Материал: Справочник проектировщика инженерных сооружений

ки, находящиеся под действием нагрузки от пе­ рекрытия в уровне верха бункера, нагрузки от сыпучего материала заполнения и собственного веса воронки в уровне примыкания воронки к призматической части.

Расчет балок-стенок сводится к определению горизонтальных и вертикальных нормальных и касательных напряжений или соответствующих им усилий в нескольких наиболее характерных точках, при этом строго различают уровень при­ ложения нагрузки,

Расчет однопролетной балки-стенки с защем­ ленными краями при действии равномерно рас­ пределенной нагрузки по верхней кромке реко­ мендуется выполнять по табл. 12.7, которую мож­ но использовать также при расположении равно­ мерно распределенной нагрузки по нижней кром­ ке, если изменить нумерацию точек относительно оси х и знаки напряжений.

Напряжения в однопролетной квадратной бал­ ке-стенке, свободно лежащей на опорах, могут быть определены по табл. 12.8. Расчет однопро-

летной балки-стенки, свободно лежащей на опо­ рах и загруженной равномерно распределенной нагрузкой по нижней кромке, при других соот­ ношениях размеров может быть выполнен по табл. 12.9.

Расчет средних пролетов многопролетных ба­ лок-стенок, свободно лежащих на опорах и загру­ женных равномерно распределенной нагрузкой по нижней кромке, может быть выполнен по табл. 12.10, которой можно пользоваться и для определения усилий от собственного веса балки.

При этом к полученным значениям необходимо прибавить сжимающие усилия

где g — собственный вес 1 м2 стенки, кН/м2; 2Ъ —

При этом нормальные усилия Sy в точках верх­ ней кромки балки-стенки равны нулю, в точках

Усилия или напряжения, полученные по таб­ лицам для расчета балок-стенок, отнесены к балке-стенке толщиной, равной единице.

Вычисленные по табл. 12.8 и 12.11 значения усилий для средних пролетов неразрезных балокстенок при определении усилий в нижней зоне крайних пролетов рекомендуется увеличивать на 40...50 %.

Полученные таким образом усилия в балкахстенках от общего изгиба суммируются с гори­ зонтальными растягивающими, которые возни­ кают от действия сыпучего материала на примы­ кающие поперечные стены и определяются по формуле (12.18), по ним подбирают продольную

Рис. 12.15. Данные для расчета обвя­ зочных балок в пи­ рамидальном бунке­ ре:

1 , 2 — грузовая пло­ щадь на балку соот­ ветственно верхнюю и нижнюю.

рабочую арматуру. Вертикальные поперечные стержни балки-стенки подбирают по значениям моментов от местного изгиба, которые возникают в вертикальных стенах бункеров под действием нормального давления материала заполнения с учетом значений нормальных усилий в верти­ кальном направлении.

Главные растягивающие напряжения в любой точке

где ох, о у — нормальные напряжения в направле­ нии соответственно горизонтальном и вертикаль­ ном, Па; %ху — касательные напряжения.

Направление главных растягивающих напря­ жений характеризуется углом <р наклона к вер­ тикали главных площадок

Для балок-стенок, защемленных на опорах, достаточно определить главные растягивающие напряжения в середине высоты над опорой, для свободно лежащих на опорах их определяют в нескольких точках нижней половины высоты сечения вблизи опоры.

Для практических расчетов рекомендуется в зависимости от вида и места приложения нагруз­ ки по коэффициентам, соответствующим ох, оуу %ху> взятым из табл. 12.9, находить усилия Sx,

Sy и ST, а затем главные растягивающие и главные сжимающие усилия

^гл — (Sx + Sy) ±

± V* K (S*— S,)2 + 4ST*. (12.34)

По главным растягивающим усилиям находят площади сечений наклонной арматуры или до­ полнительные площади сечения арматуры верти­

кального и горизонтального направлений, а по главным сжимающим усилиям проверяют несу­ щую способность бетона балки-стенки. Главные растягивающие напряжения в вертикальных стенках имеют сравнительно большое значение, поэтому поперечную арматуру (отгибы) рассчи­ тывают с достаточной точностью.

