною зусилля , яке складається із зусилля і зусилля від ваги усіх розташованих вище конструкцій із обладнанням та ваги снігу, перевіряють міцність стін силосу в найбільш завантажених перерізах (біля днища). При цьому коефіцієнт умов роботи бетону для збірних елементів, що бетонують у ковзній опалубці.

Стінки круглих і прямокутних силосів розраховують на розкриття і закриття тріщин на дію нормативних значень навантажень . При цьому виходять із умови, що до стінок при обмеженні їхньої проникливості ставлять вимоги третьої категорії тріщиностійкості, а для забезпечення умови збереження арматури – ставлять вимоги третьої чи другої категорії тріщиностійкості залежно від виду та діаметра арматури.

Розрахунок на утворення тріщин у стінках круглих силосів виконують як центрально розтягнутих елементів, а в стінках прямокутних силосів – як позацентрово розтягнутих. Стінки прямокутних силосів перевіряють на прогин . У всіх розрахунках стінок силосів як за першою, так і за другою групою граничних станів, необхідно враховувати коефіцієнт надійності за призначенням, який дорівнює і на який слід множити навантаження на стінки.

Оскільки стінки силосів зазнають циклічних навантажень, то їх у круглих силосах діаметром до 12 м включно і прямокутних силосах розраховують на витривалість, приймаючи коефіцієнт асиметрії циклу для звичайної арматури та - для попередньо напружуваної арматури.

Поиск по сайту: