silosy W4

Komentarze

Transkrypt

silosy W4
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
SILOSY NA MATERIAŁY
SYPKIE
Prezentowane materiały są utworami w
rozumieniu prawa autorskiego i podlegają
jego ochronie. Zabronione jest ich
kopiowanie – w całości lub we fragmencie –
i dalsze rozpowszechnianie bez pisemnej
zgody autora.
Materiały te są udostępniane studentom nieodpłatnie i nie
mogą być przedmiotem jakiejkolwiek działalności
komercyjnej.
-1-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
Silosy a zasobniki
Silos – pionowy zbiorniki, przeznaczony do
magazynowania materiałów sypkich (np. ziarna
zbóż, cement) jak i do zakiszania i
magazynowania pasz zielonych (kiszonki).
Przekrój poprzeczny silosu jest najczęściej
kolisty, ale może być także wieloboczny.
W silosach prosta wyprowadzona z połączenia
pobocznicy z lejem lub dnem i nachylona
względem
poziomu
pod
katem
tarcia
wewnętrznego składowanego materiału przecina
pobocznicę lub ścianę komory magazynowej.
W zasobnikach taka sama prosta przecina
powierzchnię składowanego materiału. Zasobniki
przeznaczone są głównie do magazynowania
węgla, koksu lub kruszyw budowlanych.
-2-
klasyczny podział na silosy i zasobniki
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
1- konstrukcja wsporcza;
2- lej;
3- pierścień podporowy;
4- wręga pośrednia;
5- wręga górna;
6- dach;
7- podłużnice;
8- drabina;
9- luk wejściowy;
10- luk pomiarowy.
Silos
SZG-400
(do
długotrwałego
przechowywania zboża lub suchych nasion roślin
strączkowych)
-3-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
-4-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
-5-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
-6-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
-7-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
Zalety silosów stalowych:
• Krótszy czas budowy w stosunku do silosów żelbetowych;
• Mniejsze obciążenia na fundamenty.
Wady silosów stalowych:
• Krótsza trwałość eksploatacyjna niż silosów żelbetowych
• Zagrożenie utratą stateczności miejscowej pobocznicy komory przy niesymetrycznym wypływie.
-8-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
Obciążenia
Obciążenie silosu materiałem sypkim, a) schemat, b) przebiegi zmienności obciążeń
Teoria Janssena – stały stosunek naporu poziomego do pionowego wywołanego przez materiał
sypki.
-9-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
Obciążenia w silosach i zbiornikach
według normy PN-EN 1991-4, Eurokod 1 Oddziaływania na konstrukcje, część 4: silosy i zbiorniki
Kształty i oznaczenia wymiarów silosów,
-10-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
Ograniczenia stosowalności normy:
hb
<10 ; h b < 100 m ;
d c < 60 m
dc
Definicje:
Silos retencyjny: dno jest płaskie oraz
hc
≤ 0,4
dc
hc
0
,
4
<
<1,0
Silos niski:
dc
hc
1
,
0
<
< 2,0
Silos średnio smukły:
dc
Silos smukły:
hc
≥ 2,0
dc
-11-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
Klasy oceny oddziaływań według tabl. 2.1 .
Układy obciążeń i przypadki:
- maksymalne parcie normalne na ścianę pionowa,
- maksymalne tarcie powierzchniowe o pionowa ścianę,
- maksymalne parcie pionowe na dno silosu i lej.
Ustalenie każdego przypadku obciążeń powinno być dokonane przy różnych wartościach cech
ośrodka sypkiego; tabl. 3.1
-12-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
-13-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
Silosy w klasie oceny oddziaływań 1 można obliczać przy użyciu średnich parametrów.
Rozróżnienie rodzajów przepływów: masowy, kanałowy, mieszany Rys. 3.1
Rodzaj przepływu zależy od współczynnika tarcia oraz kąta pochylenia leja (rys. F1)
-14-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
Tarcie o ścianę pionowa zależy od rodzaju powierzchni ściany (tabl. 4.1)
-15-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
Rozróżnia się napór materiałem sypkim po napełnieniu komory i przy opróżnianiu komory – zwykle
większy od naporu po napełnieniu. Przy napełnianiu stosuje się zwykle urządzenia zmniejszające
wysokość spadania materiału.
-16-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
Obciążenia na ściany pionowe
Rozróżnia się obciążenia przy napełnianiu i opróżnianiu. Gdy można zagwarantować przepływ
kanałowy uwzględnia się jedynie obc. przy napełnianiu
Obciążenie na ścianę pionową składa się z umiejscowionego obciążenia symetrycznego i obciążenia
nieumiejscowionego lokalnego.
Wartości obciążeń zależą od smukłości silosa:
- silosy smukłe
-17-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
A) Napór przy napełnieniu komory
- poziome: p hf ( z ) = p ho YJ ( z )
- tarcie: p wf ( z ) = µ p ho YJ ( z)
p ho
p
=
YJ (z)
- pionowe: vf ( z )
K
p ho = γ K z o
zo =
1 A
Kµ U
YJ ( z ) = 1 − e
−z
z0
Wypadkowa wartość charakterystyczna siły pionowej od tarcia:
z
[
n zSk = ∫ p wf ( z ) dz = µ p ho z − z o YJ ( z )
]
0
B) Obc. przy opróżnianiu:
- poziome: p he = C h p hf
- od tarcia: p we = C w p wf
-18-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
W silosach smukłych zaliczanych do klasy 2 i 3 oddziaływań:
C h =1,15 ;
C w = 1,10
W silosach smukłych zaliczanych do klasy 1:
C h = 1,15 + 1,5(1 + 0,4
e
) C op
dc
e
C w = 1,4(1 + 0,4
dc
e = max(e f , e o )
ef – mimośród górnego stożka nasypowego,
eo – mimośród liczony od środka otworu wysypowego
Wypadkowa wartość charakterystyczna siły pionowej od tarcia:
z
[
n zSk = ∫ p we ( z ) dz = C w µ p ho z − z o YJ ( z )
]
0
- silosy niskie i średniej smukłości (rys. 5.6)
-19-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
Obc. przy napełnianiu:
- poziome: p hf = p ho YR
- tarcie: p wf = µ p hf
-20-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
  z − h   n 
o
 + 1 
YR = 1 − 