Расчет обвязочных балок. Горизонтальные об­ вязочные балки, вертикальные и наклонные реб­ ра, получаемые от пересечения граней (стенок) бункеров,— опоры стенок, работают на местный изгиб с растяжением (или сжатием).

Бункера-воронки имеют горизонтальные опоры в виде верхних и нижних обвязочных балок и мо­ гут быть подвешены различными способами, в том числе в четырех точках, т. е. по углам верхней обвязочной балки, либо непрерывно на части длины или по всей длине обвязочной балки.

В случае опирания бункера четырьмя нижними угловыми участками верхней обвязочной балки под влиянием возрастающей нагрузки пирами­ дальный бункер деформируется и стремится при­ нять вид усеченного конуса. В этом случае в верхней обвязочной балке возникают:

1) внецентренное растяжение от горизонталь­ ных составляющих нагрузок, вызванных дейст­ вием нормальных давлений к наклонным стенкам (рис. 12.15);

2)осевое сжатие, вызванное общим изгибом пирамидальной воронки; его можно определить по эпюре горизонтальных нормальных напряже­ ний oXi соответствующей общему изгибу к момен­ ту исчерпания несущей способности стенки из своей плоскости, либо через опорную реакцию бункера по формуле (12.25). Однако эта сила воспринимается не только балкой, но и частью наклонной стенки, примыкающей к балке. Только на близком расстоянии от опоры бункера осевая сила действительно воспринимается одной балкой;

3)крутящие моменты, которые неизбежно по­ явятся в случае одностороннего примыкания стенки к обвязочной балке. Можно . избежать появления крутящих моментов от скатной растя­ гивающей силы, если предусмотреть совмещение оси стенки воронки с центром поперечного сече­ ния балки.

При опирании пирамидального бункера по всему периметру верхней обвязочной балки в се­ чениях ее будут возникать:

1)внецентренное растяжение от горизонтальных нагрузок (с учетом сил трения), вызваных дей­ ствием нормальных давлений к наклонным стен­ кам; внецентренного растяжения не будет, если силы трения превзойдут горизонтальные состав­ ляющие от нагрузки;

2)крутйщие моменты от одностороннего примы­ кания стенок к верхним обвязочным балкам, если оси стенок не совмещены с центрами попе­ речных сечений этих балок.

Осевое сжатие в верхних обвязочных балках не возникает, так как подвешенная по всему пе­ риметру пирамидальная воронка на общий изгиб не работает.

Нижние обвязочные балки рассчитывают исхо­

дя из рекомендаций, приведенных для расчета верхних балок. При определении усилий этим способом необходимо учесть горизонтальную нагрузку от веса сыпучего материала, находяще­

гося над днищем (течкой) бункера. Нагрузку принимают от веса призмы сыпучего материала с основанием, равным размерам течки и всей высоте этого материала в бункере, равномерно распределенного по периметру течки (рис. 12.16). При малых размерах (в плане) течек (от 0,5 X 0,5 до 1 X 1 м) площадь сечения обвязочных балок и арматуры принимают конструктивно. Размеры балок задают в зависимости от конструкций затво­ ра, горизонтальный размер ее 20...25 см.

В бункере, состоящем из пирамидальной ворон­ ки и призматической части рассчитывают верх­ нюю, нижнюю и среднюю обвязочные балки (рис. 12.17, а). Верхнюю рассчитывают от загружений пролетов горизонтальной треугольной (или трапецеидальной) нагрузкой, собираемой с грузовых площадей Лх, нижнюю — от загружений пролетов трапецеидальной нагрузкой, нор­ мальной к стенкам пирамидальной воронки, пе­ редаваемой с треугольных (или трапецеидальных) грузовых площадей Л3 и равномерной нагрузкой, возникающей от веса призмы сыпучего материала при его истечении в момент закрытия затвора течки (см. рис. 12.16). Нагрузки, приведенные к горизонтальным, суммируются и принимаются на 1 м балки.

