СИЛОСЫ И БУНКЕРЫ Над презентацией работали: Слатин Дмитрий Казанцев Никита Еремин Никита СТ-410004
СИЛОСЫ Силос – наземное строительное сооружение с загрузочным и разгрузочным отверстием, предназначенное для перегрузки или хранения сыпучих продуктов и состоящее из верхней цилиндрической части (стенки), крыши и конического или плоского днища. Применяются в производственных объектах: промышленности (для цемента, угля, соды и т.п.) сельскохозяйственных (элеваторы для зерна).
СИЛОСЫ КЛАССИФИКАЦИЯ Конусный Экспедиторский Плоскодонный
СИЛОСЫ КЛАССИФИКАЦИЯ Отдельные Силосный корпус состоит из: фундамента, подсилосного этажа, предназначенного для разгрузки содержимого в транспортные механизмы днища стен силосов надсилосного перекрытия надсилосной галереи, в которой размещается загрузочное оборудование. Объединенные в корпуса (группа силосов)
СИЛОСЫ ОЗНАКОМИТЕЛЬНАЯ СХЕМА Аспирация - комплекс мероприятий, состоящих из удаления запыленного воздуха от места образования пыли с последующей очисткой удаленного воздуха.
СИЛОСЫ И БУНКЕРЫ НОРМАТИВНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ СП 359.1325800.2017 «Силосы стальные вертикальные цилиндрические для хранения сыпучих продуктов. Правила проектирования» СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции» СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия» СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» СП 24.13330.2021 «Свайные фундаменты» СП 108.13330.2012 «Предприятия, здания и сооружения по хранению и переработке зерна» СП 43.13330.2012 «Сооружения промышленных предприятий»
СИЛОСЫ РАСЧЕТНАЯ СХЕМА Традиционная модель силоса на опорных стойках
СИЛОСЫ СБОР НАГРУЗОК Конструкции силосов необходимо рассчитывать на нагрузки и воздействия в соответствии с требованиями СП 20.13330.2016. постоянные нагрузки – нагрузки от собственного веса элементов конструкций силосов. временные: длительные – от веса сыпучих материалов, части горизонтального давления и трения сыпучих материалов о стены силосов, веса технологического оборудования, крена и неравномерных осадок; кратковременные – возникающие при изготовлении, перевозке и монтаже конструкций, при изменении температур наружного воздуха, от части горизонтального неравномерного давления сыпучих материалов, от давления воздуха, нагнетаемого в силос при активной вентиляции и гомогенизации; особые – от давления при взрыве.
СИЛОСЫ КОЭФФИЦИЕНТЫ НАДЕЖНОСТИ ПО НАГРУЗКЕ Коэффициенты надежности по нагрузке для собственного веса конструкций, полезной нагрузки на перекрытиях, снеговой и ветровой нагрузок принимаются по СП 20.13330-2016: при горизонтальных и вертикальных давлениях от сыпучих материалов 1,3 при температурных воздействиях и от давления воздуха в силосе 1,1.
СИЛОСЫ , И Коэффициент надежности по ответственности силоса и коэффициенты условий работы основных конструктивных элементов силоса при расчетах на прочность следует назначать в соответствии с таблицами 8.1 и 8.2.
СИЛОСЫ КЛАССЫ ТРЕБОВАНИЙ В зависимости от номинального объема и особенностей эксплуатации силосы подразделяются на классы требований: класс требований КС1 – силосы номинальной емкостью до 1000 т включительно; класс требований КС2 – силосы номинальной емкостью более 1000 т Класс требований силоса учитывается при назначении: требований к материалам, методам изготовления, объемам контроля качества; коэффициентов надежности по ответственности
СИЛОСЫ РАСЧЕТНЫЕ СИТУАЦИИ Определение нагрузок при заполнении и разгрузке сыпучего материала должно выполняться по осным случаям нагружения, которые могут привести к разным расчетным ситуациям. максимальные горизонтальные нагрузки, перпендикулярные вертикальной стенке силоса максимальные вертикальные нагрузки от трения максимальные вертикальные нагрузки на дно силоса максимальные нагрузки на воронку силоса
СИЛОСЫ ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА СИЛОСОВ Выполняют расчет: Стенок Днища Воронки Колонн Фундамента Покрытия Все конструкции силосов, кроме стенок, рассчитывают аналогичным соответствующим конструкциям промышленных зданий.
СИЛОСЫ РАСЧЕТ СТЕНКИ СИЛОСА Прочность стенки силоса проверяют на воздействие растягивающих кольцевых усилий, которые в общем виде складываются из следующих усилий: от равномерно распределенного по периметру стенки горизонтального давления от сыпучего продукта кольцевого горизонтального давления от сыпучего продукта с учетом местных повышений давления локального горизонтального давления
При расчете стенок силосов учитывают нагрузки от их веса и давления сыпучего материала, веса конструкций и технологического оборудования, а также нагрузки от снега и ветра. Равномерно распределенное по периметру нормативное горизонтальное давление сыпучих материалов на стены силосов на глубине z от верха засыпки вычисляется по формуле : где - удельный вес сыпучих материалов ; - угол внутреннего трения сыпучих материалов ; - коэффициент трения сыпучих материалов о стены силоса ; - коэффициент бокового давления сыпучего материала, определяемый по формуле: (для зерна допускается принимать ); - основание натурального логарифма. - гидравлический радиус поперечного сечений силоса, определяемый по формуле где - площадь поперечного сечения силоса; - периметр поперечного сечения силоса.