zo − ho   




ho
n = −(1 + tan φ r )(1 − )
zo
W silosie kołowym:
r
h o = tan φ r
3
Obciążenie lejów
Leje strome (ośrodek sypki samoistnie przesuwa się) i płytkie (zawartość nie przesuwa się)
Rys. 6.1.
-21-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
-22-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
-23-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
Średnie parcie pionowe na poziomie punktu przejścia:
p vft = C b p vf
Cb = 1,3 (klasa 1)
W przypadku obciążenia dynamicznego Cb = 1,6
-24-
Konstrukcje powłokowe
Średnie parcie w ośrodku sypkim leja:
n





 x
γ
h
x 
 h  x





+
pv = 
−
p
    
vft 
 n − 1  h h   h h  
 hh
- Katedra Konstrukcji Budowlanych



n
Leje strome: rys. 6.4
-25-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
Parcie normalne:
p nf = Ff p v
tarcie powierzchniowe:
p tf = µ h Ff p v
-26-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
b – współczynnik empiryczny = 0,2
Sytuacje obliczeniowe według tabl. A2
-27-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
-28-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
Współczynnik tarcia o ścianę z blachy fałdowej (Rys. D1)
µ eff = (1 − a w ) tan φ i + a w µ w
φi
- kąt stoku naturalnego
bw
aw =
b w + bi
Właściwości ośrodków rozdrobnionych według Tabl. E1
-29-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
-30-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
-31-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
Obliczenia statyczne (metoda zależy od klasy konsekwencji)
-32-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
-33-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
-34-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
-35-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
-36-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
Do obliczeń silosów klasy CC1 można przyjmować wartości sił wewnętrznych wyznaczone wg
wzorów:
Siła równoleżnikowa (rozciągająca) w pobocznicy komory:
γ F ⋅ p he ⋅ d
nθ =
2
Siła południkowa (ściskająca w pobocznicy komory, wywołana tarciem materiału magazynowanego o
ścianki):
[
z
n x = n zSk = ∫ p we( z )dz = C w µ p ho z − z o YJ ( z )
]
0
Siła równoleżnikową (rozciągająca) w powłoce stożkowego leja:
p 'nf ⋅ d
nθ = γF
2 sin α
p’nf - sumaryczne obciążenie normalne leja ponad rozpatrywanym przekrojem:
p 'nf = p ne sin 2 α + p te cos 2 α
-37-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
Siła południkowa (rozciągająca) w powłoce stożkowego leja:
 p vft ⋅ d

Q


+
n φ = γ asym γ F
 4 sin α π ⋅ d sin α 


γasym współczynnik zwiększający ze względu na niesymetryczny rozkład obc.
pvft - obciążenia jak dla płaskiego dna komory
Q - ciężar własny leja wraz z wypełnieniem materiałem sypkim poniżej rozpatrywanego przekroju.
Zaburzenia brzegowe, spowodowane oparciem silosu na słupach, wpływają na zmianę znaku sił
południkowych w przęsłach pomiędzy podporami. Punktowe podparcie silosu powoduje także
dodatkowe siły równoleżnikowe.
-38-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
Obliczenia MES
Przykład podziału płaszcza i leja na elementy skończone
-39-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
Formy zniszczenia sprawdzane przy projektowaniu silosów:
-40-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
STAN GRANICZNY LS1
-41-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
STAN GRANICZNY LS3 Stateczność
Metoda ogólna (nawiązanie do normy PN-EN 1993-1-6)
-42-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
-43-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
-44-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
Połączenie leja z płaszczem
-45-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
-46-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
Uproszczone reguły dla silosów w klasie konsekwencji CC1 (załącznik A)
-47-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
STAN GRANICZNY LS1
-48-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
STAN GRANICZNY LS3
-49-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
-50-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
-51-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
Połączenie leja z płaszczem
-52-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
-53-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
-54-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
-55-
Konstrukcje powłokowe
•
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
Silosy oparte na konstrukcji wsporczej wskazane jest projektować z większą liczbą punktów
podparcia.
Silos na cement na słupowej konstrukcji wsporczej o pojemności 300, 420 lub 540 ton
-56-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
• Pobocznicę komory nad słupami konstrukcji wsporczej wskazane jest wzmacniać żebrami
usztywniającymi i wieńczyć dodatkowym pierścieniem obwodowym.
• Najbardziej wytężone strefy pobocznicy komory i leja w sąsiedztwie ich połączenia z
pierścieniem podporowym należy projektować o zwiększonej grubości lub je wzmacniać przez
stosowanie nakładek.
Różne rozwiązania konstrukcji komór silosów aa0 powłoka oparta na pierścieniu 1, b) powłoka
w dolnej części wzmocniona wręgą pośrednią 2 i żebrami pionowymi 3, c) powłoka użebrowana
pionowo na całej wysokości , d) powłoka wzmocniona wręgą pośrednią 2 i żebrami pionowymi 3
na całej wysokości.
-57-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
ZALECENIA PROJEKTOWE
-58-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
ZASOBNIKI
-59-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
-60-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
Rozkład obciążenia od leja wysypowego
-61-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
-62-
Konstrukcje powłokowe
- Katedra Konstrukcji Budowlanych
-63-

Podobne dokumenty