В пролетах средней обвязочной балки или сред­ него горизонтального ребра возникают нагрузки горизонтального направления — от двух трапе­ цеидальных нагрузок (рис. 12.17, г), собираемых с трапецеидальной грузовой площади вертикаль­ ной стенки и с треугольной площадки наклонной стенки,— суммарная грузовая площадь Л4. Дей­ ствующие на среднюю балку горизонтальные на­ грузки также складываются. Применительно к рассматриваемой форме бункера приведены сум­ марные горизонтальные нагрузки, действующие

впролетах обвязочных балок (рис. 12.17, б). Нагрузки скатных направлений воспринимают­

ся стенками в их плоскости, обладающими высо­ кой жесткостью. Таким образом на обвязочные балки и горизонтальные ребра рекомендуется пе­

редавать горизонтальные нагрузки с грузовых площадей Лх, Л3 и Л4, вызывающие в них внецентренное растяжение На вертикальные и на­ клонные ребра горизонтальные нагрузки пере­ даются с грузовых площадей Л2 и Л5 (рис. 12.17, г) вызывая в смежных стенках бункера горизон­ тальные растягивающие усилия.

Стенки бункеров, состоящих из пирамидальных воронок и призматических емкостей, подвешен­ ных по углам за верхнюю или среднюю обвязоч­ ные балки, работают на общий изгиб, а при не-

Ширина течки

г ^ г

Рис. 12.16. Влияние веса призмы сыпучего материа­ ла на работу нижней обвя­ зочной балки.

прерывном равномерном опирании по длине этих балок общий изгиб не возникает (рис. 12.18, б). В случае опирания бункера четырьмя углами верхней обвязочной балки прямоугольные стенки призматической части совместно с наклонными стенками воронки (или без них) работают в верти­ кальном направлении на общий изгиб от нагруз­ ки,приложенной к нижним граням прямоуголь­ ных стенок. В верхних обвязочных балках этих стенок будут возникать сжимающие, а в сред­ них — растягивающие нормальные напряжения их (рис. 12.18, а).

При ©пирании бункера четырьмя углами сред­ ней обвязочной балки прямоугольные стенки совместо с наклонными (или без них) работают на общий изгиб. С ростом отношения высоты прямо­ угольной стенки к пролету от нагрузки, прило­ женной к нижней грани этой стенки, сжимающие

напряжения ох в вертикальном сечении умень­ шаются почти до нуля (рис. 12.18, в). В исследо­ ваниях по работе балок-стенок отмечено, что на­ чиная с высоты, удаленной от нижней грани, рав­ ной пролету и выше, напряжений ох в вертикаль­ ном сечении стенки почти нё будет. Следовательно в верхней обвязочной балке могут возникать нор­ мальные сжимающие напряжения или напряже­ ния, близкие к нулю. В средней обвязочной балке во всех случаях возникают нормальные растяги­ вающие напряжения.

В прямоугольных стенках с нагрузкой, прило­ женной к верхней грани, независимо от отноше­ ния высоты стенки к пролету, в верхней обвязоч­ ной балке возникает сжатие, а в средней — растя­ жение.

При опирании обвязочных балок по периметру (рис. 12.18,6) нормальные напряжения ох для практических расчетов можно принять равными нулю.

В заключение статического расчета обвязочных балок бункера, состоящего из пирамидальной воронки и призматической части, следует к уси­ лиям, полученным от горизонтальных нагрузок, прибавить сжимающие или растягивающие про­ дольные силы, возникающие от общего изгиба. В отдельных случаях учитывают также и крутя­ щие моменты в этих балках. Определение попе­ речных сил в обвязочных балках в бункерахворонках и в пирамидально-призматических бун­ керах обязательно. После определения суммар­ ных усилий производится расчет сечений.

Особенности расчета сборных железобетонных бункеров. Сборные железобетонные бункера пос­ ле сварки стыков арматуры и заливки швов рас­ твором или бетоном на мелком щебне становятся монолитными и расчет их, включая подбор сече­ ний бетона и арматуры, производится теми же способами, что и для монолитных железобетонных бункеров. Дополнительно рассчитывают стыки