СИЛОСЫ РАСЧЕТ СТЕНКИ СИЛОСА
СИЛОСЫ РАСЧЕТ СТЕНКИ СИЛОСА Проверка прочности стенки выполняется по приведенным и по кольцевым напряжениям : где и - нормальные напряжения по двум взаимно перпендикулярным направлениям ; - коэффициент условий работы конструкций ; - расчетное сопротивление стали по пределу текучести ; - касательные напряжения ;
СИЛОСЫ РАСЧЕТ СТЕНКИ СИЛОСА Расчет на устойчивость ведется для двух вариантов: Силос без нагружения сыпучим материалом; Силос с нагружением сыпучим материалом. Расчет ведется согласно СП 16.13330.2017, п.11.2 Места изменения формы силоса, в частности зона сопряжения цилиндрической части с конусной или с плоским днищем, а также места резкого изменения нагрузок должны быть проверены на дополнительные местные напряжения (краевой эффект) по СП 16.13330.2017 с коэффициентом условий работы
СИЛОСЫ РАСЧЕТ КОНУСА (ВОРОНКИ) Расчет конических воронок производится на горизонтальное осевое растяжение, действующее в меридиональной плоскости, и на осевое растяжение, действующее вдоль образующей Горизонтальную в меридиональном сечении и, действующую вдоль образующей воронки под углом к горизонту в кольцевом сечении, следует определять по формулам: где коэффициент надежности по нагрузке от собственного веса воронки силоса; собственный вес единицы площади стенки воронки; вес части воронки с сыпучим материалом, расположенной ниже плоскости сечения.
СИЛОСЫ РАСЧЕТ КОЛОНН Колонны рассчит ываются, как центрально-сжатые стержни, имеющие жесткое закрепление у основания. Расчет колонн ведется на потерю несущей способности и потерю устойчивости.
Расчет по потери прочности: Расчет по потери устойчивости: - условная гибкость где R y — расчетное сопротивление стали; E — модуль упругости; λ — гибкость стержня, вычисляемая по формуле: где l ef — расчетная длина стержня; i — радиус инерции сечения. Расчетные длины lef колонн (стоек) постоянного сечения или отдельных участков ступенчатых колонн согласно СП 16.13330 п. 10.3.1 следует определять по формуле :
СИЛОСЫ РАСЧЕТ ПОКРЫТИЯ Покрытие расчленяется на отдельные плоские арки, включающие по 2 диаметрально противоположных ребра Радиальные ребра могут быть рассчитаны по схеме трехшарнирной или двухшарнирной арки, в зависимости от узла примыкания радиальных ребер к центральному опорному кольцу. Поскольку покрытие имеет по наружному контору общее для всех щитов кольцо жесткости, то оно может рассматриваться как общая затяжка для всех арок. Поэтому каждую арку можно рассчитать как плоскую арку с условной затяжкой.
СИЛОСЫ РАСЧЕТ ПОКРЫТИЯ
РАСЧЕТ ПОКРЫТИЯ СИЛОСЫ
РАСЧЕТ ПОКРЫТИЯ СИЛОСЫ
БУНКЕРЫ Бункер – саморазгружающееся емкостное сооружение, которое предназначено для кратковременного хранения и перегрузки сыпучих материалов или готового продукта.
КЛАССИФИКАЦИЯ БУНКЕРЫ По характеру расположения в производстве : надземные, выполненные из листовой стали или легкого бетона; подземные – углубленные в грунт, выполненные из железобетона. По типу несущих конструкций: железобетонные; стальные; комбинированные бункеры.
КЛАССИФИКАЦИЯ БУНКЕРЫ По форме бункеры подразделяются на : прямоугольные; круглые
БУНКЕРЫ СБОР НАГРУЗОК Бункеры рассчитываются на действие: Постоянных нагрузок : от собственного веса конструкций, веса футеровки ; нагрузок от надбункерного перекрытия; Временных нагрузок : от веса сыпучего материала ; снеговую ; ветровую и другие временные нагрузки в соответствии со СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия».
БУНКЕРЫ ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА Саморазгружающиеся емкости для хранения сыпучих материалов с малой по сравнению с размерами в плане глубиной Н называют бункерами. Они обычно состоят из воронкообразного днища с углом наклона стен на 50...100° превышающим угол естественного откоса сыпучего материала, что обеспечивает полную самотечную его разгрузку, и призматической части, предназначенной для увеличения объема бункера. Для защиты от истирания в процессе загрузки и выгрузки стены бункеров защищают футеровкой в виде стальных листов, рельсов, плит из каменного литья или чугуна.
Каждая стенка бункера испытывает местный изгиб от давления сыпучего материала на данную стенку и двухосное растяжение, возникающее от давления содержимого бункера на поперечные стены (горизонтальное растяжение) и от веса расположенной ниже части бункера, а также от давления сыпучего материала на днище (вертикальное растяжение). Давление материала на стенки бункера зависит от высоты слоя материала, находящегося в бункере выше рассматриваемой точки, его свойств и угла наклона к горизонту плоскости, на которую передается давление. Так как высота бункера мала, давление на стенки обычно определяется без учета трения сыпучего материала о стенки бункера и считается направленным перпендикулярно к плоскости стенки или днища. Расчетное вертикальное давление сыпучего материала на горизонтальную плоскость: Где: – удельный вес материала; h – высота слоя материала над данной точкой. Расчетное горизонтальное давление на горизонтальную плоскость: Где: λ – коэффициент бокового давления, равный отношению горизонтального давления к вертикальному. здесь φ – угол внутреннего трения материала, обычно принимаемый равным углу естественного откоса.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА БУНКЕРЫ В некоторых случаях возможна загрузка бункера выше уровня его верха. При этом давление определяется по наибольшей возможной степени заполнения бункера, когда материал лежит выше уровня верха бункера под углом естественного откоса. Нормативное горизонтальное давление на вертикальные стенки бункера в таком случае:
